WO2012152307A1 - Bauelementträgerverbund mit einer bauelementträgerbereiche abtrennenden grabenstruktur und verfahren zur herstellung einer mehrzahl von bauelementträgerbereichen - Google Patents

Bauelementträgerverbund mit einer bauelementträgerbereiche abtrennenden grabenstruktur und verfahren zur herstellung einer mehrzahl von bauelementträgerbereichen Download PDF

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Definitions

  • the present application relates to a
  • Component carrier composite with a plurality of
  • Device carrier areas and a method for producing a plurality of component carrier areas.
  • Optoelectronic semiconductor chips are often mounted on component carriers for further processing.
  • Such component carriers can be carried out, for example, as a ceramic carrier. With such device carriers high accuracy requirements, such as the squareness of the side surfaces, but difficult to meet.
  • An object is to simplify the formation of device carriers that meet high accuracy requirements. Furthermore, a method is to be specified, which the
  • a component carrier assembly has a plurality of component carrier areas, which are suitable for the attachment of preferably optoelectronic
  • Component carrier composite has a carrier body with a first major surface.
  • the carrier body is on the part of the first main surface of a trench structure along along a first direction, preferably parallel to each other
  • first trenches define the component carrier areas in a direction transverse to the trenches second direction.
  • Carrier body is formed a coating, so that the component carrier areas each have an at least partially coated first major surface of the carrier body and an at least partially coated side surface of
  • a carrier body having a first main area and a second main area opposite the first main area is provided for component carrier areas.
  • a trench structure is formed in the support body by the first main surface, wherein the
  • a coating is formed that at least partially the first major surface and at least
  • the carrier body is thinned on the part of the second main surface in such a way that the trench structure is at least partially in an oblique or perpendicular to the first main surface
  • component carrier composite particularly suitable.
  • the features described below in connection with the component carrier assembly can therefore also be used for the method and vice versa.
  • the trench structure is formed according to an embodiment by means of a chemical, in particular dry chemical, method or by erosion.
  • a chemical, in particular dry chemical, method or by erosion In particular, reactive deep ion etching (DRIE) or a method based thereon, such as, for example, Advanced Silicon Etching (ASE), is suitable as the dry chemical method.
  • DRIE reactive deep ion etching
  • ASE Advanced Silicon Etching
  • Trenches that can have a great depth compared to their width Trenches that can have a great depth compared to their width.
  • Component carrier area is thus already formed when forming the trench structure.
  • An angle of the side surface is very precisely adjustable when forming the trench structure, so that, for example, trenches with a side surface perpendicular to the first main surface with very high accuracy
  • the carrier body is preferably based on a
  • silicon is particularly suitable because of its cost-effective and large-scale availability. But it can be another
  • Semiconductor material such as gallium arsenide or
  • Germanium find application.
  • Coating is a fixed on the first main surface Semiconductor device in a simple manner electrically contacted.
  • the coating can also
  • the side surfaces of the component carrier area at least partially or completely cover.
  • Carrier body is thus fully provided with the coating.
  • the coating is formed by means of a coating source, wherein a main coating direction of the coating source is inclined to a normal on the first main surface.
  • Forming the coating of at least one side surface of the device carrier regions is thus simplified.
  • the carrier body can be rotated with respect to the normal to the first main surface.
  • the first trenches extend only in regions over the carrier body along the first direction. In other words, the extension of the carrier body along the first direction.
  • the carrier body is formed contiguous. All component carrier areas can thus be in a common, mechanically stable
  • Component carrier composite can be provided.
  • component carrier regions arranged adjacently along the second direction are separated from one another by one of the first trenches in the continuous carrier body.
  • two or more, in particular all, side faces of the carrier body may be formed during the formation of the trench structure.
  • An additional separating step for separating the component carrier composite into component carrier regions can be dispensed with.
  • Component carrier areas on a common subcarrier such as an adhesive film, arranged and separated by means of the trench structure.
  • Component carrier areas are thus present in isolated form, for example in the form of a matrix, on the auxiliary carrier.
  • Component carriers which are present as bulk material, simplified.
  • the trench structure is formed in a lattice shape, so that the carrier body is singulated during thinning into separate component carrier regions.
  • the component carrier areas in this case thus represent isolated component carriers for their production in addition to forming the trench structure and thinning, no further singulation step is required.
  • the trench structure is formed strip-shaped and the
  • Carrier body is when thinning in a plurality of
  • Component carrier strip each having a plurality of
  • Component carrier areas of a component carrier strip can subsequently be separated into component carriers in a further singulation step.
  • the singulation can take place before or after the attachment of semiconductor components to the component carriers.
  • a mechanical singulation method such as sawing, splitting or breaking, or a laser separation method is suitable.
  • the trench structure only strips in regions
  • the component carrier has a continuous carrier body with which a plurality of component carrier regions is formed.
  • components are mounted on component carrier areas before the
  • Component carrier areas are separated from the component carrier composite in component carrier.
  • Component carrier composite done.
  • the components are functional or already fail after a very short operation.
  • the components are in
  • Component carrier interconnected interconnected electrically such that a plurality of components can be operated electrically simultaneously.
  • Figures 1A and 1B a first embodiment of a component carrier assembly in a schematic
  • FIGS. 2A and 2B a second embodiment of a component carrier assembly in a schematic
  • FIGS. 3A and 3B a third embodiment of a component carrier assembly in a schematic
  • FIGS. 4A to 4F an embodiment of a
  • FIGS. 5A and 5B show a second exemplary embodiment of a method for producing
  • Sectional view illustrated intermediate steps.
  • Component carrier composite 1 is shown in FIGS.
  • Component carrier composite has a carrier body 2, which may be designed, for example, as a semiconductor wafer.
  • the carrier body 2 is preferably based on a
  • Semiconductor material in particular silicon. Deviating from this, it is also possible to use another semiconductor material, for example gallium arsenide or germanium.
  • the carrier body In a vertical direction perpendicular to a main extension plane of the carrier body 2, the carrier body extends between a first main face 21 and a second main face 22. On the side of the first main face 21 is a trench structure 3 with mutually parallel first trenches 31 formed. The first trenches 31 extend along a first direction. In the vertical direction, the first trenches extend completely through the
  • the first trenches 31 extend only in regions over the carrier body 2, so that the carrier body 2 is formed in a continuous manner despite the first trenches 31. In other words, the carrier body 2 is formed in one piece.
  • Component carrier areas 10 are shown. Along a second direction running perpendicular to the first direction, two adjacent component carrier regions 10 are separated from one another by a first trench 31. Along the second direction a separating line 8 is shown. Along this line, adjacent device carrier regions 10 can be singulated along the first direction.
  • Singling can be done, for example, mechanically, for example by means of splitting, breaking or sawing. Also a
  • each component carrier region has two side surfaces 5, which are formed by the trench structure 3 and two respective perpendicular or at least transversely thereto side surfaces, which only when separating the
  • Component carrier composite 1 arise in component carrier.
  • side surfaces 5 are formed, which delimit the carrier bodies 2 of the component carrier regions 10 along the second direction.
  • a coating 4 is formed on the support bodies 2, a coating 4 is formed.
  • the coating 4 extends in regions on the first main surface 21 and on the second side surface 5.
  • the second main surface 22 the carrier body 2 is free of material for the coating 4th
  • the component carrier areas 10 are each for the
  • Attachment of at least one semiconductor component for example an optoelectronic semiconductor chip, such as an LED or a laser diode, on the part of the first
  • the coating 4 is provided.
  • Component carrier composite 1 attached semiconductor devices are electrically contacted together.
  • the coating 4 extends in strips along the first direction over a plurality of component carrier regions 10.
  • Semiconductor components attached to the component carrier assembly can be put into operation, in particular together.
  • semiconductor components can be easily determined and selected, which are not functional, already fail after a relatively short period of operation or predetermined electronic or
  • Component carrier areas 10 are separated along the separation line 8. When singulating, therefore, the electrical connection between adjacent component carrier areas is severed.
  • Component carrier composite component carrier forth where semiconductor devices are already attached.
  • a further coating for example a solder layer, may be formed on the coating 4 (not explicitly shown in FIGS. 1A and 1B).
  • the design of the coating 4 is freely variable within wide limits.
  • the coating may also be unstructured and completely over the first
  • Main surface 21 of the support body 2 extend. Furthermore, the coating 4 may also be formed so that only one side surface 5 is covered by the coating 4 at least partially.
  • the coating can also be multilayered
  • At least one layer of the coating 4 contains a metal, for example copper, gold, silver, aluminum, platinum, titanium or tungsten, or a metallic alloy with at least one of the mentioned
  • Figures 1A and 1B described first embodiment.
  • the component carrier composite has strip-shaped regions 15, which by means of the first
  • Trenches 31 of the trench structure 3 are formed.
  • the first trenches 31 extend along the first direction
  • the strip-shaped regions, each with a plurality of component carrier regions 10, are present separately from one another.
  • the strip-shaped regions 15 are arranged on a common subcarrier 6.
  • a film in particular a self-adhesive film, is suitable for the auxiliary carrier 6.
  • the component carrier regions 10 can be singulated on the strip-shaped regions 15 before or after the attachment of semiconductor components along singulation lines 8.
  • Trench structure 3 along the second direction extending second trenches 32.
  • the carrier bodies 2 of the individual component carrier regions 10 are therefore completely separated from one another and are located on an auxiliary carrier 6 for further processing, for example the assembly with semiconductor components.
  • the auxiliary carrier 6 By means of the auxiliary carrier 6, the component carrier regions 10 in a regular structure, for example in matrix form, arranged side by side. In comparison to component carriers which are present as bulk material, the assembly with semiconductor components, for example by means of a pick-and-place method, is simplified.
  • the side surfaces 5 of the individual carrier bodies 2 of the component carrier regions 10 are provided on all sides with a coating 4.
  • the coating 4 can also be applied to only one
  • the further coating 7 may, for example, as a
  • the further coating 7 may contain gold, indium, tin or silver.
  • a metallic alloy with at least one of the mentioned materials, for example a gold-tin alloy, can also be used.
  • FIGS. 4A to 4F are each schematically illustrated in FIG.
  • the component carrier assembly can be designed as described in connection with FIGS. 1A to 3C.
  • a carrier body 2 extending in a vertical direction between a first main surface 21 and a second one
  • Main surface 22 extends is provided ( Figure 4A).
  • a trench structure 3 having a plurality of first trenches 31 is formed on the side of the first main face 21, a trench structure 3 having a plurality of first trenches 31 is formed. The first trenches 31 do not extend completely through the carrier body 2 in the vertical direction.
  • the formation of the trench structure is preferably carried out
  • an erosion method can also be used.
  • Coating source formed a coating 4.
  • the arrows 9 illustrate a main coating direction of the coating source.
  • the main coating direction is formed obliquely to a normal to the first main surface 21.
  • a coating of side surfaces 5 of the coating source is formed obliquely to a normal to the first main surface 21.
  • Trench structure 3 is simplified.
  • a sputtering process or vapor deposition can be used for the coating.
  • the coating 4 can be structured
  • a further coating 7 can be applied to the coating 4.
  • Coating 7 can be associated with a
  • Screen printing process can be applied.
  • a structured application of the further coating can be realized in a simple and cost-effective manner.
  • the carrier body 2 is fastened on the part of the first main surface 21 to a temporary carrier 65 (FIG. 4D).
  • a temporary carrier 65 for example, a film is suitable for the temporary carrier 65.
  • a rigid carrier can be used.
  • the carrier body 2 is thinned at least so far that the trench structure 3 extends completely through the carrier body in the vertical direction (FIG. 4E).
  • the thinning can for example be done mechanically, for example by means of grinding, lapping or polishing.
  • an auxiliary carrier 6 can be applied by the second main surface 22.
  • the temporary carrier 65 can subsequently be detached.
  • the trench structure as in
  • the carrier body 2 is continuous even after thinning, so that the auxiliary carrier 6 can also be dispensed with.
  • the support body 2 is rotated during the coating with respect to its normal, so that the coating 4 can cover all side surfaces 5 of the trench structure 3.
  • the completed component carrier regions 10 are shown in FIG. 5B.
  • component carriers can be produced in a simple and reliable manner, in which case at least one side surface already arises during the formation of the trench structure.
  • an inclination angle is the
  • the angle of inclination to the first main surface 21 is 90 ° with a deviation of at most +/- 5 °.
  • a different angle of 90 ° in particular an angle between 10 ° inclusive and 85 ° inclusive, for example 45 ° may be expedient.
  • the device carrier regions 10 can be provided in a simple manner in a component carrier assembly, so that the assembly with semiconductor devices and

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Abstract

Es wird ein Bauelementträgerverbund (1) mit einer Mehrzahl von Bauelementträgerbereichen (10), die für die Befestigung von Halbleiterbauelementen vorgesehen sind, angegeben. Der Bauelementträgerverbund (1) weist einen Trägerkörper (2), beispielsweise einen Halbleiterwafer, mit einer ersten Hauptfläche (21) auf. In dem Trägerkörper (2) ist seitens der ersten Hauptfläche (21) eine Grabenstruktur (3) mit entlang einer ersten Richtung parallel zueinander verlaufenden ersten Gräben (31) ausgebildet, wobei die ersten Gräben (31) die Bauelementträgerbereiche (10) in einer quer zu den Gräben (31) verlaufenden zweiten Richtung begrenzen. Auf dem Trägerkörper (2) ist eine Beschichtung (4) ausgebildet, sodass die Bauelementträgerbereiche (10) jeweils eine zumindest bereichsweise beschichtete erste Hauptfläche (21) des Trägerkörpers (2) und eine zumindest bereichsweise beschichtete Seitenfläche (5) der Grabenstruktur (3) aufweisen. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementträgerbereichen (10) angegeben. Die Grabenstruktur (3) wird in dem Trägerkörper (2) seitens der ersten Hauptfläche (21) ausgebildet, dann wird die Beschichtung (4) ausgebildet und der Trägerkörper (2) wird seitens seiner zweiten Hauptfläche (22) derart gedünnt, dass sich die Grabenstruktur (3) zumindest bereichsweise in einer schräg oder senkrecht zur ersten Hauptfläche (21) verlaufenden Richtung vollständig durch den Trägerkörper (2) hindurch erstreckt. Die Grabenstruktur (3) kann insbesondere gitterförmig oder streifenförmig ausgebildet werden, sodass der Trägerkörper (2) beim Dünnen in voneinander getrennte Bauelementträgerbereiche (10) oder Bauelementträgerstreifen mit jeweils einer Mehrzahl von Bauelementträgerbereichen (10) geteilt wird.

Description

Beschreibung
BAUELEMENTTRAGERVERBUND MIT EINER BAUELEMENTTRAGERBEREICHE ABTRENNENDEN GRABENSTRUKTUR UND VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER MEHRZAHL VON BAUELEMENTTRÄGERBEREICHEN
Die vorliegende Anmeldung betrifft einen
Bauelementträgerverbund mit einer Mehrzahl von
Bauelementträgerbereichen sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von Bauelementträgerbereichen.
Optoelektronische Bauelemente wie beispielsweise
optoelektronische Halbleiterchips werden oftmals für die weitere Verarbeitung auf Bauelementträgern montiert.
Solche Bauelementträger können beispielsweise als Keramik- Träger ausgeführt werden. Mit solchen Bauelementträgern sind hohe Genauigkeitsanforderungen, etwa an die Rechtwinkligkeit der Seitenflächen, jedoch nur schwer zu erfüllen.
Eine Aufgabe ist es, das Ausbilden von Bauelementträgern, die hohe Genauigkeitsanforderungen erfüllen, zu vereinfachen. Weiterhin soll ein Verfahren angegeben werden, das die
Herstellung von Bauelementträgern vereinfacht.
Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Ein Bauelementträgerverbund weist gemäß einer Ausführungsform eine Mehrzahl von Bauelementträgerbereichen auf, die für die Befestigung von vorzugsweise optoelektronischen
Halbleiterbauelementen vorgesehen sind. Der
Bauelementträgerverbund weist einen Trägerkörper mit einer ersten Hauptfläche auf. In dem Trägerkörper ist seitens der ersten Hauptfläche eine Grabenstruktur mit entlang einer ersten Richtung, vorzugsweise parallel zueinander
verlaufenden, ersten Gräben ausgebildet, wobei die ersten Gräben die Bauelementträgerbereiche in einer quer zu den Gräben verlaufenden zweiten Richtung begrenzen. Auf dem
Trägerkörper ist eine Beschichtung ausgebildet, sodass die Bauelementträgerbereiche jeweils eine zumindest bereichsweise beschichtete erste Hauptfläche des Trägerkörpers und eine zumindest bereichsweise beschichtete Seitenfläche der
Grabenstruktur aufweisen.
Bei einem Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von
Bauelementträgerbereichen wird gemäß einer Ausführungsform ein Trägerkörper mit einer ersten Hauptfläche und einer der ersten Hauptfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptfläche bereitgestellt. Eine Grabenstruktur wird in dem Trägerkörper seitens der ersten Hauptfläche ausgebildet, wobei die
Grabenstruktur entlang einer ersten Richtung verlaufende erste Gräben aufweist, die in einer quer zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung benachbart angeordnete
Bauelementträgerbereiche zumindest bereichsweise voneinander trennen. Eine Beschichtung wird ausgebildet, die zumindest bereichsweise die erste Hauptfläche und zumindest
bereichsweise eine Seitenfläche der Grabenstruktur bedeckt. Der Trägerkörper wird seitens der zweiten Hauptfläche derart gedünnt, dass sich die Grabenstruktur zumindest bereichsweise in einer schräg oder senkrecht zur ersten Hauptfläche
verlaufenden Richtung vollständig durch den Trägerkörper hindurch erstreckt.
Das Verfahren ist zur Herstellung des vorstehend
beschriebenen Bauelementträgerverbunds besonders geeignet. Nachfolgend im Zusammenhang mit dem Bauelementträgerverbund beschriebene Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
Die Grabenstruktur wird gemäß einer Ausführungsform mittels eines chemischen, insbesondere trockenchemischen, Verfahrens oder mittels Erodierens ausgebildet. Als trockenchemisches Verfahren eignet sich insbesondere reaktives Ionentiefenätzen (Deep Reactive Ion Etching, DRIE) oder ein darauf basierendes Verfahren wie beispielsweise Advanced Silicon Etching (ASE) . Mit solchen Verfahren können mit hoher Genauigkeit Gräben mit einem großen Aspektverhältnis ausgebildet werden, also
Gräben, die verglichen mit ihrer Breite eine große Tiefe aufweisen können.
Zumindest eine Seitenfläche eines jeden
Bauelementträgerbereichs wird also bereits beim Ausbilden der Grabenstruktur ausgebildet. Ein Winkel der Seitenfläche ist beim Ausbilden der Grabenstruktur sehr genau einstellbar, sodass beispielsweise Gräben mit einer zur ersten Hauptfläche senkrechten Seitenfläche mit sehr hoher Genauigkeit
hergestellt werden können.
Der Trägerkörper basiert vorzugsweise auf einem
Halbleitermaterial. Beispielsweise eignet sich Silizium besonders aufgrund seiner kostengünstigen und großflächigen Verfügbarkeit. Es kann aber auch ein anderes
Halbleitermaterial, beispielsweise Galliumarsenid oder
Germanium, Anwendung finden.
Mittels der sich über die Seitenfläche erstreckenden
Beschichtung ist ein auf der ersten Hauptfläche befestigtes Halbleiterbauelement auf einfache Weise elektrisch kontaktierbar .
In einer Ausgestaltungsvariante sind zumindest zwei
Seitenflächen des Bauelementträgerbereichs zumindest
bereichsweise beschichtet. Die Beschichtung kann auch
allseitig die Seitenflächen des Bauelementträgerbereichs zumindest bereichsweise oder vollständig bedecken. Der
Trägerkörper ist also vollumfänglich mit der Beschichtung versehen .
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Beschichtung mittels einer Beschichtungsquelle ausgebildet, wobei eine Hauptbeschichtungsrichtung der Beschichtungsquelle schräg zu einer Normalen auf der ersten Hauptfläche steht. Das
Ausbilden der Beschichtung von zumindest einer Seitenfläche der Bauelementträgerbereiche wird so vereinfacht.
Während der Beschichtung kann der Trägerkörper bezüglich der Normalen zur ersten Hauptfläche rotiert werden. Eine
mehrseitige oder auch allseitige Beschichtung der
Seitenflächen der Bauelementträgerbereiche wird so
vereinfacht .
In einer Ausführungsvariante des Bauelementträgerverbunds erstrecken sich die ersten Gräben entlang der ersten Richtung nur bereichsweise über den Trägerkörper. Mit anderen Worten ist die Ausdehnung des Trägerkörpers entlang der ersten
Richtung größer als die Ausdehnung des ersten Grabens entlang dieser Richtung. Weiterhin bevorzugt ist der Trägerkörper zusammenhängend ausgebildet. Alle Bauelementträgerbereiche können also in einem gemeinsamen, mechanisch stabilen
Bauelementträgerverbund bereitgestellt werden. In einer Weiterbildung sind entlang der zweiten Richtung benachbart angeordnete Bauelementträgerbereiche durch einen der ersten Gräben in dem zusammenhängenden Trägerkörper voneinander getrennt.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante weist die
Grabenstruktur entlang der zweiten Richtung, insbesondere parallel zueinander, verlaufende zweite Gräben auf, die die Bauelementträgerbereiche entlang der ersten Richtung
begrenzen. Bei einer derartigen Grabenstruktur können zwei oder mehr, insbesondere alle Seitenflächen des Trägerkörpers beim Ausbilden der Grabenstruktur ausgebildet werden. Auf einen zusätzlichen Vereinzelungsschritt zum Vereinzeln des Bauelementträgerverbunds in Bauelementträgerbereiche kann verzichtet werden.
In einer bevorzugten Weiterbildung sind die
Bauelementträgerbereiche auf einem gemeinsamen Hilfsträger, beispielsweise einer adhäsiven Folie, angeordnet und mittels der Grabenstruktur voneinander getrennt. Die
Bauelementträgerbereiche liegen also in vereinzelter Form, beispielsweise matrixförmig, auf dem Hilfsträger vor. Eine Bestückung der Bauelementträgerbereiche mit
Halbleiterbauelementen, beispielsweise mittels eines Pick- and-Place-Verfahrens , ist so im Vergleich zu
Bauelementträgern, die als Schüttgut vorliegen, vereinfacht.
In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die Grabenstruktur gitterförmig ausgebildet, sodass der Trägerkörper beim Dünnen in voneinander getrennte Bauelementträgerbereiche vereinzelt wird. Die Bauelementträgerbereiche stellen in diesem Fall also vereinzelte Bauelementträger dar, für deren Herstellung zusätzlich zum Ausbilden der Grabenstruktur und dem Dünnen kein weiterer Vereinzelungsschritt erforderlich ist.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante des Verfahrens wird die Grabenstruktur streifenförmig ausgebildet und der
Trägerkörper wird beim Dünnen in eine Mehrzahl von
Bauelementträgerstreifen mit jeweils einer Mehrzahl von
Bauelementträgerbereichen geteilt. Die
Bauelementträgerbereiche eines Bauelementträgerstreifens können nachfolgend in einem weiteren Vereinzelungsschritt in Bauelementträger vereinzelt werden. Das Vereinzeln kann vor oder nach dem Befestigen von Halbleiterbauelementen an den Bauelementträgern erfolgen. Beispielsweise eignet sich ein mechanisches Vereinzelungsverfahren, etwa Sägen, Spalten oder Brechen, oder ein Lasertrennverfahren.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante des Verfahrens wird die Grabenstruktur nur bereichsweise streifenförmig
ausgebildet. Nach dem vollständigen Durchtrennen weist der Bauelementträger einen zusammenhängenden Trägerkörper auf, mit dem eine Mehrzahl von Bauelementträgerbereichen gebildet ist .
In einer bevorzugten Ausgestaltung werden Bauelemente auf Bauelementträgerbereichen befestigt, bevor die
Bauelementträgerbereiche aus dem Bauelementträgerverbund in Bauelementträger vereinzelt werden.
Die Bestückung mit Bauelementen kann also noch im
Bauelementträgerverbund erfolgen .
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung werden die
Bauelemente vor dem Vereinzeln betrieben. Mittels der Inbetriebnahme können beispielsweise Bauelemente ermittelt und nachfolgend ausselektiert werden, die nicht
funktionsfähig sind oder die bereits nach einem sehr kurzen Betrieb ausfallen. Vorzugsweise sind die Bauelemente im
Bauelementträgerverbund derart elektrisch miteinander verschaltet, dass eine Vielzahl von Bauelementen gleichzeitig elektrisch betrieben werden kann.
Weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der
Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
Es zeigen:
Figuren 1A und 1B ein erstes Ausführungsbeispiel für einen Bauelementträgerverbund in schematischer
Aufsicht (Figur 1A) und zugehöriger Schnittansicht
(Figur 1B) ;
Figuren 2A und 2B ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Bauelementträgerverbund in schematischer
Aufsicht (Figur 2A) und zugehöriger Schnittansicht
(Figur 2B) ;
Figuren 3A und 3B ein drittes Ausführungsbeispiel für einen Bauelementträgerverbund in schematischer
Aufsicht (Figur 3A) und zugehöriger Schnittansicht
(Figur 3B) ;
Figuren 4A bis 4F ein Ausführungsbeispiel für ein
Verfahren zum Herstellen von
Bauelementträgerbereichen anhand von jeweils schematisch in Schnittansicht dargestellten
Zwischenschritten; und
Figuren 5A und 5B ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zum Herstellen von
Bauelementträgerbereichen anhand von schematisch in
Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen.
Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren
Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Ein erstes Ausführungsbeispiel für einen
Bauelementträgerverbund 1 ist in den Figuren 1A in
schematischer Aufsicht mit einer Vergrößerung eines
Ausschnitts sowie in zugehöriger schematischer Schnittansicht entlang der Linie AA' in Figur 1B dargestellt. Der
Bauelementträgerverbund weist einen Trägerkörper 2 auf, der beispielsweise als ein Halbleiterwafer ausgeführt sein kann. Der Trägerkörper 2 basiert vorzugsweise auf einem
Halbleitermaterial, insbesondere Silizium. Davon abweichend kann auch ein anderes Halbleitermaterial, etwa Galliumarsenid oder Germanium, Anwendung finden.
In einer zu einer Haupterstreckungsebene des Trägerkörpers 2 senkrecht verlaufenden vertikalen Richtung erstreckt sich der Trägerkörper zwischen einer ersten Hauptfläche 21 und einer zweiten Hauptfläche 22. Seitens der ersten Hauptfläche 21 ist eine Grabenstruktur 3 mit parallel zueinander verlaufenden ersten Gräben 31 ausgebildet. Die ersten Gräben 31 erstrecken sich entlang einer ersten Richtung. In vertikaler Richtung erstrecken sich die ersten Gräben vollständig durch den
Trägerkörper 2 hindurch. Entlang der ersten Richtung
verlaufen die ersten Gräben 31 nur bereichsweise über den Trägerkörper 2, sodass der Trägerkörper 2 trotz der ersten Gräben 31 zusammenhängend ausgebildet ist. Mit anderen Worten ist der Trägerkörper 2 einstückig ausgebildet.
In der vergrößerten Darstellung sind vier
Bauelementträgerbereiche 10 dargestellt. Entlang einer senkrecht zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung sind zwei benachbarte Bauelementträgerbereiche 10 durch einen ersten Graben 31 voneinander getrennt. Entlang der zweiten Richtung ist eine Vereinzelungslinie 8 dargestellt. Entlang dieser Linie können entlang der ersten Richtung benachbarte Bauelementträgerbereiche 10 vereinzelt werden. Die
Vereinzelung kann beispielsweise mechanisch, etwa mittels Spaltens, Brechens oder Sägens, erfolgen. Auch ein
Lasertrennverfahren kann Anwendung finden. Nach dem
Vereinzeln weist jeder Bauelementträgerbereich also zwei Seitenflächen 5 auf, die durch die Grabenstruktur 3 gebildet sind und zwei jeweils senkrecht oder zumindest quer dazu stehende Seitenflächen, die erst beim Vereinzeln des
Bauelementträgerverbunds 1 in Bauelementträger entstehen.
Mittels der ersten Gräben 31 sind Seitenflächen 5 gebildet, die die Trägerkörper 2 der Bauelementträgerbereiche 10 entlang der zweiten Richtung begrenzen. Auf den Trägerkörpern 2 ist eine Beschichtung 4 ausgebildet. Die Beschichtung 4 erstreckt sich bereichsweise auf der ersten Hauptfläche 21 und auf der zweiten Seitenfläche 5. Die zweite Hauptfläche 22 des Trägerkörpers 2 ist frei von Material für die Beschichtung 4.
Die Bauelementträgerbereiche 10 sind jeweils für die
Befestigung von zumindest einem Halbleiterbauelement, beispielsweise einem optoelektronischen Halbleiterchip, etwa einer LED oder einer Laserdiode, seitens der ersten
Hauptfläche 21 vorgesehen. Die Beschichtung 4 ist
vorzugsweise derart strukturiert, dass an dem
Bauelementträgerverbund 1 befestigte Halbleiterbauelemente gemeinsam elektrisch kontaktierbar sind.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Beschichtung 4 streifenförmig entlang der ersten Richtung über mehrere Bauelementträgerbereiche 10 hinweg. An dem Bauelementträgerverbund befestigte Halbleiterbauelemente können, insbesondere gemeinsam, in Betrieb genommen werden. So können auf einfache Weise Halbleiterbauelemente ermittelt und ausselektiert werden, die nicht funktionsfähig sind, bereits nach einer vergleichsweise kurzen Betriebszeit ausfallen oder vorgegebene elektronische oder
optoelektronische Eigenschaften nicht erfüllen.
Nach der vorübergehenden Inbetriebnahme können die
Bauelementträgerbereiche 10 entlang der Vereinzelungslinie 8 vereinzelt werden. Beim Vereinzeln wird also die elektrische Verbindung zwischen benachbarten Bauelementträgerbereichen durchtrennt .
Durch den Vereinzelungsschritt gehen aus dem
Bauelementträgerverbund Bauelementträger hervor, an denen bereits Halbleiterbauelemente befestigt sind. Insbesondere für eine vereinfachte Befestigung der Halbleiterbauelemente kann auf der Beschichtung 4 eine weitere Beschichtung, beispielsweise eine Lotschicht, ausgebildet sein (in den Figuren 1A und 1B nicht explizit dargestellt) .
Die Ausgestaltung der Beschichtung 4 ist in weiten Grenzen frei variierbar. Insbesondere kann die Beschichtung auch unstrukturiert sein und sich vollständig über die erste
Hauptfläche 21 des Trägerkörpers 2 erstrecken. Weiterhin kann die Beschichtung 4 auch so ausgebildet sein, dass nur eine Seitenfläche 5 von der Beschichtung 4 zumindest bereichsweise bedeckt ist.
Weiterhin kann die Beschichtung auch mehrschichtig
ausgebildet sein. Vorzugsweise enthält zumindest eine Schicht der Beschichtung 4 ein Metall, beispielsweise Kupfer, Gold, Silber, Aluminium, Platin, Titan oder Wolfram, oder eine metallische Legierung mit zumindest einem der genannten
Materialien .
Das in den Figuren 2A und 2B dargestellte zweite
Ausführungsbeispiel für einen Bauelementträgerverbund
entspricht im Wesentlichen dem in Zusammenhang mit den
Figuren 1A und 1B beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist der Bauelementträgerverbund streifenförmige Bereiche 15 auf, die mittels der ersten
Gräben 31 der Grabenstruktur 3 gebildet sind. Die ersten Gräben 31 erstrecken sich entlang der ersten Richtung
vollständig über den Trägerkörper 2 hinweg, sodass die streifenförmigen Bereiche mit jeweils einer Mehrzahl von Bauelementträgerbereichen 10 getrennt voneinander vorliegen. Die streifenförmigen Bereiche 15 sind auf einem gemeinsamen Hilfsträger 6 angeordnet. Für den Hilfsträger 6 eignet sich beispielsweise eine Folie, insbesondere eine selbstklebende Folie. Wie im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, können die Bauelementträgerbereiche 10 auf den streifenförmigen Bereichen 15 vor oder nach dem Befestigen von Halbleiterbauelementen entlang von Vereinzelungslinien 8 vereinzelt werden.
Das in den Figuren 3A und 3B dargestellte dritte
Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im
Zusammenhang mit den Figuren 2A und 2B beschriebenen zweiten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist die
Grabenstruktur 3 entlang der zweiten Richtung verlaufende zweite Gräben 32 auf.
Mittels der Grabenstruktur 3 sind die Trägerkörper 2 der einzelnen Bauelementträgerbereiche 10 also vollständig voneinander getrennt und liegen für die weitere Bearbeitung, beispielsweise die Bestückung mit Halbleiterbauelementen, auf einem Hilfsträger 6 vor. Mittels des Hilfsträgers 6 sind die Bauelementträgerbereiche 10 in einer regelmäßigen Struktur, beispielsweise matrixförmig, nebeneinander angeordnet. Im Vergleich zu Bauelementträgern, die als Schüttgut vorliegen, ist die Bestückung mit Halbleiterbauelementen, beispielsweise mittels eines Pick-and-Place-Verfahrens , vereinfacht.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die Seitenflächen 5 der einzelnen Trägerkörper 2 der Bauelementträgerbereiche 10 allseitig mit einer Beschichtung 4 versehen. Wie im
Zusammenhang mit den vorangegangenen Figuren beschrieben, kann die Beschichtung 4 jedoch auch auf nur einer
Seitenfläche oder auf zwei Seitenflächen ausgebildet sein. Auf der dem Trägerkörper 2 abgewandten Seite der Beschichtung 4 ist eine weitere Beschichtung 7 ausgebildet.
Die weitere Beschichtung 7 kann beispielsweise als eine
Lotschicht ausgebildet sein. Beispielsweise kann die weitere Beschichtung 7 Gold, Indium, Zinn oder Silber enthalten. Auch eine metallische Legierung mit zumindest einem der genannten Materialien, beispielsweise eine Gold-Zinn-Legierung, kann Anwendung finden.
Ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementträgerbereichen ist in den
Figuren 4A bis 4F anhand von jeweils schematisch in
Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten gezeigt. In Aufsicht kann der Bauelementträgerverbund wie im Zusammenhang mit den Figuren 1A bis 3C beschrieben ausgeführt sein.
Ein Trägerkörper 2, der sich in einer vertikalen Richtung zwischen einer ersten Hauptfläche 21 und einer zweiten
Hauptfläche 22 erstreckt, wird bereitgestellt (Figur 4A) . Seitens der ersten Hauptfläche 21 wird eine Grabenstruktur 3 mit einer Mehrzahl von ersten Gräben 31 ausgebildet. Die ersten Gräben 31 erstrecken sich in vertikaler Richtung nicht vollständig durch den Trägerkörper 2 hindurch.
Das Ausbilden der Grabenstruktur erfolgt vorzugsweise
chemisch, insbesondere trockenchemisch, etwa mittels
reaktiven Ionentiefenätzens oder mittels ASE . Davon
abweichend kann auch ein Erodier-Verfahren Anwendung finden.
Wie in Figur 4B dargestellt, wird mittels einer
Beschichtungsquelle eine Beschichtung 4 ausgebildet. Die Pfeile 9 veranschaulichen eine Hauptbeschichtungsrichtung der Beschichtungsquelle. Die Hauptbeschichtungsrichtung ist schräg zu einer Normalen zur ersten Hauptfläche 21 ausgebildet. Eine Beschichtung von Seitenflächen 5 der
Grabenstruktur 3 wird so vereinfacht. Für die Beschichtung kann beispielsweise ein Sputter-Verfahren oder Aufdampfen Anwendung finden.
Von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel abweichend kann die Beschichtung 4 strukturiert ausgebildet werden,
beispielsweise mittels eines photolithografischen Verfahrens.
Wie in Figur 4C dargestellt, kann auf der Beschichtung 4 eine weitere Beschichtung 7 aufgebracht werden. Die weitere
Beschichtung 7 kann mit einem im Zusammenhang mit der
Beschichtung 4 beschriebenen Verfahren erfolgen. Alternativ kann die weitere Beschichtung auch mittels eines
Siebdruckverfahrens aufgebracht werden. Ein strukturiertes Aufbringen der weiteren Beschichtung ist so auf einfache und kostengünstige Weise realisierbar.
Der Trägerkörper 2 wird seitens der ersten Hauptfläche 21 an einem temporären Träger 65 befestigt (Figur 4D) . Für den temporären Träger 65 eignet sich beispielsweise eine Folie. Alternativ kann auch ein starrer Träger Anwendung finden.
Von der zweiten Hauptfläche 22 her wird der Trägerkörper 2 zumindest so weit gedünnt, dass sich die Grabenstruktur 3 in vertikaler Richtung vollständig durch den Trägerkörper hindurch erstreckt (Figur 4E) . Das Dünnen kann beispielsweise mechanisch, etwa mittels Schleifens, Läppens oder Polierens, erfolgen. Nachfolgend kann seitens der zweiten Hauptfläche 22 ein Hilfsträger 6 aufgebracht werden. Der temporäre Träger 65 kann nachfolgend abgelöst werden. Bei einer Ausgestaltung der Grabenstruktur, wie sie im
Zusammenhang mit den Figuren 1A und 1B beschrieben wurde, ist der Trägerkörper 2 auch nach dem Dünnen zusammenhängend, sodass auf den Hilfsträger 6 auch verzichtet werden kann.
Das in den Figuren 5A und 5B dargestellte zweite
Ausführungsbeispiel für ein Verfahren entspricht im
Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den Figuren 4A bis 4F beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu wird der Trägerkörper 2 während der Beschichtung bezüglich seiner Normalen rotiert, sodass die Beschichtung 4 alle Seitenflächen 5 der Grabenstruktur 3 bedecken kann.
Die fertig gestellten Bauelementträgerbereiche 10 sind in Figur 5B dargestellt.
Mit dem beschriebenen Verfahren können auf einfache und zuverlässige Weise Bauelementträger hergestellt werden, bei denen zumindest eine Seitenfläche bereits beim Ausbilden der Grabenstruktur entsteht. Derartig hergestellte
Bauelementträger können sich durch eine besonders hohe
Genauigkeit der Seitenfläche relativ zur ersten Hauptfläche auszeichnen. Insbesondere ist ein Neigungswinkel der
Seitenfläche bereits beim Ausbilden der Grabenstruktur einstellbar. Vorzugsweise beträgt der Neigungswinkel zur ersten Hauptfläche 21 90° mit einer Abweichung von höchstens +/-5°. Abhängig von den Anforderungen an die herzustellenden Bauelementträger kann aber auch ein von 90° verschiedener Winkel, insbesondere ein Winkel zwischen einschließlich 10° und einschließlich 85°, beispielsweise 45° zweckmäßig sein.
Weiterhin können die Bauelementträgerbereiche 10 auf einfache Weise in einem Bauelementträgerverbund bereitgestellt werden, sodass die Bestückung mit Halbleiterbauelementen und
weiterhin auch eine Inbetriebnahme der Halbleiterbauelemente im Verbund auf einfache Weise durchgeführt werden kann.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist .

Claims

Patentansprüche
1. Bauelementträgerverbund (1) mit einer Mehrzahl von
Bauelementträgerbereichen (10), die für die Befestigung von Halbleiterbauelementen vorgesehen sind, wobei
- der Bauelementträgerverbund einen Trägerkörper (2) mit einer ersten Hauptfläche (21) aufweist,
- in dem Trägerkörper seitens der ersten Hauptfläche eine Grabenstruktur (3) mit entlang einer ersten Richtung
verlaufenden ersten Gräben (31) ausgebildet ist, wobei die ersten Gräben die Bauelementträgerbereiche in einer quer zu den Gräben verlaufenden zweiten Richtung begrenzen; und
- auf dem Trägerkörper eine Beschichtung (4) ausgebildet ist, so dass die Bauelementträgerbereiche jeweils eine zumindest bereichsweise beschichtete erste Hauptfläche des
Trägerkörpers und eine zumindest bereichsweise beschichtete Seitenfläche (5) der Grabenstruktur aufweisen.
2. Bauelementträgerverbund nach Anspruch 1,
wobei der Trägerkörper auf einem Halbleitermaterial basiert.
3. Bauelementträgerverbund nach Anspruch 1 oder 2,
wobei zumindest zwei Seitenflächen eines
Bauelementträgerbereichs beschichtet sind.
4. Bauelementträgerverbund nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei sich die ersten Gräben entlang der ersten Richtung nur bereichsweise über den Trägerkörper erstrecken und der
Trägerkörper zusammenhängend ausgebildet ist.
5. Bauelementträgerverbund nach Anspruch 4,
wobei entlang der zweiten Richtung benachbart angeordnete Bauelementträgerbereiche durch einen der ersten Gräben in dem zusammenhängenden Trägerkörper voneinander getrennt sind.
6. Bauelementträgerverbund nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Grabenstruktur entlang der zweiten Richtung parallel zueinander verlaufende zweite Gräben aufweist, die die Bauelementträgerbereiche entlang der ersten Richtung begrenzen .
7. Bauelementträgerverbund nach Anspruch 6,
wobei die Bauelementträgerbereiche auf einem gemeinsamen Hilfsträger angeordnet und mittels der Grabenstruktur voneinander getrennt sind.
8. Verfahren zum Herstellen einer Mehrzahl von
Bauelementträgerbereichen (10) mit den Schritten:
a) Bereitstellen eines Trägerkörpers (2) mit einer ersten Hauptfläche (21) und einer der ersten Hauptfläche gegenüber liegenden zweiten Hauptfläche (22);
b) Ausbilden einer Grabenstruktur (3) in dem Trägerkörper seitens der ersten Hauptfläche, wobei die Grabenstruktur entlang einer ersten Richtung verlaufende erste Gräben (31) aufweist, die in einer quer zur ersten Richtung verlaufenden zweiten Richtung benachbart angeordnete
Bauelementträgerbereiche zumindest bereichsweise voneinander trennen;
c) Ausbilden einer Beschichtung (4), die zumindest
bereichsweise die erste Hauptfläche und zumindest
bereichsweise eine Seitenfläche (5) der Grabenstruktur bedeckt; und
d) Dünnen des Trägerkörpers seitens der zweiten Hauptfläche derart, dass sich die Grabenstruktur zumindest bereichsweise in einer schräg oder senkrecht zur ersten Hauptfläche verlaufenden Richtung vollständig durch den Trägerkörper hindurch erstreckt.
9. Verfahren nach Anspruch 8,
wobei die Beschichtung in Schritt c) mittels einer
Beschichtungsquelle ausgebildet wird und eine
Hauptbeschichtungsrichtung der Beschichtungsquelle schräg zu einer Normalen auf die erste Hauptfläche steht.
10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
wobei die Grabenstruktur mittels eines trockenchemischen Verfahrens oder mittels Erodierens ausgebildet wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
wobei die Grabenstruktur gitterförmig ausgebildet wird, so dass der Trägerkörper in Schritt d) in voneinander getrennte Bauelementträgerbereiche vereinzelt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
wobei die Grabenstruktur streifenförmig ausgebildet wird und der Trägerkörper in Schritt d) in eine Mehrzahl
Bauelementträgerstreifen mit jeweils einer Mehrzahl von Bauelementträgerbereichen geteilt wird.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
wobei die Grabenstruktur nur bereichsweise streifenförmig ausgebildet wird, so dass der Bauelementträger nach dem vollständigen Durchtrennen in Schritt d) einen
zusammenhängenden Trägerkörper aufweist, mit dem eine
Mehrzahl von Bauelementträgerbereichen gebildet ist.
14. Verfahren nach einem Anspruch 12 oder 13,
wobei Bauelemente auf Bauelementträgerbereichen befestigt werden, bevor die Bauelementträgerbereiche vereinzelt werden.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
wobei die Bauelemente vor dem Vereinzeln betrieben werden.
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