WO2014127933A1 - Verfahren zum herstellen eines optoelektronischen bauelements - Google Patents

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optoelectronic semiconductor
optoelectronic
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sacrificial layer
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Hans-Jürgen LUGAUER
Jürgen Moosburger
Thomas Schwarz
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Osram Opto Semiconductors GmbH
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Definitions

  • a method of manufacturing an optoelectronic component relates to a method herstel ⁇ len an optoelectronic component according to claim. 1
  • housings It is known electronic components for For ⁇ equipped with housings that meet several different functions.
  • Known housings may for example, provide a Heidelbergungsträ ⁇ ger an electrical Ver ⁇ bond to covered by the electronic component semiconductor chip and an interface.
  • Known housings can also be used for thermal management and as protection against damage due to electrostatic discharges.
  • optoelectronic components such as light-emitting diodes, sensors or photovoltaic concentrators
  • housings can also fulfill other functions, such as coupling and decoupling light, influencing a spatial light distribution or converting a light wavelength.
  • a method for producing an optoelectronic semiconductor device in which optoelectronic semiconductor chips are arranged on an upper side of a carrier.
  • the optoelectronic half ⁇ conductor chips are formed with a shaped body which covers all side surfaces of the optoelectronic semiconductor chips.
  • the upper and lower sides of the optoelectronic semiconductor chips preferably remain free. After removal of the carrier, the optoelectronic semiconductor components can be separated. Contact points may be provided on the upper and / or lower sides of each semiconductor chip.
  • the molding can for example, consist of an epoxy-based molding material.
  • An object of the present invention is to provide a method for producing an optoelectronic component. This object is achieved by a method having the features of claim 1. Preferred developments are specified in the dependent claims.
  • a method of manufacturing an optoelectronic device comprises the steps of providing an optoelectronic semiconductor chip having a front side and a back ⁇ side, for depositing a sacrificial layer on the back, to form a shaped body, wherein the optoelectronic semiconductor chip is at least partially embedded in the molded body, and Removing the sacrificial layer.
  • Legally advantageous ⁇ a cavity in the Formkör per ⁇ is applied by this process, which is itself ustierend aligned with high accuracy at the portion embedded in the molded body optoelectronic semiconductors chip.
  • a step is carried out for partially removing the shaped body in order to make the sacrificial layer accessible.
  • the reverse side of the semiconductor chip is protected in this method during the partial removal of the shaped body by the sacrificial layer, so that damage to the back of the semiconductor chip during the partial removal of the molded body is prevented.
  • the optoelectronic ⁇ African semiconductor chip is embedded in the molding such that the front of the optoelectronic semiconductor chip is flush with an underside of the molding.
  • the front side of the optoelectronic semiconductor chip is thus exposed after the embedding of the optoelectronic semiconductor chip in the molded body.
  • the front side of the optoelectronic semiconductor chip can be teilhaftgue serve as a radiation passage surface of the optoe ⁇ lektronischen device.
  • a further step is carried out for at ⁇ arrange the optoelectronic semiconductor chip on a support.
  • Advantage ⁇ adhesive enough is the front side of the optoelectronic semiconductor chip is thus protected during the embedding of the optoelectronic ⁇ rule of semiconductor chips in the molded body, whereby the front side of the optoelectronic semiconductor chip is not covered by the mold body at ⁇ closing.
  • a first lateral portion of the surface of the support opposite a second lateral portion of the surface of the carrier erha ben.
  • the lateral structuring of the surface of the carrier during the formation of the shaped body is transferred as a negative to an underside of the shaped body.
  • the lateral patterning of the underside of the molded body can serve to ⁇ closing advantageously self-ustierenden arrangement of additional components of the optoelectronic component.
  • the lateral structure of the shaped body can serve as an optical reflector, for receiving wavelength-converting material or for fixing optical lenses.
  • a further step for releasing the molded article from the carrier is Runaway ⁇ leads.
  • the carrier can then be reused.
  • the front side of the optoelectronic semiconductor chip is provided for the passage of elec ⁇ tromagnetic radiation.
  • the optoelectronic semiconductor chip then be, for example, an LED chip or a photovoltaic chip.
  • the method of the optoelectronic semiconductor chip is provided with a on the rear panel arrange ⁇ th metallization.
  • the metallization arranged on the back during the partial removal of the shaped body is protected by the fer Mrs arranged on the rear side of the ⁇ optoelectronic semiconductor chip op and will not be damaged during the partial removal of the molding.
  • This makes it possible to arrange the metallization already on the back side of the optoelectronic ⁇ African semiconductor chip, while the optoe ⁇ lectronic semiconductor chip is still seen with other optoelectronic semiconductor chips in a wafer composite.
  • the metallization does not have to be arranged after the embedding of the optoelectronic semiconductor chip in the molded body on the back side of the optoelectronic semiconductor chip, whereby advantageously a lithographic process step can be saved.
  • a further step is carried out for electroless deposition of a metal on the rear side of the op ⁇ toelektronischen semiconductor chip.
  • the Metallisie ⁇ tion arranged at the back of the semiconductor chip tion can be thickened by the electroless deposition of the metal in a simple and cost-effective manner. In this case, use is made upstream part way enough, that a cavity in the mold body is arranged by the previous Ent ⁇ distant of the sacrificial layer in the area of the back of the optoe ⁇ lektronischen semiconductor chips, which serves as a self-ustêttechnisch for the deposition dung of the metal.
  • a further step is carried out for surface grinding of the metal deposited on the rear side of the optoelectronic semiconductor chip and the molding.
  • this is a form of body with a particularly flat surface available.
  • the optoelectronic African semiconductor chip is released between the application of the sacrificial layer and the formation of the shaped body from a wafer composite.
  • an electrically conductive guide element is embedded with a guide element on the guide element angeord ⁇ Neten sacrificial layer together with the electro-opto African semiconductor chip into the mold body. Subsequently, the guide element sacrificial layer is removed together with the sacrificial layer.
  • the Leit ⁇ element serve as electrical through-hole through the Formkör by the optoelectronic device.
  • a plurality of optoelectronic semiconductor chips are embedded together in the molded body.
  • the shaped body is divided later to obtain a plurality of optoelectronic components.
  • the method thereby allows a paral ⁇ lele production of a variety optoelectronic Bauelemen te in a single operation. As a result, the production costs per optoelectronic component can be drastically reduced.
  • Figure 1 is a sectional view of a carrier
  • Figure 2 is a view of the carrier with arranged thereon
  • FIG. 3 shows a view of the carrier with optoelectronic semiconductor chips arranged on the adhesion layer
  • Figure 4 is a sectional view of the carrier with a
  • Figure 5 is a sectional view of the molding after ei ⁇ nem partial removal of its top;
  • FIG. 6 shows the shaped body after removing a sacrificial layer
  • FIG. 7 shows the shaped body after depositing a metal
  • FIG. 8 shows the shaped body after detachment from the carrier
  • FIG. 9 shows the shaped body after being divided into individual optoelectronic components
  • Figure 10 is a sectional view of a structured
  • Figure 11 is the structured carrier having disposed on the surface of adhesive layer, and it angeord ⁇ Neten optoelectronic semiconductor chip;
  • Figure 12 is a sectional view of a molding ge ⁇ Josess a second embodiment; and
  • FIG. 13 shows a further illustration of the shaped body from another viewing direction.
  • FIG. 1 shows a schematic sectional illustration of a carrier 300.
  • the carrier 300 may be designed, for example, in the form of a wafer as a thin disk.
  • the carrier 300 may comprise silicon, for example. However, the carrier 300 may also comprise a metal or other material.
  • the carrier 300 has a substantially planar surface 301.
  • FIG 2 shows a schematic sectional view of the Trä ⁇ gers 300, in a representation of Figure 1 temporally subsequent process status.
  • An adhesive layer 310 has been applied to the surface 301 of the carrier 300.
  • the adhesive ⁇ layer 310 may be formed for example as a film having a thermally releasable adhesive layer on one side and an ordinary adhesive layer on the other side.
  • the thermally dissolvable adhesive layer is in this case preferably facing the surface 301 of the carrier 300.
  • the adhesive layer 310 can also be present in the form of a thermally dissolvable adhesive that can be dissolved by irradiation with light, for example UV light, that can be dissolved by wet-chemical treatment or can be removed by a laser treatment.
  • the adhesive of the adhesive layer 310 may also be releasable by applying a shear or tensile force.
  • the adhesive layer 310 may be laminated by rolling or by means of a Va ⁇ kuums or a gas pressure on the surface 301 of the carrier 300th
  • the adhesive layer 310 may also be sprayed onto the surface 301 of the carrier 300 or applied by spin coating.
  • the adhesion layer 310 may also be disposed on the surface 301 of the carrier 300 by chemical or physical vapor deposition. It is also possible to apply the adhesive layer 310 by printing, stamping, dispensing, jetting or another method.
  • FIG. 3 shows the carrier 300 with the adhesion layer 310 arranged on the surface 301 in a further subsequent process state. Optoelectronic semiconductor chips 100 have been arranged on the side of the adhesion layer 310 facing away from the surface 301 of the carrier 300.
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 are spaced laterally from each other and preferably arranged in a regular saudimensio ⁇ dimensional lattice.
  • Each optoelectronic semiconductor chip 100 has a front side 101 and a ⁇ the front opposite back print ⁇ te 102.
  • the front side 101 of each optoelectronic semiconductor chip 100 faces the surface 301 of the carrier 300 and thus is in contact with the adhesion layer 310.
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 can be voltaikchips example ⁇ as light emitting diode chips (LED chips), laser chips or photon.
  • the front side 101 of each optoelectronic ⁇ rule semiconductor chip 100 is in this case preferably a radiation passage area 103. If it is 100, for example, is in the optoe ⁇ lektronischen semiconductor chips to Leuchtdi ⁇ odenchips, then the front side 101 of each opto- lecturer African semiconductor chip 100, a light emitting surface of the be optoelectronic semiconductor chip 100.
  • each optoelectronic semiconductor chip 100 preferably has an ohmic contact 110.
  • the ohmic contacts 110 are also known as metallization and electrically conductive provide connections to the semiconductor chip 100 optically toelektronischen ready.
  • a sacrificial layer 120 is arranged on the back side 102 of each optoelectronic semiconductor chip 100.
  • the sacrificial layer 120 for example, a polymer or a DIE lektrikum may have.
  • the sacrificial layer 120 may have a thickness that is between a few pm and a few 100 pm.
  • the sacrificial layer was applied ⁇ 120 on the rear side 102 preferably positioned before the optoelectronic semiconductor chip 100 has been released from a wafer composite with another optoelectronic semiconductor chips 100th
  • the sacrificial layer 120 is thus preferably applied to a wafer, comprising a plurality op ⁇ toelektronischer semiconductor chips 100th
  • the application of the sacrificial layer 120 can be carried out, for example, by spin coating or by spray coating.
  • the sacrificial layer may have been additionally cured 120 ⁇ example, by heating.
  • the optoelectronic semiconductor chips 100 were released from the wafer composite. Therefore, the sacrificial layer 120 of each optoelectronic semiconductor chip 100 arranged on the rear side 102 has essentially the same lateral dimensions as the back side 102 of the optoelectronic semiconductor chip 100 itself.
  • FIG. 4 shows a further sectional illustration of the carrier 300 in a temporally subsequent process state.
  • a molded body 200 On the surface 301 of the carrier 300, a molded body 200 has been formed.
  • the shaped body 200 has preferably been produced by an injection molding process, a syringe casting process or another molding process. The production of the shaped body 200 can be carried out, for example, in a lamination device or a device for compression, transfer or injection molding.
  • the molded body 200 has an electrically insulating material.
  • the molded body 200 may comprise an epoxy-based material.
  • the molded body 200 has a bottom surface 201 and one of the Un ⁇ underside 201 opposite top surface 202.
  • the sub ⁇ page 201 of the shaped body 200 adjacent to the adhesive layer 310 of the carrier 300th The front sides 101 of the optoelectronic semiconductor chips 100 terminate flush with the underside 201 of the molded body 200 and are accessible on the underside 201 of the molded body 200.
  • the top surface 202 of the molded body 200 covered in dargestell ⁇ th instance arranged on the rear sides 102 of the optoelectronic semiconductor chip 100 sacrificial layers 120.
  • the molded body 200 thus has in the direction of che vertical for surface 301 of the carrier 300 has a greater thickness than the optoe ⁇ lektronischen Semiconductor chips 100 with the sacrificial layers 120 disposed thereon.
  • the molded body 200 can be produced, for example, by means of compression molding.
  • a production of the shaped body 200 by film-assisted transfer molding would make it possible to form the upper side 202 of the molded body 200 flush with the surface of the sacrificial layers 120 facing away from the optoelectronic semiconductor chips.
  • FIG. 5 shows a sectional view of the carrier 300 and of the molded body 200 formed on the surface 301 of the carrier 300 in a further subsequent state of the process.
  • a portion of the molded body 200 has been proceeding from the top side 202 of the molding 200 to the Op ⁇ fertik make 120 of each optoelectronic semiconductor chip 100 accessible. After the partial removal of the molded body 200, this now has a sanded top
  • the partial removal of the shaped body 200 can be carried out, for example, by grinding the shaped body 200.
  • the partial removal 200 of the shaped body takes place until the op ⁇ fer für 120 of each optoelectronic semiconductor chip 100 is accessible.
  • the partial removal of the Shaped body 200 are also continued until a part of the sacrificial layers 120 of the optoelectronic semiconductor chips 100 is removed.
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 are protected during the partial removal of the molded body 200 prior to Be ⁇ damage.
  • damage to the arranged on the rear sides 102 of the optoelectronic semiconductor chip 100 ohmic contacts 110 is prevented by the sacrificial layers ⁇ 120th
  • FIG. 6 shows a schematic sectional illustration of the shaped body 200 arranged on the carrier 300 after the removal of the sacrificial layers 120.
  • cavities 125 have been formed on the abraded upper side 203 of the shaped body 200.
  • optoelectronic semiconductor chips 100 each having a cavity 125 is formed that was previously filled by the sacrificial layer depending ⁇ schreib 120th Due to the cavities 125 arranged on the rear sides 102 of the optoelectronic semiconductor chip 100 ohmic contacts 110 are ⁇ accessible.
  • Each cavity 125 has substantially the same lateral dimensions as the back side 102 of the associated optoe ⁇ lektronischen semiconductor chip 100.
  • Each cavity 125 is very accurate over the back 102 of the associated optoelectronic see the semiconductor chip 100 is disposed.
  • it ⁇ adopt the high accuracy of the positions and lateral dimensions of the cavities 125 without the need for corresponding exact placement steps or adjustment steps are required.
  • FIG. 7 shows the carrier 300 and the molded body 200 in a further subsequent process state.
  • a contact surface 115 On the back side 102 of each optoelectronic semiconductor chip 100 embedded in the molded body 200, a contact surface 115 has been formed.
  • the contact surface 115 of each optoelectronic rule ⁇ semiconductor chip 100 has an electrically conductive ma- on TERIAL, preferably a metal.
  • the contact surface 115 of each optoelectronic semiconductor chip 100 is electrically connected to the ohmic contact 110 is connected to the rear side 102 of jewei ⁇ time optoelectronic semiconductor chip 100 and may serve for electrical contacting of the respective optoelectronic semiconductor chips 100th
  • the contact surfaces 115 may have been applied, for example, by electroless plating.
  • the cavities 125 on the abraded upper side 203 of the molded body 200 serve as masks.
  • it ⁇ enables the electroless deposition a fast and cost-effective ⁇ applying the contact surfaces 115.
  • a particular advantage is that the application of the contact surfaces 115 no lithographic process step is required.
  • the beveled upper surface 203 After the deposition of the contact surfaces 115, the beveled upper surface 203 and can be ground flat to be polished in order to obtain a face-ground upper side 204, which closes bün ⁇ dig with the angeord- in the cavities 125 of the mold body 200 Neten contact surfaces 115th
  • the surface grinding can also be omitted.
  • FIG. 8 shows a schematic sectional view of the molded body 200 in a further subsequent process stage.
  • the flat-ground upper side 204 of the molded body 200 is flush with the contact surfaces 115 on the rear sides 102 of the opto-plastic embedded in the molded body 200. electronic semiconductor chip 100.
  • the molded body 200 has also been peeled off the surface 301 of the carrier 300.
  • the molded body 200 may have been detached directly from the adhesive layer 310 remaining on the upper side 301 of the carrier 300.
  • the adhesive layer may be peeled off 310 from the surface 301 of the carrier 300 first before the adhesive layer 310 detached from the underside 201 of the molded body 200 and the bottom 201 of the shaped body was 200 nöti ⁇ g Design cleaned.
  • the shaped body 200 can be divided to obtain a plurality of optoelectronic components 10. This is shown schematically in FIG.
  • Each of the optoelectronic components 10 comprises a part of the molded body 200 with one or more of the optoelectronic semiconductor chips 100 embedded therein.
  • the optoelectronic components 10 may be, for example, light emitting diode components, laser components or photovoltaic components.
  • FIG. 10 shows a schematic sectional illustration of a structured carrier 400 that can be used as an alternative to the carrier 300 of FIG.
  • the structured carrier
  • the structured carrier 400 may be formed, for example in the form of a wafer as a thin Schei ⁇ be.
  • the structured carrier may comprise 400 ⁇ same material as the carrier 300.
  • the structured carrier 400 has a textured top surface 401 on ⁇ .
  • the structured surface 401 is laterally structured and has first lateral sections 410 and second lateral sections 420.
  • the first lateral From ⁇ sections 410 are raised in the direction perpendicular to the surface 401 of the structured carrier 400 opposite the second lateral portions 420th
  • the height difference between the raised first lateral sections 410 and the recessed second lateral sections 420 of the structured Surface 401 of the structured carrier 400 may be perpendicular to the structured surface 401 ⁇ example be between a few micrometers and a few millimeters in Rich ⁇ processing.
  • the structured surface 401 of the structured carrier 400 in the first lateral sections 410 has island-shaped elevations which are each surrounded by recessed second lateral sections 420.
  • the island-shaped first lateral sections 410 may, for example, be circular-disk-shaped.
  • the individual first lateral sections 410 may be arranged in the lateral direction of the structured surface 401, for example at the nodal points of a hexagonal lattice.
  • the patterned surface 401 of the patterned backing 400 could also be subdivided into raised first lateral sections 410 and recessed second lateral sections 420 in another manner.
  • FIG. 11 shows the structured carrier 400 in a schematic sectional view in a state of the art following in the representation of FIG.
  • an adhesive layer 310 was arranged which corresponds to the adhesion layer 310 on the surface 301 of the carrier 300 of FIG.
  • optoelectronic semiconductor chips 100 were arranged in the first lateral sections 410 on the adhesion layer 310 on the structured surface 401 of the structured carrier 400.
  • the optoelectronic semiconductor chips 100 correspond to those of FIG. 3.
  • the optoelectronic semiconductor chips 100 each have a sacrificial layer 120 on their rear sides 102.
  • the optoelectronic semiconductor chips 100 are arranged with their front side 101 in the direction of the adhesion layer 310 on the structured surface 401 of the structured carrier 400.
  • the optoelectronic semiconductor chip 100 can ⁇ example by means of a pick and place automated procedure have been located 400 on the structured surface 401 of the structured carrier.
  • FIG. 12 shows a schematic sectional illustration of a structured shaped body 500.
  • the structured shaped body 500 was formed analogously to the production of the shaped body 200 explained with reference to FIGS. 4 to 8 by means of a molding process over the structured surface 401 of the structured carrier 400. In this case, the optoelectronic semiconductor chips 100 were embedded in the structured molded body 500.
  • the sacrificial layers 120 on the rear sides 102 of the optoelectronic semiconductor chips 100 were kept accessible during the formation of the structured shaped body 500 or subsequently exposed by partial removal of the structured shaped body 500. Then the sacrificial layers 120 were removed. In their place, contact surfaces 115 were deposited. Optionally, the upper surface of the patterned shaped body was then ground flat 500, so that it now has a face-ground upper side 504 ⁇ , which is flush with the contact surfaces 115 to the back print ⁇ th 102 of the optoelectronic semiconductor chip 100th Then, the structured shaped body 500 was detached from the structured surface 401 of the structured carrier 400.
  • the constructive ⁇ tured underside 501 of the patterned molded article 500 comprises first lateral sections 510 that bordered in forming the structured molded body 500 at first lateral From ⁇ sections 410 of the structured surface 401 of the struc tured ⁇ carrier 400th
  • the struc tured ⁇ underside 501 of the patterned shaped article to 500 second lateral sections 520 that bordered during Ausbil ⁇ dens of the patterned molded article 500 to second lateral 420 of the structured surface 401 of the structured carrier 400th
  • the second lateral sections 520 of the structured underside 501 of the structured shaped body 500 are raised relative to the first lateral sections 510 of the structured underside 501.
  • first lateral portions 410 of the structured surface 401 of the structured Trä- gers form 400 island-like protrusions form the first lateral portions 510 of the patterned bottom 501 of the patterned molded article 500 now island-shaped Vertie ⁇ levies of the patterned shaped body 500.
  • first lateral portion 510 a front side 101 of an optoelectronic semiconductor chip 100 is accessible.
  • Each first lateral section 510 of the structured underside 501 of the structured shaped body 500 surrounded by second lateral sections 520 of the structured underside 501 of the structured shaped body 500 forms a cavity 530.
  • the patterned molded article 500 may be divided in a subsequent process step to obtain a plurality optoe ⁇ lectronic components 20th
  • Each opto electro ⁇ African device 20 then comprises a part of the structured molded body 500 having a cavity 530 at the bottom of the front side 101 of an optoelectronic semiconductor chip 100 is accessible. It is also possible to use any optoelectronic Device with more than one optoelectronic semiconductor chip 100 form.
  • each optoelectronic component 20 can be filled with a material that causes a conversion of a wavelength of an electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip 100 of the optoelectronic component 20.
  • a material that causes a conversion of a wavelength of an electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic semiconductor chip 100 of the optoelectronic component 20.
  • Such a material is preferably already arranged simultaneously in all cavities 530 of the structured shaped body 500 prior to dividing the structured shaped body 500.
  • the material can play, comprise an optically transparent silicon at ⁇ , which is filled with wavelength-converting particles.
  • the particles contained in the material can also be sedimented in the cavity 530 of an optoelectronic component 20 in the direction of the front side 101 of the optoelectronic semiconductor chip 100. This is particularly advantageous when the optoelectronic component 20 ⁇ sets out a high level of performance.
  • the cavity 530 of each optoelectronic component 20 may also le ⁇ be filled diglich with an optically transparent material, such as with silicone, to protect the optoelectronic semiconductor chip 100th
  • the material arranged in the cavity 530 may also be filled with only light-scattering particles instead of with wavelength-converting particles. These can serve a light mixture.
  • the wall formed by parts of second lateral sections 520, which surrounds the bottom area of the cavity 530 of an optoelectronic component 20 formed by a first lateral section 510 can serve as an optical reflector.
  • the wall of the cavity 530 preferably has a high optical ⁇ specific reflectivity.
  • the structured form ⁇ body 500 may be formed for example of an optically white material.
  • the wall the cavity 530 may be coated with an optically reflective material, for example silver. This can be applied in ⁇ example by a galvanic process who ⁇ the.
  • each optoelectronic device 20 may serve to adjust and secure an optical lens.
  • the optical lens may be game designed as spherical ball lens at ⁇ .
  • FIG. 13 shows a schematic sectional view of a plurality of optoelectronic components 30 according to a further embodiment.
  • the optoelectronic components 30 can be obtained by dividing a structured shaped body 500, which corresponds to the structured shaped body 500 of FIG. In the representation of FIG. 13, the structured shaped body 500 is not yet divided.
  • electrically conductive guide elements 600 are embedded in the structured molded body.
  • the guide elements have an electrically conductive material, for example a metal or a doped semiconductor ⁇ material.
  • the guide elements 600 can be designed, for example, in the form of a pen.
  • the guide elements 600 were arranged with a guide element sacrificial layer arranged on each guide element 600 together with the optoelectronic semiconductor chips 100 on the structured surface 401 of the structured carrier 400 and embedded in the structured shaped body 500.
  • the removal of the conductive element sacrificial layers of the conductive elements 600 takes place simultaneously with the removal of the sacrificial layers 120 of the optoelectronic semiconductor chips 100.
  • guide element metallizations 610 were applied to the guide elements 600. These are accessible on the flat-ground upper side 504 of the structured shaped body 500.
  • a guide element 600th The respective guide element 600 provides an electrically conductive connection between the structured underside 501 and the flat-ground upper side 504 of the structured molded body 500.
  • a 30 is arrange ⁇ ter at the front 101 of the optoelectronic semiconductor chips 100 of each optoelectronic component electrical contact can, for example by means of a bonding wire can be electrically conductively connected to the conductive element 600 of the respective optoelectronic component 300th
  • the vaned metallization 610 then provides be ⁇ riding an electrically conductive connection to the electrical contact on the front side 101 of the optoelectronic semiconductor chip 100 to the top 504 of the structured plangeschlif- fenen shaped body 500 of the optoelectronic component 30th Together with the contact surface 115 on the rear side 102 of the optoelectronic semiconductor chip 100, this makes it possible to electrically contact the optoelectronic semiconductor chip 100 of the optoelectronic component 30 on the planar ground top side 504 of the part of the structured shaped body 500 of the optoelectronic component 30.
  • each optoelectronic component 30, as in the case of the optoelectronic components 20, can serve as an optical reflector, for fixing an optical lens or for receiving a material.
  • a bonding wire extending in the cavity 530 between the front side 101 of the optoelectronic semiconductor chip 100 and the guide element 600 is advantageously protected mechanically by material arranged in the cavity 530.
  • the optoelectronic components 10 of FIG. 9 may also have guide elements 600 embedded in the molded body 200 together with the optoelectronic semiconductor chips 100.

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Abstract

Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips mit einer Vorderseite und einer Rückseite, zum Aufbringen einer Opferschicht auf der Rückseite, zum Ausbilden eines Formkörpers, wobei der optoelektronische Halbleiterchip zumindest teilweise in den Formkörper eingebettet wird, und zum Entfernen der Opferschicht.

Description

Beschreibung
Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstel¬ len eines optoelektronischen Bauelements gemäß Patentanspruch 1.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2013 202 906.3, deren Offenbarungsge¬ halt hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
Es ist bekannt, elektronische Bauelemente mit Gehäusen auszu¬ statten, die mehrere unterschiedliche Funktionen erfüllen. Bekannte Gehäuse können beispielsweise eine elektrische Ver¬ bindung zu einem von dem elektronischen Bauelement umfassten Halbleiterchip und eine Schnittstelle zu einem Schaltungsträ¬ ger bereitstellen. Bekannte Gehäuse können auch zum Wärmemanagement und als Schutz vor Beschädigungen durch elektrosta- tische Entladungen dienen. Bei optoelektronischen Bauelementen wie Leuchtdioden, Sensoren oder photovoltaischen Kon- zentratoren können Gehäuse auch weitere Funktionen wie eine Ein- und Auskopplung von Licht, eine Beeinflussung einer räumlichen Lichtverteilung oder eine Konversion einer Licht- Wellenlänge erfüllen.
Aus der DE 10 2009 036 621 AI ist ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauelements bekannt, bei dem optoelektronische Halbleiterchips an einer Oberseite eines Trägers angeordnet werden. Die optoelektronischen Halb¬ leiterchips werden mit einem Formkörper umformt, der alle Seitenflächen der optoelektronischen Halbleiterchips bedeckt. Ober- und Unterseiten der optoelektronischen Halbleiterchips bleiben bevorzugt frei. Nach dem Entfernen des Trägers können die optoelektronischen Halbleiterbauelemente vereinzelt wer¬ den. An den Ober- und/oder Unterseiten jedes Halbleiterchips können Kontaktstellen vorgesehen sein. Der Formkörper kann beispielsweise aus einem auf Epoxid basierenden Moldmaterial bestehen .
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements anzugeben. Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements umfasst Schritte zum Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips mit einer Vorderseite und einer Rück¬ seite, zum Aufbringen einer Opferschicht auf der Rückseite, zum Ausbilden eines Formkörpers, wobei der optoelektronische Halbleiterchip zumindest teilweise in den Formkörper eingebettet wird, und zum Entfernen der Opferschicht. Vorteilhaft¬ erweise wird durch dieses Verfahren eine Kavität im Formkör¬ per angelegt, die selbst ustierend mit hoher Genauigkeit an dem in den Formkörper eingebetteten optoelektronischen Halb- leiterchip ausgerichtet ist.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Entfernen der Opferschicht ein Schritt durchgeführt zum teilweisen Entfernen des Formkörpers, um die Opferschicht zugänglich zu machen. Vorteilhafterweise wird die Rückseite des Halbleiter¬ chips bei diesem Verfahren während des teilweisen Entfernens des Formkörpers durch die Opferschicht geschützt, sodass eine Beschädigung der Rückseite des Halbleiterchips während des teilweisen Entfernens des Formkörpers verhindert wird.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der optoelektro¬ nische Halbleiterchip derart in den Formkörper eingebettet, dass die Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips bündig mit einer Unterseite des Formkörpers abschließt. Vor- teilhafterweise liegt die Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips dadurch nach dem Einbetten des optoelektronischen Halbleiterchips in den Formkörper frei. Dadurch kann die Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips vor- teilhafterweise als Strahlungsdurchtrittsfläche des optoe¬ lektronischen Bauelements dienen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Ausbil- den des Formkörpers ein weiterer Schritt durchgeführt zum An¬ ordnen des optoelektronischen Halbleiterchips auf einem Träger, wobei die Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips einer Oberfläche des Trägers zugewandt wird. Vorteil¬ hafterweise ist die Vorderseite des optoelektronischen Halb- leiterchips dadurch während des Einbettens des optoelektroni¬ schen Halbleiterchips in den Formkörper geschützt, wodurch die Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips an¬ schließend nicht durch den Formkörper bedeckt ist. In einer Ausführungsform des Verfahrens ist ein erster lateraler Abschnitt der Oberfläche des Trägers gegenüber einem zweiten lateralen Abschnitt der Oberfläche des Trägers erha¬ ben. Vorteilhafterweise wird die laterale Strukturierung der Oberfläche des Trägers während des Ausbildens des Formkörpers als Negativ auf eine Unterseite des Formkörpers übertragen. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, einen Formkörper mit einer lateral strukturierten Unterseite zu erzeugen. Die laterale Strukturierung der Unterseite des Formkörpers kann an¬ schließend vorteilhafterweise zur selbst ustierenden Anord- nung zusätzlicher Komponenten des optoelektronischen Bauelements dienen. Beispielsweise kann die laterale Struktur des Formkörpers als optischer Reflektor, zur Aufnahme von wellenlängenkonvertierendem Material oder zur Befestigung optischer Linsen dienen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein weiterer Schritt zum Ablösen des Formkörpers von dem Träger durchge¬ führt. Vorteilhafterweise kann der Träger anschließend wieder verwendet werden.
In einer Ausführungsform des Verfahrens ist die Vorderseite des optoelektronischen Halbleiterchips zum Durchtritt elek¬ tromagnetischer Strahlung vorgesehen. Vorteilhafterweise kann der optoelektronische Halbleiterchip dann beispielsweise ein LED-Chip oder ein Photovoltaik-Chip sein.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der optoelektro- nische Halbleiterchip mit einer auf der Rückseite angeordne¬ ten Metallisierung bereitgestellt. Vorteilhafterweise ist die auf der Rückseite angeordnete Metallisierung während des teilweisen Entfernens des Formkörpers durch die auf der Rück¬ seite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnete Op- ferschicht geschützt und wird dadurch während des teilweisen Entfernens des Formkörpers nicht beschädigt. Dies erlaubt es, die Metallisierung bereits auf der Rückseite des optoelektro¬ nischen Halbleiterchips anzuordnen, während sich der optoe¬ lektronische Halbleiterchip noch mit weiteren optoelektroni- sehen Halbleiterchips in einem Waferverbund befindet. Dies ist vorteilhafterweise einfach und kostengünstig möglich. Die Metallisierung muss dann nicht erst nach dem Einbetten des optoelektronischen Halbleiterchips in den Formkörper auf der Rückseite des optoelektronischen Halbleiterchips angeordnet werden, wodurch vorteilhafterweise ein lithographischer Prozessschritt eingespart werden kann.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Entfernen der Opferschicht ein weiterer Schritt durchgeführt zum stromlosen Abscheiden eines Metalls an der Rückseite des op¬ toelektronischen Halbleiterchips. Vorteilhafterweise kann die an der Rückseite des Halbleiterchips angeordnete Metallisie¬ rung durch das stromlose Abscheiden des Metalls auf einfache und kostengünstige Weise aufgedickt werden. Dabei wird vor- teilhafterweise ausgenutzt, dass durch das vorhergehende Ent¬ fernen der Opferschicht im Bereich der Rückseite des optoe¬ lektronischen Halbleiterchips eine Kavität im Formkörper angeordnet ist, die als selbst ustierte Maske für die Abschei- dung des Metalls dient.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein weiterer Schritt durchgeführt zum Planschleifen des an der Rückseite des optoelektronischen Halbleiterchips abgeschiedenen Metalls und des Formkörpers. Vorteilhafterweise ist dadurch ein Form körper mit einer besonders ebener Oberfläche erhältlich.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird der optoelektro nische Halbleiterchip zwischen dem Aufbringen der Opferschicht und dem Ausbilden des Formkörpers aus einem Waferver bund gelöst. Dies ermöglicht es vorteilhafterweise, die Op¬ ferschicht bereits auf die Rückseite des optoelektronischen Halbleiterchips aufzubringen, während sich dieser noch mit weiteren optoelektronischen Halbleiterchips in dem Waferver- bund befindet. Dadurch ist das Aufbringen der Opferschicht einfach und besonders kostengünstig möglich.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein elektrisch leitendes Leitelement mit einer auf dem Leitelement angeord¬ neten Leitelement-Opferschicht gemeinsam mit dem optoelektro nischen Halbleiterchip in den Formkörper eingebettet. Anschließend wird die Leitelement-Opferschicht gemeinsam mit der Opferschicht entfernt. Vorteilhafterweise kann das Leit¬ element als elektrische Durchkontaktierung durch den Formkör per des optoelektronischen Bauelements dienen.
In einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Mehrzahl optoelektronischer Halbleiterchips gemeinsam in den Formkörper eingebettet. Dabei wird der Formkörper später zerteilt, um eine Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente zu erhalten. Vorteilhafterweise erlaubt das Verfahren dadurch eine paral¬ lele Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Bauelemen te in einem gemeinsamen Arbeitsgang. Dadurch können sich die Herstellungskosten pro optoelektronischem Bauelement drastisch reduzieren.
Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich im Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele, die im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläu- r
tert werden. Dabei zeigen in jeweils stark schematisierter Darstellung
Figur 1 eine geschnittene Ansicht eines Trägers;
Figur 2 eine Ansicht des Trägers mit darauf angeordneter
HaftSchicht ;
Figur 3 eine Ansicht des Trägers mit auf der Haftschicht angeordneten optoelektronischen Halbleiterchips;
Figur 4 eine geschnittene Ansicht des Trägers mit einem
darauf ausgebildeten Formkörper; Figur 5 eine geschnittene Ansicht des Formkörpers nach ei¬ nem teilweisen Entfernen seiner Oberseite;
Figur 6 den Formkörper nach einem Entfernen einer Opferschicht ;
Figur 7 den Formkörper nach einem Abscheiden eines Metalls;
Figur 8 den Formkörper nach einem Ablösen von dem Träger; Figur 9 den Formkörper nach einem Zerteilen in einzelne optoelektronische Bauelemente;
Figur 10 eine geschnittene Darstellung eines strukturierten
Trägers gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Figur 11 den strukturierten Träger mit einer auf der Oberfläche angeordneten Haftschicht und darauf angeord¬ neten optoelektronischen Halbleiterchips; Figur 12 eine geschnittene Darstellung eines Formkörpers ge¬ mäß einer zweiten Ausführungsform; und Figur 13 eine weitere Darstellung des Formkörpers aus einer anderen Blickrichtung.
Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Trä- gers 300. Der Träger 300 kann beispielsweise in Form eines Wafers als dünne Scheibe ausgebildet sein. Der Träger 300 kann beispielsweise Silizium aufweisen. Der Träger 300 kann jedoch auch ein Metall oder ein anderes Material aufweisen. Der Träger 300 weist eine im Wesentlichen ebene Oberfläche 301 auf.
Figur 2 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Trä¬ gers 300, in einem der Darstellung der Figur 1 zeitlich nachfolgenden Verfahrensstand. Auf der Oberfläche 301 des Trägers 300 ist eine Haftschicht 310 aufgebracht worden. Die Haft¬ schicht 310 kann beispielsweise als Folie mit einer thermisch lösbaren Klebeschicht auf einer Seite und einer gewöhnlichen Klebeschicht auf der anderen Seite ausgebildet sein. Die thermisch lösbare Klebeschicht ist in diesem Fall bevorzugt der Oberfläche 301 des Trägers 300 zugewandt. Die Haftschicht 310 kann auch in Form eines thermisch lösbaren, durch Bestrahlung mit Licht, beispielsweise UV-Licht, lösbaren, durch nasschemische Behandlung lösbaren oder durch eine Laserbehandlung lösbaren Klebers vorliegen. Der Kleber der Haft- schicht 310 kann auch durch Ausüben einer Scher- oder einer Zugkraft lösbar sein.
Die Haftschicht 310 kann durch Rollen oder mittels eines Va¬ kuums oder eines Gasdrucks auf die Oberfläche 301 des Trägers 300 laminiert worden sein. Die Haftschicht 310 kann auch auf die Oberfläche 301 des Trägers 300 aufgesprüht oder durch Aufschleudern (Spin Coating) aufgebracht worden sein. Die Haftschicht 310 kann auch durch chemische oder physikalische Gasphasenabscheidung auf der Oberfläche 301 des Trägers 300 angeordnet worden sein. Auch ein Aufbringen der Haftschicht 310 durch Drucken, Stempeln, Dispensieren, Jetten oder ein anderes Verfahren ist möglich. Figur 3 zeigt den Träger 300 mit der auf der Oberfläche 301 angeordneten Haftschicht 310 in einem weiteren nachfolgenden Verfahrensstand. Auf der der Oberfläche 301 des Trägers 300 abgewandten Seite der Haftschicht 310 sind optoelektronische Halbleiterchips 100 angeordnet worden. Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 sind in lateraler Richtung voneinander beabstandet und bevorzugt in einem regelmäßigen zweidimensio¬ nalen Gitter angeordnet . Jeder optoelektronische Halbleiterchip 100 weist eine Vorder¬ seite 101 und eine der Vorderseite gegenüberliegende Rücksei¬ te 102 auf. Die Vorderseite 101 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 100 ist der Oberfläche 301 des Trägers 300 zugewandt und steht somit in Kontakt mit der Haftschicht 310.
Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 können beispiels¬ weise Leuchtdiodenchips (LED-Chips), Laserchips oder Photo- voltaikchips sein. Die Vorderseite 101 jedes optoelektroni¬ schen Halbleiterchips 100 ist in diesem Fall bevorzugt eine Strahlungsdurchtrittsfläche 103. Falls es sich bei den optoe¬ lektronischen Halbleiterchips 100 beispielsweise um Leuchtdi¬ odenchips handelt, so kann die Vorderseite 101 jedes optoe- lektornischen Halbleiterchips 100 eine lichtemittierende Oberfläche des optoelektronischen Halbleiterchips 100 sein.
Die Rückseite 102 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 100 weist bevorzugt einen Ohmschen Kontakt 110 auf. Die Ohm- schen Kontakte 110 sind jeweils als Metallisierung ausgebil¬ det und stellen elektrisch leitende Verbindungen zu den op- toelektronischen Halbleiterchips 100 bereit.
Auf der Rückseite 102 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 100 ist eine Opferschicht 120 angeordnet. Die Opfer¬ schicht 120 kann beispielsweise ein Polymer oder ein Die- lektrikum aufweisen. Die Opferschicht 120 kann eine Dicke aufweisen, die zwischen einigen pm und einigen 100 pm liegt. Bei jedem der optoelektronischen Halbleiterchips 100 wurde die Opferschicht 120 auf der Rückseite 102 bevorzugt aufge¬ bracht, bevor der optoelektronische Halbleiterchip 100 aus einem Waferverbund mit weiteren optoelektronischen Halblei- terchips 100 gelöst wurde. Die Opferschicht 120 wurde also bevorzugt auf einen Wafer aufgebracht, der eine Vielzahl op¬ toelektronischer Halbleiterchips 100 umfasst. Das Aufbringen der Opferschicht 120 kann beispielsweise durch Aufschleudern (Spin Coating) oder durch Aufsprühen (Spray Coating) erfolgt sein. Nach dem Aufbringen der Opferschicht 120 kann die Opferschicht 120 zusätzlich ausgehärtet worden sein, beispiels¬ weise durch Erhitzen. Anschließend wurden die optoelektronischen Halbleiterchips 100 aus dem Waferverbund gelöst. Daher weist die auf der Rückseite 102 angeordnete Opferschicht 120 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 100 im Wesentlichen dieselben lateralen Abmessungen auf wie die Rückseite 102 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 selbst.
Figur 4 zeigt eine weitere Schnittdarstellung des Trägers 300 in einem zeitlich nachfolgenden Verfahrensstand. An der Oberfläche 301 des Trägers 300 ist ein Formkörper 200 ausgebildet worden. Der Formkörper 200 ist bevorzugt durch einen Spritz- gussprozess, einen Sprit zpressprozess oder einen anderen Moldprozess hergestellt worden. Die Herstellung des Formkör- pers 200 kann beispielsweise in einer Laminationsvorrichtung oder einer Vorrichtung für Kompressions-, Transfer- oder Injektionsmolding erfolgt sein. Der Formkörper 200 weist ein elektrisch isolierendes Material auf. Beispielsweise kann der Formkörper 200 ein Epoxid-basiertes Material aufweisen.
Der Formkörper 200 weist eine Unterseite 201 und eine der Un¬ terseite 201 gegenüberliegende Oberseite 202 auf. Die Unter¬ seite 201 des Formkörpers 200 grenzt an die Haftschicht 310 des Trägers 300 an. Die Vorderseiten 101 der optoelektroni- sehen Halbleiterchips 100 schließen bündig mit der Unterseite 201 des Formkörpers 200 ab und sind an der Unterseite 201 des Formkörpers 200 zugänglich. Die Oberseite 202 des Formkörpers 200 bedeckt im dargestell¬ ten Beispiel die an den Rückseiten 102 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordneten Opferschichten 120. Der Formkörper 200 weist somit in Richtung senkrecht zur Oberflä- che 301 des Trägers 300 eine größere Dicke auf als die optoe¬ lektronischen Halbleiterchips 100 mit den darauf angeordneten Opferschichten 120.
In der in der beispielhaften Darstellung der Figur 3 darge- stellten Form kann der Formkörper 200 beispielsweise mittels Kompressionsmolding hergestellt sein. Eine Herstellung des Formkörpers 200 durch folienunterstütztes Transfermolding würde es alternativ ermöglichen, die Oberseite 202 des Formkörpers 200 bündig mit der von den optoelektronischen Halb- leiterchips abgewandten Oberfläche der Opferschichten 120 auszubilden .
Figur 5 zeigt eine Schnittdarstellung des Trägers 300 und des an der Oberfläche 301 des Trägers 300 ausgebildeten Formkör- pers 200 in einem zeitlich nachfolgenden weiteren Verfahrensstand. Ein Teil des Formkörpers 200 ist, ausgehend von der Oberseite 202 des Formkörpers 200 entfernt worden, um die Op¬ ferschicht 120 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 100 zugänglich zu machen. Nach dem teilweisen Entfernen des Form- körpers 200 weist dieser nun eine abgeschliffene Oberseite
203 auf, an der die Opferschicht 120 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 100 zugänglich ist. Falls der Formkörper be¬ reits während des Ausbildens des Formkörpers 200 mit einer Oberseite 202 ausgebildet wurde, an der die Opferschichten 120 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 zugänglich sind, kann auf das teilweise Entfernen des Formkörpers 200 verzichtet werden.
Das teilweise Entfernen des Formkörpers 200 kann beispiels- weise durch Abschleifen des Formkörpers 200 erfolgen. Das teilweise Entfernen 200 des Formkörpers erfolgt, bis die Op¬ ferschicht 120 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 100 zugänglich ist. Wahlweise kann das teilweise Entfernen des Formkörpers 200 auch fortgesetzt werden, bis auch ein Teil der Opferschichten 120 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 entfernt ist. Durch die an den Rückseiten 102 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordneten Opferschichten 120 sind die optoelektronischen Halbleiterchips 100 während des teilweisen Entfernens des Formkörpers 200 vor einer Be¬ schädigung geschützt. Insbesondere wird durch die Opfer¬ schichten 120 eine Beschädigung der an den Rückseiten 102 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordneten Ohmschen Kontakte 110 verhindert.
Die an der abgeschliffenen Oberseite 203 des Formkörpers 200 zugänglichen Opferschichten 120 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 können in einem nachfolgenden Verfahrens- schritt entfernt werden. Beispielsweise können die Opfer¬ schichten 120 mit einem Lösungsmittel gelöst werden. Figur 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des auf dem Träger 300 angeordneten Formkörpers 200 nach dem Entfernen der Opferschichten 120.
Durch das Entfernen der Opferschichten 120 sind an der abgeschliffenen Oberseite 203 des Formkörpers 200 Kavitäten 125 entstanden. Über der Rückseite 102 jedes in den Formkörper 200 eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchips 100 ist jeweils eine Kavität 125 ausgebildet, die zuvor von der je¬ weiligen Opferschicht 120 gefüllt war. Durch die Kavitäten 125 sind die an den Rückseiten 102 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 angeordneten Ohmschen Kontakte 110 zu¬ gänglich .
Jede Kavität 125 weist im Wesentlichen dieselben lateralen Abmessungen auf, wie die Rückseite 102 des zugehörigen optoe¬ lektronischen Halbleiterchips 100. Jede Kavität 125 ist sehr genau über der Rückseite 102 des zugehörigen optoelektroni- sehen Halbleiterchips 100 angeordnet. Vorteilhafterweise er¬ gibt sich die hohe Genauigkeit der Positionen und lateralen Abmessungen der Kavitäten 125, ohne dass hierfür entsprechend genaue Platzierungsschritte oder Justageschritte erforderlich sind .
Figur 7 zeigt den Träger 300 und den Formkörper 200 in einem zeitlich nachfolgenden weiteren Verfahrensstand. An der Rückseite 102 jedes in den Formkörper 200 eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchips 100 wurde eine Kontaktfläche 115 ausgebildet. Die Kontaktfläche 115 jedes optoelektroni¬ schen Halbleiterchips 100 weist ein elektrisch leitendes Ma- terial auf, bevorzugt ein Metall. Die Kontaktfläche 115 jedes optoelektronischen Halbleiterchips 100 ist elektrisch leitend mit dem Ohmschen Kontakt 110 an der Rückseite 102 des jewei¬ ligen optoelektronischen Halbleiterchips 100 verbunden und kann zur elektrischen Kontaktierung des jeweiligen optoe- lektronischen Halbleiterchips 100 dienen.
Die Kontaktflächen 115 können beispielsweise durch stromlose Abscheidung (electroless plating) angelegt worden sein. Die Kavitäten 125 an der abgeschliffenen Oberseite 203 des Form- körpers 200 dienen dabei als Masken. Vorteilhafterweise er¬ möglicht die stromlose Abscheidung ein schnelles und kosten¬ günstiges Anlegen der Kontaktflächen 115. Ein besonderer Vorteil besteht darin, dass zum Anlegen der Kontaktflächen 115 kein lithographischer Prozessschritt erforderlich ist.
Nach dem Abscheiden der Kontaktflächen 115 kann die abgeschliffene Oberseite 203 plangeschliffen und poliert werden, um eine plangeschliffene Oberseite 204 zu erhalten, die bün¬ dig mit den in den Kavitäten 125 des Formkörpers 200 angeord- neten Kontaktflächen 115 abschließt. Das Planschleifen kann jedoch auch entfallen.
Figur 8 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des Formkörpers 200 in einem zeitlich nachfolgenden weiteren Verfah- rensstand. Die plangeschliffene Oberseite 204 des Formkörpers 200 schließt bündig mit den Kontaktflächen 115 an den Rückseiten 102 der in den Formkörper 200 eingebetteten optoe- lektronischen Halbleiterchips 100 ab. Der Formkörper 200 wurde außerdem von der Oberfläche 301 des Trägers 300 abgelöst.
Zum Ablösen des Formkörpers 200 vom Träger 300 kann der Form- körper 200 direkt von der auf der Oberseite 301 des Trägers 300 verbleibenden Haftschicht 310 abgelöst worden sein. Alternativ kann zunächst auch die Haftschicht 310 von der Oberfläche 301 des Trägers 300 abgelöst worden sein, bevor die Haftschicht 310 auch von der Unterseite 201 des Formkörpers 200 abgelöst und die Unterseite 201 des Formkörpers 200 nöti¬ genfalls gereinigt wurde.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt kann der Formkörper 200 zerteilt werden, um eine Mehrzahl optoelektronischer Bau- elemente 10 zu erhalten. Dies ist schematisch in Figur 9 dargestellt. Jedes der optoelektronischen Bauelemente 10 umfasst einen Teil des Formkörpers 200 mit einem oder mehreren der darin eingebetteten optoelektronischen Halbleiterchips 100. Die optoelektronischen Bauelemente 10 können beispielsweise Leuchtdioden-Bauelemente, Laser-Bauelemente oder Photovol- taik-Bauelemente sein.
Figur 10 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines strukturierten Trägers 400, der alternativ zu dem Träger 300 der Figur 1 verwendet werden kann. Der strukturierte Träger
400 kann beispielsweise in Form eines Wafers als dünne Schei¬ be ausgebildet sein. Der strukturierte Träger 400 kann das¬ selbe Material aufweisen wie der Träger 300. Der strukturierte Träger 400 weist eine strukturierte Ober¬ fläche 401 auf. Die strukturierte Oberfläche 401 ist lateral strukturiert und weist erste laterale Abschnitte 410 und zweite laterale Abschnitte 420 auf. Die ersten lateralen Ab¬ schnitte 410 sind in Richtung senkrecht zur Oberfläche 401 des strukturierten Trägers 400 gegenüber den zweiten lateralen Abschnitten 420 erhaben. Der Höhenunterschied zwischen den erhabenen ersten lateralen Abschnitten 410 und den vertieften zweiten lateralen Abschnitten 420 der strukturierten Oberfläche 401 des strukturierten Trägers 400 kann in Rich¬ tung senkrecht zur strukturierten Oberfläche 401 beispiels¬ weise zwischen einigen Mikrometern und einigen Millimetern liegen .
Im dargestellten Beispiel weist die strukturierte Oberfläche 401 des strukturierten Trägers 400 in den ersten lateralen Abschnitten 410 inselförmige Erhebungen auf, die jeweils von vertieften zweiten lateralen Abschnitten 420 umgeben sind. In der Ebene der strukturierten Oberfläche 401 können die insel- förmigen ersten lateralen Abschnitte 410 beispielsweise kreisscheibenförmig ausgebildet sein. Die einzelnen ersten lateralen Abschnitte 410 können in lateraler Richtung der strukturierten Oberfläche 401 beispielsweise an den Knoten- punkten eines hexagonalen Gitters angeordnet sein. Die strukturierte Oberfläche 401 des strukturierten Trägers 400 könnte jedoch auch auf eine andere Weise in erhabene erste laterale Abschnitte 410 und vertiefte zweite laterale Abschnitte 420 unterteilt sein.
Figur 11 zeigt den strukturierten Träger 400 in schematischer Schnittdarstellung in einem der Darstellung der Figur 10 zeitlich nachfolgenden Verfahrensstand. Auf der strukturierten Oberfläche 401 des strukturierten Trägers 400 wurde eine Haftschicht 310 angeordnet, die der Haftschicht 310 auf der Oberfläche 301 des Trägers 300 der Figur 2 entspricht. An¬ schließend wurden optoelektronische Halbleiterchips 100 in den ersten lateralen Abschnitten 410 auf der Haftschicht 310 auf der strukturierten Oberfläche 401 des strukturierten Trä- gers 400 angeordnet.
Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 entsprechen denen der Figur 3. Insbesondere weisen die optoelektronischen Halbleiterchips 100 an ihren Rückseiten 102 jeweils eine Opfer- schicht 120 auf. Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 sind mit ihrer Vorderseite 101 in Richtung der Haftschicht 310 auf der strukturierten Oberfläche 401 des strukturierten Trägers 400 angeordnet. Die optoelektronischen Halbleiterchips 100 können beispiels¬ weise mittels eines Pick&Place-Verfahrens automatisiert auf der strukturierten Oberfläche 401 des strukturierten Trägers 400 angeordnet worden sein. Dabei können die Umrisse der ers¬ ten lateralen Abschnitte 410 der strukturierten Oberfläche 401 mittels einer Bilderkennung detektiert worden sein, um die optoelektronischen Halbleiterchips 100 beispielsweise mittig in den ersten lateralen Abschnitten 410 anzuordnen. Anstelle einer mittigen Anordnung können die optoelektronischen Halbleiterchips 100 jedoch auch an einer beliebigen anderen Position in den ersten lateralen Abschnitten 410 auf der strukturierten Oberfläche 401 angeordnet werden. Figur 12 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines strukturierten Formkörpers 500. Der strukturierte Formkörper 500 wurde analog zur anhand der Figuren 4 bis 8 erläuterten Herstellung des Formkörpers 200 mittels eines Moldprozesses über der strukturierten Oberfläche 401 des strukturierten Trägers 400 ausgebildet. Dabei wurden die optoelektronischen Halbleiterchips 100 in den strukturierten Formkörper 500 eingebettet. Die Opferschichten 120 an den Rückseiten 102 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 wurden während des Ausbildens des strukturierten Formkörpers 500 zugänglich gehalten oder anschließend durch teilweises Entfernen des strukturierten Formkörpers 500 freigelegt. Dann wurden die Opferschichten 120 entfernt. An ihrer Stelle wurden Kontaktflächen 115 abgeschieden. Wahlweise wurde die Oberseite des strukturierten Formkörpers 500 anschließend plangeschliffen, sodass dieser nun eine plangeschliffene Oberseite 504 auf¬ weist, die bündig mit den Kontaktflächen 115 an den Rücksei¬ ten 102 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 abschließt. Dann wurde der strukturierte Formkörper 500 von der strukturierten Oberfläche 401 des strukturierten Trägers 400 abgelöst.
Beim Ausbilden des strukturierten Formkörpers 500 über der strukturierten Oberfläche 401 des strukturierten Trägers 400 wurde die Struktur der strukturierten Oberfläche 401 als Ne¬ gativ auf den strukturierten Formkörper 500 übertragen, der somit eine strukturierte Unterseite 501 aufweist. Die struk¬ turierte Unterseite 501 des strukturierten Formkörpers 500 weist erste laterale Abschnitte 510 auf, die beim Ausbilden des strukturierten Formkörpers 500 an erste laterale Ab¬ schnitte 410 der strukturierten Oberfläche 401 des struktu¬ rierten Trägers 400 angrenzten. Außerdem weist die struktu¬ rierte Unterseite 501 des strukturierten Formkörpers 500 zweite laterale Abschnitte 520 auf, die während des Ausbil¬ dens des strukturierten Formkörpers 500 an zweite laterale 420 der strukturierten Oberfläche 401 des strukturierten Trägers 400 angrenzten. Die zweiten lateralen Abschnitte 520 der strukturierten Unterseite 501 des strukturierten Formkörpers 500 sind gegen¬ über den ersten lateralen Abschnitten 510 der strukturierten Unterseite 501 erhaben. Da die ersten lateralen Abschnitte 410 der strukturierten Oberfläche 401 des strukturierten Trä- gers 400 inselförmige Erhebungen bilden, bilden die ersten lateralen Abschnitte 510 der strukturierten Unterseite 501 des strukturierten Formkörpers 500 nun inselförmige Vertie¬ fungen des strukturierten Formkörpers 500. In jedem ersten lateralen Abschnitt 510 ist eine Vorderseite 101 eines optoe- lektronischen Halbleiterschips 100 zugänglich. Jeder von zweiten lateralen Abschnitten 520 der strukturierten Unterseite 501 des strukturierten Formkörpers 500 umgebene erste laterale Abschnitt 510 der strukturierten Unterseite 501 des strukturierten Formkörpers 500 bildet eine Kavität 530.
Der strukturierte Formkörper 500 kann in einem nachfolgenden Verfahrensschritt zerteilt werden, um eine Mehrzahl optoe¬ lektronischer Bauelemente 20 zu erhalten. Jedes optoelektro¬ nische Bauelement 20 umfasst dann einen Teil des strukturier- ten Formkörpers 500 mit einer Kavität 530, an deren Boden die Vorderseite 101 eines optoelektronischen Halbleiterchips 100 zugänglich ist. Es ist auch möglich, jedes optoelektronische Bauelement mit mehr als einem optoelektronischen Halbleiterchip 100 auszubilden.
Die Kavität 530 jedes optoelektronischen Bauelements 20 kann mit einem Material gefüllt werden, das eine Konversion einer Wellenlänge einer durch den optoelektronischen Halbleiterchip 100 des optoelektronischen Bauelements 20 emittierten elektromagnetischen Strahlung bewirkt. Bevorzugt wird ein solches Material bereits vor dem Zerteilen des strukturierten Form- körpers 500 in allen Kavitäten 530 des strukturierten Formkörpers 500 gleichzeitig angeordnet. Das Material kann bei¬ spielsweise ein optisch transparentes Silikon aufweisen, das mit wellenlängenkonvertierenden Partikeln gefüllt ist. Die in dem Material enthaltenen Partikel können in der Kavität 530 eines optoelektronischen Bauelements 20 auch in Richtung der Vorderseite 101 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 sedimentiert sein. Dies ist insbesondere günstig, wenn das optoelektronische Bauelement 20 für eine hohe Leistung ausge¬ legt ist.
Falls keine Wellenlängenkonversion gewünscht ist, so kann die Kavität 530 jedes optoelektronischen Bauelements 20 auch le¬ diglich mit einem optisch transparenten Material, beispielsweise mit Silikon, gefüllt werden, um den optoelektronischen Halbleiterchip 100 zu schützen. Das in der Kavität 530 angeordnete Material kann, anstatt mit wellenlängenkonvertierenden Partikeln, auch mit lediglich lichtstreuenden Partikeln gefüllt sein. Diese können einer Lichtmischung dienen. In einer alternativen Ausführungsform kann die durch Teile zweiter lateraler Abschnitte 520 gebildete Wandung, die den durch einen ersten lateralen Abschnitt 510 gebildeten Bodenbereich der Kavität 530 eines optoelektronischen Bauelements 20 umschließt, als optischer Reflektor dienen. In diesem Fall weist die Wandung der Kavität 530 bevorzugt eine hohe opti¬ sche Reflektivität auf. Hierzu kann der strukturierte Form¬ körper 500 beispielsweise aus einem optisch weißen Material ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Wandung der Kavität 530 mit einem optisch reflektierenden Material, beispielsweise Silber, beschichtet sein. Dieses kann bei¬ spielsweise durch einen galvanischen Prozess aufgebracht wer¬ den .
In einer weiteren Ausführungsform kann die Kavität 530 jedes optoelektronischen Bauelements 20 zur Justage und Befestigung einer optischen Linse dienen. Die optische Linse kann bei¬ spielsweise als sphärische Kugellinse ausgebildet sein.
Figur 13 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente 30 gemäß einer weiteren Ausführungsform. Die optoelektronischen Bauelemente 30 sind durch Zerteilen eines strukturierten Formkörpers 500 er- hältlich, der dem strukturierten Formkörper 500 der Figur 12 entspricht. In der Darstellung der Figur 13 ist der strukturierte Formkörper 500 noch nicht zerteilt.
In der Darstellung der Figur 13 sind in den strukturierten Formkörper zusätzlich zu den optoelektronischen Halbleiterchips 100 elektrisch leitende Leitelemente 600 eingebettet. Die Leitelemente weisen ein elektrisch leitendes Material auf, beispielsweise ein Metall oder ein dotiertes Halbleiter¬ material. Die Leitelemente 600 können beispielsweise stift- förmig ausgebildet sein.
Die Leitelemente 600 wurden mit einer auf jedem Leitelement 600 angeordneten Leitelement-Opferschicht gemeinsam mit den optoelektronischen Halbleiterchips 100 auf der strukturierten Oberfläche 401 des strukturierten Trägers 400 angeordnet und in den strukturierten Formkörper 500 eingebettet. Das Entfernen der Leitelement-Opferschichten der Leitelemente 600 ist gleichzeitig mit dem Entfernen der Opferschichten 120 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 erfolgt. Gleichzeitig mit dem Anlegen der Kontaktflächen 115 an den Rückseiten 102 der optoelektronischen Halbleiterchips 100 wurden an den Leitelementen 600 Leitelement-Metallisierungen 610 angelegt. Diese sind an der plangeschliffenen Oberseite 504 des strukturierten Formkörpers 500 zugänglich.
Im durch einen ersten lateralen Abschnitt 510 der struktu- rierten Unterseite 501 des strukturierten Formkörpers 500 ge¬ bildeten Bodenbereich der Kavität 530 jedes optoelektronischen Baulements 30 ist neben einem optoelektronischen Halbleiterchip 100 ein Leitelement 600 angeordnet. Das jeweilige Leitelement 600 stellt eine elektrisch leitende Verbindung zwischen der strukturierten Unterseite 501 und der plangeschliffenen Oberseite 504 des strukturierten Formkörpers 500 bereit .
Ein an der Vorderseite 101 des optoelektronischen Halbleiter- chips 100 jedes optoelektronischen Bauelements 30 angeordne¬ ter elektrischer Kontakt kann, beispielsweise mittels eines Bonddrahts, elektrisch leitend mit dem Leitelement 600 des jeweiligen optoelektronischen Bauelements 300 verbunden werden. Die Leitelement-Metallisierung 610 an der plangeschlif- fenen Oberseite 504 des strukturierten Formkörpers 500 des optoelektronischen Bauelements 30 stellt dann eine elektrisch leitende Verbindung zu dem elektrischen Kontakt an der Vorderseite 101 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 be¬ reit. Gemeinsam mit der Kontaktfläche 115 an der Rückseite 102 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 ermöglicht es dies, den optoelektronischen Halbleiterchip 100 des optoelektronischen Bauelements 30 an der plangeschliffenen Oberseite 504 des Teils des strukturierten Formkörpers 500 des optoelektronischen Bauelements 30 elektrisch zu kontaktieren.
Die Kavität 530 jedes optoelektronischen Bauelements 30 kann, wie bei den optoelektronischen Bauelementen 20, als optischer Reflektor, zur Befestigung einer optischen Linse oder zur Aufnahme eines Materials dienen. Ein sich in der Kavität 530 zwischen der Vorderseite 101 des optoelektronischen Halbleiterchips 100 und dem Leitelement 600 erstreckender Bonddraht wird dabei vorteilhafterweise mechanisch durch in der Kavität 530 angeordnetes Material geschützt. Auch die optoelektronischen Bauelemente 10 der Figur 9 können gemeinsam mit den optoelektronischen Halbleiterchips 100 in den Formkörper 200 eingebettete Leitelemente 600 aufweisen.
Die Erfindung wurde anhand der bevorzugten Ausführungsbei¬ spiele näher illustriert und beschrieben. Dennoch ist die Erfindung nicht auf die offenbarten Beispiele eingeschränkt. Vielmehr können hieraus andere Variationen vom Fachmann abge- leitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen .
2
Bezugs zeichenliste
10 optoelektronisches Bauelement 20 optoelektronisches Bauelement 30 optoelektronisches Bauelement
100 optoelektronischer Halbleiterchip
101 Vorderseite
102 Rückseite
103 Strahlungsdurchtrittsfläche
110 Ohmscher Kontakt
115 Kontaktfläche
120 Opferschicht
125 Kavität
200 Formkörper
201 Unterseite
202 Oberseite
203 abgeschliffene Oberseite
204 plangeschliffene Oberseite
300 Träger
301 Oberfläche
310 Haftschicht
400 strukturierter Träger
401 strukturierte Oberfläche
410 erster lateraler Abschnitt
420 zweiter lateraler Abschnitt
500 strukturierter Formkörper
501 strukturierte Unterseite
504 plangeschliffene Oberseite
510 erster lateraler Abschnitt
520 zweiter lateraler Abschnitt
530 Kavität Leitelement
Leite lement -Metallisierung

Claims

Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements (10, 20, 30)
mit den folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips (100) mit einer Vorderseite (101) und einer Rückseite (102) ;
- Aufbringen einer Opferschicht (120) auf der Rückseite (102) ;
- Ausbilden eines Formkörpers (200, 500), wobei der op¬ toelektronische Halbleiterchip (100) zumindest teilweise in den Formkörper (200, 500) eingebettet wird;
- Entfernen der Opferschicht (120) .
Verfahren gemäß Anspruch 1,
wobei vor dem Entfernen der Opferschicht (120) der fol¬ gende Schritt durchgeführt wird:
- Teilweises Entfernen des Formkörpers (200, 500), um die Opferschicht (120) zugänglich zu machen.
Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der optoelektronische Halbleiterchip (100) derart in den Formkörper (200, 500) eingebettet wird, dass die Vorderseite (101) des optoelektronischen Halbleiterchips (100) bündig mit einer Unterseite (201, 501) des Formkör¬ pers (200, 500) abschließt.
Verfahren gemäß Anspruch 3,
wobei vor dem Ausbilden des Formkörpers (200, 500) der folgende Schritt durchgeführt wird:
- Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips (100) auf einem Träger (300, 400), wobei die Vorderseite (101) des optoelektronischen Halbleiterchips (100) einer Oberfläche (301, 401) des Trägers (300, 400) zugewandt wird.
5. Verfahren gemäß Anspruch 4,
wobei ein erster lateraler Abschnitt (410) der Oberfläche (401) des Trägers (400) gegenüber einem zweiten lateralen Abschnitt (420) der Oberfläche (401) des Trägers (400) erhaben ist.
6. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 4 und 5,
wobei der folgende weitere Schritt durchgeführt wird:
- Ablösen des Formkörpers (200, 500) von dem Träger (300, 400) .
7. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Vorderseite (101) des optoelektronischen Halb¬ leiterchips (100) zum Durchtritt elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist.
8. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der optoelektronische Halbleiterchip (100) mit ei¬ ner auf der Rückseite (102) angeordneten Metallisierung (110) bereitgestellt wird.
9. Verfahren gemäß Anspruch 8,
wobei nach dem Entfernen der Opferschicht (120) der fol¬ gende weitere Schritt durchgeführt wird:
- Stromloses Abscheiden eines Metalls (115) an der Rück¬ seite (102) des optoelektronischen Halbleiterchips (100).
10. Verfahren gemäß Anspruch 9,
wobei der folgende weitere Schritt durchgeführt wird:
- Planschleifen des an der Rückseite (102) des optoelektronischen Halbleiterchips (100) abgeschiedenen Metalls (115) und des Formkörpers (200, 500) .
11. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der optoelektronische Halbleiterchip (100) zwischen dem Aufbringen der Opferschicht (120) und dem Ausbilden des Formkörpers (200, 500) aus einem Waferverbund gelöst wird .
12. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein elektrisch leitendes Leitelement (600) mit ei¬ ner auf dem Leitelement (600) angeordneten Leitelement- Opferschicht gemeinsam mit dem optoelektronischen Halb- leiterchip (100) in den Formkörper (500) eingebettet wird,
wobei die Leitelement-Opferschicht gemeinsam mit der Op¬ ferschicht (120) entfernt wird. 13. Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei eine Mehrzahl optoelektronischer Halbleiterchips (100) gemeinsam in den Formkörper (200, 500) eingebettet wird,
wobei der Formkörper (200, 500) zerteilt wird, um eine Mehrzahl optoelektronischer Bauelemente (10, 20, 30) zu erhalten .
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