CN111801860A - 由光学构件构成的构件联合体、用于制造构件联合体的方法和具有光学构件的结构元件 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种构件联合体(100)，其具有多个光学构件、能移除的牺牲层(4)、保持结构(3)和共同的中间载体(90)，其中，光学构件分别具有用于形成光束的光学元件(10E)，并且牺牲层沿竖直方向至少局部地布置在中间载体与光学构件之间。保持结构具有多个保持元件(3A、3B)，其中，保持结构和牺牲层形成在中间载体与光学构件之间的机械连接。光学构件在没有牺牲层的情况下仅还经由保持结构与中间载体机械连接，其中，保持元件在机械负荷的情况下构造成：保持元件释放光学构件，以使光学构件能从中间载体剥离进而能转移。此外，提出一种具有尤其出自构件联合体的光学构件的结构元件和一种用于制造这种构件联合体的方法。

Description

由光学构件构成的构件联合体、用于制造构件联合体的方法 和具有光学构件的结构元件

技术领域

本发明提出一种由多个光学构件构成的构件联合体，其中，尤其能将光学构件转移进而优选地印制。此外，提出一种用于制造构件联合体的方法、一种用于制造一个或多个结构元件的方法和一种具有光学构件的结构元件。

背景技术

光学构件、例如光学结构通常在基底上被制造并且分别被安装在结构元件上、例如被安装在半导体芯片上。将大量光学构件安置和固定在结构元件上是耗费时间和高成本的。

发明内容

一个目的是：提出一种光学构件，光学构件能够快速、可靠且简单地被安装在结构元件上。另外的目的是：提出用于制造具有这种光学构件的多个结构元件或构件联合体的可靠的并且低成本的方法。

目的通过构件联合体、通过根据独立权利要求的方法和结构元件以及结合这种方法或构件联合体来实现。方法的、构件联合体的或结构元件的其他设计方案和改进方案是其他权利要求的主题。

根据用于制造构件联合体的方法的至少一个实施方式，在中间载体上形成多个光学构件。中间载体能够由透明材料、例如由玻璃、或由半导体材料、例如由硅形成。特别地，该方法针对在共同的中间载体上制造多个能转移的并且尤其能印制的光学构件，其中，优选地能将光学构件从中间载体剥离。例如，光学构件能够借助于一个或多个冲模逐个依次地或按组地同时被印制到目标安装面上、例如被印制到一个或多个结构元件上。

在此描述的光学构件尤其被设计用于形成光束。特别地，光学构件是光学芯片、例如衍射光学装置、反射光学装置、准直光学装置或扩散器结构。一个或多个结构元件能够被设置用于产生或用于探测例如在UV-、IR或可见光谱范围中的电磁辐射。

根据方法的至少一个实施方式，牺牲层沿竖直方向布置在中间载体与光学构件之间。例如，牺牲层由诸如锗或硅的材料形成。在中间载体上产生光学构件之前或期间，能够在中间载体上形成牺牲层。考虑到中间载体和光学构件，牺牲层能够由可选择性移除的材料形成。例如，将牺牲层的材料如下地选择：使得该材料例如能够通过蚀刻方法在不损害中间载体和/或光学构件的情况下被溶解。

将横向方向理解为如下方向：该方向尤其平行于中间载体和/或光学构件的主延伸面伸展。例如，横向方向平行于牺牲层。将竖直方向理解为如下方向：该方向尤其垂直于中间载体和/或光学构件的主延伸面定向。竖直方向和横向方向尤其彼此正交。

根据方法的至少一个实施方式，产生具有多个保持元件的保持结构。保持结构尤其如下地构造为：使得尤其在移除牺牲层之后，光学构件仅还经由保持结构与中间载体机械连接。换言之，在移除牺牲层之后，光学构件能够仅经由保持结构、例如仅经由保持结构的保持元件与中间载体机械连接。如果光学构件仅还或仅仅经由保持元件与中间载体机械连接，则当保持元件被切断或从中间载体或从光学构件剥离时，能够中断中间载体与光学构件之间的机械连接。

在方法的至少一个实施方式中，将多个光学构件安置或构造在中间载体上。光学构件能够直接地在中间载体上被产生，或者在单独的方法步骤中被制造并且被固定在中间载体上。光学构件尤其被设计用于形成光束。特别地，具有多个保持元件的保持结构促成或形成中间载体与光学构件之间的机械连接。牺牲层沿竖直方向至少局部地布置在中间载体与光学构件之间。为了制造在共同的中间载体上的多个能转移的光学构件，在移除牺牲层之后，优选地仅还经由保持结构将光学构件与中间载体机械连接。保持元件适宜地构造成：使得保持元件在机械负荷的情况下释放光学构件，以使光学构件被能将从中间载体剥离进而能转移。

特别地，在移除牺牲层之后，也通过保持结构排列光学构件，并且在光学构件单个地或者按组地针对另外的工作步被骤采取措施和能够安全地从中间载体被取下之前，光学构件足够稳固地被保持在中间载体上。因此，光学构件以单独地或成组的可印制的方式被实施。换言之，能够尤其通过折断和/或剥离保持元件将光学构件单独地或按组地从中间载体取下，并且大致在相同的生产步骤中例如借助于一个或多个冲模被转移到目标安装面上并且被机械地固定在目标安装面上。目标安装面能够是光电子结构元件(例如光电子半导体芯片)的表面。

通过该方法制造的光学构件具有特别小的竖直的层厚度。特别地，整个光学构件的竖直的层厚度小于40μm、30μm、20μm、10μm或小于5μm。例如，整个光学构件的竖直的层厚度处于1μm和10μm之间、1μm和10μm之间、1μm和5μm之间、例如为3μm，其中，包括边界值。

在构件联合体的至少一个实施方式中，该构件联合体具有多个光学构件、能移除的牺牲层、保持结构和共同的中间载体。光学构件优选分别具有用于形成光束的光学元件。牺牲层沿竖直方向至少局部地布置在中间载体与光学构件之间。保持结构具有多个保持元件，其中，保持结构和/或牺牲层形成在中间载体与光学构件之间的机械连接。优选地，光学构件在没有牺牲层的情况下仅还经由保持结构、尤其仅经由保持元件与中间载体机械连接。保持元件在机械负荷的情况下优选地如下构造为：保持元件释放将光学构件，以使光学构件能从中间载体剥离进而能转移。

这种构件联合体包括多个能剥离的进而能转移的并且尤其能印制的光学构件，其中，牺牲层在需要时能够从构件联合体被移除。然而，在存在牺牲层的情况下，光学构件还机械稳定地保持在中间载体上，使得能够在没有大的折断风险的情况下运输这种构件联合体。

如果光学构件仅还经由保持元件与中间载体机械连接，通过折断或移除保持元件，能够将光学构件从中间载体剥离。在此，保持元件能够间接地或直接地邻接于光学构件和/或中间载体。

根据方法或构件联合体的至少一个实施方式，保持元件优选地关于其几何形状和/或材料组成如下地被实施：使得保持元件在机械负荷的情况下折断、撕裂或从中间载体或光学构件剥离，并且由此释放构件。机械负荷能够是施加到保持结构和/或保持元件上的拉力或压力。如果在机械负荷下能将保持元件折断，那么在取下附属的构件时，保持元件会被折断或撕裂。能够例如在相同材料的一个层内实现机械地折断。如果保持元件被设计为可剥离的，那么例如在保持元件和光学构件之间的边界面处或在保持元件和中间载体的边界面处、即通常在不同材料的两个层之间的边界面处保持元件从光学构件或中间载体剥离。

根据方法或构件联合体的至少一个实施方式，保持结构至少局部地包括在牺牲层中。保持结构能够包括保持柱，保持柱在横向方向上例如被牺牲层全环周地包围。特别地，保持柱布置在光学构件之下。在中间载体的俯视图中，光学构件能够覆盖(尤其完全地覆盖)与其相关联的保持柱。保持柱在竖直方向上例如布置在中间载体与光学构件之间。

附加地或替代地，保持结构包括保持带。保持带尤其被布置在光学构件的侧面。保持元件能够由电绝缘材料形成。优选地，在朝中间载体挤压附属的构件时，保持元件是能折断的。保持带能够布置在光学构件的不同的侧面上或布置在光学构件的基本体的不同的侧面上。保持带能够将一个或多个光学构件与一个或多个保持梁机械连接，其中，保持梁在横向方向上与光学构件间隔开地布置。特别地，保持梁是保持结构的整体的组成部分。保持梁能够直接邻接于中间载体和/或直接邻接于保持带。保持梁和保持带能由相同的材料或不同的材料形成。保持结构能够具有多个这种保持梁。

根据方法或构件联合体的至少一个实施方式，保持带仅位于光学构件的侧面，并且在取下光学构件时在机械负荷的情况下能将保持带折断或能剥离。特别地，保持带例如关于其几何形状和/或材料如下地构造成：保持带在压力作用的情况下折断。例如，保持元件由电绝缘材料、例如由聚合物、塑料材料、氮化硅或由氧化硅形成。

根据方法或构件联合体的至少一个实施方式，保持元件包括保持柱，保持柱处于光学构件之下。保持柱在竖直方向上尤其仅布置在中间载体与光学构件之间。保持柱能够由比牺牲层材料更耐蚀刻的材料形成。例如，保持柱由电绝缘材料、例如由二氧化硅、塑料或由其他人造材料形成。也可行的是：保持元件、尤其保持带和/或保持柱由能导电的材料、例如由金属、如铜、铝、镍、铬、铂或其合金形成。

根据方法或构件联合体的至少一个实施方式，保持元件优选地关于其几何形状和/或材料组成如下地构造为：在挤压或取下附属的光学构件时能将保持元件折断。

根据方法或构件联合体的至少一个实施方式，牺牲层在中间载体和构件之间形成的共同的边界面。特别地，牺牲层直接邻接于中间载体和/或直接邻接于保持结构，尤其直接邻接于保持元件。在没有中间层的情况下，例如移除牺牲层之后，尤其在中间载体与光学构件之间形成中间空间、例如空腔。保持元件、例如保持柱和/或保持带能够在局部直接邻接于空腔或布置在空腔中。保持元件优选被空腔包围，使得保持元件在力作用或在压力作用时能够相对容易地机械地折断。

根据方法或构件联合体的至少一个实施方式，光学构件分别具有光学元件。特别地，光学元件是衍射光学元件(DOE)。一个或多个光学元件被设计用于形成光束(尤其激光)、尤其用于将光线扩宽和分布。光学元件能够被设计用于将光线、例如激光在越过较大的空间角范围上分布，或用于偏转或聚焦光线。光学元件尤其形成光学构件的光学作用的结构，该结构确定光线在光学构件中的和/或在离开光学构件后的走向。

光学构件的光学元件能够被设计为凸形弯曲的或凹形弯曲的、平凸的、平凹的或凸凹的。光学构件的光学元件能够具有衍射元件或光子晶体。光学元件也能够是光栅状结构，该结构像衍射光栅和/或全息图对光线(例如激光)作用。

根据方法或构件联合体的至少一个实施方式，光学构件的光学元件由III-V或II-VI族化合物半导体材料形成。特别地，光学元件具有折射率至少为1.5、1.6、1.8或至少2.0、例如在1.5和3之间或在1.8和2.5之间的一种材料或多种不同的材料，其中，包括边界值。在有疑问的情况下，在此说明的折射率以632.8nm的波长计算。光学构件或光学元件能够具有SiO、SiN、ZnO、ZnS、ZnTe、Ga2O3、In2O3、ZnO、SnO2或Ta2O5。光学元件材料的其他实例例如是氧化铝(即Al2O3)、GaAS或GaN。

根据方法或构件联合体的至少一个实施方式，光学构件分别具有基本体。特别地，通过附属的基本体的几何形状形成相应的构件的光学元件。也可行的是：光学元件布置在基本体上或嵌入或掩埋在基本体中。

根据方法或构件联合体的至少一个实施方式，光学构件或基本体被实施为平凸的或平凹的。构件能够分别具有朝向中间载体的、平的后侧。可行的是：光学构件或基本体具有朝向中间载体的平坦的或平整的后侧和背离中间载体的至少平坦的前侧。

根据方法或构件联合体的至少一个实施方式，光学构件分别具有基本体，其中，相应的构件的光学元件嵌入到附属的基本体中。光学元件例如是衍射光学元件。

根据方法或构件联合体的至少一个实施方式，光学构件分别具有透明基本体。透明基本体能够包括光子晶体，光子晶体形成相应的构件的光学元件。

根据方法或构件联合体的至少一个实施方式，通过光学层形成相应的构件的光学元件。光学层尤其布置在光学构件的附属的基本体上。光学层能够具有子结构，子结构由折射率至少为1.5或1.6的材料构成。例如，子结构由氮化硅或由Ta2O5形成。子结构能够嵌入到具有例如小于1.5或小于1.6的较低的折射率的基体材料中。基体材料能够由氧化硅、例如由二氧化硅形成。

根据方法或构件联合体的至少一个实施方式，光学构件或基本体具有朝向中间载体的、平的后侧和背离中间载体的被实施为至少平坦的或平整的前侧。可行的是：构件具有布置在基本体和中间载体之间的保护层或覆盖层。保护层或覆盖层能够被平面化，使得保护层或覆盖层具有形成光学构件的、平的后侧的表面。

根据光学构件的至少一个实施方式，其中，该光学构件尤其根据在此描述的方法被制造和/或从在此描述的构件联合体的共同的载体被剥离，光学构件是电绝缘构件。特别地，光学构件没有光学有源层，光学有源层被设计用于产生或探测电磁辐射。换言之，被设计用于形成光束或射束的光学构件不被设置用于产生或探测电磁辐射。构件能够具有保持元件的残留或分离痕迹。

根据用于制造一个或多个结构元件、尤其光电子结构元件的方法的至少一个实施方式，提供在此描述的构件联合体。在后续的方法步骤中，移除牺牲层。光学构件之一或多个光学构件能够借助于一个或多个冲模被取下，其中，保持元件在一个或多个机械负荷的情况下释放构件，使得构件从中间载体被剥离。

一个或多个光学构件能够被印制到目标面上、例如被印制到结构元件的一个主体上或结构元件的多个主体上。例如，主体具有半导体本体，半导体本体具有有源区，有源区被设计用于产生或探测电磁辐射。随后，将一个或多个冲模与一个或多个光学构件分离。光学构件因此能够单独地或按组地从构件联合体转移到一个或多个目标面上，例如转移到半导体芯片的表面上。

根据用于制造一个或多个结构元件的方法的至少一个实施方式，光学构件借助于连接层被固定在结构元件的附属的主体上。连接层能够是增加附着力层、例如焊料层或粘合层。

替代地可行的是：光学构件和其附属的主体分别具有平的表面，并且借助于直接键合方法在平的表面处彼此机械连接。例如，光学构件和/或主体的平的表面至少局部地或完全地通过例如由氮化硅构成的电绝缘层的表面和/或通过半导体层的表面来形成。也可行的是：主体的平的表面局部地或完全地通过透明的能导电的层的表面、例如TCO层的表面来形成。平的表面具有粗糙度，粗糙度优选地是最高50nm、20nm、10nm、5nm或最高3nm。

在直接键合方法中，特别平整的或平面化的表面形成物理接触。机械连接的基础主要或仅仅为平面化的表面之间的共同的边界面的紧邻的环境中的氢键和/或范德瓦尔相互作用。为了在形成物理接触的表面上的分子或原子之间产生共价键，能够使用热处理以达到提高的键合强度。

在结构元件的至少一个实施方式中，结构元件具有主体和光学构件。主体包括尤其具有有源区的半导体本体，有源区被设计用于产生或探测电磁辐射。光学构件具有用于形成光束的光学元件。例如，光学构件被印制在主体上，并且尤其包括剥离的或折断的半导体元件的机械痕迹。机械痕迹能够是一个或多个保持元件的机械断裂的痕迹或残留。

根据结构元件的至少一个实施方式，光学构件和主体分别具有平的表面。特别地，平的表面直接彼此邻接并且在光学构件和主体之间形成基于范德瓦尔相互作用的机械连接。光学构件和主体能够具有共同的边界面，该边界面尤其是平整的并且没有连接材料。整个边界面例如没有焊接材料或增加附着力材料。共同的边界面尤其是在光学构件的平面化的表面和结构元件的主体之间的重叠面。

在此描述的方法尤其适合于制造在此描述的光学构件、构件联合体或结构元件。结合构件、构件联合体或结构元件描述的特征因此也能够考虑用于相应的方法并且反之亦然。

附图说明

从下面结合图1A至4D阐述的实施例中得出光学构件、构件联合体、结构元件以及相应方法的其他的优选的实施方式和改进方案。附图示出：

图1A、1B、1C和1D示意性地示出由多个光学构件构成的构件联合体的不同的实施方式的截面图，

图2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I和2J示意性地示出光学构件的不同的实施方式的截面图，

图3A、3B和3C示意性地示出用于制造一个或多个结构元件的几个方法步骤的截面图，并且

图4A、4B、4C和4D示意性地示出结构元件的几个实施例的截面图。

相同的、同类的或相同作用的元件在附图中设置有相同的附图标记。附图分别是示意图，进而不一定是合乎比例的。更确切地说，为了说明，能够将相对小的元件并且特别地将层厚度夸大地示出。

具体实施方式

在图1A中示意性地示出具有在共同的中间载体90上的多个光学构件10的构件联合体100。中间载体90能够是玻璃基底或由半导体材料(例如硅)构成的基底。光学构件10尤其在中间载体90上制成。在横向方向上，光学构件10尤其通过分离沟槽4T彼此空间地分离。

根据图1A，光学构件10经由牺牲层4和/或保持结构3与中间载体90机械连接，进而机械地固定在中间载体90上。特别地，牺牲层90直接邻接于中间载体90和/或保持结构3。优选地，牺牲层4由可移除的材料、例如由可蚀刻的材料形成。关于光学构件10和中间载体90的材料，牺牲层4的材料优选地能够被选择性地移除。例如，牺牲层4的材料具有比中间载体90和/或保持结构3的材料更高的蚀刻速率，尤其至少5倍、10倍、20倍或100倍高的蚀刻速率。

沿着竖直方向，将牺牲层4布置在中间载体90和光学构件10之间。光学构件10分别具有背离中间载体90的前侧10F和朝向中间载体90的后侧10R。相应的光学构件10的后侧10R和/或前侧10F能够平坦地或平整地实施。前侧10F尤其没有通过牺牲层4被覆盖。后侧10R能够部分地或完全地(尤其直至保持结构3完全地)由牺牲层4覆盖。根据图1A，光学构件10具有竖直延伸的侧面，该侧面尤其部分地由牺牲层4覆盖。

根据图1A，保持结构3包括多个保持元件3A。保持结构3尤其在分离沟槽4T的区域中具有多个保持梁30。保持梁30能够间接或直接邻接于中间载体90。保持元件3A根据图1A尤其实施为保持带3A。保持带3A布置在光学构件10的侧面。光学构件10能够具有多个保持带3A，例如具有至少两个、三个、四个或至少六个这种保持带3A。与保持带3A相比，保持梁30能够具有更大的几何尺寸。例如，保持梁30具有横向宽度或竖直高度，保持梁的横向宽度或竖直高度是保持带3A的相应的横向宽度或竖直高度的至少2倍、3倍、4倍、5倍或至少10倍大。

特别地，保持带3A将光学构件10与保持梁30连接。牺牲层4和/或具有多个保持元件3A的保持结构3和保持梁30能够促成或形成中间载体90和光学构件10之间的机械连接。可行的是：保持带3A直接邻接于构件10和/或保持梁30。保持带3A和保持梁30能够由相同的材料或由不同的材料形成。可行的是：保持带3A和保持梁30在共同的方法步骤中被制造。例如，将锚固层大面积地施加到光学构件10上和/或中间载体90上，其中，锚固层随后被结构化成多个保持梁30和保持带3A。

与图1A不同地可行的是：保持结构3不具有保持梁30，或者保持梁30本身实施为侧面的保持带3A。沿着竖直方向，这种保持带3A能够从光学构件10的侧面延伸至中间载体90。

可行的是：从连续的中间载体90上的连续的结构中产生光学构件10。此外，也在光学构件10分离之后，通过形成分离沟槽4T，还能够将光学构件10机械地固定在相同的中间载体90上。

在移除牺牲层4之后，能够在中间载体90和光学构件10之间形成空腔4H或中间空间4H。如在图1A所示，空腔4H能够沿横向方向局部地处于光学构件10和保持结构3之间，尤其处于光学构件10和保持梁30之间。例如，能够选择性地移除、尤其蚀刻掉牺牲层4。特别地，在移除牺牲层4之后，一个或多个光学构件10仅通过保持结构3(在该情况下通过保持梁30和保持元件3A)与中间载体90机械连接。因此，光学构件10还经由保持结构3被整齐地放置在共同的中间载体90上，其中，例如通过折断或剥离保持元件3A，光学构件10能够单独地或按组地从中间载体90剥离。

在图1B中示出的实施例基本上对应于对于构件联合体100的图1A中示出的实施例。在此，与图1A中示出的实施例不同，保持结构3具有多个保持柱3B，保持柱沿着竖直方向布置在中间载体90和光学构件10之间。在中间载体90的俯视图中，光学构件10能够覆盖、尤其完全地覆盖其附属的一个保持柱3B或其附属的多个保持柱3B。

如在图1A和1B中所示，牺牲层4能够具有开口，开口由保持结构3的材料填充。牺牲层4能够被连续地实施，或者具有多个横向间隔开的子层。保持结构3能够在牺牲层4的开口中具有多个保持柱3B和/或保持梁30。保持柱3B尤其在光学子件10的后侧10R处将中间载体90与光学构件10连接。保持梁30和保持带3A尤其将中间载体90与光学构件90在光学构件10的侧面处连接。

关于几何形状和材料，保持元件3A和/或3B优选地构造成：使得尤其在移除牺牲层4之后在机械负荷下，能将保持元件折断或剥离。保持带3A或保持柱3B能够由电绝缘材料或由能导电材料形成。特别地，保持元件3A和/或3B的材料具有比牺牲层4的材料更低的蚀刻速率，例如至少五分之一、十分之一、二十分之一或一百分之一的较低的蚀刻速率。

特别地，保持元件3A和/或3B关于其几何形状和材料如下地形成为：使得保持元件在挤压附属的光学构件10时机械地折断，和/或在提起光学构件10时撕裂或从光学构件10或从中间载体90剥离。换言之，保持元件3A和/或3B能够实施为：使得保持元件在机械负荷的情况下释放光学构件10，使得于光学构件10能够单独地或按组地从中间载体90剥离，进而能将光学构件转移或印制。保持结构3具有多个预设的断裂位置，该预设的断裂位置尤其通过保持元件3A和/或3B形成。

构件联合体100的图1C中示出的实施例基本上对应于构件联合体100的图2A和2B中示出的实施例。与图2A和2B中示出的实施例不同，构件联合体100在此具有多个侧面的保持带3A和多个保持柱3B作为保持元件。保持带3A能够在光学构件10的侧面在分离沟槽4T的区域中形成，并且将光学构件10与保持梁30连接。尤其在构造成分离沟槽4T之后进行侧面的保持带3A和/或保持梁30的制造。在构造成分离沟槽4T之前能够执行保持柱3B的构造。

图1D中示出的实施例基本上对应于构件联合体100的图1C中示出的实施例。在图1D中示出在中间载体90上的构件联合体100的俯视图。能够将多个保持元件3A和/或3B与每个光学构件10相关联。光学构件10能够具有多个或所有局部由保持带3A覆盖的侧面。在光学构件10的侧面上能够基本上点状地实施保持带3A。例如，在光学构件10的俯视图中，保持带3A能够在光学构件10的侧面上覆盖光学构件10的附属的侧面的总面积的0.1％和1％之间、0.3％和3％之间、0.5％和5％之间、1％和10％之间或2％和20％之间，其中，包括边界值。

图2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G、2H、2I和2J示出光学构件10的不同的实施方式的截面图。光学构件10具有光学元件10E。特别地，光学元件10E被设计用于形成射到光学构件10上的光束。光学元件10E能够是衍射光学元件。构件10具有基本体10G。光学元件10E能够通过基本体10G、例如单独通过基本体10G的材料组成和/或几何形状形成。替代地可行的是：光学元件10E布置在基本体10G上，或者嵌入或掩埋在基本体10G中。

根据图2A和2B，通过基本体10G的几何形状形成光学元件10E。特别地，基本体10G形成光学透镜。基本体10G能够是玻璃体。基本体10G根据图2A平凸地实施。构件10具有弯曲的前侧10F，该弯曲的前侧尤其通过基本体10G的凸形地构造成的表面形成。构件10具有平坦的或平整的后侧10R，该后侧尤其通过基本体10G的平坦或平整地构造成的表面来形成。基本体10G根据图2B平凹地实施。构件10的弯曲的前侧10F尤其通过基本体10G的凹形构造成的表面形成。能够与图2A和2B不同地是：基本体10G能双凸地、双凹地、凸凹地或凹凸地实施。

根据图2C，光学元件10E由基本体10G包围。光学元件10E至少局部地或完全地处于基本体10G之内。特别地，光学元件10E是光学透镜。光学透镜能够采用透镜的通常形状，该形状尤其结合在图2A和2B中描述的基本体10G被描述。在图2C中，光学元件10E平凹地实施。

根据图2C，光学构件的前侧10F和后侧10R平坦地或平面地构造成。能够通过基本体10G的表面形成前侧10F和后侧10R。基本体10G能够由透光的、尤其透明的材料形成。可行的是：光学元件10E是玻璃体。还能够考虑的是：基本体10G和光学元件10E由折射率不同的材料形成。例如，光学元件10E的折射率与基本体10G的折射率相差至少0.2、0.3或0.5。光学元件10E能够具有大于基本体10G的折射率。也能够考虑的是：光学元件10E和/或基本体10G由半导体材料形成。

图2D、2E和2F中示出的实施例基本上对应于光学构件10的图2C中示出的实施例。与其不同，光学元件10E在图2D、2E和2F中平凸地、双凸地或双凹地实施。

图2G和2H中示出的实施例基本上对应于光学构件10的图2C中示出的实施例。与其不同，根据图2G和2H的光学元件10E尤其被实施为衍射光学元件10E。光学元件10E能够被实施为基本体10G内的平的或弯曲的层。光学元件10E能够由光子晶体或由高折射率材料形成。光学元件10E也能够具有衍射元件或光栅状的结构，光学元件例如像衍射光栅地起作用。

根据图2I，通过光学层形成光学元件10E，光学层布置在附属的基本体10G上。光学层能够具有子结构10E2，例如微米结构或纳米结构。子结构10E2能够由折射率至少为1.5或1.6或2.0的材料形成。子结构10E2能够尤其被嵌入到具有较小折合率、例如具有最小至少0.2或0.3或0.5的折射率的基体材料10E1中。光学构件10的前侧10F能够通过光学层的表面来形成。光学层尤其是光学构件10的自身的层。

图2J中示出的实施例基本上对应于光学构件10的图2I中示出的实施例。与其不同，光学构件10在此具有覆盖层10S，覆盖层尤其被实施为光学构件10的保护层。覆盖层10S能够直接或间接地邻接于基本体10G。特别地，通过覆盖层10S的表面形成光学构件10的后侧10R。覆盖层10S能够由电绝缘材料、例如由氮化硅或由氧化硅形成。图2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G和2H中示出的光学构件10同样能够具有这种覆盖层10S。这种覆盖层10S能够被平面化并且尤其适合于直接键合方法，在直接键合方法中光学构件10被固定在目标面上。

根据图3A，在共同的载体9G上提供多个结构元件1或多个结构元件1的主体2H。共同的载体9G和主体2H例如形成半导体晶圆。结构元件1或主体2H能够分别具有半导体层序列，半导体层序列被设计用于在相应的结构元件1运行时产生或探测电磁辐射R。结构元件1或主体2H能够例如在结构元件1或主体2H的前侧1F上具有辐射透射区域6。辐射透射区域6能够具有主体2H或结构元件1的小孔60。

载体9G能够是生长基底，半导体层序列尤其在生长基底上外延地生长。然而，载体9G也能够与这种生长基底不同。可行的是：载体9G具有印制导线、IC芯片或晶体管。相应的主体2H能够具有半导体本体2(图4A至4D)。在共同的载体9上、尤其在晶圆平面上能够形成主体2H或半导体本体2作为半导体结构20、尤其连续的半导体结构20的组成部分。半导体结构20例如能够沿着多个分离线1T或分离槽

1T被拆分成多个半导体本体2。

半导体结构20能够具有第一半导体层21、第二半导体层22和布置在半导体层21和22之间的有源区23，其中，有源区23尤其被设计用于发射或探测电磁辐射。特别地，有源区23是pn结区。半导体结构20能够基于III-V族或II-VI族半导体化合物材料。如果半导体结构20具有来自III族的至少一种元素(即例如Al、Ga、In)和来自V族的至少一种元素(即例如N、P、As)，则半导体结构基于III-V族化合物半导体材料。特别地，术语“III-V族半导体化合物材料”包括二元、三元和四元化合物的组，这些化合物包括来自III主族的至少一种元素和来自V主族的至少一种元素，例如氮化物和磷化物化合物半导体。这按意义地类似地适用于基于II-VI族化合物半导体材料的半导体结构20。

根据图3A将多个光学构件10施加到主体2H上或半导体结构20上。特别地，能够从构件联合体100取下光学构件10并且单独地或按组地印制并且固定到主体2H上或半导体结构20上。

在俯视图中，光学构件10能够覆盖(尤其完全地覆盖)辐射投射区域6或附属的主体2H的小孔60。在单个方法步骤中施加到主体2H或半导体结构20上的光学构件10的数量能够至少为或大于4、10、100或1000。

能够在构造成分离槽1T(图3A)之前或在构造成分离槽1T(图3B)之后将光学构件10安置和固定到主体2H或半导体结构20上。根据图3A和3B，光学构件10和主体2H或半导体结构20能够具有平的表面1F或10R，并且优选地借助于直接键合方法在平的表面处彼此机械连接。在该情况下，例如通过平的表面1F和10R的重叠区域限定的共同的连接面5G没有连接材料，例如没有增加附着力材料、如焊接材料或粘合材料。相应结构元件1的连接面5G尤其同样平整地构造成。不同材料的层能够在连接面5G处直接彼此邻接。

根据图3A，光学构件10能够具有剥离的或折断的保持元件3A的机械痕迹。机械痕迹尤其能够是在光学构件10的侧面上的一个或多个保持带3A的机械断裂的残留或痕迹。替代地或补充地，这种机械痕迹能够位于光学构件10的后侧10R上(图3C)。

图3C中示出的实施例基本上对应于用于制造多个结构元件1的方法步骤的图3A中示出的实施例。与其不同，光学构件10在此能够借助于连接层5固定在附属的主体2H或半导体结构20上。连接层5能够具有增加附着力材料、焊接材料或粘合材料。特别地，连接层5能够由金属层形成。布置在光学构件10的后侧10R上的保持柱3B或保持柱3B的残留或痕迹能够局部地或完全地布置在连接层5之内。

尤其在固定光学构件10之后，能够将共同的载体9G分割成结构元件1的多个载体9。主体2H、尤其具有单个光学构件10或具有多个光学构件10的单个主体2H能够布置在每个分割的载体9上。例如在图4A、4B、4C和4D中示意性地示出这种结构元件1。也可行的是：将多个尤其具有多个光学结构元件10的主体2H布置在分割的载体9上。这种结构元件1能够是激光器条。

在图4A中示意性地示出结构元件1。结构元件1具有载体9、主体2H和光学构件10。光学构件10布置在主体2H或结构元件1的前侧1F上。光学构件10具有侧面，该侧面具有保持带3A的残留和/或痕迹。光学构件10具有后侧1R，后侧通过载体9的表面形成。

主体2H具有半导体本体2，半导体本体具有第一半导体层21、第二半导体层22和布置在半导体层21和22之间的有源区23。此外，主体2H包括第一接触层61和第二接触层62，用于半导体本体2的电接触。特别地，结构元件1被实施为表面发射的激光二极管或VCSEL(英文：垂直腔面发射激光器Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser)。半导体主体2能够布置在第一镜装置71和第二镜装置72之间。镜装置71和72尤其形成激光谐振器7。镜装置71和72能够是布拉格镜、尤其例如由半导体材料构成的能导电的布拉格镜。

在俯视图中，第一接触层61仅部分地覆盖半导体本体2或有源区23。第一接触层61能够侧面地通过第一绝缘层81被钝化。通过这样形成的第一接触层61能够实现：电载流子尽可能仅在半导体本体的与第一接触层61重叠的区域中馈入半导体本体2中。第一接触层61的这种设计方案能够引起将结构元件1的小孔60的成形。第一接触层61能够由透明的且能导电的材料形成。

特别地，光学构件10和主体2H具有平的表面1F和10R，其中，平的表面1F和10R直接彼此邻接，并且能够在光学构件10和主体2H之间形成基于范德瓦尔相互作用的机械连接。能够通过如图3A和3B中示出的方法步骤来制造图4A中示出的结构元件。光学构件10的平的表面尤其是光学构件10的后侧10R。主体2H的平的表面1F能够通过结构元件1的覆盖层1S的表面或通过第一接触层61和第一绝缘层81的表面来形成。

可行的是：光学构件10和主体2H借助于连接层5彼此机械连接。5例如在图4B中示出这种连接层。能够通过如图3C中示出的方法步骤来制造图4B中示出的结构元件1。

图4B中示出的实施例基本上对应于结构元件1的图4A中示出的实施例。与其不同的是，第二镜装置72能够电绝缘地被实施。第二镜装置72能够形成主体2H的覆盖层1S。覆盖层1S或第二镜装置72的朝向光学构件10的表面能够平坦或平整地构造成。与图4B不同，光学构件10能够借助于直接键合方法与主体2H机械连接。

根据图4B，主体2H具有第二绝缘层82，第二绝缘层具有开口。在开口中，第二半导体本体2、尤其第二半导体层22能够局部地裸露。为了第二半导体层22或半导体主体2的电接触，主体2H具有第二接触层62，第二接触层尤其延伸进入第二绝缘层82的开口中。在开口之外，第二接触层62能够覆盖、尤其完全地覆盖第二绝缘层82。在第二绝缘层82的开口的区域中，第二接触层62能够与半导体本体2或与第二半导体层22处于直接或间接的电接触。第二绝缘层82的开口因此能够限定结构元件1的小孔60。第二接触层62优选地由透光的且能导电的材料形成。

图4C和4D中示出的实施例基本上对应于结构元件1的图4A和4B中示出的实施例。与其不同，结构元件1或主体2H能够被实施为可表面安装的主体或可表面安装的结构元件。结构元件1尤其是光电子半导体芯片、例如LED。

根据图4C，主体2H能够具有倒装芯片或带有后侧触点的半导体芯片的形式。第一接触层61能够构造成为内层连接，内层连接穿过第二半导体层22和有源区23延伸进入第一半导体层21中。内层连接在横向方向上由半导体本体2全环周包围。在此，内层连接能够通过绝缘层80与第二半导体层22和与有源区23电绝缘。

覆盖层1S能够由电绝缘材料形成。也可行的是：覆盖层1S是生长基底，半导体本体2在生长基底上外延地生长。载体9能够具有电印制导线，电印制导线例如与主体2H的接触层61和62处于电接触。

图4D中示出的实施例基本上对应于结构元件1的图4C中示出的实施例。与其不同，载体9能够具有镀通孔，其中，镀通孔尤其与接触层61和62电接触，使得接触层61和62例如能够在结构元件1的后侧1R处电接触。

本申请要求德国专利申请102018104778.9的优先权，其公开内容通过参考并入本文。

本发明不被通过根据实施例的本发明的描述所限制。更确切地说，本发明包括每个新特征以及特征的任意的组合，这尤其是包括在权利要求中的特征的任意的组合，即使该特征或组合自身没有明确地在权利要求中或实施例中说明时也如此。

附图标记列表

100 构件联合体

10 光学构件

10G 光学构件的基本体

10E 光学元件

10E1 光学元件的基体材料

10E2 光学元件的子结构

10F 光学构件的前侧

10R 光学构件的后侧

10S 光学构件的覆盖层/保护层

1 结构元件

1F 结构元件的前侧

1R 结构元件的后侧

1S 覆盖层

1T 分离线、分离槽

2H 结构元件的主体

2 半导体本体

20 半导体结构

21 第一半导体层

22 第二半导体层

23 有源区

3 保持结构

30 保持梁

3A 保持元件、保持带

3B 保持元件、保持柱

4 牺牲层

4H 空腔

4T 分离沟槽

5 连接层

5G 共同的边界面

6 辐射透射区域

60 小孔

61 第一接触层

62 第二接触层

7 激光谐振器

71 第一镜装置

72 第二镜装置

80 绝缘层

81 第一绝缘层

82 第二绝缘层

9 载体

9G 共同的载体/共同的生长基底

90 中间载体

R 辐射

Claims (18)

1.一种用于制造在共同的中间载体(90)上的多个能转移的光学构件(10)的方法，其中，所述光学构件被设计用于形成光束，并且其中，具有多个保持元件(3A、3B)的保持结构(3)形成在所述中间载体与所述光学构件之间的机械连接，所述方法具有以下步骤：

-将多个所述光学构件安置或构造在所述中间载体上，其中，将牺牲层沿竖直方向至少局部地布置在所述中间载体与所述光学构件之间；并且

-将所述牺牲层移除，通过该移除仅还经由所述保持结构将所述光学构件与所述中间载体机械连接，其中，所述保持元件在机械负荷的情况下释放所述光学构件，以使所述光学构件能从所述中间载体剥离进而能转移。

2.一种构件联合体(100)，具有多个光学构件(10)、能移除的牺牲层(4)、保持结构(3)和共同的中间载体(90)，其中，

-所述光学构件分别具有用于形成光束的光学元件(10E)，

-所述牺牲层沿竖直方向至少局部地布置在所述中间载体与所述光学构件之间，

-所述保持结构具有多个保持元件(3A、3B)，其中，所述保持结构和所述牺牲层形成在所述中间载体与所述光学构件之间的机械连接，并且

-在没有所述牺牲层的情况下所述光学构件仅还经由所述保持结构与所述中间载体机械连接，其中，所述保持元件在机械负荷的情况下构造成使得所述保持元件释放所述光学构件，以使所述光学构件能从所述中间载体剥离进而能转移。

3.根据权利要求1或2所述的方法或构件联合体，其中，所述光学构件(10)分别具有基本体(10G)，其中，通过附属的所述基本体的几何形状形成相应的所述构件的所述光学元件(10E)。

4.根据前一权利要求所述的方法或构件联合体，其中，所述基本体(10G)被实施为平凸或平凹的，并且其中，所述构件(10)分别具有朝向所述中间载体(90)的、平的后侧(10R)。

5.根据权利要求1或2所述的方法或构件联合体，其中，所述光学构件(10)分别具有基本体(10G)，其中，相应的所述构件的所述光学元件(10E)嵌入到附属的所述基本体中。

6.根据权利要求1或2所述的方法或构件联合体，其中，所述光学构件(10)分别具有包括光子晶体的透明的基本体(10G)，所述光子晶体形成相应的所述构件的所述光学元件(10E)。

7.根据权利要求1或2所述的方法或构件联合体，其中，所述光学构件(10)分别具有基本体(10G)，其中，通过布置在附属的所述基本体上的光学层形成相应的所述构件的所述光学元件(10E)。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的方法或构件联合体，其中，所述构件(10)具有朝向所述中间载体(90)的、平的后侧(10R)和背离所述中间载体的、至少平整地实施的前侧(10F)。

9.根据前述权利要求中任一项所述的方法或构件联合体，其中，所述保持元件(3A、3B)包括保持带(3A)，所述保持带位于所述光学构件(10)的侧面，并且在取下所述光学构件时在机械负荷的情况下能将所述保持带折断或剥离。

10.根据前述权利要求中任一项所述的方法或构件联合体，其中，所述保持元件(3A、3B)包括保持柱(3B)，所述保持柱位于所述光学构件(10)之下，沿竖直方向仅布置在所述中间载体(90)与所述光学构件(10)之间，并且在取下所述光学构件时在机械负荷的情况下能将所述保持柱折断或剥离。

11.根据前述权利要求中任一项所述的方法或构件联合体，其中，所述保持元件(3A、3B)在所述保持元件的几何形状和/或材料组成方面被设计为，在挤压或取下附属的所述光学构件(10)时能将所述保持元件折断。

12.根据前述权利要求中任一项所述的方法或构件联合体，其中，

-所述牺牲层(4)形成在所述中间载体(90)与所述光学构件(10)之间的共同的边界层，并且

-在没有所述牺牲层的情况下，在所述中间载体与所述光学构件之间或者在所述光学构件之间形成空腔(4H)，其中，所述保持元件(3A、3B)在局部直接邻接于所述空腔或布置在所述空腔中。

13.一种用于制造一个或多个结构元件(1)的方法，所述方法具有以下步骤：

-提供根据权利要求2至11中任一项所述的构件联合体(100)；

-将所述牺牲层(4)移除；

-借助于一个或多个冲模取下一个或多个光学构件(10)，其中，所述保持元件(3A、3B)在一个或多个所述冲模的机械负荷的情况下释放所述光学构件，使得所述光学构件从所述中间载体(90)剥离；

-将一个或多个所述构件(10)印制到一个所述结构元件的一个主体(2H)上或多个所述结构元件的多个主体(2H)上，其中，所述主体具有半导体本体(2)，所述半导体本体具有有源区(23)，所述有源区被设计用于产生或探测电磁辐射；并且

-将一个或多个所述冲模与一个或多个所述光学构件分离。

14.根据前一权利要求所述的方法，其中，借助于连接层(5)将所述光学构件(10)固定在所述结构元件(1)的附属的所述主体(2H)上。

15.根据权利要求13所述的方法，其中，所述光学构件(10)和所述光学构件的附属的所述主体(2H)分别具有平的表面并且借助于直接键合方法在所述平的表面处彼此机械连接。

16.一种具有主体(2H)和光学构件(10)的结构元件(1)，其中，

-所述主体包括半导体本体(2)，所述半导体本体具有有源区(23)，所述有源区被设计用于产生或探测电磁辐射；

-所述光学构件具有用于形成射束的光学元件(10E)，并且

-所述光学构件被印制在所述主体上并且包括剥离的或折断的保持元件(3A、3B)的机械痕迹。

17.根据前一权利要求所述的结构元件，其中，所述光学构件( 10)和所述主体(2H)分别具有平的表面，其中，所述平的表面直接彼此邻接，并且在所述光学构件与所述主体之间形成基于范德瓦尔相互作用的机械连接。

18.根据权利要求16或17所述的结构元件，其中，所述主体(2H)是表面发射的激光二极管，并且所述光学构件(10)被设计用于形成在所述激光二极管运行时产生的光束。

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