WO2023165883A1 - Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauteils und halbleiterbauteil - Google Patents

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WO2023165883A1
WO2023165883A1 PCT/EP2023/054505 EP2023054505W WO2023165883A1 WO 2023165883 A1 WO2023165883 A1 WO 2023165883A1 EP 2023054505 W EP2023054505 W EP 2023054505W WO 2023165883 A1 WO2023165883 A1 WO 2023165883A1
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semiconductor chip
shaped body
produced
carrier
housing
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PCT/EP2023/054505
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Philipp McCaw
Tobias Gebuhr
Michael Betz
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Ams-Osram International Gmbh
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    • H01L33/505—Wavelength conversion elements characterised by the shape, e.g. plate or foil

Definitions

  • a method for producing a semiconductor component is specified.
  • a semiconductor component is specified.
  • One problem to be solved is to specify an improved method for producing a semiconductor component, for example a method with which a more compact semiconductor component can be produced.
  • Another problem to be solved is to specify a semiconductor component that can be produced using such a method.
  • the method for manufacturing a semiconductor device is specified.
  • the method comprises a step A), in which a carrier with a semiconductor chip arranged thereon is provided.
  • the semiconductor chip is arranged and fastened on a top side of the carrier.
  • lateral extensions of the carrier are greater than the thickness of the carrier.
  • the lateral dimensions of the carrier are, for example, larger than the lateral dimensions of the semiconductor chip.
  • the carrier can protrude beyond the semiconductor chip in all lateral directions.
  • a lateral direction, along which a lateral extension is measured, is presently a direction parallel to the top side of the carrier and/or to the main plane of extension of the carrier and/or to the main plane of extension of the semiconductor chip.
  • the thickness of the carrier and a thickness of the semiconductor chip are measured perpendicularly to the top side of the carrier or the main extension planes mentioned.
  • the upper side of the carrier is, for example, parallel to the main extension plane of the carrier.
  • the main extension planes of the semiconductor chip and the carrier can be parallel to one another.
  • the carrier can be a carrier that remains in the finished semiconductor component, for example a connection carrier to which the semiconductor chip is electrically connected.
  • the carrier is a QFN carrier or a ceramic carrier with integrated contact structures or a metal core board (English: Metal Core Board) or the like.
  • the carrier can also be a temporary carrier or auxiliary carrier which does not remain in the finished semiconductor component but is detached before the semiconductor component is completed.
  • the carrier is part of a jig, English: chuck.
  • the semiconductor chip can be electrically connected to the carrier, for example via soldered connections.
  • the semiconductor chip can be a surface-mountable semiconductor chip in which all the contact points required for the electrical contacting are arranged on an underside of the semiconductor chip facing the carrier.
  • the semiconductor chip can also be electrically connected to the carrier via one or more contact wires.
  • at least one contact point of the semiconductor chip is then arranged on a top side of the semiconductor chip facing away from the carrier.
  • the upper side and the lower side of the semiconductor chip are, for example, parallel to the main extension plane of the semiconductor chip.
  • the semiconductor chip can be an optoelectronic semiconductor chip for generating or absorbing electromagnetic radiation, in particular UV radiation or visible light or IR radiation.
  • a semiconductor layer sequence of the semiconductor chip is then based on an II-V compound semiconductor material, such as AlInGaN.
  • the upper side of the semiconductor chip can be a main emission surface of the semiconductor chip.
  • the semiconductor chip can also have one or more transistors, for example MOSFETs.
  • the semiconductor chip is then an IC chip, for example.
  • a shaped body is produced on the carrier laterally, ie laterally, next to the semiconductor chip.
  • the shaped body is produced on the upper side of the carrier.
  • the shaped body can move away from the semiconductor chip
  • the carrier protrudes beyond or ends flush with the semiconductor chip, or the semiconductor chip can protrude beyond the shaped body in the direction away from the carrier.
  • the molded body is made from an electrically insulating material, for example.
  • the electrically insulating material can include or consist of a polymer or a plastic. Alternatively, however, the shaped body can also be produced from a metal.
  • the shaped body can be produced directly on the carrier.
  • the shaped body is then materially connected to the carrier.
  • the shaped body is produced, for example, in such a way that it runs partially or completely around the semiconductor chip in the lateral direction.
  • the semiconductor chip is then largely or completely surrounded by a continuous path without interruptions formed by the shaped body.
  • the shaped body can run like a frame around the semiconductor chip.
  • a shaped body is understood here to mean in particular a body with a predetermined geometric shape.
  • the shaped body produced is in particular a solid body.
  • the shaped body contributes to the stability of the finished semiconductor component.
  • the shaped body produced is, for example, self-supporting.
  • the shaped body is produced by means of an additive process, also referred to as 3D printing.
  • the shaped body is produced with the aid of a device for the additive manufacturing of a component.
  • Additive methods are understood in particular to mean methods in which a starting material is provided and through a targeted, local, chemical and/or physical action on the starting material, it is cohesively connected (hardened) in predetermined areas and is thus built up into a shaped body.
  • the effect can be, in particular, a targeted, local irradiation of electromagnetic radiation, for example UV radiation or laser light.
  • the starting material is in liquid form or powder form, for example.
  • a carrier for example the carrier mentioned above, can be brought into contact with an oversupply of the starting material. Only part of this starting material is then hardened by local action, particularly in the area of the support.
  • the starting material can be brought into contact with the support in a form which, in terms of volume and geometry, differs significantly from the volume and geometry of the shaped body produced.
  • the method for producing a semiconductor component comprises a step A), in which a carrier with a semiconductor chip arranged thereon is provided. In a step B), a shaped body is produced on the carrier laterally next to the semiconductor chip by means of an additive method.
  • the present invention is based, inter alia, on the finding that in many production processes for molded bodies around a semiconductor chip, for example in the production of housings, the overall size of the resulting semiconductor component (package) is influenced by tolerances to be observed.
  • semiconductor chips are typically placed into an existing cavity of an injection molded package. The placement accuracy requires the cavity to be larger than the semiconductor chip, which increases the overall size of the semiconductor device.
  • overmolding semiconductor chips for example when potting or film-supported transfer molding, the molded bodies produced often have to be abraded, for example to expose contacts. In addition, less precise or individualizable structures can be produced.
  • the shaped body for example in the form of a housing, can be produced much closer to the semiconductor chip. As a result, smaller semiconductor components can be implemented.
  • the shaped body is produced using a digital light processing (DLP) device.
  • DLP processes are additive processes in which, with the help of a projector, radiation is projected pixel finely onto the surface of a source material. The starting material then solidifies in the irradiated areas.
  • the projector has a radiation source , for example a laser or an arc lamp , and a modulator, for example in the form of a liquid crystal display or a digital mirror unit. Radiation from the radiation source is radiated onto the modulator, which modulates a digital image onto the radiation. The starting material is then irradiated with this image and pixel-fine, locally hardened.
  • a radiation source for example a laser or an arc lamp
  • a modulator for example in the form of a liquid crystal display or a digital mirror unit. Radiation from the radiation source is radiated onto the modulator, which modulates a digital image onto the radiation. The starting material is then irradiated with this image and pixel-fine, locally hardened.
  • the shaped body is produced directly adjacent to at least one side face of the semiconductor chip. This means that the shaped body is in direct mechanical contact with the side surface after it has been produced.
  • the molded body can partially or completely conform to the side surface. For example, the shaped body is produced adjacent to all side surfaces of the semiconductor chip.
  • a side surface of the semiconductor chip is understood here to mean a surface of the semiconductor chip that delimits the semiconductor chip in the lateral direction.
  • the semiconductor chip has four side faces.
  • a side face of the semiconductor chip runs transversely or perpendicularly to the top or bottom of the semiconductor chip or transversely or perpendicularly to the top of the carrier.
  • the shaped body is produced with a shape that tapers in the direction away from the carrier or away from the upper side of the carrier.
  • a width of the shaped body, measured in a lateral direction, in an area closest to the wearer is at least 1.5 times or at least twice as large as in an area furthest away from the wearer.
  • the shaped body is produced with a recess in which a connection area of the carrier is exposed.
  • the recess can be completely surrounded and delimited by the shaped body in the lateral direction.
  • the recess can therefore be a hole in the shaped body, which extends in the direction of the carrier up to the carrier.
  • the connection area is, for example, a metallic area of the carrier.
  • part of the molded body is arranged in the lateral direction between the connection area and the semiconductor chip.
  • an electrical connection is established between the semiconductor chip and the connection area.
  • the electrical connection extends through the recess.
  • the electrical connection electrically conductively connects the contact point on the top side of the semiconductor chip to the connection area on the top side of the carrier.
  • the electrical connection can be conformal, ie post-forming, resting on the connection area, the contact point and the shaped body lying between them. In the area of the recess, the electrical connection can conform to a are formed by the shaped body boundary surface of the recess.
  • the semiconductor chip in step B), is embedded in a starting material.
  • the starting material is, for example, in liquid form or as a powder.
  • step B) after the semiconductor chip has been embedded in the starting material, the shaped body is produced by irradiating predetermined regions of the starting material.
  • the irradiated areas are pixel finely irradiated, for example with the aid of a projector as described above.
  • the irradiated areas harden.
  • a predetermined radiation for example UV radiation or laser radiation
  • the irradiated areas of a liquid feedstock solidify.
  • the powder can first melt in the irradiated areas and then harden.
  • the starting material is a liquid polymer, such as a resin.
  • the starting material is selected, for example, from: epoxy compounds, ABS, TPU.
  • the starting material can contain appropriate additives in order to achieve rapid UV or light curing.
  • the starting material can also have additional filler particles, for example to improve the mechanical properties and/or to adjust the thermal conductivity.
  • the semiconductor chip When embedding the semiconductor chip in the starting material, the semiconductor chip becomes, for example, on its side walls conformally postformed from the starting material.
  • the semiconductor chip is immersed in a bath of the starting material.
  • the starting material is in a container, for example, and extends to a bottom surface in the container.
  • the bottom surface can be formed by the container itself or by a structure inserted into the container, such as a Vet foil.
  • the starting material will be irradiated from outside the container through the bottom surface.
  • the container and optionally the structure inserted is preferably transparent for the radiation used, so that irradiation from outside is possible.
  • the semiconductor chip can, for example, be placed in the container in such a way that its top side rests on the bottom surface and thus remains free of the starting material.
  • the semiconductor chip can also be placed in the container in such a way that the top of the semiconductor chip is at a distance from the bottom surface and the top of the semiconductor chip is covered by the starting material.
  • the radiation used has a limited penetration depth into the source material. Consequently, the starting material is usually cured only in the area of the irradiated surface, for example in the area of the floor surface. For example, the penetration depth of the radiation is at most 100 pm. In a single irradiation step, therefore, only one layer of the molding is produced with a maximum of this penetration depth. If the molding is to be thicker, it can be constructed in several layers. For this purpose, the layer produced in a single irradiation step is removed from the bottom surface, for example, so that starting material again collects between the produced layer and the bottom surface, which can be cured to form a further layer in a further irradiation step.
  • the shaped body is produced as a single layer in a single irradiation step.
  • the entire shaped body is produced by irradiation while the distance between the carrier and the bottom surface of the container is kept constant.
  • the carrier must therefore be close enough to the bottom surface in step B) so that the individual layer produced is also produced on the carrier.
  • the thickness of the resulting shaped body measured perpendicularly to the upper side of the carrier, then corresponds at most or approximately to the depth of penetration of the radiation into the starting material. For example, the thickness of the shaped body after it has been produced is at most 100 ⁇ m.
  • the thickness of the semiconductor chip can be adapted to the penetration depth of the radiation, for example in such a way that the single-layer molded body produced is approximately as thick as the semiconductor chip and/or protrudes beyond the semiconductor chip. "Roughly” here means, for example, a maximum deviation of 5
  • the shaped body is produced in layers in a number of irradiation steps.
  • each layer of the molding in one Irradiation step generated at a constant distance between the carrier and the bottom surface of the container.
  • the distance between the carrier and the bottom surface of the container is increased, for example by at most or about the penetration depth. In this way, the molding can be produced in layers.
  • the device with which the method is carried out has, for example, a motor with which either the carrier with the semiconductor chip or the container can be moved stepwise or continuously.
  • the semiconductor chip is introduced into a recess of a shaping structure in step B).
  • the shaping structure can at least partially, ie partially or completely, form the bottom surface in the container. In the area of the recess, the bottom surface then lies on a different level than in the area next to the recess.
  • the recess has, for example, a smaller lateral extent than the carrier and/or a larger lateral extent than the semiconductor chip.
  • the shaping structure can be a foil or a glass plate, which is inserted into the container, for example.
  • the container itself can also form the shaping structure.
  • the recess is or will be partially filled with the starting material in step B). In particular, all areas of the recess are or will be filled with the starting material that are not through the semiconductor chip or other components of the semiconductor device are taken.
  • the shaped body is produced by irradiating the starting material in the area of the recess.
  • the shape of the recess can at least partially determine the shape of the shaped body.
  • at least boundary surfaces of the shaping structure that delimit the recess in the lateral direction are irradiated.
  • the shaped body produced in this way then has, for example, the shapes of the irradiated areas of the boundary surfaces of the recess.
  • the molded body is a housing for the semiconductor chip.
  • the housing is designed to protect the semiconductor chip.
  • the housing can be impermeable to UV radiation and/or visible light and/or liquids and/or gases.
  • the semiconductor chip is an optoelectronic semiconductor chip for generating a primary radiation.
  • the primary radiation is, for example, UV radiation and/or visible light and/or IR radiation.
  • the shaped body is a conversion element for converting the primary radiation.
  • the conversion element has, for example, a matrix material, for example made of polymer, in which phosphor particles, for example inorganic or organic phosphor particles, are embedded.
  • a shaped body is produced at a lateral distance, ie laterally, from the semiconductor chip and by means of an additive method.
  • the shaped body is, for example, a housing, such as the housing described above.
  • the shaped body is spaced apart from the semiconductor chip in all lateral directions. In particular, all side areas of the semiconductor chip are then free of the shaped body.
  • a further molded body is produced directly adjacent to a side face of the semiconductor chip.
  • the further shaped body can, for example, be produced laterally completely around the semiconductor chip and/or be produced adjoining all side areas of the semiconductor chip.
  • the additional shaped body can be a conversion element or a protective element, for example.
  • Step B) can be carried out before step C).
  • step C) is carried out before step B) or steps B) and C) are carried out simultaneously.
  • the further shaped body is arranged, for example, laterally between the semiconductor chip and the shaped body.
  • the further shaped body can then border on side areas of the shaped body which face the semiconductor chip.
  • the additional molded body completely fills the area between the molded body and the semiconductor chip.
  • the further shaped body is produced by means of an additive process.
  • the further shaped body is produced using the same additive process as the shaped body. All features disclosed in connection with the shaped body, in particular with regard to its production, are also disclosed for the further shaped body.
  • the further shaped body can also be produced by means of another method, for example by casting or film-supported transfer molding.
  • the semiconductor component is specified.
  • the semiconductor component can be produced in particular using the method described here. All features disclosed in connection with the method are therefore also disclosed for the semiconductor component and vice versa.
  • the semiconductor component has a semiconductor chip and a molded body laterally around the semiconductor chip.
  • the semiconductor chip and/or the shaped body can be arranged on a carrier of the semiconductor component.
  • the shaped body is produced by means of an additive process.
  • an additive process The person skilled in the art recognizes when it is a case of a shaped body produced by means of an additive method.
  • a shaped body can have a plurality of layers stacked on top of one another, which can be seen, for example, under a microscope.
  • Shaped bodies produced by means of additive processes can also have particularly sharp edges and/or smooth surfaces and/or precise structures that cannot be produced with other production processes.
  • the shaped body is free from traces of a physical and/or chemical removal process. Traces of this kind can indicate a subtractive process, which is preferably not used in the case of additively produced shaped bodies.
  • the shaped body is preferably free of any traces that indicate the use of a casting tool. Such marks can be scars or sutures or noses.
  • the semiconductor component is produced using a method according to one of the embodiments described here.
  • the shaped body is a housing.
  • the housing rests directly on side surfaces of the semiconductor chip.
  • the housing conforms to all side surfaces of the semiconductor chip.
  • the housing has at least one side surface facing away from the semiconductor chip and a top side.
  • the upper side runs in particular transversely to the side surface or surfaces.
  • the top of the housing is, for example, a side facing away from the carrier of the semiconductor component. The side surface of the housing can then extend between the carrier and the top.
  • the top side of the housing ends flush with a top side of the semiconductor chip.
  • a step between the top of the semiconductor chip and the top of the package has a height of not more than 15 pm or not more than 10 pm or not more than 1 pm or not more than 100 nm .
  • an edge between the side surface of the housing and the upper side of the housing has a radius of curvature of at most 500 nm or at most 100 nm.
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a DLP device
  • FIGS. 2 to 6 show a first exemplary embodiment of the method for producing a semiconductor component in different positions and a first exemplary embodiment of the semiconductor component
  • FIGS. 7 to 9 show a second exemplary embodiment of the method for producing a semiconductor component in different positions and a second exemplary embodiment of the semiconductor component
  • FIGS. 10 to 14 show a third exemplary embodiment of the method for producing a semiconductor component in different positions and a third
  • FIGS. 15 to 17 show a fourth exemplary embodiment of the method for manufacturing a semiconductor component in different positions and a fourth
  • FIGS. 18 to 20 show a fifth exemplary embodiment of the method for producing a semiconductor component in different positions and a fifth exemplary embodiment of the semiconductor component
  • FIGS. 21 to 24 show a sixth exemplary embodiment of the method for producing a semiconductor device in different positions and a sixth
  • FIG. 1 shows an exemplary embodiment of a so-called DLP device 200 .
  • DLP stands for the English expression "Digital Light Processing”.
  • the device 200 includes a clamping device 201, English: Chuck. This is movable with respect to a container 202 by means of a motor 206 .
  • the container 202 is filled with a starting material 30, for example a liquid polymer 30, which hardens or solidifies when exposed to electromagnetic radiation, for example UV radiation. At least in the area of a bottom surface of the container 202, this is transparent to the radiation with which the polymer can be cured.
  • the device 200 comprises a projector 203, 204, 205 with a radiation source 205, for example an arc lamp.
  • the projector 203, 204, 205 also has a modulator 203 in the form of a liquid crystal display or a digital mirror unit.
  • the modulator 203 modulates a digital image onto the radiation from the radiation source 205 .
  • the modulated radiation is then optionally directed through the bottom of the container 202 onto the liquid polymer 30 via a lens 204 of the projector.
  • the polymer 30 hardens in the pixel finely irradiated areas near the floor surface.
  • the clamping device 201 is first immersed in the liquid polymer 30 until there is only a small distance between the clamping device 201 and the bottom of the container 202 .
  • the layer of liquid polymer 30 between the clamping device 201 and the bottom surface in the container 202 is then hardened in certain areas. This creates a first layer of a shaped body 3 to be produced.
  • the clamping device 201 is raised one step, as a result of which the distance to the floor surface is increased and liquid polymer 30 collects between the first hardened layer and the floor surface.
  • the molded body 3 produced is a housing around a semiconductor chip 2 .
  • Such a DLP device 200 can thus be used to produce shaped bodies for a semiconductor component around a semiconductor chip. This is explained further in the exemplary embodiments described below.
  • FIG. 2 shows a position in a first exemplary embodiment of the method.
  • a carrier 1 with a semiconductor chip 2 arranged thereon is applied to the clamping device 201 of the DLP device in FIG.
  • the carrier 1 is, for example, a connection carrier on which the semiconductor chip 2 is electrically connected and fixed.
  • the carrier 1 is, for example, an etched Cu leadframe.
  • the semiconductor chip 2 is, for example, an optoelectronic semiconductor chip. During operation, the semiconductor chip 2 generates primary radiation, for example in the UV range or in the visible spectral range.
  • the semiconductor chip 2 is a surface mountable semiconductor chip, for example a flip chip. contact points of the semiconductor chip 2 are arranged on an underside of the semiconductor chip 2 which faces the carrier 1 .
  • a top side 22 of the semiconductor chip 2 facing away from the carrier 1 faces the container 202 with the liquid polymer 30 located therein.
  • Side areas 21 of the semiconductor chip 2 connect the upper side 22 of the semiconductor chip to a lower side of the semiconductor chip 2 .
  • FIG. 3 shows a position in the method in which the clamping device 201 with the carrier 1 arranged thereon and the semiconductor chip 2 is immersed in the liquid polymer 30 .
  • the semiconductor chip 2 is immersed into the liquid polymer 30 to such an extent that the upper side 22 comes into contact with the bottom surface in the container 202 and therefore there is no polymer 30 between the bottom surface and the top side 22 .
  • the side surfaces 21 of the semiconductor chip 2 are completely covered by the polymer 30 .
  • FIG. 4 shows a position in the method in which the liquid polymer 30 is locally irradiated through the bottom of the container 202 with the aid of the projector 203 , 204 , 205 .
  • the irradiated areas can be set precisely and pixel fine by the projector 203 , 204 , 205 .
  • the beam (dashed lines) expands in the direction away from the projector 203,204,205.
  • FIG. 5 shows a position in the method after the carrier 1 with the semiconductor chip 2 has been pulled out of the polymer 30 again.
  • the hardened areas of the polymer 30 form a housing 3 which runs laterally completely around the semiconductor chip 2 and which bears directly against the side faces 21 of the semiconductor chip 2 . Due to the fact that the semiconductor chip 2 is thinner than the penetration depth of the radiation in the polymer 30 , a single irradiation step was sufficient to produce the entire housing 3 .
  • the housing 3 is thus formed here by a single layer.
  • the expanding beam has resulted in the housing 3 having a shape that tapers in the direction away from the carrier 1 .
  • FIG. 6 shows a first exemplary embodiment of the semiconductor component 100 which was produced using the method described above.
  • a top side 32 of the housing 3 facing away from the carrier 1 ends flush with the top side 22 of the semiconductor chip 2 .
  • the side surfaces 31 of the housing 3 run obliquely to the carrier 1 or to the upper sides 22 , 32 .
  • the edge 33 between the upper side 32 and the side surface 31 is particularly sharp due to the additive method used, for example it has a radius of curvature of at most 500 nm.
  • the housing 3 can advantageously be produced very precisely and directly adjacent to the semiconductor chip 2 .
  • the shape of the Housing 3 can be designed very individually and, for example, with customer branding, such as a lettering or a logo.
  • FIG. 7 shows a position in a second exemplary embodiment of the method. This position is similar to the position in FIG. 4, in which the carrier 1 with the semiconductor chip 2 applied to its upper side is immersed in the bath of the liquid polymer 30 . Again, the top 22 of the semiconductor chip 2 is placed directly on the bottom surface, so that the top 22 remains free of the liquid polymer 30 . Various areas of the polymer 30 are irradiated and cured laterally around the semiconductor chip 1 with the projector 203 , 204 , 205 .
  • FIG. 8 shows a position after it has been pulled out of the polymer 30 .
  • a frame-like housing 3 has been produced around the semiconductor chip 2 by the irradiation, which is directly adjacent to the side surfaces 21 of the semiconductor chip 2 .
  • the polymer 30 has been irradiated in such a way that a recess 34 , for example a hole, has been created in the housing 3 .
  • a connection area 10 of the carrier 1 is exposed in the area of the recess 34 .
  • the connection area 10 is, for example, a metallic area on the upper side of the carrier 1 .
  • FIG. 9 shows a further position in the method and at the same time an exemplary embodiment of the semiconductor component 100.
  • An electrical connection 5 between the semiconductor chip 2 and the connection area 10 has been produced.
  • the electrical connection 5 extends here from the top 22 of the semiconductor chip 2, for example from a contact point on the top 22, over a top of the housing 3 into the recess 34 and up to the connection area 10 .
  • the electrical connection 5 is, for example, a deposited metal layer, which conformally reshapes the housing 3 on its upper side over the edge into the area of the recess 34 .
  • the electrical connection 5 was produced, for example, by sputtering on a seed layer, lithographically patterning the seed layer, galvanically growing the metal layer and etching back the seed layer.
  • FIG. 10 shows a position in a third exemplary embodiment of the method.
  • the semiconductor chip 2 is again immersed in the liquid polymer 30 together with the carrier 1 .
  • a gap is left free between the upper side 22 of the semiconductor chip 2 and the bottom surface, so that the upper side 22 of the semiconductor chip 2 is covered by the liquid polymer 30 .
  • a contact point on the upper side 22 of the semiconductor chip 2 is electrically conductively connected to a connection area of the carrier 1 via a contact wire 6 .
  • the connection area lies laterally next to the semiconductor chip 2 on the upper side of the carrier 1 .
  • areas of the polymer 30 are irradiated laterally next to the semiconductor chip 2 and at a distance from the semiconductor chip 2 .
  • the connection area for the contact wire 6 is not irradiated and lies between the irradiated areas of the polymer 30 and the semiconductor chip 2 .
  • FIG. 11 shows a position after the carrier 1 with the semiconductor chip 2 has been pulled out of the polymer 30 .
  • the irradiation resulted in a housing 3 that laterally runs completely around the semiconductor chip 2 .
  • the housing 3 is thicker than the semiconductor chip 2 , ie protrudes beyond the semiconductor chip 2 or its upper side 22 in the direction away from the carrier 1 . This was achieved by positioning the semiconductor chip 1 in FIG. 10 at a distance from the bottom of the container 202 .
  • the thickness of the housing 3 is selected such that the contact wire 6 does not protrude beyond the housing 3 in the direction of the carrier. In this way, the contact wire 6 can be protected from mechanical influences.
  • FIG. 12 shows a further position in the method, in which the cavity formed by the housing 3 and in which the semiconductor chip 2 is arranged is filled with a conversion material.
  • the cavity is filled with a liquid conversion material, so that the top 22 and the side faces 21 of the semiconductor chip 2 are completely covered by the conversion material.
  • the conversion material can then be cured to form a conversion element.
  • a dispensing method or a jetting method can be used for topping up.
  • FIG. 13 shows an alternative to FIG.
  • the carrier 1 with the semiconductor chip arranged thereon and the housing 3 is immersed in a further liquid polymer 40, the further liquid polymer 40 being or containing a conversion material which can be cured under irradiation, for example UV radiation or visible light .
  • the cavity formed by the housing 3 is filled with the liquid polymer 40 and the semiconductor chip 2 both at its Top 22 and on its side surfaces 21 covered by the polymer 40.
  • the entire region of the cavity formed by the housing 3 is then irradiated with the aid of the projector 203 , 204 , 205 and the polymer 40 located there is thereby cured to form a conversion element.
  • the conversion element is also produced additively.
  • FIG. 14 shows an exemplary embodiment of the finished optoelectronic semiconductor component 100 as can be produced according to the two variants described above.
  • the conversion element 4 is arranged in the area of the cavity on and next to the semiconductor chip 2 .
  • the primary radiation generated by the semiconductor chip 2 during operation is converted into radiation of a longer wavelength by the conversion element.
  • FIG. 15 shows a position in a fifth exemplary embodiment of the method.
  • the container 202 forms a shaping structure 202 with a recess 60 which at least partially predetermines the shape of a shaped body to be created.
  • the recess 60 is filled with a liquid polymer 40 which is or has a conversion material for the primary radiation generated by the semiconductor chip 2 .
  • the polymer 40 arranged around the semiconductor chip 2 can be cured to form a conversion element 4 by irradiating the polymer 40 within the recess 60 .
  • the shape of the resulting conversion element 4 is determined by the shape of the recess 60 .
  • FIG 16 another position is shown in which the carrier 1 with the semiconductor chip 2 and the resulting Conversion element 4 is introduced into the recess 60 of a further shaping structure 202 , the recess 60 being filled with a polymer 30 that can be cured by radiation.
  • the entire recess 60 is irradiated again, so that the polymer 30 hardens and forms a housing 3 running laterally around the semiconductor chip 2 .
  • the shape of the housing 3 is determined by the shape of the recess 60 .
  • the shaping structures in FIGS. 15 and 16 can be realized by the container 202 itself by Vet foils or small glass plates that are placed in the container 202.
  • FIG. 17 shows the resulting semiconductor component 100 with conversion element 4 lying directly on the semiconductor chip 2, produced by the additive method described, and housing 3 running laterally around the semiconductor chip 2, produced by the additive method described.
  • a semiconductor chip 2 was used, which is designed as a surface-mountable semiconductor chip 2 , ie has its contact points provided for the electrical contacting on an underside of the semiconductor chip 2 facing the carrier 1 .
  • FIGs 18 to 20 the same positions as in Figures 15 to 17 are shown, except that instead of a surface-mountable semiconductor chip 2, a semiconductor chip 2 with a contact point on the top 22 is used, which has a contact wire 6 with a next to the Semiconductor chip 2 arranged connection area of the carrier 1 is connected.
  • a single irradiation step was always carried out to produce the housing 3 or the conversion element 4 , so that the housing 3 or the conversion element 4 was realized as individual layers.
  • FIGS. 1-10 A sixth exemplary embodiment is now shown in FIGS.
  • FIG. 21 shows a position in which the semiconductor chip 2 is completely immersed in the liquid polymer 30 .
  • the liquid polymer 30 is arranged in a recess 60 of the container 202 .
  • the semiconductor chip 2 is embedded in the polymer 30 .
  • a first irradiation step different areas of the polymer 30 are now irradiated with the aid of the projector 203 , 204 , 205 .
  • areas next to the semiconductor chip 1 and between the top 22 of the semiconductor chip 2 and the bottom surface are irradiated, so that a first layer of a housing is formed.
  • the clamping device 201 In the position of FIG. 22, the clamping device 201 has been moved a little out of the recess 60 together with the carrier 1, the semiconductor chip 2 and the first layer of the housing that has already formed. A next irradiation step is carried out in which a second layer of the housing is created. In FIG. 23, after a few more irradiation steps, the clamping device 201 is moved further up and a final irradiation step is carried out, in which a last layer of the housing is formed.
  • Figure 24 shows a position after the semiconductor device 100 is completed.
  • the housing 3 is built up in layers and comprises several stages.
  • the housing 3 completely surrounds the semiconductor chip 2 laterally and covers parts of the upper side of the semiconductor chip 2 .
  • the invention is not limited to the description based on the exemplary embodiments. Rather, the invention includes every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if these features or this combination themselves are not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

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Abstract

In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils (100) einen Schritt A), in dem ein Träger (1) mit einem darauf angeordneten Halbleiterchip (2) bereitgestellt wird. In einem Schritt B) wird ein Formkörper (3, 4) auf dem Träger seitlich neben dem Halbleiterchip mittels eines additiven Verfahrens erzeugt.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES HALBLEITERBAUTEILS UND HALBLE I TERBAUTE I L
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils angegeben . Darüber hinaus wird ein Halbleiterbauteil angegeben .
Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung mit der Anmeldenummer DE102022202204 . 1 , deren Inhalt hiermit durch Rückbezug vollumfänglich aufgenommen wird .
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils anzugeben, zum Beispiel ein Verfahren, mit dem ein kompakteres Halbleiterbauteil herstellbar ist . Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Halbleiterbauteil anzugeben, das mit einem solchen Verfahren herstellbar ist .
Diese Aufgaben werden unter anderem durch die Gegenstände der Patentansprüche 1 und 14 gelöst . Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen abhängigen Patentansprüche und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren hervor .
Zunächst wird das Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils angegeben .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form umfasst das Verfahren einen Schritt A) , in dem ein Träger mit einem darauf angeordneten Halbleiterchip bereitgestellt wird . Zum Beispiel ist der Halbleiterchip auf einer Oberseite des Trägers angeordnet und befestigt . Laterale Ausdehnungen des Trägers sind beispielsweise größer als die Dicke des Trägers . Die lateralen Ausdehnungen des Trägers sind beispielsweise größer als die lateralen Ausdehnungen des Halbleiterchips . Der Träger kann in alle lateralen Richtungen über den Halbleiterchip hinausragen .
Eine laterale Richtung, entlang der eine laterale Ausdehnung gemessen wird, ist vorliegend eine Richtung parallel zur Oberseite des Trägers und/oder zur Haupterstreckungsebene des Trägers und/oder zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips . Die Dicke des Trägers und eine Dicke des Halbleiterchips werden senkrecht zur Oberseite des Trägers beziehungsweise den genannten Haupterstreckungsebenen gemessen . Die Oberseite des Trägers ist zum Beispiel parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers . Die Haupterstreckungsebenen des Halbleiterchips und des Trägers können parallel zueinander sein .
Bei dem Träger kann es sich um ein im fertigen Halbleiterbauteil verbleibenden Träger handeln, beispielsweise um einen Anschlussträger , auf dem der Halbleiterchip elektrisch angeschlossen ist . Zum Beispiel ist der Träger ein QFN-Träger oder ein Keramikträger mit integrierten Kontaktstrukturen oder eine Metallkernplatine (Englisch : Metal Core Board) oder ähnliches . Alternativ kann es sich bei dem Träger auch um einen temporären Träger beziehungsweise Hil fsträger handeln, der nicht im fertigen Halbleiterbauteil verbleibt , sondern vor Fertigstellung des Halbleiterbauteils abgelöst wird . Zum Beispiel ist der Träger Teil einer Spannvorrichtung, Englisch : Chuck . Der Halbleiterchip kann auf dem Träger elektrisch angeschlossen sein, zum Beispiel über Lötverbindungen . Der Halbleiterchip kann ein oberflächenmontierbarer Halbleiterchip sein, bei dem alle für die elektrische Kontaktierung notwendigen Kontaktstellen an einer dem Träger zugewandten Unterseite des Halbleiterchips angeordnet sind . Alternativ kann der Halbleiterchip auch über einen oder mehrere Kontaktdrähte auf dem Träger elektrisch angeschlossen sein . Zum Beispiel ist dann zumindest eine Kontaktstelle des Halbleiterchips an einer dem Träger abgewandten Oberseite des Halbleiterchips angeordnet . Die Oberseite und die Unterseite des Halbleiterchips sind beispielsweise parallel zur Haupterstreckungsebene des Halbleiterchips .
Bei dem Halbleiterchip kann es sich um einen optoelektronischen Halbleiterchip zur Erzeugung oder zur Absorption von elektromagnetischer Strahlung, insbesondere UV-Strahlung oder sichtbarem Licht oder IR-Strahlung, handeln . Zum Beispiel basiert eine Halbleiterschichtenfolge des Halbleiterchips dann auf einem I I I-V- Verbindungshalbleitermaterial , wie Al InGaN . Die Oberseite des Halbleiterchips kann eine Hauptabstrahl fläche des Halbleiterchips sein .
Alternativ oder zusätzlich kann der Halbleiterchip auch einen oder mehrere Transistoren, zum Beispiel MOSFETs , aufweisen . Der Halbleiterchip ist dann beispielsweise ein IC-Chip .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird in einem Schritt B ) des Verfahrens ein Formkörper auf dem Träger seitlich, also lateral , neben dem Halbleiterchip erzeugt . Insbesondere wird der Formkörper auf der Oberseite des Trägers erzeugt . Der Formkörper kann den Halbleiterchip in Richtung weg vom Träger überragen oder bündig mit dem Halbleiterchip abschließen oder der Halbleiterchip kann den Formkörper in Richtung weg vom Träger überragen . Der Formkörper wird beispielsweise aus einem elektrisch isolierenden Material hergestellt . Das elektrisch isolierende Material kann ein Polymer oder einen Kunststof f aufweisen oder daraus bestehen . Alternativ kann der Formkörper aber auch aus einem Metall erzeugt werden .
Der Formkörper kann direkt auf dem Träger erzeugt werden . Beispielsweise ist der Formkörper dann stof f schlüssig mit dem Träger verbunden . Der Formkörper wird beispielsweise so erzeugt , dass er in lateraler Richtung teilweise oder vollständig um den Halbleiterchip herum verläuft . In Draufsicht auf die Oberseite des Trägers ist der Halbleiterchip dann aus einer durch den Formkörper gebildeten, zusammenhängenden Bahn ohne Unterbrechungen größtenteils oder vollständig umgeben . Der Formkörper kann rahmenartig um den Halbleiterchip verlaufen .
Unter einem Formkörper wird hier insbesondere ein Körper mit vorgegebener geometrischer Form verstanden . Bei dem erzeugten Formkörper handelt es sich insbesondere um einen Festkörper . Zum Beispiel trägt der Formkörper zur Stabilität des fertigen Halbleiterbauteils bei . Der erzeugte Formkörper ist zum Beispiel selbsttragend .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird der Formkörper mittels eines additiven Verfahrens , auch als 3D-Druck bezeichnet , erzeugt . Insbesondere wird der Formkörper mit Hil fe einer Vorrichtung zur additiven Fertigung eines Bauteils erzeugt . Unter additiven Verfahren werden insbesondere Verfahren verstanden, bei denen ein Ausgangsmaterial bereitgestellt wird und durch ein gezieltes , lokales , chemisches und/oder physikalisches Einwirken auf das Ausgangsmaterial dieses in vorgegebenen Bereichen stof f schlüssig verbunden ( gehärtet ) wird und so zu einem Formkörper aufgebaut wird . Das Einwirken kann insbesondere eine gezielte , lokale Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung, zum Beispiel UV-Strahlung oder Laserlicht , sein . Das Ausgangsmaterial liegt beispielsweise in flüssiger Form oder Pulverform vor .
Bei einem additiven Verfahren kann ein Träger, beispielsweise der oben genannte Träger, mit einem Überangebot des Ausgangsmaterials in Kontakt gebracht werden . Nur ein Teil dieses Ausgangsmaterials wird dann durch lokales Einwirken ausgehärtet , insbesondere im Bereich des Trägers . Das Ausgangsmaterial kann in einer Form mit dem Träger in Kontakt gebracht werden, die hinsichtlich Volumen und Geometrie von dem Volumen und der Geometrie des erzeugten Formkörpers deutlich abweicht .
Gieß- und Pressverfahren, wie Vergießen (Englisch : Casting) , Spritzpressen (Englisch : Trans fer molding) und foliengestütztes Spritzpressen (Englisch : Film assisted trans fer molding) , werden nicht als additive Verfahren verstanden . Im Unterschied zu additiven Verfahren wird hier das gesamte mit dem Träger in Kontakt gebrachte Ausgangsmaterial ausgehärtet und nicht nur bereichsweise . Die Form, in der das Ausgangsmaterial bereitgestellt , also mit dem Träger in Kontakt gebracht wird, ist ähnlich oder identisch zu der Form des fertigen Formkörpers . In mindestens einer Aus führungs form umfasst das Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils einen Schritt A) , in dem ein Träger mit einem darauf angeordneten Halbleiterchip bereitgestellt wird . In einem Schritt B ) wird ein Formkörper auf dem Träger seitlich neben dem Halbleiterchip mittels eines additiven Verfahrens erzeugt .
Die vorliegende Erfindung beruht unter anderem auf der Erkenntnis , dass bei vielen Herstellungsverfahren für Formkörper um einen Halbleiterchip, zum Beispiel bei der Herstellung von Gehäusen, die Gesamtgröße des entstehenden Halbleiterbauteils ( Packages ) durch einzuhaltende Toleranzen beeinflusst wird . Beispielsweise werden Halbleiterchips in der Regel in eine vorhandene Kavität eines spritzgegossenen Gehäuses gesetzt . Die Plat zierungsgenauigkeit erfordert , dass die Kavität größer als der Halbleiterchip ist , was die Gesamtgröße des Halbleiterbauteils erhöht . Beim Überformen von Halbleiterchips , zum Beispiel beim Vergießen oder foliengestützten Spritzpressen, müssen die erzeugten Formkörper häufig abgeschli f fen werden, beispielsweise um Kontakte frei zulegen . Außerdem können wenig präzise oder individualisierbare Strukturen hergestellt werden .
Durch Verwendung eines additiven Verfahrens kann der Formkörper, beispielsweise in Form eines Gehäuses , wesentlich näher am Halbleiterchip erzeugt werden . Dadurch können kleinere Halbleiterbauteile realisiert werden . Außerdem sind bei additiven Verfahren die kurzen Design-Anpassungs zyklen, die Flexibilität in den Formen der Formkörper und die Möglichkeit der Individualisierung, zum Beispiel ein spezielles Kunden-Branding, von Vorteil . Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird der Formkörper mithil fe einer Digital-Light-Processing- ( DLP- ) Vorrichtung erzeugt . Der Formkörper kann also mittels eines DLP- Verfahrens hergestellt werden . DLP-Verf ahren sind additive Verfahren, bei denen mithil fe eines Proj ektors Strahlung auf die Oberfläche eines Ausgangsmaterials pixel fein proj i ziert wird . Das Ausgangsmaterial erstarrt dann in den bestrahlten Bereichen . Der Proj ektor weist eine Strahlungsquelle , zum Beispiel einen Laser oder einer Bogenlampe , und einen Modulator, zum Beispiel in Form eines Flüssigkristalldisplays oder einer digitalen Spiegeleinheit , auf . Strahlung aus der Strahlungsquelle wird auf den Modulator eingestrahlt und dieser moduliert der Strahlung ein digitales Bild auf . Mit diesem Bild wird dann das Ausgangsmaterial bestrahlt und pixel fein, lokal ausgehärtet .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird der Formkörper unmittelbar an zumindest eine Seitenfläche des Halbleiterchips angrenzend erzeugt . Das heißt , der Formkörper steht nach dessen Erzeugung in unmittelbar mechanischem Kontakt zu der Seitenfläche . Der Formkörper kann die Seitenfläche teilweise oder vollständig konform nachformen . Beispielsweise wird der Formkörper angrenzend an alle Seitenflächen des Halbleiterchips erzeugt .
Unter einer Seitenfläche des Halbleiterchips wird hier eine den Halbleiterchip in lateraler Richtung begrenzende Fläche des Halbleiterchips verstanden . Zum Beispiel weist der Halbleiterchip vier Seitenflächen auf . Eine Seitenfläche des Halbleiterchips verläuft quer oder senkrecht zur Oberseite beziehungsweise Unterseite des Halbleiterchips beziehungsweise quer oder senkrecht zur Oberseite des Trägers . Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird der Formkörper mit einer sich in Richtung weg vom Träger beziehungsweise weg von der Oberseite des Trägers verj üngenden Form erzeugt . Beispielsweise ist eine Breite des Formkörpers , gemessen in einer lateralen Richtung, in einem dem Träger am nächsten liegenden Bereich zumindest 1 , 5-mal oder zumindest zweimal so groß wie in einem am weitesten vom Träger entfernt liegenden Bereich .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird der Formkörper mit einer Ausnehmung erzeugt , in der ein Anschlussbereich des Trägers freigelegt ist . Die Ausnehmung kann in lateraler Richtung vollständig von dem Formkörper umgeben und begrenzt sein . Die Ausnehmung kann also ein Loch in dem Formkörper sein, das sich in Richtung des Trägers bis hin zum Träger erstreckt . Bei dem Anschlussbereich handelt es sich beispielsweise um einen metallischen Bereich des Trägers . Beispielsweise ist ein Teil des Formkörpers in lateraler Richtung zwischen dem Anschlussbereich und dem Halbleiterchip angeordnet .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird nach dem Schritt B ) eine elektrische Verbindung zwischen dem Halbleiterchip und dem Anschlussbereich hergestellt . Die elektrische Verbindung erstreckt sich dabei durch die Ausnehmung . Zum Beispiel verbindet die elektrische Verbindung die Kontaktstelle auf der Oberseite des Halbleiterchips elektrisch leitend mit dem Anschlussbereich auf der Oberseite des Trägers . Die elektrische Verbindung kann konform, also nachformend, auf dem Anschlussbereich, der Kontaktstelle und dem dazwischen liegenden Formkörper aufliegen . Im Bereich der Ausnehmung kann die elektrische Verbindung konform auf einer durch den Formkörper gebildeten Grenz fläche der Ausnehmung liegen .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird im Schritt B ) der Halbleiterchip in ein Ausgangsmaterial eingebettet . Das Ausgangsmaterial liegt zum Beispiel in flüssiger Form oder als Pulver vor .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird im Schritt B ) , nach dem Einbetten des Halbleiterchips in dem Ausgangsmaterial , der Formkörper durch Bestrahlung vorgegebener Bereiche des Ausgangsmaterials erzeugt . Die bestrahlten Bereiche werden beispielsweise mit Hil fe eines wie oben beschriebenen Proj ektors pixel fein bestrahlt .
Nach Bestrahlung mit einer vorgegebenen Strahlung, zum Beispiel UV-Strahlung oder Laserstrahlung, härten die bestrahlten Bereiche aus . Zum Beispiel erstarren die bestrahlten Bereiche eines flüssigen Ausgangsmaterials . Bei pulverförmigen Ausgangsmaterialien kann das Pulver in den bestrahlten Bereichen zunächst schmel zen und dann aushärten . Zum Beispiel handelt es sich bei dem Ausgangsmaterial um ein flüssiges Polymer, beispielsweise um ein Harz . Das Ausgangsmaterial ist zum Beispiel ausgewählt aus : Epoxy- Verbindungen, ABS , TPU . Das Ausgangsmaterial kann entsprechende Additive aufweisen, um eine schnelle UV- oder Lichthärtung zu erreichen . Das Ausgangsmaterial kann auch zusätzlich Füllpartikel aufweisen, zum Beispiel um die mechanischen Eigenschaften zu verbessern und/oder um die thermische Leitfähigkeit anzupassen .
Bei dem Einbetten des Halbleiterchips in dem Ausgangsmaterial wird der Halbleiterchip beispielsweise an seinen Seitenwänden konform von dem Ausgangsmaterial nachgeformt . Zum Beispiel wird im Schritt B ) der Halbleiterchip in ein Bad aus dem Ausgangsmaterial eingetaucht .
Im Schritt B ) befindet sich das Ausgangsmaterial beispielsweise in einem Behälter und reicht bis zu einer Bodenfläche in dem Behälter . Die Bodenfläche kann durch den Behälter selbst oder durch eine in den Behälter eingelegte Struktur, wie eine Vet-Folie , gebildet sein . Das Ausgangsmaterial wird zum Beispiel von außerhalb des Behälters durch die Bodenfläche hindurch bestrahlt werden . Im Bereich der Bodenfläche ist der Behälter und gegebenenfalls die eingelegte Struktur bevorzugt transparent für die verwendete Strahlung, sodass eine Bestrahlung von außerhalb möglich ist .
Der Halbleiterchip kann im Schritt B ) beispielsweise so in dem Behälter platziert werden, dass dessen Oberseite auf der Bodenfläche aufliegt und so frei von dem Ausgangsmaterial bleibt . Alternativ kann der Halbleiterchip auch so in dem Behälter platziert werden, dass die Oberseite des Halbleiterchips beabstandet von der Bodenfläche ist und die Oberseite des Halbleiterchips von dem Ausgangsmaterial bedeckt wird .
Die verwendete Strahlung hat eine begrenzte Eindringtiefe in das Ausgangsmaterial . Folglich wird das Ausgangsmaterial üblicherweise nur im Bereich der bestrahlten Fläche , zum Beispiel im Bereich der Bodenfläche , ausgehärtet . Beispielsweise ist die Eindringtiefe der Strahlung höchstens 100 pm . In einem einzelnen Bestrahlungsschritt wird also nur eine Schicht des Formkörpers mit maximal dieser Eindringtiefe hergestellt . Soll der Formkörper dicker werden, kann er mehrschichtig aufgebaut werden . Die in einem einzelnen Bestrahlungsschritt erzeugte Schicht wird dafür beispielsweise von der Bodenfläche entfernt , sodass sich wieder Ausgangsmaterial zwischen der erzeugten Schicht und der Bodenfläche sammelt , das in einem weiteren Bestrahlungsschritt zu einer weiteren Schicht ausgehärtet werden kann .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird der Formkörper als Einzelschicht in einem einzigen Bestrahlungsschritt erzeugt . Beispielsweise wird der gesamte Formkörper bei konstant gehaltenem Abstand zwischen dem Träger und der Bodenfläche des Behälters durch Bestrahlung erzeugt . Wie oben erläutert , wird bei Bestrahlung nur eine Schicht mit in etwa der Eindringtiefe an der Bodenfläche erzeugt . Der Träger muss also im Schritt B ) nahe genug an der Bodenfläche sein, damit die erzeugte Einzelschicht auch auf dem Träger erzeugt wird . Die Dicke des resultierenden Formkörpers , gemessen senkrecht zur Oberseite des Trägers , entspricht dann maximal oder etwa der Eindringtiefe der Strahlung in das Ausgangsmaterial . Beispielsweise beträgt die Dicke des Formkörpers nach dessen Erzeugung höchstens 100 pm .
Die Dicke des Halbleiterchips kann an die Eindringtiefe der Strahlung angepasst sein, zum Beispiel so , dass der erzeugte einschichtige Formkörper in etwa so dick ist wie der Halbleiterchip und/oder den Halbleiterchip überragt . „In etwa" meint hier zum Beispiel eine maximale Abweichung von 5
Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird der Formkörper schichtweise in mehreren Bestrahlungsschritten erzeugt . Dabei wird zum Beispiel j ede Schicht des Formkörpers in einem Bestrahlungsschritt bei konstant gehaltenem Abstand zwischen dem Träger und der Bodenfläche des Behälters erzeugt . Für das Ausbilden j eder nachfolgenden Schicht wird der Abstand zwischen dem Träger und der Bodenfläche des Behälters erhöht , zum Beispiel um höchstens oder in etwa die Eindringtiefe . So kann der Formkörper schichtweise erzeugt werden .
Für die Veränderung des Abstandes zwischen Träger und der Bodenfläche weist die Vorrichtung, mit der das Verfahren durchgeführt wird, zum Beispiel einen Motor auf , mit dem entweder der Träger mit dem Halbleiterchip oder der Behälter schrittweise oder kontinuierlich verfahren werden kann .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird der Halbleiterchip im Schritt B ) in eine Ausnehmung einer formgebenden Struktur eingebracht . Die formgebende Struktur kann zumindest teilweise , also teilweise oder vollständig, die Bodenfläche im Behälter bilden . Im Bereich der Ausnehmung liegt die Bodenfläche dann auf einer anderen Ebene als im Bereich neben der Ausnehmung . Die Ausnehmung hat zum Beispiel eine kleinere laterale Ausdehnung als der Träger und/oder eine größere laterale Ausdehnung als der Halbleiterchip .
Die formgebende Struktur kann eine Folie oder eine Glasplatte sein, die zum Beispiel in den Behälter eingelegt ist . Es kann aber auch der Behälter selbst die formgebende Struktur bilden .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist oder wird im Schritt B ) die Ausnehmung teilweise mit dem Ausgangsmaterial gefüllt . Insbesondere sind oder werden alle Bereiche der Ausnehmung mit dem Ausgangsmaterial gefüllt , die nicht durch den Halbleiterchip oder andere Komponenten des Halbleiterbauteils eingenommen sind .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird der Formkörper durch Bestrahlung des Ausgangsmaterials im Bereich der Ausnehmung erzeugt . Dabei kann die Form der Ausnehmung zumindest teilweise die Form des Formkörpers bestimmen . Zum Beispiel werden zumindest Grenz flächen der formgebenden Struktur, die die Ausnehmung in laterale Richtung begrenzen, bestrahlt . Der dadurch erzeugte Formkörper weist dann beispielsweise die Formen der bestrahlten Bereiche der Grenz flächen der Ausnehmung auf .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist der Formkörper ein Gehäuse für den Halbleiterchip . Zum Beispiel ist das Gehäuse zum Schutz des Halbleiterchips eingerichtet . Das Gehäuse kann zum Beispiel undurchlässig für UV-Strahlung und/oder sichtbares Licht und/oder Flüssigkeiten und/oder Gase sein .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist der Halbleiterchip ein optoelektronischer Halbleiterchip zur Erzeugung einer Primärstrahlung . Bei der Primärstrahlung handelt es sich beispielsweise um UV-Strahlung und/oder um sichtbares Licht und/oder um IR-Strahlung .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist der Formkörper ein Konversionselement zur Konversion der Primärstrahlung . Das Konversionselement weist beispielsweise ein Matrixmaterial , zum Beispiel aus Polymer, auf , in dem Leuchtstof fpartikel , zum Beispiel anorganische oder organische Leuchtstof fpartikel , eingebettet sind . Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird im Schritt B ) ein Formkörper seitlich, also lateral , beabstandet zum Halbleiterchip und mittels eines additiven Verfahrens erzeugt . Der Formkörper ist zum Beispiel ein Gehäuse , wie das oben beschriebene Gehäuse . Beispielsweise ist der Formkörper in allen lateralen Richtungen vom Halbleiterchip beabstandet . Insbesondere sind dann also alle Seitenflächen des Halbleiterchips frei von dem Formkörper .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird in einem Schritt C ) ein weiterer Formkörper unmittelbar an eine Seitenfläche des Halbleiterchips angrenzend erzeugt . Der weitere Formkörper kann zum Beispiel seitlich vollständig um den Halbleiterchip herum erzeugt werden und/oder an alle Seitenflächen des Halbleiterchips angrenzend erzeugt werden . Der weitere Formkörper kann zum Beispiel ein Konversionselement oder ein Schutzelement sein .
Der Schritt B ) kann vor dem Schritt C ) ausgeführt werden . Alternativ wird der Schritt C ) vor dem Schritt B ) ausgeführt oder es werden die Schritte B ) und C ) gleichzeitig ausgeführt .
Nach Erzeugung des Formkörpers und des weiteren Formkörpers ist der weitere Formkörper beispielsweise lateral zwischen dem Halbleiterchip und dem Formkörper angeordnet . Der weitere Formkörper kann dann an Seitenflächen des Formkörpers , die dem Halbleiterchip zugewandt sind, angrenzen . Zum Beispiel füllt der weitere Formkörper den Bereich zwischen dem Formkörper und dem Halbleiterchip vollständig auf .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form wird der weitere Formkörper mittels eines additiven Verfahrens hergestellt . Beispielsweise wird der weitere Formkörper mit dem gleichen additiven Verfahren wie der Formkörper hergestellt . Alle im Zusammenhang mit dem Formkörper of fenbarten Merkmale , insbesondere bezüglich dessen Herstellung, sind auch für den weiteren Formkörper of fenbart .
Alternativ kann der weitere Formkörper aber auch mittels eines anderen Verfahrens , beispielsweise durch Vergießen oder foliengestütztes Spritzpressen, hergestellt werden .
Als nächstes wird das Halbleiterbauteil angegeben . Das Halbleiterbauteil kann insbesondere mit dem hier beschriebenen Verfahren hergestellt werden . Alle im Zusammenhang mit dem Verfahren of fenbarten Merkmale sind daher auch für das Halbleiterbauteil of fenbart und umgekehrt .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist das Halbleiterbauteil einen Halbleiterchip und einen Formkörper seitlich um den Halbleiterchip herum auf . Der Halbleiterchip und/oder der Formkörper können auf einem Träger des Halbleiterbauteils angeordnet sein .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist der Formkörper mittels eines additiven Verfahrens erzeugt . Der Fachmann erkennt , wenn es sich um einen mittels eines additiven Verfahrens hergestellten Formkörper handelt . Insbesondere kann ein solcher Formkörper mehrere übereinander gestapelte Schichten aufweisen, die zum Beispiel unter einem Mikroskop erkennbar sind . Mittels additiver Verfahren hergestellte Formkörper können darüber hinaus besonders scharfe Kanten und/oder glatte Flächen und/oder präzise Strukturen aufweisen, die mit anderen Herstellungsverfahren nicht erzeugbar sind . Zum Beispiel ist der Formkörper frei von Spuren eines physikalischen und/oder chemischen Abtrageverfahrens . Solche Spuren können auf ein subtraktives Verfahren hinweisen, das bei additiv hergestellten Formkörpern bevorzugt nicht eingesetzt ist .
Der Formkörper ist bevorzugt frei von etwaigen Spuren, die auf die Verwendung eines Gusswerkzeuges hinweisen . Solche Spuren können Narben oder Nähte oder Nasen sein .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist das Halbleiterbauteil mit einem Verfahren gemäß einer der hier beschriebenen Aus führungs formen hergestellt .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form ist der Formkörper ein Gehäuse . Das Gehäuse liegt zum Beispiel unmittelbar an Seitenflächen des Halbleiterchips an . Beispielsweise formt das Gehäuse alle Seitenflächen des Halbleiterchips konform nach .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist das Gehäuse zumindest eine vom Halbleiterchip abgewandte Seitenfläche und eine Oberseite auf . Die Oberseite verläuft insbesondere quer zu der oder den Seitenflächen . Die Oberseite des Gehäuses ist zum Beispiel eine vom Träger des Halbleiterbauteils abgewandte Seite . Die Seitenfläche des Gehäuses kann sich dann zwischen dem Träger und der Oberseite erstrecken .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form schließt die Oberseite des Gehäuses bündig mit einer Oberseite des Halbleiterchips ab . Zum Beispiel hat eine Stufe zwischen der Oberseite des Halbleiterchips und der Oberseite des Gehäuses eine Höhe von höchstens 15 pm oder höchstens 10 pm oder höchstens 1 pm oder höchstens 100 nm .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist eine Kante zwischen der Seitenfläche des Gehäuses und der Oberseite des Gehäuses einen Krümmungsradius von höchstens 500 nm oder höchstens 100 nm auf .
Sowohl das bündige Abschließen zwischen den Oberseiten des Gehäuses und des Halbleiterchips als auch der geringe Krümmungsradius der Kante zwischen Seitenfläche und Oberseite des Gehäuses sind eindeutige Merkmale , die auf eine Herstellung mittels eines additiven Verfahrens hinweisen . Solche besonders bündigen Abschlüsse und besonders scharfe Kanten sind mit anderen Verfahren nicht realisierbar .
Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils sowie ein hier beschriebenes Halbleiterbauteil unter Bezugnahme auf Zeichnungen anhand von Aus führungsbeispielen näher erläutert . Gleiche Bezugs zeichen geben dabei gleiche , gleichartige oder gleich wirkende Elemente in den einzelnen Figuren an . Es sind dabei j edoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt , vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein . Soweit Elemente in den verschiedenen Figuren in ihrer Funktion übereinstimmen, wird ihre Beschreibung nicht für j ede der folgenden Figuren wiederholt . Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind Elemente möglicherweise nicht in allen Abbildungen mit entsprechenden Bezugs zeichen versehen .
Es zeigen : Figur 1 ein Aus führungsbeispiel einer DLP-Vorrichtung,
Figuren 2 bis 6 ein erstes Aus führungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils in verschiedenen Positionen sowie ein erstes Aus führungsbeispiel des Halbleiterbauteils ,
Figuren 7 bis 9 ein zweites Aus führungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils in verschiedenen Positionen sowie ein zweites Aus führungsbeispiel des Halbleiterbauteils ,
Figuren 10 bis 14 ein drittes Aus führungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils in verschiedenen Positionen sowie ein drittes
Aus führungsbeispiel des Halbleiterbauteils ,
Figuren 15 bis 17 ein viertes Aus führungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils in verschiedenen Positionen sowie ein viertes
Aus führungsbeispiel des Halbleiterbauteils ,
Figuren 18 bis 20 ein fünftes Aus führungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils in verschiedenen Positionen sowie ein fünftes Aus führungsbeispiel des Halbleiterbauteils ,
Figuren 21 bis 24 ein sechstes Aus führungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauteils in verschiedenen Positionen sowie ein sechstes
Aus führungsbeispiel des Halbleiterbauteils . Figur 1 zeigt ein Aus führungsbeispiel einer so genannten DLP- Vorrichtung 200 . „DLP" steht hierbei für den englischen Ausdruck „Digital Light Processing" . Die Vorrichtung 200 umfasst eine Spannvorrichtung 201 , Englisch : Chuck . Diese ist bezüglich eines Behälters 202 mithil fe eines Motors 206 bewegbar . Der Behälter 202 ist mit einem Ausgangsmaterial 30 , zum Beispiel einem flüssigen Polymer 30 , gefüllt , das bei Bestrahlung mit einer elektromagnetischen Strahlung, zum Beispiel UV-Strahlung, aushärtet beziehungsweise erstarrt . Zumindest im Bereich einer Bodenfläche des Behälters 202 ist dieser transparent für die Strahlung, mit der das Polymer ausgehärtet werden kann .
Die Vorrichtung 200 umfasst einen Proj ektor 203 , 204 , 205 mit einer Strahlungsquelle 205 , beispielsweise einer Bogenlampe . Der Proj ektor 203 , 204 , 205 weist weiter einen Modulator 203 in Form eines Flüssigkristalldisplays oder einer digitalen Spiegeleinheit auf . Der Modulator 203 moduliert auf die Strahlung aus der Strahlungsquelle 205 ein digitales Bild auf . Die modulierte Strahlung wird dann optional über eine Linse 204 des Proj ektors durch den Boden des Behälters 202 hindurch auf das flüssige Polymer 30 gerichtet . In den pixel fein bestrahlten Bereichen nahe der Bodenfläche härtet das Polymer 30 aus .
Um einen Körper mit einer nahezu beliebigen Form ( Formkörper ) herzustellen, wird zunächst die Spannvorrichtung 201 in das flüssige Polymer 30 eingetaucht , bis zwischen der Spannvorrichtung 201 und dem Boden des Behälters 202 nur noch ein kleiner Abstand ist . Mittels des Proj ektors 203 , 204 , 205 wird dann die Schicht aus flüssigem Polymer 30 zwischen der Spannvorrichtung 201 und der Bodenfläche im Behälter 202 bereichsweise aus gehärtet . So entsteht eine erste Schicht eines zu erzeugenden Formkörpers 3 . Anschließend wird die Spannvorrichtung 201 eine Stufe hochgefahren, wodurch der Abstand zur Bodenfläche vergrößert wird und sich zwischen der ersten ausgehärteten Schicht und der Bodenfläche flüssiges Polymer 30 ansammelt . Auch diese wird dann durch Bestrahlung mittels des Proj ektors 203 , 204 , 205 bereichsweise ausgehärtet , wodurch eine mit der ersten Schicht verbundene zweite Schicht des zu erzeugenden Formkörpers entsteht . Diese Schritte werden solange wiederholt , bis der Formkörper 3 fertig gestellt ist . Im Fall der Figur 1 ist der erzeugte Formkörper 3 ein Gehäuse um einen Halbleiterchip 2 .
Eine solche DLP-Vorrichtung 200 kann also verwendet werden, um Formkörper für ein Halbleiterbauteil um einen Halbleiterchip herum herzustellen . Dies wird in den im Folgenden beschriebenen Aus führungsbeispielen weiter erläutert .
In der Figur 2 ist eine Position in einem ersten Aus führungsbeispiel des Verfahrens gezeigt . Auf die Spannvorrichtung 201 der DLP-Vorrichtung der Figur 1 ist ein Träger 1 mit einem darauf angeordneten Halbleiterchip 2 aufgebracht . Bei dem Träger 1 handelt es sich beispielsweise um einen Anschlussträger , auf dem der Halbleiterchip 2 elektrisch angeschlossen und befestigt ist . Der Träger 1 ist zum Beispiel ein geätzter Cu-Leiterrahmen .
Der Halbleiterchip 2 ist vorliegend beispielsweise ein optoelektronischer Halbleiterchip . Der Halbleiterchip 2 erzeugt im Betrieb Primärstrahlung, zum Beispiel im UV- Bereich oder im sichtbaren Spektralbereich . Der Halbleiterchip 2 ist ein oberflächenmontierbarer Halbleiterchip, zum Beispiel ein Flip-Chip . Kontaktstellen des Halbleiterchips 2 sind an einer Unterseite des Halbleiterchips 2 angeordnet , die dem Träger 1 zugewandt ist .
Eine dem Träger 1 abgewandte Oberseite 22 des Halbleiterchips 2 ist dem Behälter 202 mit dem darin befindlichen flüssigen Polymer 30 zugewandt . Seitenflächen 21 des Halbleiterchips 2 verbinden die Oberseite 22 des Halbleiterchips mit einer Unterseite des Halbleiterchips 2 .
Figur 3 zeigt eine Position in dem Verfahren, in der die Spannvorrichtung 201 mit dem darauf angeordneten Träger 1 und dem Halbleiterchip 2 in das flüssige Polymer 30 eingetaucht ist . Dabei ist der Halbleiterchip 2 so weit in das flüssige Polymer 30 eingetaucht , dass die Oberseite 22 mit der Bodenfläche im Behälter 202 in Kontakt kommt und somit zwischen der Bodenfläche und der Oberseite 22 kein Polymer 30 ist . Die Seitenflächen 21 des Halbleiterchips 2 hingegen sind vollständig von dem Polymer 30 bedeckt .
In der Figur 4 ist eine Position in dem Verfahren gezeigt , bei dem mithil fe des Proj ektors 203 , 204 , 205 das flüssige Polymer 30 durch den Boden des Behälters 202 hindurch lokal bestrahlt wird . Vorliegend werden ausschließlich Bereiche des Polymers 30 , die seitlich neben dem Halbleiterchip 2 angeordnet sind und an die Seitenflächen 21 angrenzen, bestrahlt und dadurch ausgehärtet . Die bestrahlten Bereiche können durch den Proj ektor 203 , 204 , 205 exakt und pixel fein eingestellt werden . Das Strahlbündel ( gestrichelte Linien) weitet sich in Richtung weg von dem Proj ektor 203 , 204 , 205 auf .
In dem vorliegenden Aus führungsbeispiel ist der
Halbleiterchip 2 dünner als die Eindringtiefe der Strahlung des Proj ektors in das Polymer 30 . Das heißt , durch die in Figur 4 dargestellte Bestrahlung wird das gesamte bestrahlte Polymer 30 zwischen der Bodenfläche und dem Träger 1 ausgehärtet .
Figur 5 zeigt eine Position in dem Verfahren, nachdem der Träger 1 mit dem Halbleiterchip 2 wieder aus dem Polymer 30 herausgezogen wurde . Die ausgehärteten Bereiche des Polymers 30 bilden ein Gehäuse 3 , das seitlich vollständig um den Halbleiterchip 2 herum verläuft und das unmittelbar an den Seitenflächen 21 des Halbleiterchips 2 anliegt . Dadurch dass der Halbleiterchip 2 dünner als die Eindringtiefe der Strahlung in dem Polymer 30 ist , hat ein einziger Bestrahlungsschritt gereicht , um das gesamte Gehäuse 3 herzustellen . Das Gehäuse 3 ist hier also durch eine Einzelschicht gebildet . Außerdem hat das sich aufweitende Strahlbündel dazu geführt , dass das Gehäuse 3 eine sich in Richtung weg vom Träger 1 verj üngende Form aufweist .
Figur 6 zeigt ein erstes Aus führungsbeispiel des Halbleiterbauteils 100 , das mit dem zuvor beschriebenen Verfahren hergestellt wurde . Eine dem Träger 1 abgewandte Oberseite 32 des Gehäuses 3 schließt bündig mit der Oberseite 22 des Halbleiterchips 2 ab . Die Seitenflächen 31 des Gehäuses 3 verlaufen schräg zum Träger 1 beziehungsweise zu den Oberseiten 22 , 32 . Die Kante 33 zwischen der Oberseite 32 und der Seitenfläche 31 ist aufgrund des verwendeten additiven Verfahrens besonders scharf , beispielsweise hat sie einen Krümmungsradius von höchstens 500 nm .
Mit dem hier beschriebenen Verfahren kann vorteilhaft das Gehäuse 3 sehr präzise und unmittelbar an den Halbleiterchip 2 angrenzend hergestellt werden . Auch kann die Form des Gehäuses 3 sehr individuell gestaltet werden und beispielsweise mit einem Kunden-Branding, wie einem Schri ftzug oder einem Logo , versehen werden .
In der Figur 7 ist eine Position in einem zweiten Aus führungsbeispiel des Verfahrens gezeigt . Diese Position ähnelt der Position der Figur 4 , bei der der Träger 1 mit dem auf dessen Oberseite aufgebrachten Halbleiterchip 2 in das Bad aus dem flüssigen Polymer 30 eingetaucht ist . Wieder ist die Oberseite 22 des Halbleiterchips 2 direkt auf der Bodenfläche aufgelegt , so dass die Oberseite 22 frei von dem flüssigen Polymer 30 bleibt . Mit dem Proj ektor 203 , 204 , 205 werden verschiedene Bereiche des Polymers 30 seitlich um den Halbleiterchip 1 herum bestrahlt und ausgehärtet .
Figur 8 zeigt eine Position nach dem Heraus ziehen aus dem Polymer 30 . Durch die Bestrahlung ist ein rahmenartiges Gehäuse 3 um den Halbleiterchip 2 erzeugt worden, das unmittelbar an die Seitenflächen 21 des Halbleiterchips 2 angrenzt . Außerdem ist das Polymer 30 so bestrahlt worden, dass eine Ausnehmung 34 , zum Beispiel ein Loch, in dem Gehäuse 3 erzeugt wurde . Im Bereich der Ausnehmung 34 ist ein Anschlussbereich 10 des Trägers 1 freigelegt . Der Anschlussbereich 10 ist beispielsweise ein metallischer Bereich an der Oberseite des Trägers 1 .
Figur 9 zeigt eine weitere Position in dem Verfahren und gleichzeitig ein Aus führungsbeispiel des Halbleiterbauteils 100 . Eine elektrische Verbindung 5 zwischen dem Halbleiterchip 2 und dem Anschlussbereich 10 wurde hergestellt . Die elektrische Verbindung 5 erstreckt sich hier von der Oberseite 22 des Halbleiterchip 2 , beispielsweise von einer Kontaktstelle an der Oberseite 22 , über eine Oberseite des Gehäuses 3 in die Ausnehmung 34 hinein und bis zum Anschlussbereich 10 . Bei der elektrischen Verbindung 5 handelt es sich zum Beispiel um eine abgeschiedene Metallschicht , die das Gehäuse 3 an dessen Oberseite über die Kante in den Bereich der Ausnehmung 34 hinein konform nachformt . Die elektrische Verbindung 5 wurde beispielsweise durch Aufsputtern einer Keimschicht , lithographisches Strukturieren der Keimschicht , galvanisches Aufwachsen der Metallschicht und Rückätzen der Keimschicht hergestellt .
Figur 10 zeigt eine Position in einem dritten Aus führungsbeispiel des Verfahrens . Wieder ist der Halbleiterchip 2 zusammen mit dem Träger 1 in das flüssige Polymer 30 eingetaucht . Vorliegend ist aber ein Spalt zwischen der Oberseite 22 des Halbleiterchips 2 und der Bodenfläche freigelassen, so dass die Oberseite 22 des Halbleiterchips 2 von dem flüssigen Polymer 30 bedeckt ist . Eine Kontaktstelle an der Oberseite 22 des Halbleiterchips 2 ist über einen Kontaktdraht 6 mit einem Anschlussbereich des Trägers 1 elektrisch leitend verbunden . Der Anschlussbereich liegt seitlich neben dem Halbleiterchip 2 an der Oberseite des Trägers 1 .
Mithil fe des Proj ektors 203 , 204 , 205 werden Bereiche des Polymers 30 seitlich neben dem Halbleiterchip 2 und beabstandet vom Halbleiterchip 2 bestrahlt . Der Anschlussbereich für den Kontaktdraht 6 wird nicht bestrahlt und liegt zwischen den bestrahlten Bereichen des Polymers 30 und dem Halbleiterchip 2 .
Figur 11 zeigt eine Position nach dem Heraus ziehen des Trägers 1 mit dem Halbleiterchip 2 aus dem Polymer 30 . Durch die Bestrahlung ist ein Gehäuse 3 entstanden, das lateral vollständig um den Halbleiterchip 2 herum verläuft . Das Gehäuse 3 ist dicker als der Halbleiterchip 2 , überragt in Richtung weg vom Träger 1 also den Halbleiterchip 2 beziehungsweise dessen Oberseite 22 . Dies wurde dadurch erreicht , dass der Halbleiterchip 1 in Figur 10 beabstandet vom Boden des Behälters 202 positioniert wurde .
Die Dicke des Gehäuses 3 ist vorliegend so gewählt , dass der Kontaktdraht 6 das Gehäuse 3 in Richtung vom Träger nicht überragt . So kann der Kontaktdraht 6 vor mechanischen Einflüssen geschützt werden .
In der Figur 12 ist eine weitere Position in dem Verfahren gezeigt , bei dem die durch das Gehäuse 3 gebildete Kavität , in der der Halbleiterchip 2 angeordnet ist , mit einem Konversionsmaterial aufgefüllt wird . Beispielsweise wird die Kavität mit einem flüssigen Konversionsmaterial aufgefüllt , so dass die Oberseite 22 und die Seitenflächen 21 des Halbleiterchips 2 vollständig von dem Konversionsmaterial bedeckt werden . Das Konversionsmaterial kann anschließend zu einem Konversionselement ausgehärtet werden . Für das Auf füllen kann ein Dispense-Verf ahren oder ein Jetting- Verfahren verwendet werden .
Figur 13 zeigt eine Alternative zu Figur 12 . Hier wird der Träger 1 mit dem darauf angeordneten Halbleiterchip und dem Gehäuse 3 in ein weiteres flüssiges Polymer 40 eingetaucht , wobei das weitere flüssige Polymer 40 ein Konversionsmaterial ist beziehungsweise enthält , das unter Bestrahlung, zum Beispiel UV-Strahlung oder sichtbarem Licht , ausgehärtet werden kann . Durch das Eintauchen in das Polymer 40 wird die von dem Gehäuse 3 gebildete Kavität mit dem flüssigen Polymer 40 gefüllt und der Halbleiterchip 2 sowohl an dessen Oberseite 22 als auch an dessen Seitenflächen 21 von dem Polymer 40 bedeckt .
Mithil fe des Proj ektors 203 , 204 , 205 wird dann der gesamte Bereich der von dem Gehäuse 3 gebildeten Kavität bestrahlt und dadurch das dort befindliche Polymer 40 zu einem Konversionselement ausgehärtet . Hier wird also im Unterschied zur Figur 12 auch das Konversionselement additiv hergestellt .
Figur 14 zeigt ein Aus führungsbeispiel des fertigen optoelektronischen Halbleiterbauteils 100 , wie es gemäß den zwei zuvor beschriebenen Varianten herstellbar ist . Das Konversionselement 4 ist im Bereich der Kavität auf und neben dem Halbleiterchip 2 angeordnet . Die von dem Halbleiterchip 2 im Betrieb erzeugte Primärstrahlung wird durch das Konversionselement in Strahlung einer größeren Wellenlänge umgewandelt .
Figur 15 zeigt eine Position in einem fünften Aus führungsbeispiel des Verfahrens . Hier bildet der Behälter 202 eine formgebende Struktur 202 mit einer Ausnehmung 60 , die eine Form eines zu entstehenden Formkörpers zumindest teilweise vorgibt . Die Ausnehmung 60 ist mit einem flüssigen Polymer 40 gefüllt , das ein Konversionsmaterial für die vom Halbleiterchip 2 erzeugte Primärstrahlung ist beziehungsweise aufweist . Durch Bestrahlung des Polymers 40 innerhalb der Ausnehmung 60 kann das um den Halbleiterchip 2 angeordnete Polymer 40 zu einem Konversionselement 4 ausgehärtet werden . Die Form des daraus entstehenden Konversionselements 4 ist durch die Form der Ausnehmung 60 bestimmt .
In der Figur 16 ist eine weitere Position gezeigt , bei der der Träger 1 mit dem Halbleiterchip 2 und dem entstandenen Konversionselement 4 in die Ausnehmung 60 einer weiteren formgebenden Struktur 202 eingebracht ist , wobei die Ausnehmung 60 mit einem durch Strahlung aushärtbaren Polymer 30 gefüllt ist . Die gesamte Ausnehmung 60 wird wieder bestrahlt , so dass das Polymer 30 ausgehärtet und ein um den Halbleiterchip 2 seitlich verlaufendes Gehäuse 3 bildet . Die Form des Gehäuses 3 ist durch die Form der Ausnehmung 60 bestimmt .
Die formgebenden Strukturen in den Figuren 15 und 16 können satt durch den Behälter 202 selbst durch Vet-Folien oder Glasplättchen realisiert werden, die in den Behälter 202 eingelegt werden .
Figur 17 zeigt das entstandene Halbleiterbauteil 100 mit unmittelbar am Halbleiterchip 2 anliegenden Konversionselement 4 , hergestellt durch das beschriebene additive Verfahren und seitlich um den Halbleiterchip 2 herum verlaufenden Gehäuse 3 , hergestellt durch das beschriebene additive Verfahren .
In den Figuren 15 bis 17 wurde ein Halbleiterchip 2 verwendet , der als oberflächenmontierbarer Halbleiterchip 2 ausgeführt ist , seine für die elektrische Kontaktierung vorgesehenen Kontaktstellen also an einer dem Träger 1 zugewandten Unterseite des Halbleiterchips 2 aufweist .
In den Figuren 18 bis 20 sind die gleichen Positionen wie in den Figuren 15 bis 17 gezeigt , nur dass hier statt eines oberflächenmontierbaren Halbleiterchips 2 ein Halbleiterchip 2 mit einer Kontaktstelle auf der Oberseite 22 verwendet wird, welche über einen Kontaktdraht 6 mit einem neben dem Halbleiterchip 2 angeordneten Anschlussbereich des Trägers 1 verbunden ist .
In den bisher beschriebenen Aus führungsbeispielen wurde zur Herstellung des Gehäuses 3 beziehungsweise des Konversionselements 4 stets ein einziger Bestrahlungsschritt durchgeführt , so dass das Gehäuse 3 beziehungsweise das Konversionselement 4 als Einzelschichten realisiert wurden .
In den Figuren 21 bis 24 ist nun ein sechstes Aus führungsbeispiel gezeigt , bei dem mehrere Bestrahlungsschritte ausgeführt werden und dadurch ein mehrschichtiges Gehäuse 3 additiv hergestellt wird .
In der Figur 21 ist eine Position gezeigt , bei dem der Halbleiterchip 2 vollständig in das flüssige Polymer 30 eingetaucht ist . Das flüssige Polymer 30 ist dabei in einer Ausnehmung 60 des Behälters 202 angeordnet . In Figur 21 ist der Halbleiterchip 2 in dem Polymer 30 eingebettet .
In einem ersten Bestrahlungsschritt werden nun verschiedene Bereiche des Polymers 30 mithil fe des Proj ektors 203 , 204 , 205 bestrahlt . Insbesondere werden Bereiche neben dem Halbleiterchip 1 und zwischen der Oberseite 22 des Halbleiterchips 2 und der Bodenfläche bestrahlt , sodass eine erste Schicht eines Gehäuses entsteht .
In der Position der Figur 22 ist die Spannvorrichtung 201 zusammen mit dem Träger 1 , dem Halbleiterchip 2 und der bereits entstandenen ersten Schicht des Gehäuses ein Stück aus der Ausnehmung 60 heraus bewegt . Ein nächster Bestrahlungsschritt wird durchgeführt , in dem eine zweite Schicht des Gehäuses entsteht . In der Figur 23 ist die Spannvorrichtung 201 , nach einigen weiteren Bestrahlungsschritten, weiter nach oben bewegt und ein letzter Bestrahlungsschritt wird ausgeführt , bei dem eine letzte Schicht des Gehäuses entsteht .
Figur 24 zeigt eine Position, nachdem das Halbleiterbauteil 100 fertiggestellt ist . Das Gehäuse 3 ist schichtweise auf gebaut und umfasst mehrere Stufen . Das Gehäuse 3 umgibt den Halbleiterchip 2 lateral vollständig und überdeckt Teile der Oberseite des Halbleiterchips 2 .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Aus führungsbeispiele auf diese beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfindung j edes neue Merkmal sowie j ede Kombination von Merkmalen, was insbesondere j ede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet , auch wenn diese Merkmale oder diese Kombination selbst nicht expli zit in den Patentansprüchen oder Aus führungsbeispielen angegeben ist .
Bezugs zeichenliste
1 Träger
2 Halbleiterchip
3 Gehäuse
4 Konversionselement
5 elektrische Verbindung
6 Kontaktdraht
10 Anschlussbereich
21 Seitenflächen
22 Oberseite
30 Polymer
31 Seitenflächen
32 Oberseite
33 Kante
34 Ausnehmung
40 Polymer
60 Ausnehmung
100 Halbleiterbauteil
200 DLP-Vorrichtung
201 Spannvorrichtung
202 Behälter
203 Modulator
204 Linse
205 Strahlungsquelle
206 Motor

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauteils (100) mit den Schritten:
A) Bereitstellen eines Trägers (1) mit einem darauf angeordneten Halbleiterchip (2) ,
B) Erzeugen eines Formkörpers (3, 4) auf dem Träger (1) seitlich neben dem Halbleiterchip (1) , wobei
- der Formkörper (3, 4) mittels eines additiven Verfahrens erzeugt wird, wobei im Schritt B)
- der Halbleiterchip (1) in ein Ausgangsmaterial (30, 40) eingebettet wird,
- anschließend der Formkörper (3, 4) mittels Bestrahlung vorgegebener Bereiche des Ausgangmaterials (30, 30) erzeugt wird,
- der Halbleiterchip (1) in eine Ausnehmung (60) einer formgebenden Struktur (202) eingebracht wird,
- die Ausnehmung (60) teilweise mit dem Ausgangsmaterial (30, 40) gefüllt ist,
- der Formkörper (3, 4) durch Bestrahlung des Ausgangsmaterials (30) im Bereich der Ausnehmung (60) erzeugt wird und die Form der Ausnehmung (60) zumindest teilweise die Form des Formkörpers (3, 4) bestimmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei
- der Formkörper (3, 4) mit Hilfe einer Digital-Light- Processing-Vorrichtung (200) erzeugt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei
- der Formkörper (3, 4) unmittelbar an zumindest eine Seitenfläche (21) des Halbleiterchips (2) angrenzend erzeugt wird .
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der Formkörper (3, 4) mit einer sich in Richtung weg vom Träger (1) verjüngenden Form erzeugt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der Formkörper (3) mit einer Ausnehmung (34) erzeugt wird, in der ein Anschlussbereich (10) des Trägers (1) freigelegt ist,
- nach dem Schritt B) eine elektrische Verbindung (5) zwischen dem Halbleiterchip (2) und dem Anschlussbereich (10) hergestellt wird, wobei sich die elektrische Verbindung (5) durch die Ausnehmung (34) erstreckt.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der Formkörper (3, 4) als Einzelschicht in einem einzigen Bestrahlungsschritt erzeugt wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der Formkörper (3, 4) schichtweise in mehreren Bestrahlungsschritten erzeugt wird.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der Formkörper ein Gehäuse (3) für den Halbleiterchip (2) ist .
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- der Halbleiterchip (1) ein optoelektronischer Halbleiterchip (1) zur Erzeugung einer Primärstrahlung ist,
- der Formkörper ein Konversionselement (4) zur Konversion der Primärstrahlung ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - im Schritt B) ein Formkörper in Form eines Gehäuses (3) seitlich beabstandet zum Halbleiterchip (1) und mittels eines additiven Verfahrens erzeugt wird,
- in einem Schritt C) ein weiterer Formkörper (4) an zumindest eine Seitenfläche (21) des Halbleiterchips (1) unmittelbar angrenzend erzeugt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei
- der weitere Formkörper (4) mittels eines additiven Verfahrens hergestellt wird.
12. Halbleiterbauteil (100) aufweisend
- einen Halbleiterchip (2) ,
- einen Formkörper (3, 4) seitlich um den Halbleiterchip (1) herum, wobei
- der Formkörper (3, 4) mittels eines additiven Verfahrens erzeugt ist, wobei
- der Formkörper ein Gehäuse (3) ist,
- das Gehäuse (3) unmittelbar an Seitenflächen (21) des Halbleiterchips (2) anliegt,
- das Gehäuse (3) zumindest eine vom Halbleiterchip (2) abgewandte Seitenfläche (31) und eine Oberseite (32) aufweist,
- die Oberseite (32) des Gehäuses (3) bündig mit einer Oberseite (22) des Halbleiterchips (2) abschließt,
- eine Kante (33) zwischen der Seitenfläche (31) und der Oberseite (32) des Gehäuses (3) einen Krümmungsradius von höchstens 500 nm aufweist.
13. Halbleiterbauteil (100) nach Anspruch 12, das mit einem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13 hergestellt ist.
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