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Es werden ein Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements und ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement angegeben.
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Es ist bekannt, Leuchtdiodenchips in Gehäusen oder auf Trägern zu verbauen, um so genannte LED-Packages (LED: Licht emittierende Diode) herzustellen. In derartigen Packages sind die Leuchtdiodenchips jedoch nicht vollständig vor schädigenden Substanzen wie etwa Feuchtigkeit geschützt. Dies liegt unter anderem daran, dass üblicherweise Vergussmaterialien aus Silikon oder einem anderen Harz verwendet werden, die eine gewisse, nicht zu verhindernde Feuchtigkeitspermeabilität aufweisen. Leuchtdiodenchips sowie beispielsweise auch Leiterbahnen im Package müssen deshalb bei bekannten Packages Mindestanforderungen bezüglich der Feuchtestabilität erfüllen. Diese Anforderungen führen unter anderem dazu, dass Chipdesign und Packages nicht auf maximale Effizienz optimiert werden können, weil beispielsweise in den Leuchtdiodenchips Licht absorbierende Feuchtigkeitsbarrieren eingebaut werden müssen und/oder im Package beispielsweise hochreflektive, feuchtigkeitsempfindliche Leiterrahmenmaterialien nur eingeschränkt oder sogar gar nicht zum Einsatz kommen können.
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Zumindest eine Aufgabe von gewissen Ausführungsformen ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements anzugeben. Zumindest eine weitere Aufgabe von einigen Ausführungsformen ist es, ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement anzugeben.
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Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren und einen Gegenstand mit den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Merkmale und Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen gekennzeichnet und gehen weiterhin aus der nachfolgenden Beschreibung und den Zeichnungen hervor.
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Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein Verfahren zur Herstellung eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements einen Verfahrensschritt auf, bei dem ein Träger bereitgestellt wird. Der Träger kann ein Kunststoffmaterial und/oder besonders bevorzugt ein Keramikmaterial aufweisen. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Träger als Keramikträger ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Träger eine Montagefläche auf, die dafür vorgesehen ist, dass ein Licht emittierender Halbleiterchip darauf montiert und elektrisch angeschlossen werden kann. Hierzu kann die Montagefläche zumindest einen elektrischen Kontaktbereich oder auch mehrere Kontaktbereiche aufweisen, an die der Licht emittierende Halbleiterchip mittels eines elektrisch leitenden Verbindungsmaterials angeschlossen werden kann. Die Montagefläche und insbesondere der zumindest eine oder die mehreren elektrischen Kontaktbereiche können dazu vorgesehen sein, dass der Halbleiterchip mittels eines elektrisch leitenden Verbindungsmaterials montiert und/oder angeschlossen werden kann, wie weiter unten ausgeführt ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Träger zumindest einen und bevorzugt mehrere elektrische Anschlussbereiche auf, mittels derer das Halbleiterbauelement an eine externe Strom- und/oder Spannungsquelle angeschlossen werden kann. Der zumindest eine oder die mehreren Anschlussbereiche können bevorzugt über zumindest eine oder mehrere elektrisch leitende Verbindungen mit dem zumindest einen oder den mehreren Kontaktbereichen verbunden sein. Die elektrisch leitenden Verbindungen wie weiterhin auch die Kontaktbereiche und die Anschlussbereiche können beispielsweise durch Teile eines Leiterrahmens und/oder durch Leiterbahnen, Teile davon und/oder Kontaktschichten gebildet sein, die auf der Montagefläche oder zumindest teilweise auch im Träger angeordnet sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist der Träger eine reflektierende Schicht, insbesondere eine Spiegelschicht, auf, die auf zumindest einem Teil der Montagefläche angeordnet ist. Beispielsweise kann die Spiegelschicht einen Teil einer Leiterbahn bedecken. Es ist auch möglich, dass zumindest ein Teil einer Leitbahn als Spiegelschicht ausgebildet ist. Weiterhin kann die Spiegelschicht zusätzlich oder alternativ auf einem Teil eines oder mehrerer Kontaktbereiche, auf zumindest einem Kontaktbereich, einen Kontaktbereich umgebend, unter einem auf dem Träger montierten Halbleiterchip, neben einem auf dem Träger montierten Halbleiterchip oder einer Kombination daraus angeordnet sein. Die Spiegelschicht kann insbesondere auf Bereichen der Montagefläche angeordnet sein, auf die Licht von einem auf der Montagefläche angeordneten Licht emittierenden Halbleiterchip eingestrahlt werden kann. Besonders vorteilhaft kann die Spiegelschicht auf solchen Bereichen angeordnet sein, die das vom Halbleiterchip emittierte Licht zumindest teilweise absorbieren können. Dadurch kann durch die Spiegelschicht eine Erhöhung der Auskoppeleffizienz beziehungsweise der Abstrahlintensität erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Spiegelschicht Silber auf. Beispielsweise kann die Spiegelschicht eine Silberschicht oder eine Silber-haltige Schicht aufweisen oder sein. Darüber hinaus kann die Spiegelschicht beispielsweise zumindest eine transparente dielektrische Schicht, beispielsweise aus Siliziumoxid, aufweisen. Weiterhin kann die Spiegelschicht auch mehrere transparente dielektrische Schichten aufweisen, die einen Bragg-Spiegel bilden. Es ist auch möglich, dass die Spiegelschicht einen Bragg-ähnlichen Aufbau aufweist mit einer Silberschicht, auf der zumindest eine transparente dielektrische Schicht, beispielsweise eine Siliziumoxidschicht, insbesondere eine Siliziumdioxidschicht, aufgebracht ist. Das kann insbesondere bedeuten, dass die Spiegelschicht eine Silberschicht und darüber eine glasartige Beschichtung beispielsweise aus Siliziumdioxid aufweist oder daraus ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zumindest ein Licht emittierender Halbleiterchip bereitgestellt. Der Licht emittierende Halbleiterchip kann insbesondere als Leuchtdiodenchip, kantenemittierender Halbleiterlaser, vertikalemittierender Halbleiterlaser (VCSEL), als Leuchtdiodenchip-Array, als Laser-Array oder als Mehrzahl oder Kombination daraus ausgebildet sein. Der Halbleiterchip kann dazu eine oder mehrere funktionelle Halbleiterschichtenfolgen beispielsweise ausgewählt aus den Materialgruppen AlGaAs, InGaAlP, AlInGaN oder aus einen II-VI-Verbindungshalbleitersystem oder einem sonstigen Halbleitermaterial aufweisen. Die Halbleiterschichtenfolge kann zumindest einen aktiven, Licht emittierenden Bereich wie etwa einen pn-Übergang, eine Doppelheterostruktur, eine Einfach-Quantentopfstruktur (SQW-Struktur) oder eine Mehrfach-Quantentopfstruktur (MQW-Struktur) aufweisen sowie elektrische Kontaktstrukturen wie etwa Metallschichten, Elektrodenschichten und/oder elektrische Durchführungen aufweisen.
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Beispielsweise können Elektrodenschichten auf verschiedenen Seiten des aktiven, Licht emittierenden Bereichs beziehungsweise der Halbleiterschichtenfolge angeordnet sein. Weiterhin kann zumindest eine der elektrischen Kontaktstrukturen auch in Form von Durchkontaktierungen ausgeführt sein, die von einer Seite der Halbleiterschichtenfolge durch den aktiven Licht emittierenden Bereich auf die andere Seite ragen, so dass der Licht emittierende Bereich der Halbleiterschichtenfolge von derselben Seite der Halbleiterschichtenfolge beidseitig angeschlossen werden können.
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Weiterhin kann der Licht emittierende Halbleiterchip auch als Dünnfilm-Leuchtdiodenchip ausgeführt sein. Ein Dünnfilm-Leuchtdiodenchip zeichnet sich insbesondere durch folgende charakteristische Merkmale aus:
- – an einer zu einem Trägerelement hin gewandten ersten Hauptfläche einer strahlungserzeugenden Epitaxieschichtenfolge ist eine reflektierende Schicht aufgebracht oder ausgebildet, die zumindest einen Teil der in der Epitaxieschichtenfolge erzeugten elektromagnetischen Strahlung in diese zurückreflektiert;
- – die Epitaxieschichtenfolge weist eine Dicke im Bereich von 20 μm oder weniger, insbesondere im Bereich von 10 μm auf; und
- – die Epitaxieschichtenfolge enthält mindestens eine Halbleiterschicht mit zumindest einer Fläche, die eine Durchmischungsstruktur aufweist, die im Idealfall zu einer annähernd ergodischen Verteilung des Lichtes in der epitaktischen Epitaxieschichtenfolge führt, d. h. sie weist ein möglichst ergodisch stochastisches Streuverhalten auf.
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Ein Grundprinzip eines Dünnschicht-Leuchtdiodenchips ist beispielsweise in I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174–2176 beschrieben, deren Offenbarungsgehalt insofern hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird zumindest ein Licht emittierender Halbleiterchip auf der Montagefläche des Trägers angeordnet und auf dieser montiert. Die Montage des Halbleiterchips kann beispielsweise mittels Kleben, also mittels eines elektrisch leitenden Klebstoffs, beispielsweise mittels anisotrop elektrisch leitenden Klebstoffs, erfolgen. Alternativ oder zusätzlich kann die Montage des Halbleiterchips auch mittels eines Lotes erfolgen. Besonders bevorzugt kann die Montage des Halbleiterchips auf der Montagefläche mittels einer Sinterverbindung erfolgen. Hierzu wird als Verbindungsmaterial ein sinterbares Material in Form eines Pulvers oder eines Granulats bereitgestellt, das weiterhin beispielsweise auch Sinterhilfsmittel sowie Binder aufweisen kann. Das Sintermaterial, das besonders bevorzugt Silber aufweisen kann, also beispielsweise ein Silberpulver oder -granulat, wird auf die Montagefläche und/oder einen Montagebereich des Halbleiterchips aufgebracht. Der Licht emittierende Halbleiterchip wird auf dem Sintermaterial oder mit dem Sintermaterial auf der Montagefläche des Trägers angeordnet. Durch Wärmeeinwirkung und/oder durch Laserschmelzen kann das Sintermaterial versintert werden, so dass eine Sinterverbindung erzeugt wird, die eine poröse Struktur aufweisen kann. Die Sinterverbindung kann sich insbesondere durch eine hohe Wärmeleitfähigkeit und gute elektrische Leitfähigkeit auszeichnen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird der Licht emittierende Halbleiterchip auf dem Träger elektrisch angeschlossen. Der elektrische Anschluss des Halbleiterchips kann beispielsweise durch eines der vorgenannten Montageverfahren beziehungsweise einen der vorgenannten Montageschritte erfolgen. Dazu kann der Halbleiterchip direkt auf einem Kontaktbereich des Trägers aufgebracht und montiert werden. Weiterhin kann der elektrische Anschluss des Licht emittierenden Halbleiterchips zumindest an einen elektrischen Kontaktbereich des Trägers mittels einer Drahtverbindung, insbesondere einer Bonddrahtverbindung, erfolgen. Zum elektrischen Anschluss des Halbleiterchips mittels einer Drahtverbindung ist bevorzugt ein Kontaktbereich auf dem Träge neben dem Halbleiterchip angeordnet.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Verkapselungsschicht auf freien Oberflächen des Halbleiterchips aufgebracht. Mit freien Oberflächen sind hierbei solche Oberflächen bezeichnet, die nach der Montage und dem elektrischen Anschluss des Halbleiterchips von keinem Material bedeckt sind. Insbesondere kann die Verkapselungsschicht derart aufgebracht werden, dass alle nach der Montage und dem elektrischen Anschluss freien Oberflächen des Halbleiterchips komplett mit der Verkapselungsschicht bedeckt sind. Dabei kann die Verkapselungsschicht den gesamten Halbleiterchip überdecken, so dass der Halbleiterchip von der Verkapselungsschicht und dem Träger umschlossen ist.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Verkapselungsschicht zusätzlich auf Bereichen der Montagefläche angeordnet. Diese Bereiche können insbesondere benachbart zum Halbleiterchip angeordnet sein und an den Halbleiterchip angrenzen. Dadurch kann eine geschlossene Verkapselungsschicht erzeugt werden, die sich von Bereichen der Montagefläche über den Halbleiterchip, insbesondere zumindest über alle freien Oberflächen des Halbleiterchips, erstreckt und somit zusammen mit dem Träger eine allseitige Verkapselung des Halbleiterchips gewährleisten kann. Besonders bevorzugt kann die Verkapselungsschicht auch auf solchen Bereichen der Montagefläche aufgebracht werden, die empfindlich gegenüber schädigenden Substanzen, also beispielsweise Feuchtigkeit, Luft, Sauerstoff und/oder Schwefelwasserstoff (H2S) sind. Solche empfindlichen Bereiche können beispielsweise durch eine oben genannte Spiegelschicht und/oder durch Bereiche von Leiterbahnen gebildet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Verkapselungsschicht auf allen freien Oberflächen des Halbleiterchips sowie auf der gesamten Montagefläche bis auf die Anschlussbereiche aufgebracht. Hierzu kann die Verkapselungsschicht auch zusätzlich auf den Anschlussbereichen aufgebracht werden, die anschließend beispielsweise mittels eines trockenchemischen Plasmaverfahrens wieder freigelegt werden können. Erfolgt der elektrische Anschluss des Halbleiterchips mittels zumindest eines Bonddrahts beziehungsweise einer Drahtverbindung, so kann die Verkapselungsschicht auch auf und insbesondere um den Bonddraht herum aufgebracht werden und diesen zusammen mit dem Halbleiterchip mitverkapseln.
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Durch die Verkapselungsschicht können der Halbleiterchip oder der Halbleiterchip und die durch die Verkapselungsschicht bedeckten Bereiche des Trägers hermetisch dicht bedeckt und dadurch versiegelt und verkapselt werden. Das kann bedeuten, dass schädigende Substanzen, beispielsweise Feuchtigkeit, Luft, Sauerstoff und/oder Schwefelwasserstoff (H2S), die Verkapselungsschicht nicht oder nur in einem so geringen Maße durchdringen können, dass keine wesentliche Beeinträchtigung des Halbleiterbauelements erfolgt. Mit „hermetisch dicht” kann insbesondere eine Verkapselungsschicht bezeichnet sein, die eine Durchlässigkeit für schädigende Substanzen derart gering ist, dass durch den Eintrag von schädigenden Substanzen auf die Lebensdauer des Bauelements gerechnet das Risiko eines Ausfalls und/oder einer Schädigung des Bauelements vermindert oder ganz verhindert werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Verkapselungsschicht eine Durchlässigkeit für Wasserdampf (WVTR: „water vapor transmission rate”) von weniger als 10–5 g/m2/Tag auf. Durch eine derartige Verkapselungsschicht kann es möglich sein, eine Penetration von schädigenden Substanzen, insbesondere von Feuchtigkeit, zu den sensitiven Bereichen des Halbleiterbauelements, insbesondere zum Halbleiterchip und gegebenenfalls zu weiteren Bauteilen oder Elementen wie beispielsweise die Spiegelschicht und/oder Leiterbahnen und/oder eine vorgenannte Sinterverbindung zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger, zu verhindern oder zumindest im Vergleich zu bekannten LED-Packages erheblich zu reduzieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Verkapselungsschicht mittels Atomlagenabscheidung aufgebracht. Beim Verfahren der Atomlagenabscheidung („atomic layer deposition”, ALD) wird eine Schichtbildung aus einem Verkapselungsmaterial auf einer Oberfläche oder einem Oberflächenbereich des Halbleiterbauelements, insbesondere zumindest den freien Oberflächen des Halbleiterchips, durch eine chemische Reaktion von mindestens zwei gasförmig bereitgestellten Ausgangsstoffen oder -verbindungen („percursor”) ermöglicht. Im Vergleich zu anderen Verfahren der chemischen Gasphasenabscheidung werden bei der Atomlagenabscheidung die Ausgangsverbindungen zyklisch nacheinander in eine Reaktionskammer eingelassen. Eine erste von den zumindest zwei gasförmigen Ausgangverbindungen kann auf der zu beschichtenden Oberfläche adsorbieren, wobei sich die Moleküle der ersten Ausgangsverbindung unregelmäßig und ohne eine Fernordnung auf dem Oberflächenbereich anordnen und somit eine zumindest teilweise amorphe Bedeckung bilden können. Nach einer bevorzugt vollständigen oder nahezu vollständigen Bedeckung der Oberfläche mit der ersten Ausgangsverbindung kann eine zweite der zumindest zwei Ausgangsverbindungen zugeführt werden, die mit der zu beschichtenden Oberfläche adsorbierten ersten Ausgangsverbindung reagiert, wodurch eine Submonolage oder maximal eine Monolage des Verkapselungsmaterials ausgebildet werden kann. Durch Wiederholung dieser Schritte können weitere Submonolagen oder Monolagen hergestellt werden. Ein wesentliches Merkmal der Atomlagenabscheidung ist der selbstbegrenzende Charakter der Teilreaktion, was bedeutet, dass die Ausgangsverbindung einer Teilreaktion nicht mit sich selbst oder Liganden von sich selbst reagiert, was das Schichtwachstum einer Teilreaktion auch bei beliebig langer Zeit und Gasmenge auf maximal eine Monolage des Versiegelungsmaterials auf dem zumindest einen Oberflächenbereich begrenzt. Je nach Verfahrensparametern und Reaktionskammer sowie in Abhängigkeit vom Verkapselungsmaterial beziehungsweise dessen Ausgangsverbindungen kann ein Zyklus zwischen einigen Millisekunden und einigen Sekunden dauern, wobei dann pro Zyklus eine etwa 0,1 bis etwa 3 Ångström dicke Schicht aus dem Versiegelungsmaterial erzeugt werden kann.
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Neben der Atomlagenabscheidung kann alternativ oder zusätzlich auch das Verfahren der Moleküllagenabscheidung („molecular layer deposition”, MLD) durchgeführt werden, bei dem in den einzelnen Verfahrensschritten anstelle von atomaren Mono- oder Submonolagen entsprechende molekulare Lagen abgeschieden werden. Beispielsweise können dadurch organische Materialien schichtweise abgeschieden werden. Es ist auch möglich, die Ausgangsprodukte der ALD und MLD zu kombinieren, um so beispielsweise anorganisch-organische Hybridschichten herzustellen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird die Verkapselungsschicht mit einer Dicke von größer oder gleich 10 nm aufgebracht. Mittels Atomlagenabscheidung aufgebrachte Verkapselungsmaterialien können bereits bei dieser Dicke eine hohe Barrierewirkung gegenüber schädigenden Substanzen haben. Insbesondere kann die Verkapselungsschicht mit einer derartigen Dicke porenfrei sein, so dass keine Permeationspfade für schädigende Substanzen zwischen der Umgebung des Licht emittierenden Halbleiterbauelements und beispielsweise dem Halbleiterchip vorhanden sind. Dadurch, dass die Verkapselungsschicht erst nach der Montage und dem elektrischen Anschluss des zumindest einen Halbleiterchips aufgebracht wird, kann die Verkapselungsschicht unabhängig vom Herstellungsverfahren des Halbleiterchips, insbesondere beispielsweise auch von Vereinzelungs- und/oder Handlungsschritten, aufgebracht werden, durch die die Verkapselungsschicht ansonsten möglicherweise geschädigt und punktuell aufgebrochen würde. Aufgrund der Porenfreiheit und der hohen Dichte der Verkapselungsschicht kann diese eine Dicke von kleiner als 100 nm aufweisen. Je geringer die Dicke der Verkapselungsschicht ist, desto geringer sind der Zeit- und Materialaufwand zur Herstellung, wodurch sich eine hohe Wirtschaftlichkeit ergeben kann. Je dicker die Verkapselungsschicht ist, desto widerstandsfähiger kann sie beispielsweise gegenüber mechanischen Beeinträchtigungen sein und desto größer kann die Beständigkeit der hermetischen Verkapselungseigenschaft der Verkapselungsschicht sein. Insbesondere kann mittels des Atomlagenabscheideverfahrens die Verkapselungsschicht auch auf schwierig zugänglichen Bereichen sowie auf geometrischen Erhebungen und Vertiefungen wie etwa Öffnungen, Stufen und Kanten gleichmäßig und ohne Poren aufgebracht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Verkapselungsschicht elektrisch isolierend und optisch transparent und kann beispielsweise ein Oxid, Nitrid oder Oxinitrid, beispielsweise mit einem oder mehreren Materialien ausgewählt aus Aluminium, Silizium, Titan, Zirkon, Tantal und Hafnium, aufweisen. Die Verkapselungsschicht kann bevorzugt eine oder mehrere Schichten aufweisen, die durch eines oder mehrere der folgenden Materialien gebildet werden: Al2O3, ZrO2, TiO2, Ta2O5, SiO2, Si3N4, HfO2, ZnSnOx. Als Ausgangsverbindungen eigenen sich beispielsweise metallorganische Verbindungen oder Hydride der genannten Materialien sowie beispielsweise Ammoniak, Lachgas oder Wasser als Ausgangsverbindung für Sauerstoff beziehungsweise Stickstoff. Die eine oder die Gesamtheit der mehreren Schichten der Verkapselungsschicht können dabei eine Dicke von kleiner als 100 nm aufweisen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird auf dem Halbleiterchip ein Wellenlängenkonversionselement aufgebracht. Das Wellenlängenkonversionselement kann dabei vor dem Aufbringen der Verkapselungsschicht auf dem Halbleiterchip angeordnet werden. Alternativ dazu oder zusätzlich kann ein Wellenlängenkonversionselement nach dem Aufbringen der Verkapselungsschicht, also auf der Verkapselungsschicht über dem Halbleiterchip, angeordnet beziehungsweise aufgebracht werden. Wird das Wellenlängenkonversionselement zwischen dem Halbleiterchip und der Verkapselungsschicht angeordnet, so kann das den Vorteil haben, dass als Materialien für das Wellenlängenkonversionselement auch feuchtigkeitsempfindliche Materialien oder solche Materialien, die gegenüber anderen schädigenden Substanzen empfindlich sind, verwendet werden können. Wird das Wellenlängenkonversionselement über der Verkapselungsschicht angeordnet, so kann durch die vorgenannte geringe Dicke der Verkapselungsschicht und deren Transparenz erreicht werden, dass keine optische Beeinträchtigung und damit eine Effizienzverminderung durch die Verkapselungsschicht zwischen dem Wellenlängenkonversionselement und dem Halbleiterchip hervorgerufen wird.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Wellenlängenkonversionselement einen Wellenlängenkonversionsstoff auf. Der Wellenlängenkonversionsstoff kann dabei einen oder mehrere der folgenden Materialien aufweisen: Granate der Seltenen Erden und der Erdalkalimetalle, beispielsweise YAG:Ce3+, Nitride, Nitridosilikate, Sione, Sialone, Aluminate, Oxide, Halophosphate, Orthosilikate, Sulfide, Vanadate und Chlorosilikate. Weiterhin kann der Wellenlängenkonversionsstoff zusätzlich oder alternativ ein organisches Material umfassen, das aus einer Gruppe ausgewählt sein kann, die Perylene, Benzopyrene, Coumarine, Rhodamine und Azo-Farbstoffe umfasst. Das Wellenlängenkonversionselement kann geeignete Mischungen und/oder Kombinationen der genannten Wellenlängenkonversionsstoffe aufweisen.
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Insbesondere kann das Wellenlängenkonversionselement als Keramikplättchen mit einem keramischen Wellenlängenkonversionsstoff ausgeführt sein. Alternativ dazu kann das Wellenlängenkonversionselement auch elektrophoretisch auf beziehungsweise über dem Halbleiterchip oder der Verkapselungsschicht angeordnet werden. Hierzu kann ein geeigneter Wellenlängenkonversionsstoff elektrophoretisch abgeschieden werden. Weiterhin kann das Wellenlängenkonversionselement auch eine Kunststoffmatrix aufweisen, in der ein Wellenlängenkonversionsstoff eingebettet ist oder an den der Wellenlängenkonversionsstoff gebunden ist. Das transparente Matrixmaterial kann beispielsweise Siloxane, Epoxide, Acrylate, Methylmethacrylate, Imide, Carbonate, Olefine, Styrole, Urethane oder Derivate davon in Form von Monomeren, Oligomeren oder Polymeren und weiterhin auch Mischungen, Copolymere oder Verbindungen damit aufweisen. Beispielsweise kann das Matrixmaterial ein Epoxidharz, Polymethylmethacrylat (PMMA), Polystyrol, Polycarbonat, Polyacrylat, Polyurethan oder ein Silikonharz wie etwa Polysiloxan oder Mischungen daraus umfassen oder sein.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird über dem Halbleiterchip ein optisches Element angeordnet. Das optische Element kann dabei insbesondere auf der Verkapselungsschicht angeordnet werden. Insbesondere kann das optische Element als feste Linse, also beispielsweise als bereits vorgefertigte Glas- oder Kunststofflinse, ausgeführt sein. Alternativ dazu kann die Linse auch durch Aufbringen (Dispensen) eines flüssigen Materials, beispielsweise durch Auftropfen oder Aufsprühen, insbesondere beispielsweise eines flüssigen Harzes wie etwa Silikon über dem Halbleiterchip angeordnet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform werden auf dem Träger und insbesondere beispielsweise auf der Montagefläche weitere elektrische und/oder optoelektronische Bauteile aufgebracht. Diese können insbesondere vor dem Aufbringen der Verkapselungsschicht auf dem Träger aufgebracht, auf diesem montiert und elektrisch angeschlossen werden. Die Verkapselungsschicht kann die weiteren Bauteile bedecken. Beispielsweise kann zumindest eine Schutzdiode gegen elektrostatische Entladungen (ESD: „electrostatic discharge”) aufgebracht werden. Alternativ oder zusätzlich können auch ein oder mehrere Sensoren beziehungsweise Sensorelemente, beispielsweise Temperatur- oder Lichtsensoren, sowie alternativ oder zusätzlich weitere aktive und/oder passive elektronische Bauteile aufgebracht werden. Dadurch, dass die weiteren Bauteile unterhalb der Verkapselungsschicht angeordnet und damit von der Verkapselungsschicht geschützt werden können, können diese ungeachtet ihrer Empfindlichkeit gegenüber schädigenden Substanzen verwendet werden. Die weiteren Bauteile können beispielsweise unter einem optischen Element oder auch auf Bereichen des Trägers neben einem optischen Element angeordnet werden.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird eine Schutzschicht auf der Verkapselungsschicht aufgebracht. Die Schutzschicht kann eines oder mehrere der in Verbindung mit der Verkapselungsschicht genannten Materialien aufweisen. Die Schutzschicht kann mittels eines chemischen oder eines physikalischen Gasphasenabscheideverfahrens (PVD: „physical vapor deposition”; CVD: „chemical vapor deposition”) aufgebracht werden. Insbesondere kann die Schutzschicht beispielsweise mittels eines plasmaunterstützten chemischen Gasphasenabscheideverfahrens (PECVD: „plasma enhanced chemical vapor deposition”) aufgebracht werden. Durch derartige Verfahren lassen sich Schutzschichten mit einer hohen mechanischen Stabilität rasch aufwachsen, so dass eine ausreichend hohe Dicke auf wirtschaftliche Weise hergestellt werden kann.
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Alternativ oder zusätzlich kann die Schutzschicht auch ein organisches Material, beispielsweise ein Harz, und insbesondere Parylene aufweisen. Mit dem Begriff Parylene werden hier und im Folgenden eine Gruppe thermoplastischer Polymere bezeichnet, die über Ethylen-Brücken in 1,4-Position verknüpfte Phenylen-Reste aufweisen und die beispielsweise auch als Poly-para-xylylen bezeichnet werden können. Dabei können Wasserstoffatome auch zumindest teilweise oder gänzlich durch Halogene substituiert sein, beispielsweise durch Chlor- und/oder Fluoratome. Derartiges Parylene kann hochtemperaturstabil sein, das heißt bei hohen Temperaturen mechanisch und/oder optisch nicht degradieren, so dass das Licht emittierende Halbleiterbauelement auch bei hohen Temperaturen, etwa bei möglichen folgenden Lötprozessen, weiterverarbeitet werden kann. Eine Schutzschicht aus Parylene kann eine hohe Schichtdickenhomogenität sowie eine hohe Haftung an der Verkapselungsschicht aufweisen. Parylene kann sich insbesondere auch dadurch auszeichnen, dass es bis zu Dicken von etwa 500 nm und insbesondere bis zu 400 nm hochtransparent sein kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Schutzschicht eine Dicke von größer als 100 nm auf. Um einen ausreichenden mechanischen Schutz zu bieten, kann die Schutzschicht je nach Material insbesondere eine Dicke bis zu 5 μm aufweisen. Hierbei kann die Schutzschicht eine Durchlässigkeit für schädigende Substanzen aufweisen, die geringer ist als die oben für die Verkapselungsschicht angegebene und beispielsweise für Feuchtigkeit mehr als 10–4 g/m2/Tag beträgt, da die Verkapselungswirkung bereits durch die Verkapselungsschicht gewährleistet werden kann. Die Schutzschicht, insbesondere deren Dicke und Material, ist damit lediglich noch zur Gewährleistung eines mechanischen Schutzes auszuwählen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist ein Licht emittierendes Halbleiterbauelement einen Träger auf, auf dem ein Licht emittierender Halbleiterchip montiert und elektrisch angeschlossen ist. Über dem Halbleiterchip, insbesondere über allen freien Oberflächen des Halbleiterchips, ist eine Verkapselungsschicht angeordnet, die mittels Atomlagenabscheidung aufgebracht wurde.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist zur Montage des Halbleiterchips zwischen dem Halbleiterchip und der Montagefläche des Trägers eine Verbindungsschicht aus einem Sintermaterial angeordnet, besonders bevorzugt bei dem Silber-haltigen Sintermaterial.
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Das Licht emittierende Halbleiterbauelement kann weitere Merkmale aufweisen, die in Verbindung mit dem Verfahren zur Herstellung des Licht emittierenden Halbleiterbauelements beschrieben sind.
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Das hier beschriebene Halbleiterbauelement kann im Vergleich zu bekannten Packages mit Leuchtdiodenchips eine erhöhte Stabilität auch in feuchter Umgebung, beispielsweise im Außenbereich, aufweisen, da durch die Verkapselungsschicht der Halbleiterchip sowie andere empfindliche Komponenten wie etwa Leiterrahmen oder Leiterbahnen durch die Verkapselungsschicht geschützt werden können. Weiterhin kann es möglich sein, dass im Vergleich zu bekannten Packages eine Steigerung der Effizienz des abgestrahlten Lichts erreicht werden kann, da beispielsweise Silber als Material für eine Spiegelschicht und/oder für einen Leiterrahmen und/oder für Leiterbahnen verwendet werden kann, wodurch eine Absorption von Licht im Vergleich zu üblichen Leiterrahmenmaterialien erheblich reduziert werden kann. Die Migrationsanfälligkeit von Silber insbesondere in feuchter Umgebung kann durch das Anordnen unterhalb der Verkapselungsschicht dabei verhindert werden. Somit kann das hier beschriebene Halbleiterbauelement im Vergleich zu bekannten Packages eine generell erhöhte Widerstandsfähigkeit und Resistenz gegen Lagerungs- oder Betriebsbedingungen auch in feuchter Umgebung und/oder in einer salzhaltigen Atmosphäre und/oder in einer schadgashaltigen Atmosphäre, beispielsweise einer Schwefelwasserstoffatmosphäre, aufweisen.
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Das hier beschriebene Halbleiterbauelement kann im Vergleich zu bekannten Packages eine erhöhte Designfreiheit bei der Effizienzoptimierung aufweisen, da bekannte und oft Licht absorbierende Schutzschichten vermieden werden können, so dass eine höhere Lichtausbeute erreicht werden kann. Da der Halbleiterchip durch die Verkapselungsschicht gegenüber der Umgebung geschützt wird, kann das Chipdesign vereinfacht werden, wodurch Prozesskosten und Ausbeutesteigerung durch Reduzierung ausbeutekritischer Prozessschritte vermieden werden können, die bei bekannten Packages erforderlich sind, um den Chip mit Feuchtebarrieren zu versehen.
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Durch das Aufbringen der Verkapselungsschicht kann in einem einzigen Verfahrensschritt ein Schutz der empfindlichen Bereiche, beispielsweise Bereiche des Halbleiterchips und/oder der weiteren vorgenannten empfindlichen Materialien, Element und/oder Bauteile, erreicht werden, wodurch eine Kosteneinsparung bewirkt werden kann.
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Im Vergleich zu bekannten Verfahren können negative Einflüsse, beispielsweise hervorgerufen durch Prozesse wie Lasertrennen zum Vereinzeln von Leuchtdiodenchips, minimiert werden. Leuchtdiodenchips werden in der Regel im Waferverbund zu hundert Prozent charakterisiert, bevor die Chips vereinzelt werden. Einflüsse durch den Trennprozess werden in dieser Vorabmessung nicht berücksichtigt. Trennprozesse und Handling von Leuchtdiodenchips können jedoch mikroskopische Haarrisse in Einzelschicht oder Passivierungsschichten der Chips verursachen, welche erst durch längeren Betrieb in entsprechender, insbesondere feuchter, Umgebung zur Degradation oder sogar zum Ausfall von Bauteilen führen können, weil sensitive Bestandteile angegriffen werden. Solche mikroskopischen Schäden können nicht detektiert werden, können aber mittels der hier beschriebenen Verkapselungsschicht effektiv geschlossen und somit unschädlich gemacht werden.
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Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen.
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Es zeigen:
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1A bis 1D schematische Aufsichten von Verfahrensschritten eines Verfahrens zur Herstellung eines Halbleiterbauelements gemäß einem Ausführungsbeispiel,
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1E eine schematische Aufsicht eines weiteren Verfahrensschritts zur Herstellung von Halbleiterbauelementen gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel,
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2A bis 2C schematische Aufsichten von Trägern für Halbleiterbauelemente gemäß weiteren Ausführungsbeispielen und
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3A und 3B schematische Schnittdarstellungen von Halbleiterbauelementen gemäß weiteren Ausführungsbeispielen.
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In den Ausführungsbeispielen und Figuren können gleiche oder gleich wirkende Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Elemente und deren Größenverhältnisse untereinander sind grundsätzlich nicht als maßstabsgerecht anzusehen, vielmehr können einzelne Elemente, wie zum Beispiel Schichten, Bauteile, Bauelemente und Bereiche, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein.
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In Verbindung mit den 1A bis 1D ist ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements 101 gemäß einem Ausführungsbeispiel gezeigt.
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In einem ersten Verfahrensschritt gemäß 1A wird ein Träger 1 bereitgestellt, der Kontaktbereiche 11, 12 sowie elektrische Anschlussbereiche 14 auf einer Montagefläche 10 aufweist, die mittels Leiterbahnen 13 auf dem Träger 1 miteinander verbunden sind. Insbesondere ist im gezeigten Ausführungsbeispiel der Träger 1 als Keramikträger ausgeführt, auf dem die Kontaktbereiche 11, 12, die Anschlussbereiche 14 sowie die Leiterbahnen 13 als Beschichtung ausgebildet sind. Die Anschlussbereiche 14 sind als n- und p-Kontakt ausgeführt.
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In einem weiteren Verfahrensschritt gemäß 1B wird ein Halbleiterchip 2 bereitgestellt und auf der Montagefläche 10 des Trägers 1 montiert und elektrisch angeschlossen.
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Der Halbleiterchip 2 wird mittels eines Verbindungsmaterials (nicht gezeigt) auf dem Kontaktbereich 11 auf der Montagefläche 10 montiert und damit gleichzeitig elektrisch angeschlossen. Das Verbindungsmaterial wird durch einen elektrisch leitenden Klebstoff, ein Lot oder besonders bevorzugt durch ein elektrisch leitendes Sintermaterial, insbesondere ein Silber-haltiges Sintermaterial, gebildet. Der Halbleiterchip 2 weist dazu auf der dem Träger 1 zugewandten Seite eine entsprechende Elektrodeschicht beziehungsweise eine entsprechende Kontaktstruktur auf. Auf der dem Träger 1 abgewandten Seite des Halbleiterchips 2 ist eine weitere Elektrodenschicht beziehungsweise eine weitere elektrische Kontaktstruktur 20 vorhanden, die mittels einer Drahtverbindung 5, gebildet durch einen Bonddraht, am Kontaktbereich 12 auf der Montagefläche 10 des Trägers 1 angeschlossen wird. Alternativ hierzu kann es auch möglich sein, dass der Halbleiterchip 2 auf der dem Träger 1 zugewandten Seite beide Kontaktstrukturen aufweist, so dass beim Montieren des Halbleiterchips 2 der Halbleiterchip 2 schon komplett elektrisch angeschlossen wird.
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Der Licht emittierende Halbleiterchip 2 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Halbleiterschichtenfolge auf, die auf einem Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial basiert und die insbesondere einen aktiven, Licht emittierenden Bereich basierend auf InGaN aufweist. Alternativ dazu kann der Licht emittierende Halbleiterchip 2 eines oder mehrere Merkmale wie oben im allgemeinen Teil beschrieben aufweisen.
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In einem weiteren Verfahrensschritt gemäß 1C wird eine Verkapselungsschicht 3 auf den nach der Montage und dem elektrischen Anschluss freien Oberflächen des Halbleiterchips 2 aufgebracht. Weiterhin wird im selben Verfahrensschritt die Verkapselungsschicht 3 auch auf dem gesamten Bereich der Montagefläche 10, der neben dem Halbleiterchip 2 angeordnet ist, aufgebracht, so dass der Halbleiterchip 2 und die gesamte Montagefläche 10 einschließlich des Bonddrahts 5 mit der Verkapselungsschicht 3 bedeckt sind.
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Die Verkapselungsschicht 3 wird mittels Atomlagenabscheidung aufgebracht und weist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Schichtenfolge aus einer oder mehreren Schichten aus Aluminiumoxid, Zirkoniumoxid, Titanoxid, Tantaloxid, Siliziumdioxid und/oder einer Kombination daraus auf. Die Verkapselungsschicht 3 wird dabei mit einer Dicke von größer oder gleich 10 nm und kleiner 100 nm aufgebracht und bedeckt aufgrund des Atomlagenabscheideverfahrens alle geometrischen Erhebungen und Vertiefungen auf der Montagefläche 10 und dem Halbleiterchip 2 einschließlich des Bonddrahts 5. Dadurch kann eine Verkapselung des Halbleiterchips 2 sowie der weiteren Bereiche des Trägers 1 beziehungsweise der Montagefläche 10 erreicht werden, die im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Durchlässigkeit für Feuchtigkeit (WVTR) von weniger als 10–5 g/m2/Tag aufweist. Hierdurch weist das derartig hergestellte Halbleiterbauelement 101 die oben im allgemeinen Teil beschriebenen Vorteile auf.
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Alternativ oder zusätzlich zum Atomlagenabscheideverfahren kann auch eine Moleküllagenabscheidung durchgeführt werden.
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In einem weiteren Verfahrensschritt, der in Verbindung mit 1D gezeigt ist, werden die Anschlussbereiche 14 von der Verkapselungsschicht 3 gereinigt. Das Entfernen der Verkapselungsschicht 3 von den Anschlussbereichen 14 kann beispielsweise durch ein trockenchemisches Plasmaverfahren erfolgen.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel wird zur Fertigstellung des Licht emittierenden Halbleiterbauelements 101 in einem weiteren Verfahrensschritt über dem Halbleiterchip 2 auf der Verkapselungsschicht 3 ein Wellenlängenkonversionselement 6 aufgebracht. Das Wellenlängenkonversionselement 6 kann wie im allgemeinen Teil beschrieben beispielsweise als Keramikplättchen oder als Kunststoffelement mit darin angeordneten Wellenlängenkonversionsstoff ausgeführt oder auch elektrophoretisch abgeschieden sein. Das Wellenlängenkonversionselement 6 und der Halbleiterchip 2 können beispielsweise derart ausgeführt sein, dass das Licht emittierende Halbleiterbauelement 101 weißes Licht abstrahlen kann. Derartige Kombinationen von Halbleiterchips und Wellenlängenkonversionselementen sind dem Fachmann bekannt und werden hier nicht weiter ausgeführt.
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Alternativ hierzu kann das Wellenlängenkonversionselement 6 auch vor dem in Verbindung mit 1C gezeigten Schritt des Aufbringens der Verkapselungsschicht 3 auf dem Halbleiterchip 2 angeordnet werden. Weiterhin ist es dabei auch möglich, dass das Wellenlängenkonversionselement 6 vor der Montage des Halbleiterchips 2 auf diesem aufgebracht wird und der Halbleiterchip 2 zusammen mit dem Wellenlängenkonversionselement 6 auf dem Träger 1 im in 1B gezeigten Verfahrensschritt montiert wird. Alternativ hierzu kann es auch möglich sein, dass kein Wellenlängenkonversionselement 6 auf dem Halbleiterchip 2 angeordnet wird.
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Weiterhin kann über der Verkapselungsschicht 3 noch eine Schutzschicht (nicht gezeigt) in Form einer oder mehrerer Oxid-, Nitrid- oder Oxinitridschichten mittels eines PVD- oder CVD-Verfahrens mit einer Dicke von größer oder gleich 100 nm und kleiner oder gleich 5 μm aufgebracht werden, die einen mechanischen Schutz der Licht emittierenden Halbleiterbauelements 101 bilden kann. Es ist auch möglich, dass als Schutzschicht Parylene aufgebracht wird, wie im allgemeinen Teil beschrieben ist.
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In 1E ist ein weiterer Verfahrensschritt zur Herstellung eines Licht emittierenden Halbleiterbauelements 102 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem das Halbleiterbauelement weiterhin noch mit einem optischen Element 7, insbesondere einer Linse, versehen wird. Hierzu kann eine bereits vorgefertigte Linse beispielsweise aus Glas oder einem Kunststoff auf der Verkapselungsschicht 3 über dem Halbleiterchip 2 montiert werden. Alternativ dazu ist es auch möglich, dass das optische Element 7 in Form einer Linse mittels Aufbringen (Dispensen) eines flüssigen Materials, insbesondere eines Silikonharzes, über dem Halbleiterchip 2 ausgebildet wird.
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Zusätzlich können auf dem Träger 1 und insbesondere auf der Montagefläche 10 noch weitere elektrische, elektronische und/oder optoelektronische Bauteile angeordnet werden, insbesondere vor dem Aufbringen der Verkapselungsschicht 3. Diese können beispielsweise eine oder mehrere ESD-Schutzdioden, mehrere Sensoren, beispielsweise Licht- und/oder Temperatursensoren, und/oder eines oder mehrere aktive und/oder passive elektronische Bauteile sein. Durch das Aufbringen der Verkapselungsschicht 3 über den weiteren Bauteilen können diese ebenfalls durch die Verkapselungsschicht 3 geschützt werden.
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In den 2A bis 2C sind Träger 1 für Licht emittierende Halbleiterbauelemente gemäß weiteren Ausführungsbeispielen gezeigt, auf denen zumindest ein Licht emittierender Halbleiterchip 2 sowie die Verkapselungsschicht 3 und gegebenenfalls auch ein Wellenlängenkonversionselement 6 und/oder ein optisches Element 7 gemäß dem vorab beschriebenen Verfahren aufgebracht werden können.
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Der Träger 1 in 2A weist in einem Auskoppelbereich, also in einem Bereich, auf den vom Halbleiterchip 2 im Betrieb Licht eingestrahlt wird, auf einer Leiterbahn 13 eine Spiegelschicht 8 auf, die im gezeigten Ausführungsbeispiel aus Silber ist. Beispielsweise kann die Leiterbahn 13 in diesem Bereich auch durch die Spiegelschicht 8 aus Silber gebildet sein.
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Der Träger 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 2B weist im Auskoppelbereich rund um den Kontaktbereich 11, auf dem der Halbleiterchip 2 montiert wird, eine Spiegelschicht 8 als reflektierende Unterlage beziehungsweise als reflektierende Schicht auf. Diese kann durch eine Silberschicht, einen Bragg-Spiegel oder eine Bragg-ähnliche Schicht mit einer Silberschicht in Verbindung mit einer glasartigen Beschichtung, beispielsweise aus Siliziumdioxid, gebildet werden.
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Der Träger 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel in 2C weist wie das vorherige Ausführungsbeispiel eine Spiegelschicht 8 auf, wobei beide Kontaktbereiche 11, 12 in dem von der Spiegelschicht 8 umgebenen Bereich angeordnet sind. Insbesondere können die Bereiche, die in den Ausführungsbeispielen gemäß der 2B und 2C von der Spiegelschicht 8 bedeckt sind, dem Bereich des Trägers 1 beziehungsweise der Montagefläche 10 entsprechen, der unter einem optischen Element 7, also beispielsweise einer Linse, angeordnet ist, wie in den 2B und 2C durch die eingezeichnete Umfangslinie eines beispielhaften optischen Elements 7 angedeutet ist.
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Durch das Aufbringen der Verkapselungsschicht, wie in Verbindung mit den 1A bis 1D beschrieben ist, kann insbesondere Silber als Material für die Spiegelschicht 8 gemäß den Ausführungsbeispielen der 2A bis 2C verwendet werden, da die hohe Migrationsanfälligkeit des Silbers insbesondere in feuchter Umgebung nicht mehr zum Ausfall der Halbleiterbauelemente führen kann, da die Spiegelschicht 8 von der Verkapselungsschicht 3 umschlossen und somit geschützt ist.
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In den 3A und 3B sind weitere Ausführungsbeispiele für Licht emittierende Halbleiterbauelemente 103, 104 gemäß weiteren Ausführungsbeispielen jeweils in einer Schnittdarstellung gezeigt.
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Gemäß dem Ausführungsbeispiel in 3A sind auf einem Träger 1, beispielsweise einem Keramikträger, auf der Montagefläche 10 Leiterbahnen 13 in Form von Metallisierungen aufgebracht. Ein Licht emittierender Halbleiterchip 2 ist mittels eines Verbindungsmaterials 4 auf einem durch einen Teil einer Leiterbahn gebildeten Kontaktbereich 11 montiert und elektrisch angeschlossen. Das Verbindungsmaterial 4 wird dabei durch ein elektrisch leitendes Sintermaterial gebildet. Hierzu werden ein sinterbares Pulver oder Granulat, insbesondere ein Silber-haltiges Pulver oder Granulat, das gegebenenfalls weitere Sinterhilfsmittel und/oder Binder aufweist, auf der Leiterbahn 13 und darauf der Halbleiterchip 2 aufgebracht. Durch Wärmeeinwirkung und/oder durch Laserschmelzen wird das Sintermaterial versintert, wodurch eine mechanische Befestigung des Halbleiterchips 2 auf der Leiterbahn 13 erzeugt wird, die eine hohe Wärmeleitfähigkeit und gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Das Sintermaterial ist dabei porös, wobei die Anfälligkeit der porösen Struktur gegenüber Korrosion und Feuchtebeschädigung dadurch verhindert wird, dass die freien Oberflächen des Halbleiterchips 2 sowie des Sintermaterials und der Leiterbahnen 13 sowie auch der gesamten Montagefläche 10 durch eine wie oben beschriebene Verkapselungsschicht 3 bedeckt sind.
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Im Vergleich zum Ausführungsbeispiel der 3A ist im Ausführungsbeispiel der 3B auf dem Halbleiterchip 2 ein Wellenlängenkonversionselement 6, beispielsweise ein Keramikplättchen oder ein Kunststoffelement, beispielsweise mit einem Silikon-haltigen Matrixmaterial und einem darin eingebetteten Wellenlängenkonversionsstoff, angeordnet, das ebenfalls von der Verkapselungsschicht 3 bedeckt ist. Insbesondere Wellenlängenkonversionsstoffe, die in Verbindung mit blau emittierenden Halbleiterchips 2 zur Erzeugung von weißem, insbesondere warmweißen, Licht verwendet werden, weisen häufig eine Feuchteinstabilität auf. Durch Verkapselung der chipnah aufgebrachten Konversionsschicht beziehungsweise des Wellenlängenkonversionselements 6 kann die Feuchtesensitivität des Wellenlängenkonversionsstoffs reduziert werden. Alternativ hierzu kann ein Wellenlängenkonversionsstoff auch direkt auf den Halbleiterchip 2 elektrophoretisch zur Bildung des Wellenlängenkonversionselements 6 aufgebracht werden.
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Auf der Verkapselungsschicht 3 der Halbleiterbauelemente 103 und/oder 104 kann weiterhin noch eine oben beschriebene Schutzschicht und/oder ein optisches Element aufgebracht sein.
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Die in den Ausführungsbeispielen gezeigten Licht emittierenden Halbleiterbauelemente können weitere oder alternative Merkmale aufweisen, die im allgemeinen Teil beschrieben sind.
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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 Ausführungsbeispielen angegeben ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- I. Schnitzer et al., Appl. Phys. Lett. 63 (16), 18. Oktober 1993, 2174–2176 [0013]