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WO2016015966A1 - Halbleiterbauelement, beleuchtungsvorrichtung und verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements - Google Patents

Halbleiterbauelement, beleuchtungsvorrichtung und verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements Download PDF

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WO2016015966A1
WO2016015966A1 PCT/EP2015/065606 EP2015065606W WO2016015966A1 WO 2016015966 A1 WO2016015966 A1 WO 2016015966A1 EP 2015065606 W EP2015065606 W EP 2015065606W WO 2016015966 A1 WO2016015966 A1 WO 2016015966A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
semiconductor
spacer
radiation
exit surface
radiation exit
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2015/065606
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Matthias Sperl
Frank Singer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Osram Opto Semiconductors GmbH filed Critical Osram Opto Semiconductors GmbH
Priority to DE112015003463.3T priority Critical patent/DE112015003463B4/de
Priority to CN201580041631.0A priority patent/CN106575691B/zh
Priority to US15/328,601 priority patent/US10193034B2/en
Publication of WO2016015966A1 publication Critical patent/WO2016015966A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present application relates to a semiconductor device, a lighting device with a semiconductor device and a method for producing an optoelectronic
  • Liquid crystal displays application For this purpose, the radiation of a light source can be coupled laterally into a light guide.
  • this requires an exact positioning of the light source and the light guide, since these should be arranged as close as possible to each other with regard to a compact design and good light coupling on the one hand.
  • at the edge of the light guide bright areas and color errors may occur when the emission surface of the light source and the
  • One task is to produce a
  • Light source and light guide to simplify. Furthermore, a method is to be specified, with which a semiconductor component can be produced simply and inexpensively.
  • a semiconductor component has, according to at least one embodiment, at least one semiconductor chip provided for generating radiation.
  • the at least one semiconductor chip provided for generating radiation.
  • Semiconductor chip has one for generating radiation
  • the active region is intended in particular for the generation of radiation in the visible, ultraviolet or infrared spectral range.
  • the active area is part of a
  • the semiconductor chip expediently has a first contact and a second contact.
  • the semiconductor chip has two front-side contacts, the front side being considered as the side on which the radiation occurs during operation.
  • the semiconductor component has a radiation exit surface.
  • the radiation exit surface an outer surface of the semiconductor device is considered, wherein in the operation of the
  • the radiation exit surface forms an interface to the environment of the semiconductor device, for example to air.
  • Radiation exit surface may be formed by the semiconductor chip or by a layer disposed on the semiconductor chip layer.
  • the radiation exit surface extends in particular parallel to a main extension plane of the active region.
  • the optoelectronic semiconductor component has exactly one radiation exit surface.
  • the semiconductor component has a mounting surface which is provided for fastening the semiconductor component.
  • the semiconductor device is for example as a
  • SMD Surface Mounted Device
  • the semiconductor component has a spacer.
  • the spacer in the vertical direction has an extension between 15 ym and inclusive
  • the spacer dominates the spacer
  • the spacer is formed, for example, electrically insulating.
  • the spacer includes a dielectric material, such as polymeric material.
  • the spacer extends
  • Strahlungsaustritss Construction is for example along the
  • the rear side of the spacer runs in the vertical direction between the rear side of the semiconductor chip and the radiation exit surface.
  • the spacer is adjacent
  • the semiconductor chip For example, at least partially to the semiconductor chip.
  • the Spacer and the radiation exit surface are the Spacer and the radiation exit surface
  • the semiconductor component has a shaped body which is formed in places on the semiconductor chip.
  • the molding is attached to at least one side surface of the semiconductor chip.
  • Shaped body is formed on the semiconductor chip, the shaped body adjacent in particular directly to the semiconductor chip.
  • the molded body is formed, for example, in one piece.
  • the shaped body is, for example, electric
  • the shaped body is in particular for the radiation generated by the semiconductor chip during operation
  • the shaped body forms, in particular at least partially, at least one side surface of the
  • the molding can also be two or more, for example, all the side surfaces of the
  • Radiation exit surface facing away from the rear side and a front side opposite the back of the molding.
  • the semiconductor component has a semiconductor chip with an active region provided for generating radiation.
  • a radiation exit surface of the semiconductor device runs parallel to a main extension plane of the active Range.
  • the semiconductor component has a shaped body, which is formed in places on the semiconductor chip and which at least partially has at least one side surface of the
  • the semiconductor device has a spacer, which the
  • Element such as a light guide
  • This minimum distance can be adjusted easily and reliably in particular via the vertical extent of the spacer during the production of the semiconductor component. In other words, that does
  • Semiconductor device a stop for the optical element ready.
  • a lighting device with such a semiconductor device and a light guide can be achieved in a simple and reproducible manner that the light guide at any point directly to the
  • the radiation exit surface extends perpendicularly or in the plane
  • the spacer projects beyond the radiation exit surface by at least 5 ⁇ m and at most 500 ⁇ m, preferably by at least 10 ⁇ m and at most 300 ⁇ m. In this area is a
  • the spacer covers the semiconductor chip in places in plan view of the radiation exit surface.
  • a spacer covers at least one edge of the
  • the spacer can also run in a frame around the semiconductor chip and cover all four edges of the semiconductor chip.
  • the semiconductor device may also have more than one
  • the spacer and the active region are free of overlapping in a plan view of the radiation exit surface arranged side by side.
  • the spacer thus does not cause shading of the active area.
  • the spacer may also be radiopaque.
  • the spacer and the semiconductor chip are free of overlapping in a plan view of the radiation exit surface
  • the spacer does not cover the semiconductor chip in plan view of the radiation exit surface at any point.
  • the shaped body forms the mounting surface.
  • the mounting surface extends, for example, obliquely or perpendicular to
  • the mounting surface can also run parallel to the active area.
  • the back of the molding forms the mounting surface.
  • the semiconductor chip is expediently completely or at least partially free of the shaped body.
  • the semiconductor chip is therefore not or only partially covered by the molding in plan view of the radiation exit surface.
  • the shaped body is made impermeable, in particular for the radiation generated in the active region.
  • the shaped body is designed to be reflective for the generated radiation, for example with a reflectivity of at least 60%, for example
  • the molding can also for the
  • Radiation be transparent or at least translucent.
  • the shaped body at least covers a rear side of the semiconductor chip facing away from the radiation exit area
  • the shaped body can cover the entire back side of the semiconductor chip.
  • the radiation exit surface is formed by a
  • Semiconductor chip is arranged.
  • Semiconductor chip generated primary radiation completely or at least partially in secondary radiation with a different from the primary radiation peak wavelength to convert.
  • the radiation conversion element is at least adjacent
  • the spacer forms a lateral boundary on at least two sides or on all sides of the radiation conversion element. Deviating from that
  • the semiconductor component has a contact structure.
  • the contact structure is electrically conductively connected to the semiconductor chip.
  • the contact structure has a first contact surface and a second contact surface for the external electrical contacting of the semiconductor component.
  • Contact structure is arranged in particular on the shaped body, for example, on the front of the molding.
  • the contact structure is formed as an electrically conductive, such as metallic coating.
  • the contact structure is guided over the spacer. The contact structure thus extends in some areas on the
  • the spacer is in
  • the first contact area and the second contact area are formed on the spacer.
  • the spacer can be any suitable spacer.
  • the semiconductor component has a plan view of the semiconductor component
  • Radiation exit surface of a rectangular basic shape with at least one indentation is covered
  • a side surface of the indentation at least partially. For example, at least one of
  • the semiconductor device may also have a plurality of such indentations.
  • the indentation has, for example, substantially the shape of a part of a
  • Indentation is formed, for example, on the edge or in a corner of the rectangular basic shape.
  • a lighting device has according to at least one
  • Embodiment at least one semiconductor device and a light guide, wherein the semiconductor device has at least one of the features described above. in the
  • Semiconductor device emerging radiation for example, in a side surface of the light guide.
  • LCD Liquid crystal display device
  • Lighting device is for example in one
  • mobile electronic device such as a smartphone
  • the lighting device may also be more than one
  • Lighting device adjoins the semiconductor device directly to the light guide and the
  • Radiation exit surface is spaced from the light guide. The distance between the radiation exit surface and the
  • a method of manufacturing a semiconductor device comprises a step in which a plurality of semiconductor chips is provided, each having an active region provided for generating radiation.
  • the method comprises a step in which the semiconductor chips are provided with a molding compound for forming a molding composite
  • the shaping may for example be by means of a casting Verfahres, the term casting ⁇ process commonly referred method of applying a molding compound, and in particular injection molding (injection molding), transfer molding (transfer molding), compression molding (compression molding) and casting (Casting) comprises.
  • the method comprises a step in which a
  • Spacer structure is formed on the molding composite. In forming the spacer structure, the
  • the spacer structure projects beyond the semiconductor chips in a direction perpendicular to
  • Radiation exit surface extending vertical direction The spacer structure may be applied, for example, by a casting method or by printing.
  • the method comprises a step in which the shaped-body composite is singulated into a plurality of semiconductor components, wherein a side surface of the singulated shaped bodies which arises during singulation is, for example, a mounting surface of the
  • the singulation can for example by a mechanical method, for example sawing, or by means of coherent radiation, for example by means of laser cutting. In at least one embodiment of the method for
  • Manufacturing a plurality of semiconductor devices is a plurality of semiconductor chips, each one to the
  • the semiconductor chips become
  • a spacer structure is formed on the composite body.
  • the molding composite is singulated into a plurality of semiconductor devices each having a semiconductor chip and at least one
  • the spacer assembly forms at least one cavity that overlaps one of the semiconductor chips.
  • the cavity is filled with a radiation conversion material.
  • the cavity can in plan view of the spacer assembly exactly one
  • the method comprises a step in which one particular
  • electrically conductive coating on the molding composite is formed for electrical contacting of the semiconductor chips.
  • the coating is used for contacting the
  • the coating can for example by
  • the thickness of the electrically conductive coating in particular to increase the electrical conductivity, be increased, for example by means of galvanic or
  • the coating is formed in particular only after the formation of the spacer structure.
  • the coating may partially cover the spacer structure.
  • the singulation takes place, in particular, only after the application of the coating, so that the regions of the side surfaces of the semiconductor components which arise during singulation are free of material for the coating.
  • the shaped-body composite before the formation of the coating, has, at least between two adjacent semiconductor chips, a recess which is provided with the coating.
  • the recesses may extend completely or only partially through the composite body.
  • the molding composite can be formed so that the molding composite already has the recesses. Alternatively, the recesses can through
  • Material removal after forming the molding composite and before applying the coating in the molding composite are introduced, for example by means of coherent radiation or mechanically, such as by drilling.
  • the recesses when separating the molding composite are introduced, for example by means of coherent radiation or mechanically, such as by drilling.
  • the singulation takes place in such a way that the isolated semiconductor components have a rectangular basic shape with at least one indentation.
  • the semiconductor components may have a recess or a plurality of indentations at one corner or at several corners and / or at the mounting surface.
  • the method described is particularly suitable for producing a semiconductor component described above.
  • the semiconductor device mentioned features can therefore be used for the process and vice versa.
  • the component height may be greater than or equal to 100 ym and less than or equal to 600 ym.
  • the component height is preferably between inclusive
  • the formation of the shaped body can be used over a large area for a large number of semiconductor components in a common
  • the individual shaped bodies only form after the semiconductor chips have already been arranged within the shaped body to be produced are.
  • the semiconductor chips therefore do not have to be placed in prefabricated housings and contacted electrically. Rather, the housing forming the body is first by the
  • Semiconductor device resulting side surfaces for example, a mounting surface formed by a side surface, can have singling tracks, for example, saw marks or traces of a laser separation process.
  • FIGS 1A to IC an embodiment of a
  • FIG. 1D shows an exemplary embodiment of a semiconductor chip in FIG.
  • Figure 2 shows an embodiment of a
  • FIGS. 3A to 31 show an exemplary embodiment of a method for producing semiconductor components on the basis of a schematic plan view in each case
  • a first exemplary embodiment of a semiconductor component 1 is shown in plan view in FIG. 1B and in sectional view along the line AA 'in FIG. 1A.
  • the term "top view” refers in the following to a plan view of that side of the semiconductor component on which a radiation exit surface 10 of the semiconductor component 1 is arranged, unless explicitly stated otherwise.
  • the semiconductor device 1 has a semiconductor chip 2, which are provided for generating electromagnetic radiation during operation of the semiconductor device.
  • the radiation exit surface 10 runs parallel to a main extension plane of the active region 20 of FIG.
  • the radiation exit surface is in the embodiment shown by a
  • Radiation conversion element can be generated in the semiconductor chip primary radiation, for example in the blue spectral range or in the infrared spectral range, partially or completely in Secondary radiation to be converted, so that the semiconductor device generates in operation in total for the human eye appearing white mixed light.
  • the semiconductor chip 2 itself can form the radiation exit surface 10.
  • the semiconductor device 1 further comprises a
  • Spacer 3 In the vertical direction, the spacer extends between a front side 301 and a
  • Rear side 302. The front side is the radiation-side surface of the spacer. The spacer projects beyond the radiation exit surface 10 in vertical
  • the spacer extends beyond the radiation exit surface by at least 5 ym and at most 500 ym, preferably by at least 10 ym and at most 300 ym.
  • the rear side 302 of the spacer extends in the vertical direction between the back side 292 of the semiconductor chip and the
  • the spacer in the vertical direction has an extension between 20 ym and inclusive
  • 500 ym preferably between 35 ym inclusive and 350 ym inclusive, more preferably between 50 ym inclusive and 100 ym inclusive.
  • the spacer projects beyond the radiation conversion element.
  • the spacer may be formed correspondingly thinner.
  • Spacer 3 on.
  • the spacer 3 limits the lateral extent of the radiation conversion element.
  • the production of the radiation conversion element is thereby simplified. Deviating from that
  • Radiation conversion element 6 but also be spaced from the spacer.
  • the semiconductor device 1 further comprises a molded body 4, which is integrally formed on the semiconductor chip 2 and in places directly adjacent to the semiconductor chip. In vertical
  • the shaped body extends between one of
  • the shaped body adjoins all four side surfaces of the semiconductor chip.
  • a front side of the semiconductor chip 2 opposite the rear side 292 is free of material of the shaped body 4.
  • the molded body 4 may contain or consist of a polymer material.
  • a polymer material for example, that can be
  • Polymer material include an epoxy, a silicone, PPA or polyester.
  • the polymer material may in particular
  • inorganic particles for example for Increase of the reflectivity of the material of the molding and / or adjustment of the thermal
  • the particles may, for example, contain glass, TiO 2, Al 2 O 3 or ZrO or consist of such a material.
  • the spacer 3 partially covers the semiconductor chip 2 and the molded body 4. The spacer further adjoins the semiconductor chip 2 in places.
  • the spacer 3 extends over a
  • the spacer can thus simultaneously one
  • the semiconductor chip is contacted by means of a planar contacting, that is to say a contact which is free from wire bond connections.
  • Top view of the radiation exit surface laterally of the semiconductor chip 2 may be arranged.
  • Semiconductor device 1 in plan view between a first end face 13 and a second end face 14.
  • the semiconductor device 1 includes side surfaces 12 that connect the front side 45 to the rear side 46.
  • connection carrier for example a printed circuit board or a housing part
  • the mounting surface is formed as a support surface, so that radiation emitted perpendicularly through the radiation exit surface 10 extends parallel to the main surface of the connection carrier.
  • the connection carrier for example a printed circuit board or a housing part
  • a spacer may be provided which is frame-shaped around the
  • the semiconductor device 1 further comprises a
  • the contact structure comprises a first contact area 51 and a second contact area 52.
  • the first contact area and the second contact area are provided for external electrical contacting of the semiconductor component 1.
  • the contact surfaces are accessible from the mounting surface 11 ago for an external electrical contact.
  • the semiconductor device 1 is further as a
  • a side surface 160 of the indentations is provided with the contact structure. These side surfaces form the first contact surface 51 and the second contact surface 52.
  • Semiconductor chips are each via a contact track 55 with the first contact surface 51 and the second
  • the contact path extends the spacer 3. Seen in the vertical direction, the spacer 3 is thus arranged between the edge of the semiconductor chip and the contact structure 50.
  • the spacer also serves to avoid an electrical short circuit between the contact tracks and not electrically to
  • the rear side 46 of the shaped body 4 is free of the contact structure. Back processing of the shaped body for contacting purposes is therefore not necessary.
  • FIG. 1D shows an exemplary embodiment of a particularly suitable semiconductor chip.
  • the semiconductor chip 2 comprises a semiconductor body with a semiconductor layer sequence 200 which is arranged on a carrier 29.
  • the semiconductor body with the semiconductor layer sequence comprises an active area 20 provided for generating radiation.
  • the active area 20 is arranged between a first semiconductor layer 21 and a second semiconductor layer 22, wherein the first one
  • Semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22 are at least locally different from each other with respect to the charge type, so that the active region 20 is in a pn junction.
  • the first one is
  • the first semiconductor layer 21 is disposed between the active region 20 and the carrier 29.
  • the semiconductor chip shown in Figure 1D is as a
  • Wax substrate for the particular epitaxial deposition of the semiconductor layer sequence 200 of the semiconductor body is removed and the carrier 29, the semiconductor layer sequence 200th mechanically stabilized.
  • the semiconductor layer sequence 200 is fastened to the carrier 29 by means of a connection layer 28, for example a solder layer or an adhesive layer.
  • the first semiconductor layer is over a first one
  • Terminal layer 25 is electrically connected to the first contact 23.
  • the first connection layer extends in regions between the first semiconductor layer 21 and the carrier 29.
  • the first connection layer or at least one sub-layer thereof is in particular formed as a mirror layer for the radiation generated in the active region 20.
  • the first connection layer contains silver, aluminum, palladium or rhodium or a metallic alloy with at least one of the materials mentioned.
  • the semiconductor body with the semiconductor layer sequence 200 comprises a plurality of recesses 27, which extend through the first semiconductor layer 21 and the active region 20 into the second semiconductor layer 22.
  • the second semiconductor layer 22 is connected to the second contact 24 via a second connection layer 26
  • the first connection layer 25 extends in a vertical direction partially between the second connection layer 26 and the
  • the first contact 23 and the second contact 24 are respectively formed on the front side 291 of the carrier 29.
  • the contacts are on the side of the
  • the semiconductor chip 2 further comprises an insulating layer 256 for avoiding an electrical Short circuit between the first terminal layer 25 and the second terminal layer 26th
  • a semiconductor chip may be used in which the carrier is formed by the growth substrate 29.
  • a connecting layer between semiconductor layer sequence 200 and carrier 29 is therefore not required.
  • the semiconductor chip 2 can, as shown in Figure 1D, in
  • the semiconductor chip on the emission side is free of material of the shaped body 4.
  • the semiconductor chip can also terminate flush with the shaped body or, viewed in the vertical direction, terminate below the front side 45 of the shaped body 4.
  • the side surfaces 12, in particular the mounting surface 11, the first end surface 13 and the second end surface 14 are formed in the singulation of a composite in the semiconductor components.
  • the side surfaces can therefore at least partially separating tracks, such as saw marks or traces of a
  • the molded body 4 is formed during manufacture by molding a molding compound to the semiconductor chip 2.
  • a particularly compact design can be achieved.
  • the transverse extent of the semiconductor component 1 perpendicular to the longitudinal direction as seen in plan view of the radiation exit surface 10 is preferably at most 50%, especially preferably by at most 30%, greater than the extent of the semiconductor chip 2 along this direction.
  • the transverse extent corresponds to the height of the semiconductor component.
  • the height of the semiconductor device 1 is preferably between 0.1 mm and 1 mm inclusive, preferably between 0.2 mm and 0.6 mm inclusive.
  • Semiconductor device 1 be particularly low.
  • the vertical extent is between 0.1 mm inclusive and 2 mm inclusive, more preferably between
  • FIG. 2 shows an example of an embodiment
  • the lighting device is, for example, for an electronic device, such as a
  • Lighting device 9 comprises a semiconductor device 1, which may be formed as described in connection with FIGS. 1A to 1D.
  • the lighting device 9 further comprises a light guide 91 for backlighting a
  • Display device such as a liquid crystal display, wherein in the operation of the lighting device, the radiation emitted by the semiconductor chip 2 radiation through a side surface 910 of the
  • Fiber optic is coupled.
  • a stop for the light guide 91 Between the side surface 910 and the
  • Radiation exit surface 10 is formed an air gap. This avoids that radiation is coupled at comparatively large angles in the light guide 91 and is coupled out of this near the side surface without a previous deflection within the light guide again. Too bright edge or color error on the edge of the light guide can be avoided. In contrast to a semiconductor component without such a spacer, therefore, in the production of the illumination device 9, no distance between the semiconductor component and the light guide has to be made for this purpose
  • the lighting device can be provided.
  • the lighting device can be provided.
  • FIGS. 3A to 31 An exemplary embodiment of a method for producing semiconductor components is shown in FIGS. 3A to 31, wherein in FIGS. 3B, 3D, 3F, 3H and 31 a plan view of the later radiation exit surface is shown.
  • Figures 3A, 3C, 3E and 3G show corresponding sectional views.
  • a plurality of semiconductor chips 2 are provided, for example, on an auxiliary carrier, such as a foil or a rigid carrier.
  • an auxiliary carrier such as a foil or a rigid carrier.
  • the semiconductor chips 2 each have a semiconductor body with a semiconductor layer sequence 200.
  • Semiconductor layer sequence is an active region 20 provided for generating radiation.
  • the semiconductor chips 2 each have a first contact 23 and a second contact 24, preferably laterally of the semiconductor body with the semiconductor layer sequence 200.
  • the semiconductor chips 2 are formed by a molding compound to form a molding composite 40. For this example, a casting method is suitable.
  • the molding composite 40 is formed such that it has recesses 42.
  • the recesses 42 preferably extend completely through the molding composite 40 in the vertical direction.
  • the recesses can already during the formation of the molding composite, for example by a
  • a spacer structure 30 is formed, for example by means of a casting process or printing.
  • Spacer structure includes, for example
  • Polymer material such as a silicone or an epoxy.
  • Spacer structure 30 is immediately adjacent to the
  • Molded body composite 40 at. When forming the
  • the spacer structure 30 extends in the one shown
  • Semiconductor chips 2 via the molding composite 40 are semiconductor chips 2 via the molding composite 40.
  • the strips extend over the edges of the semiconductor chip 2, so that they each form the composite body and partially cover the semiconductor chips.
  • the semiconductor bodies 200 with the active regions 20 remain free of the
  • Strips of the spacer structure form a cavity 35 over the respective semiconductor chips.
  • the semiconductor chips 2 which are arranged in a column, each associated with a cavity.
  • the spacer structure can also form individual peripheral frames surrounding individual semiconductor chips, so that a separate cavity 35 is assigned to each semiconductor chip.
  • a coating 5 is applied (FIGS. 3E and 3F).
  • Coating 5 can be applied, for example, by means of vapor deposition or sputtering and optionally subsequently reinforced, for example by means of electrodeposition.
  • the molding composite is only from the front side with the coating
  • the coating also covers the side surfaces of the recesses 42 and forms there in the finished
  • the spacer structure thus simultaneously fulfills the function of electrical insulation of the contact paths of regions of the semiconductor chips which are not to be electrically contacted.
  • the electrical contacting of the semiconductor chips 2 by means of Contact structure 50 thus takes place only after the formation of the spacer structure 30.
  • Radiation conversion material 60 applied ( Figures 3G and 3H).
  • the spacer structure 30 with the cavities 35 can serve as a casting mold here.
  • the radiation conversion material can be applied in particular in liquid form.
  • the spacer structure may support the shadow mask. The risk of Untersprühens or infiltrating the shadow mask can thus be avoided or means of the spacer structure
  • Radiation conversion elements 6 directly adjoin the spacers 3.
  • the cavities 35 are only partially filled with the radiation conversion material, so that the
  • the radiation conversion material 60 projects beyond in the vertical direction.
  • the molding composite 40 is separated along first separation lines 491 and second separation lines 492 perpendicular thereto (FIG. 3H).
  • the isolated semiconductor devices are shown in FIG.
  • the side surfaces of the semiconductor components in particular the mounting surface 11 and the side surface 12 opposite the mounting surface, are formed.
  • the overall height of the semiconductor components 1 is therefore in the
  • the separation can be done mechanically, for example by means of sawing, chemically, for example by means of wet chemical or
  • the singulation takes place, as shown in FIG. 3H, in such a way that the singulation runs along the first dividing lines 491 and / or the second dividing lines 492 through the recesses 42.
  • the first examples are shown
  • Recesses 42 so that the semiconductor devices in plan view a rectangular basic shape with one each through the
  • Recess 42 formed indentation 16 in the corners.
  • Radiation exit surfaces 10 extend over the entire component height of the semiconductor device.
  • Reliable manner semiconductor devices are produced, which are characterized by a particularly compact design, in particular a low height, and at the same time a efficient coupling comparatively high
  • Element for example, given a light guide.
  • Mounting surface is formed by the spacers 3.
  • the first contact surface 51 and the second contact surface 52 are each arranged on a spacer. In this
  • the side surfaces 12 of the molding 4 may be completely free of the contact structure 50.
  • the mounting surface 11 extends parallel to the active region 20.
  • the semiconductor component is on the side facing away from the radiation exit surface 10 on the first Contact surface 51 and the second contact surface 52 electrically contacted.
  • the mounting surface is formed by the back 46 of the molding. The mounting surface 11 and the
  • Embodiments limited. Rather, the includes

Landscapes

  • Led Device Packages (AREA)
  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

Es wird ein Halbleiterbauelement (1) angegeben, mit - einem Halbleiterchip (2), der einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (20) aufweist; - einer Strahlungsaustrittsfläche (10), die parallel zum aktiven Bereichen verläuft; - einem Formkörper (4), der stellenweise an den Halbleiterchip angeformt ist und der zumindest bereichweise mindestens eine Seitenfläche (12) des Halbleiterbauelements bildet; -einer Montagefläche (11), die für die Befestigung des Halbleiterbauelements vorgesehen ist; und - einem Abstandshalter (3), der die Strahlungsaustrittsfläche in einer senkrecht zur Strahlungsaustrittsfläche verlaufenden vertikalen Richtung überragt. Weiterhin werden eine Beleuchtungsvorrichtung (9) und ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements angegeben.

Description

Beschreibung
Halbleiterbauelement, Beleuchtungsvorrichtung und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Halbleiterbauelement, eine Beleuchtungsvorrichtung mit einem Halbleiterbauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen
Halbleiterbauelements .
Bei handgehaltenen elektronischen Geräten, wie beispielsweise Mobilfunkgeräten, finden oftmals hinterleuchtete
Flüssigkristallanzeigen Anwendung. Hierfür kann die Strahlung einer Lichtquelle seitlich in einen Lichtleiter eingekoppelt werden. Dies erfordert jedoch eine exakte Positionierung von Lichtquelle und Lichtleiter, da diese im Hinblick auf eine kompakte Bauform und gute Lichteinkopplung einerseits möglichst nah zueinander angeordnet sein sollen. Andererseits können am Rand des Lichtleiters helle Bereiche und Farbfehler auftreten, wenn sich die Emissionsfläche der Lichtquelle und der
Lichtleiter berühren.
Eine Aufgabe ist es, bei der Herstellung einer
Beleuchtungsvorrichtung die relative Positionierung von
Lichtquelle und Lichtleiter zu vereinfachen. Weiterhin soll ein Verfahren angegeben werden, mit dem ein Halbleiterbauelement einfach und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch ein
Halbleiterbauelement beziehungsweise ein Verfahren gemäß den unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten sind Gegenstand der abhängigen
Patentansprüche . Ein Halbleiterbauelement weist gemäß zumindest einer Ausführungsform zumindest einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen Halbleiterchip auf. Der zumindest eine
Halbleiterchip weist einen zur Erzeugung von Strahlung
vorgesehenen aktiven Bereich auf. Der aktive Bereich ist insbesondere zur Erzeugung von Strahlung im sichtbaren, ultravioletten oder infraroten Spektralbereich vorgesehen.
Beispielsweise ist der aktive Bereich Teil eines
Halbleiterkörpers mit einer Halbleiterschichtenfolge des
Halbleiterbauelements. Zur elektrischen Kontaktierung des
Halbleiterchips weist der Halbleiterchip zweckmäßigerweise einen ersten Kontakt und einen zweiten Kontakt auf.
Beispielsweise weist der Halbleiterchip zwei vorderseitige Kontakte auf, wobei als Vorderseite diejenige Seite angesehen wird, an der im Betrieb die Abstrahlung erfolgt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement eine Strahlungsaustrittsfläche auf. Als Strahlungsaustrittsfläche wird eine Außenfläche des Halbleiterbauelements angesehen, wobei die im Betrieb des
Halbleiterbauelements im Halbleiterchip erzeugte Strahlung beim Durchtritt durch die Strahlungsaustrittsfläche das
Halbleiterbauelement verlässt. Mit anderen Worten bildet die Strahlungsaustrittsfläche eine Grenzfläche zur Umgebung des Halbleiterbauelements, beispielsweise zu Luft. Die
Strahlungsaustrittsfläche kann durch den Halbleiterchip oder durch eine auf dem Halbleiterchip angeordnete Schicht gebildet sein. Die Strahlungsaustrittsfläche verläuft insbesondere parallel zu einer Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs. Insbesondere weist das optoelektronische Halbleiterbauelement genau eine Strahlungsaustrittsfläche auf. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement eine Montagefläche auf, die für die Befestigung des Halbleiterbauelements vorgesehen ist. Das Halbleiterbauelement ist beispielsweise als ein
oberflächenmontierbares Bauelement (surface mounted device, smd) ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement einen Abstandshalter auf.
Beispielsweise weist der Abstandshalter in vertikaler Richtung eine Ausdehnung zwischen einschließlich 15 ym und
einschließlich 500 ym, bevorzugt zwischen einschließlich 35 ym und einschließlich 350 ym, besonders bevorzugt zwischen
einschließlich 50 ym und einschließlich 100 ym, auf.
Insbesondere überragt der Abstandshalter die
Strahlungsaustrittsfläche in einer senkrecht zur
Strahlungsaustrittsfläche verlaufenden vertikalen Richtung. Der Abstandshalter ist beispielsweise elektrisch isolierend ausgebildet. Zum Beispiel enthält der Abstandshalter ein dielektrisches Material, etwa Polymermaterial. Entlang der vertikalen Richtung erstreckt sich der Abstandshalter
beispielsweise zwischen einer Rückseite des Abstandshalters und einer Vorderseite des Abstandshalters. Die
Strahlungsaustritssfläche ist zum Beispiel entlang der
vertikalen Richtung gesehen zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Abstandshalters angeordnet. Weiterhin verläuft die Rückseite des Abstandshalters in vertikaler Richtung gesehen zwischen der Rückseite des Halbleiterchips und der Strahlungsaustrittsfläche. Der Abstandshalter grenzt
beispielsweise zumindest bereichsweise an den Halbleiterchip an. In Draufsicht auf das Halbleiterbauelement sind der Abstandshalter und die Strahlungsaustrittsfläche
beispielsweise überlappungsfrei nebeneinander angeordnet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement einen Formkörper auf, der stellenweise an den Halbleiterchip angeformt ist. Insbesondere ist der Formkörper an mindestens eine Seitenfläche des
Halbleiterchips, beispielsweise an zwei insbesondere
gegenüberliegenden Seitenfläche oder an allen Seitenflächen des Halbleiterchips, angeformt. An den Stellen, an denen der
Formkörper an den Halbleiterchip angeformt ist, grenzt der Formkörper insbesondere unmittelbar an den Halbleiterchip an. Der Formkörper ist beispielsweise einstückig ausgebildet.
Weiterhin ist der Formkörper beispielsweise elektrisch
isolierend ausgebildet. Der Formkörper ist insbesondere für die von dem Halbleiterchip im Betrieb erzeugte Strahlung
undurchlässig ausgebildet. Der Formkörper bildet insbesondere zumindest bereichsweise mindestens eine Seitenfläche des
Halbleiterbauelements. Der Formkörper kann auch zwei oder mehr, beispielsweise auch alle Seitenflächen des
Halbleiterbauelements bilden. Unter den Seitenflächen werden im Zweifel diejenigen äußeren Flächen des Halbleiterbauelements verstanden, die schräg oder senkrecht zur
Strahlungsaustrittsfläche verlaufen. Mit anderen Worten
verlaufen die Seitenflächen zwischen einer der
Strahlungsaustrittsfläche abgewandten Rückseite und einer der Rückseite gegenüberliegenden Vorderseite des Formkörpers.
In mindestens einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement einen Halbleiterchip mit einem zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich auf. Eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterbauelements verläuft parallel zu einer Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs. Das Halbleiterbauelement weist einen Formkörper auf, der stellenweise an den Halbleiterchip angeformt ist und der zumindest bereichweise mindestens eine Seitenfläche des
Halbleiterbauelements bildet. Eine Montagefläche des
Halbleiterbauelements ist für die Befestigung des
Halbleiterbauelements vorgesehen. Das Halbleiterbauelement weist einen Abstandshalter auf, der die
Strahlungsaustrittsfläche in einer senkrecht zur
Strahlungsaustrittsfläche verlaufenden vertikalen Richtung überragt.
Mittels des Abstandshalters ist gewährleistet, dass die
Strahlungsaustrittsfläche auch bei einem unmittelbar an das Halbleiterbauelement angrenzend angeordneten optischen
Element, beispielsweise einem Lichtleiter, von diesem
beabstandet ist. Durch den Abstandshalter ist also ein
Mindestabstand zwischen Strahlungsaustrittsfläche und
optischem Element vorgegeben. Dieser Mindestabstand ist insbesondere über die vertikale Ausdehnung des Abstandshalters bei der Herstellung des Halbleiterbauelements einfach und zuverlässig einstellbar. Mit anderen Worten stellt das
Halbleiterbauelement einen Anschlag für das optische Element bereit. Bei der Herstellung einer Beleuchtungsvorrichtung mit einem solchen Halbleiterbauelement und einem Lichtleiter kann so auf einfache und reproduzierbare Weise erzielt werden, dass der Lichtleiter an keiner Stelle unmittelbar an die
Strahlungsaustrittsfläche angrenzt. Die Gefahr einer
Strahlungseinkopplung in den Lichtleiter unter vergleichsweise großen Winkeln und eines damit einhergehenden Rands des
Lichtleiters mit zu großer Helligkeit und/oder Farbfehlern kann so vermieden werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements verläuft die Strahlungsaustrittsfläche senkrecht oder im
Wesentlichen senkrecht zur Montagefläche. Unter im Wesentlichen senkrecht wird eine Abweichung von höchstens 10° zur
senkrechten Ausrichtung verstanden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements überragt der Abstandshalter die Strahlungsaustrittsfläche um mindestens 5 ym und höchstens 500 ym, bevorzugt um mindestens 10 ym und höchstens 300 ym. In diesem Bereich ist ein
Luftspalt zwischen der Strahlungsaustrittsfläche und einem an das Halbleiterbauelement angrenzenden Element, beispielsweise einem Lichtleiter oder einem optischen Element, bei
gleichzeitig kompakter Bauform realisiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements überdeckt der Abstandshalter den Halbleiterchip in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsfläche stellenweise. Beispielsweise überdeckt ein Abstandshalter zumindest eine Kante des
Halbleiterchips vollständig. Der Abstandshalter kann auch rahmenförmig um den Halbleiterchip verlaufen und alle vier Kanten des Halbleiterchips überdecken.
Das Halbleiterbauelement kann auch mehr als einen
Abstandshalter aufweisen. Beispielsweise weist das
Halbleiterbauelement zwei lateral voneinander beabstandete Abstandshalter auf, die zum Beispiel gegenüberliegende Kanten des Halbleiterchips vollständig oder zumindest bereichsweise überdecken .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements sind der Abstandshalter und der aktive Bereich in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsfläche überlappungsfrei nebeneinander angeordnet. Der Abstandshalter bewirkt also keine Abschattung des aktiven Bereichs. Insbesondere kann der Abstandshalter auch strahlungsundurchlässig sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements sind der Abstandshalter und der Halbleiterchip in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsfläche überlappungsfrei
nebeneinander angeordnet. Der Abstandshalter überdeckt den Halbleiterchip in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsfläche also an keiner Stelle.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements bildet der Formkörper die Montagefläche. Die Montagefläche verläuft beispielsweise schräg oder senkrecht zur
Strahlungsaustrittsfläche.
Die Montagefläche kann aber auch parallel zum aktiven Bereich verlaufen. Beispielsweise bildet die Rückseite des Formkörpers die Montagefläche.
An der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterbauelements ist der Halbleiterchip zweckmäßigerweise vollständig oder zumindest bereichsweise frei von dem Formkörper. Der Halbleiterchip ist in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsfläche also nicht oder nur stellenweise von dem Formkörper bedeckt. Der Formkörper ist insbesondere für die im aktiven Bereich erzeugte Strahlung undurchlässig ausgebildet. Beispielsweise ist der Formkörper für die erzeugte Strahlung reflektierend ausgebildet, etwa mit einer Reflektivität von mindestens 60 %, beispielsweise
mindestens 80 %. Der Formkörper kann jedoch auch für die
Strahlung transparent oder zumindest transluzent ausgebildet sein . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements bedeckt der Formkörper eine der Strahlungsaustrittsfläche abgewandte Rückseite des Halbleiterchips zumindest
bereichsweise. Insbesondere kann der Formkörper die gesamte Rückseite des Halbleiterchips bedecken.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements ist die Strahlungsaustrittsfläche durch ein
Strahlungskonversionselement gebildet, das auf dem
Halbleiterchip angeordnet ist. Das
Strahlungskonversionselement ist dafür vorgesehen, im
Halbleiterchip erzeugte Primärstrahlung vollständig oder zumindest teilweise in Sekundärstrahlung mit einer von der Primärstrahlung verschiedenen Peak-Wellenlänge umzuwandeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements grenzt das Strahlungskonversionselement zumindest
bereichsweise unmittelbar an den Abstandshalter an.
Beispielsweise bildet der Abstandshalter an zumindest zwei Seiten oder an allen Seiten des Strahlungskonversionselements eine laterale Begrenzung. Davon abweichend kann das
Strahlungskonversionselement auch vom Abstandshalter
beabstandet ausgebildet sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement eine Kontaktstruktur auf. Die Kontaktstruktur ist mit dem Halbleiterchip elektrisch leitend verbunden. Beispielsweise weist die Kontaktstruktur eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche für die externe elektrische Kontaktierung des Halbleiterbauelements auf.
Insbesondere sind die erste Kontaktfläche und die zweite
Kontaktfläche an der Montagefläche zugänglich. Die
Kontaktstruktur ist insbesondere auf dem Formkörper angeordnet, beispielsweise auf der Vorderseite des Formkörpers.
Beispielsweise ist die Kontaktstruktur als eine elektrisch leitfähige, etwa metallische Beschichtung ausgebildet. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements ist die Kontaktstruktur über den Abstandshalter geführt. Die Kontaktstruktur verläuft also bereichsweise auf der der
Rückseite des Halbleiterbauelements abgewandten Seite des
Abstandshalters. Insbesondere ist der Abstandshalter in
vertikaler Richtung bereichsweise zwischen dem Halbleiterchip und der Kontaktstruktur angeordnet, insbesondere an der Kante des Halbleiterchips. Mittels des Abstandshalters kann die
Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses durch die
Kontaktstruktur an der Kante des Halbleiterchips auf einfache und zuverlässige Weise vermieden werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements sind die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche auf dem Abstandshalter ausgebildet. Der Abstandshalter kann
insbesondere die Montagefläche bilden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauelements weist das Halbleiterbauelement in Draufsicht auf die
Strahlungsaustrittsfläche eine rechteckige Grundform mit zumindest einer Einbuchtung auf. Insbesondere bedeckt die
Kontaktstruktur eine Seitenfläche der Einbuchtung zumindest bereichsweise. Beispielsweise ist zumindest eine der
Seitenflächen von der Montagefläche her für eine elektrische Kontaktierung zugänglich. Das Halbleiterbauelement kann auch mehrere solche Einbuchtungen aufweisen. Die Einbuchtung weist beispielsweise im Wesentlichen die Form eines Teils einer
Ellipse oder eines Kreises auf. Derartige Einbuchtungen sind einfach herstellbar. Es kann aber auch eine andere Grundform für die Einbuchtung Anwendung finden. Die zumindest eine
Einbuchtung ist beispielsweise am Rand oder in einer Ecke der rechteckigen Grundform ausgebildet. Die in Draufsicht gerade verlaufenden Bereiche der rechteckigen Grundform sind
insbesondere frei von dem Material der Kontaktstruktur.
Eine Beleuchtungsvorrichtung weist gemäß zumindest einer
Ausführungsform zumindest ein Halbleiterbauelement und einen Lichtleiter auf, wobei das Halbleiterbauelement mindestens eines der vorstehend beschriebenen Merkmale aufweist. Im
Betrieb koppelt durch die Strahlungsaustrittsfläche des
Halbleiterbauelements austretende Strahlung beispielsweise in eine Seitenfläche des Lichtleiters ein. Beispielsweise ist die Beleuchtungsvorrichtung zur Hinterleuchtung einer
Anzeigevorrichtung, etwa einer
Flüssigkristallanzeigevorrichtung (LCD), vorgesehen. Die
Beleuchtungsvorrichtung ist beispielsweise in einem
insbesondere mobilen elektronischen Gerät, etwa einem
Mobiltelefon oder einem mobilen Computer, angeordnet. Die Beleuchtungsvorrichtung kann auch mehr als ein solches
Halbleiterbauelement aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform der
Beleuchtungsvorrichtung grenzt das Halbleiterbauelement unmittelbar an den Lichtleiter an und die
Strahlungsaustrittsfläche ist vom Lichtleiter beabstandet. Der Abstand zwischen der Strahlungsaustrittsfläche und dem
Lichtleiter ist somit - abgesehen von einer auf dem
Abstandshalter aufgebrachten Beschichtung, etwa einer
Kontaktstruktur - dadurch vorgegeben, wie weit der
Abstandshalter die Strahlungsaustrittsfläche in vertikaler Richtung überragt. Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements weist gemäß zumindest einer Ausführungsform einen Schritt auf, in dem eine Mehrzahl von Halbleiterchips bereitgestellt wird, die jeweils einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem die Halbleiterchips mit einer Formmasse zur Ausbildung eines Formkörperverbunds
bereichsweise umformt werden. Das Umformen kann beispielsweise mittels eines Gieß-Verfahres erfolgen, wobei der Begriff Gie߬ verfahren allgemein Verfahren zum Aufbringen einer Formmasse bezeichnet und insbesondere Spritzgießen (Injection Molding), Spritzpressen (Transfer Molding) , Formpressen (Compression Molding) und Gießen (Casting) umfasst.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem eine
Abstandshalterstruktur auf dem Formkörperverbund ausgebildet wird. Beim Ausbilden der Abstandshalterstruktur sind die
Halbleiterchips also bereits von dem Formkörperverbund
umformt. Insbesondere überragt die Abstandshalterstruktur die Halbleiterchips in einer senkrecht zur
Strahlungsaustrittsfläche verlaufenden vertikalen Richtung. Die Abstandhalterstruktur kann beispielsweise durch ein Gießverfahren oder durch Drucken aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem der Formkörperverbund in eine Mehrzahl von Halbleiterbauelementen vereinzelt wird, wobei eine beim Vereinzeln entstehende Seitenfläche der vereinzelten Formkörper beispielsweise eine Montagefläche des
Halbleiterbauelements bildet. Das Vereinzeln kann zum Beispiel durch ein mechanisches Verfahren, beispielsweise Sägen, oder mittels kohärenter Strahlung, etwa mittels Lasertrennens, erfolgen . In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens zur
Herstellung einer Mehrzahl von Halbleiterbauelementen wird eine Mehrzahl von Halbleiterchips, die jeweils einen zur
Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich
aufweisen, bereitgestellt. Die Halbleiterchips werden
bereichsweise mit einer Formmasse zur Ausbildung eines
Formkörperverbunds umformt. Eine Abstandshalterstruktur wird auf dem Formkörperverbund ausgebildet. Der Formkörperverbund wird in eine Mehrzahl von Halbleiterbauelementen vereinzelt, die jeweils einen Halbleiterchip und zumindest einen
Abstandshalter aufweisen, wobei der Abstandshalter die
Strahlungsaustrittsfläche in einer senkrecht zur
Strahlungsaustrittsfläche verlaufenden vertikalen Richtung überragt . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens bildet der Abstandshalterverbund zumindest eine Kavität, die mit einem der Halbleiterchips überlappt. Die Kavität wird mit einem Strahlungskonversionsmaterial befüllt. Die Kavität kann in Draufsicht auf den Abstandshalterverbund genau einen
Halbleiterchip oder mehrere Halbleiterchips umgeben. Bei einer matrixförmigen Anordnung der Halbleiterchips mit Zeilen und Spalten umgibt beispielsweise jeweils eine Kavität alle
Halbleiterchips einer Zeile oder alle Halbleiterchips einer Spalte .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens umfasst das Verfahren einen Schritt, in dem eine insbesondere
elektrisch leitfähige Beschichtung auf dem Formkörperverbund zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterchips ausgebildet wird. Die Beschichtung wird für die Kontaktierung der
Halbleiterchips strukturiert, also nicht vollflächig,
ausgebildet. Die Beschichtung kann beispielsweise durch
Aufdampfen oder Sputtern ausgebildet werden. In einem späteren Schritt kann die Dicke der elektrisch leitfähigen Beschichtung insbesondere zur Steigerung der elektrischen Leitfähigkeit, erhöht werden, beispielsweise mittels galvanischer oder
stromloser Abscheidung.
Das Ausbilden der Beschichtung erfolgt insbesondere erst nach dem Ausbilden der Abstandshalterstruktur . Die Beschichtung kann die Abstandshalterstruktur bereichsweise überdecken. Das Vereinzeln erfolgt insbesondere erst nach dem Aufbringen der Beschichtung, so dass die beim Vereinzeln entstehenden Bereiche der Seitenflächen der Halbleiterbauelemente frei von Material für die Beschichtung sind. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist der Formkörperverbund vor dem Ausbilden der Beschichtung zumindest zwischen zwei benachbarten Halbleiterchips eine Ausnehmung auf, die mit der Beschichtung versehen wird. Die Ausnehmungen können sich vollständig oder nur teilweise durch den Formkörperverbund hindurch erstrecken. Der Formkörperverbund kann so ausgebildet werden, dass der Formkörperverbund bereits die Ausnehmungen aufweist. Alternativ können die Ausnehmungen durch
Materialabtrag nach dem Ausbilden des Formkörperverbunds und vor dem Aufbringen der Beschichtung in den Formkörperverbund eingebracht werden, beispielsweise mittels kohärenter Strahlung oder mechanisch, etwa mittels Bohrens. Insbesondere werden die Ausnehmungen beim Vereinzeln des
Formkörperverbunds durchtrennt. Beispielsweise erfolgt das Vereinzeln derart, dass die vereinzelten Halbleiterbauelemente eine rechteckige Grundform mit zumindest einer Einbuchtung aufweisen. Insbesondere können die Halbleiterbauelemente an einer Ecke oder an mehreren Ecken und/oder an der Montagefläche eine Einbuchtung oder mehrere Einbuchtungen aufweisen.
Das beschriebene Verfahren ist zur Herstellung eines weiter oben beschriebenen Halbleiterbauelements besonders geeignet. Im Zusammenhang mit dem Halbleiterbauelement genannte Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt .
Bei dem beschriebenen Verfahren können die Montagefläche und weiterhin auch die der Montagefläche gegenüberliegende
Seitenfläche des Halbleiterbauelements beim
Vereinzelungsschritt entstehen. Die Bauteilhöhe, also die
Ausdehnung vertikal zur Montagefläche, ist also in diesem Fall durch den Abstand paralleler Trennlinien beim
Vereinzelungsschritt bestimmt und kann daher auch besonders niedrige Werte annehmen. Insbesondere kann die Bauteilhöhe größer oder gleich 100 ym und kleiner oder gleich 600 ym sein. Bevorzugt beträgt die Bauteilhöhe zwischen einschließlich
200 ym und einschließlich 400 ym. Dadurch kann ein besonders kompaktes Halbleiterbauelement bereitgestellt werden, das im Betrieb einen ausreichenden Lichtstrom zur Verfügung stellt.
Das Ausbilden der Formkörper kann großflächig für eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen in einem gemeinsamen
Vereinzelungsschritt erfolgen. Hierbei entstehen insbesondere die einzelnen Formkörper erst, nachdem die Halbleiterchips bereits innerhalb des herzustellenden Formkörpers angeordnet sind. Die Halbleiterchips müssen also nicht in vorgefertigten Gehäusen platziert und elektrisch kontaktiert werden. Vielmehr wird der das Gehäuse bildende Formkörper erst durch die
Vereinzelung des Formkörperverbunds mit den darin eingebetteten Halbleiterchips gebildet. Die bei der Herstellung des
Halbleiterbauelements entstehenden Seitenflächen zum Beispiel auch eine durch eine Seitenfläche gebildete Montagefläche, können Vereinzelungsspuren, beispielsweise Sägespuren oder Spuren eines Lasertrennverfahrens aufweisen.
Weitere Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der Ausführungsbeispiele in
Verbindung mit den Figuren. Es zeigen:
Die Figuren 1A bis IC ein Ausführungsbeispiel für ein
Halbleiterbauelement in Draufsicht (Figur 1B) , in zugehöriger Schnittansicht (Figur 1A) und in perspektivischer Darstellung (Figur IC) ;
Figur 1D ein Ausführungsbeispiel für einen Halbleiterchip in
Schnittansieht ; Figur 2 ein Ausführungsbeispiel für eine
Beleuchtungsvorrichtung in schematischer Draufsicht; die Figuren 3A bis 31 ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen anhand von jeweils in schematischer Draufsicht dargestellten
Zwischenschritten; und die Figuren 4 und 5 jeweils ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Halbleiterbauelement in schematischer
Schnittansicht . Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur
Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.
Ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Halbleiterbauelement 1 ist in Figur 1B in Draufsicht und in Figur 1A in Schnittansicht entlang der Linie AA' gezeigt. Der Begriff „Draufsicht" bezieht sich im Folgenden auf eine Draufsicht auf diejenige Seite des Halbleiterbauelements, an der eine Strahlungsaustrittsfläche 10 des Halbleiterbauelements 1 angeordnet ist, sofern nicht explizit anders angegeben.
Das Halbleiterbauelement 1 weist einen Halbleiterchip 2 auf, der zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung im Betrieb des Halbleiterbauelements vorgesehen sind. Die Strahlungsaustrittsfläche 10 verläuft parallel zu einer Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs 20 der
Halbleiterchips 2. Die Strahlungsaustrittsfläche ist in dem gezeigten Ausführungsbeispiel durch ein
Strahlungskonversionselement 6 gebildet, das auf dem
Halbleiterchip angeordnet ist. Mittels des
Strahlungskonversionselements kann im Halbleiterchip erzeugte Primärstrahlung, beispielsweise im blauen Spektralbereich oder im infraroten Spektralbereich, teilweise oder vollständig in Sekundärstrahlung umgewandelt werden, so dass das Halbleiterbauelement im Betrieb insgesamt für das menschliche Auge weiß erscheinendes Mischlicht erzeugt. Ein solches
Strahlungskonversionselement ist jedoch nicht zwingend
erforderlich. In diesem Fall kann der Halbleiterchip 2 selbst die Strahlungsaustrittsfläche 10 bilden.
Das Halbleiterbauelement 1 umfasst weiterhin einen
Abstandshalter 3. In vertikaler Richtung erstreckt sich der Abstandshalter zwischen einer Vorderseite 301 und einer
Rückseite 302. Als Vorderseite wird die abstrahlungsseitige Oberfläche des Abstandshalters angesehen. Der Abstandshalter überragt die Strahlungsaustrittsfläche 10 in vertikaler
Richtung. In vertikaler Richtung gesehen verläuft die
Strahlungsaustrittsfläche 10 zwischen der Vorderseite und der Rückseite des Abstandshalters 3. Beispielsweise überragt der Abstandshalter die Strahlungsaustrittsfläche um mindestens 5 ym und höchstens 500 ym, bevorzugt um mindestens 10 ym und höchstens 300 ym. Weiterhin verläuft die Rückseite 302 des Abstandshalters in vertikaler Richtung gesehen zwischen der Rückseite 292 des Halbleiterchips und der
Strahlungsaustrittsfläche 10.
Beispielsweise weist der Abstandshalter in vertikaler Richtung eine Ausdehnung zwischen einschließlich 20 ym und
einschließlich 500 ym, bevorzugt zwischen einschließlich 35 ym und einschließlich 350 ym, besonders bevorzugt zwischen einschließlich 50 ym und einschließlich 100 ym, auf.
Insbesondere sind die vertikale Ausdehnung des
Strahlungskonversionselements 6 und die vertikale Ausdehnung des Abstandshalters so aneinander angepasst, dass der
Abstandshalter das Strahlungskonversionselement überragt. Bei einer Ausgestaltung des Halbleiterbauelements 1 ohne ein Strahlungskonversionselement kann der Abstandshalter entsprechend dünner ausgebildet sein.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel grenzt das
Strahlungskonversionselement 6 unmittelbar an den
Abstandshalter 3 an. Insbesondere begrenzt der Abstandshalter 3 die laterale Ausdehnung des Strahlungskonversionselements. Die Herstellung des Strahlungskonversionselements wird dadurch vereinfacht. Davon abweichend kann das
Strahlungskonversionselement 6 aber auch vom Abstandshalter beabstandet angeordnet sein.
Das Halbleiterbauelement 1 umfasst weiterhin einen Formkörper 4, der an den Halbleiterchip 2 angeformt ist und stellenweise unmittelbar an den Halbleiterchip angrenzt. In vertikaler
Richtung, also senkrecht zur Strahlungsaustrittsfläche 10, erstreckt sich der Formkörper zwischen einer der
Strahlungsaustrittsfläche 10 zugewandten Vorderseite 45 und eine von der Vorderseite abgewandten Rückseite 46.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel grenzt der Formkörper an alle vier Seitenflächen des Halbleiterchips an. Der
Halbleiterchip 2 ist weiterhin auf einer der
Strahlungsaustrittsfläche 10 abgewandten Rückseite 292 mit Material des Formkörpers bedeckt. Eine der Rückseite 292 gegenüberliegende Vorderseite des Halbleiterchips 2 ist frei von Material des Formkörpers 4.
Der Formkörper 4 kann ein Polymermaterial enthalten oder aus einem solchen Material bestehen. Beispielsweise kann das
Polymermaterial ein Epoxid, ein Silikon, PPA oder Polyester enthalten. Das Polymermaterial kann mit insbesondere
anorganischen Partikeln gefüllt sein, beispielsweise zur Steigerung der Reflektivität des Materials des Formkörpers und/oder zur Einstellung des thermischen
Ausdehnungskoeffizienten. Die Partikel können beispielsweise Glas, Ti02, A1203 oder ZrO enthalten oder aus einem solchen Material bestehen.
In Draufsicht überdeckt der Abstandshalter 3 bereichsweise den Halbleiterchip 2 und den Formkörper 4. Der Abstandshalter grenzt weiterhin stellenweise an den Halbleiterchip 2 an.
Insbesondere verläuft der Abstandshalter 3 über eine den
Halbleiterchip 2 in lateraler Richtung begrenzende Kante hinaus. Der Abstandshalter kann so gleichzeitig einer
vereinfachten elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips 2 dienen. Insbesondere ist der Halbleiterchip mittels einer planaren Kontaktierung, also einer Kontaktierung, die frei von Drahtbond-Verbindungen ist, kontaktiert.
Davon abweichend kann der Abstandshalter aber auch in
Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsfläche seitlich des Halbleiterchips 2 angeordnet sein.
Entlang einer Längsrichtung erstreckt sich das
Halbleiterbauelement 1 in Draufsicht zwischen einer ersten Endfläche 13 und einer zweiten Endfläche 14.
Das Halbleiterbauelement 1 umfasst Seitenflächen 12, die die Vorderseite 45 mit der Rückseite 46 verbinden. Eine der
Seitenflächen ist als Montagefläche 11 ausgebildet. Bei der Befestigung an einem Anschlussträger, beispielsweise einer Leiterplatte oder einem Gehäuseteil, ist die Montagefläche als eine Auflagefläche ausgebildet, sodass senkrecht durch die Strahlungsaustrittsfläche 10 emittierte Strahlung parallel zur Hauptfläche des Anschlussträgers verläuft. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel weist das
Halbleiterbauelement zwei Abstandshalter 3 auf, die jeweils entlang einer Kante des Halbleiterchips verlaufen und sich in Draufsicht von der Montagefläche 11 zur gegenüberliegenden Seitenfläche 12 erstrecken. Davon abweichend kann aber auch eine andere geometrische Ausgestaltung und/oder Anordnung des Abstandshalters zweckmäßig sein. Beispielsweise kann auch ein Abstandshalter vorgesehen sein, der rahmenförmig um den
Halbleiterchip 2 herum verläuft.
Das Halbleiterbauelement 1 umfasst weiterhin eine
Kontaktstruktur 50. Die Kontaktstruktur umfasst eine erste Kontaktfläche 51 und eine zweite Kontaktfläche 52. Die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche sind zur externen elektrischen Kontaktierung des Halbleiterbauelements 1 vorgesehen. Die Kontaktflächen sind von der Montagefläche 11 her für eine externe elektrische Kontaktierung zugänglich. Das Halbleiterbauelement 1 ist weiterhin als ein
oberflächenmontierbares Bauelement ausgebildet. An der ersten Endfläche 13 und an der zweiten Endfläche 14 weist das
Halbleiterbauelement jeweils an der der Montagefläche 11 zugewandten Seite eine Einbuchtung 16 auf. Eine Seitenfläche 160 der Einbuchtungen ist mit der Kontaktstruktur versehen. Diese Seitenflächen bilden die erste Kontaktfläche 51 und die zweite Kontaktfläche 52.
Ein erster Kontakt 23 und ein zweiter Kontakt 24 des
Halbleiterchips sind jeweils über eine Kontaktbahn 55 mit der ersten Kontaktfläche 51 beziehungsweise der zweiten
Kontaktfläche 52 elektrisch leitend verbunden. Die
Kontaktbahnen bilden eine planare Kontaktierung des
Halbleiterchips. An den Kanten des Halbleiterchips, über die die Kontaktbahnen geführt sind, verläuft die Kontaktbahn auf dem Abstandshalter 3. In vertikaler Richtung gesehen ist der Abstandshalter 3 also zwischen der Kante des Halbleiterchips und der Kontaktstruktur 50 angeordnet. Der Abstandshalter dient gleichzeitig der Vermeidung eines elektrischen Kurzschlusses zwischen den Kontaktbahnen und nicht elektrisch zu
kontaktierenden Bereichen des Halbleiterchips 2.
In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Rückseite 46 des Formkörpers 4 frei von der Kontaktstruktur. Eine rückseitige Bearbeitung des Formkörpers zu Kontaktierungszwecken ist also nicht erforderlich.
Figur 1D zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen besonders geeigneten Halbleiterchip. Der Halbleiterchip 2 umfasst einen Halbleiterkörper mit einer Halbleiterschichtenfolge 200, der auf einem Träger 29 angeordnet ist. Der Halbleiterkörper mit der Halbleiterschichtenfolge umfasst einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich 20. Der aktive Bereich 20 ist zwischen einer ersten Halbleiterschicht 21 und einer zweiten Halbleiterschicht 22 angeordnet, wobei die erste
Halbleiterschicht 21 und die zweite Halbleiterschicht 22 zumindest stellenweise bezüglich des Ladungstyps voneinander verschieden sind, sodass sich der aktive Bereich 20 in einem pn-Übergang befindet. Beispielweise ist die erste
Halbleiterschicht p-leitend und die zweite Halbleiterschicht n- leitend oder umgekehrt. Die erste Halbleiterschicht 21 ist zwischen dem aktiven Bereich 20 und dem Träger 29 angeordnet.
Der in Figur 1D dargestellte Halbleiterchip ist als ein
Dünnfilm-Halbleiterchip ausgebildet, bei dem ein
Aufwachssubstrat für die insbesondere epitaktische Abscheidung der Halbleiterschichtenfolge 200 des Halbleiterkörpers entfernt ist und der Träger 29 die Halbleiterschichtenfolge 200 mechanisch stabilisiert. Die Halbleiterschichtenfolge 200 ist mittels einer Verbindungsschicht 28, beispielsweise einer Lotschicht oder einer Klebeschicht an dem Träger 29 befestigt. Die erste Halbleiterschicht ist über eine erste
Anschlussschicht 25 elektrisch leitend mit dem ersten Kontakt 23 verbunden. Die erste Anschlussschicht verläuft bereichsweise zwischen der ersten Halbleiterschicht 21 und dem Träger 29. Die erste Anschlussschicht oder zumindest eine Teilschicht davon ist insbesondere als eine Spiegelschicht für die im aktiven Bereich 20 erzeugte Strahlung ausgebildet. Beispielsweise enthält die erste Anschlussschicht Silber, Aluminium, Palladium oder Rhodium oder eine metallische Legierung mit zumindest einem der genannten Materialien.
Der Halbleiterkörper mit der Halbleiterschichtenfolge 200 umfasst eine Mehrzahl von Ausnehmungen 27, die sich durch die erste Halbleiterschicht 21 und den aktiven Bereich 20 hindurch in die zweite Halbleiterschicht 22 hinein erstrecken. In den Ausnehmungen 27 ist die zweite Halbleiterschicht 22 über eine zweite Anschlussschicht 26 mit dem zweiten Kontakt 24
elektrisch leitend verbunden. Die erste Anschlussschicht 25 verläuft in vertikaler Richtung gesehen bereichsweise zwischen der zweiten Anschlussschicht 26 und der
Halbleiterschichtenfolge 200. Der erste Kontakt 23 und der zweite Kontakt 24 sind jeweils auf der Vorderseite 291 des Trägers 29 ausgebildet. Die Kontakte sind seitlich des
Halbleiterkörpers mit der Halbleiterschichtenfolge 200
angeordnet. Eine Abschattung des aktiven Bereichs 20 durch metallische Schichten zur elektrischen Kontaktierung kann so vermieden werden. Der Halbleiterchip 2 umfasst weiterhin eine Isolationsschicht 256 zur Vermeidung eines elektrischen Kurzschlusses zwischen der ersten Anschlussschicht 25 und der zweiten Anschlussschicht 26.
Alternativ kann auch ein Halbleiterchip Anwendung finden, bei dem der Träger durch das Aufwachssubstrat 29 gebildet ist. Eine Verbindungsschicht zwischen Halbleiterschichtenfolge 200 und Träger 29 ist also nicht erforderlich.
Der Halbleiterchip 2 kann, wie in Figur 1D gezeigt, in
vertikaler Richtung aus dem Formkörper 4 heraus ragen. So kann vereinfacht erzielt werden, dass der Halbleiterchip auf der Abstrahlungsseite frei von Material des Formkörpers 4 ist. Der Halbleiterchip kann jedoch auch bündig mit dem Formkörper abschließen oder in vertikaler Richtung gesehen unter der Vorderseite 45 des Formkörpers 4 enden.
Bei der Herstellung des Halbleiterbauelements 1 entstehen die Seitenflächen 12, insbesondere die Montagefläche 11, die erste Endfläche 13 und die zweite Endfläche 14 bei der Vereinzelung eines Verbunds in die Halbleiterbauelemente. Die Seitenflächen können daher zumindest bereichsweise Vereinzelungsspuren, beispielsweise Sägespuren oder Spuren eines
Lasertrennverfahrens aufweisen. Im Vergleich zu einem Halbleiterbauelement, bei dem
Halbleiterchips in einem vorgefertigten Gehäuse platziert werden, entsteht der Formkörper 4 bei der Herstellung durch ein Anformen einer Formmasse an den Halbleiterchip 2. So kann eine besonders kompakte Bauform erzielt werden.
Die Querausdehnung des Halbleiterbauelements 1 senkrecht zur Längsrichtung in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsfläche 10 gesehen ist vorzugsweise um höchstens 50 %, besonders bevorzugt um höchstens 30 %, größer als die Ausdehnung des Halbleiterchips 2 entlang dieser Richtung. Bei einer Montage des Halbleiterbauelements an der Montagefläche 11 entspricht die Querausdehnung der Höhe des Halbleiterbauelements. Die Höhe des Halbleiterbauelements 1 beträgt vorzugsweise zwischen einschließlich 0,1 mm und einschließlich 1 mm, bevorzugt zwischen einschließlich 0,2 mm und einschließlich 0,6 mm.
Auch in vertikaler Richtung können die Dimensionen des
Halbleiterbauelements 1 besonders gering sein. Beispielsweise beträgt die vertikale Ausdehnung zwischen einschließlich 0,1 mm und einschließlich 2 mm, besonders bevorzugt zwischen
einschließlich 0,5 mm und einschließlich 1,5 mm. Bei Verwendung eines solchen Halbleiterbauelements für die Einkopplung in einen Lichtleiter kann der Platzbedarf seitlich des
Lichtleiters bei gleichzeitig guten Einkoppeleigenschaften minimiert werden. Dies wird im Zusammenhang mit Figur 2 näher beschrieben . In Figur 2 ist ein Ausführungsbeispiel für eine
Beleuchtungsvorrichtung 9 gezeigt. Die Beleuchtungsvorrichtung ist beispielsweise für ein elektronisches Gerät, etwa ein
Mobiltelefon oder einen mobilen Computer vorgesehen. Die
Beleuchtungsvorrichtung 9 umfasst ein Halbleiterbauelement 1, das wie im Zusammenhang mit den Figuren 1A bis 1D beschrieben ausgebildet sein kann. Die Beleuchtungsvorrichtung 9 umfasst weiterhin einen Lichtleiter 91 zur Hinterleuchtung einer
Anzeigevorrichtung, etwa einer Flüssigkristallanzeige, wobei im Betrieb der Beleuchtungsvorrichtung die von dem Halbleiterchip 2 emittierte Strahlung durch eine Seitenfläche 910 des
Lichtleiters eingekoppelt wird. Der Abstandshalter 3 oder gegebenenfalls eine auf dem Abstandshalter angeordnete Schicht, beispielsweise die Kontaktstruktur 50, bildet bei der Herstellung der Beleuchtungsvorrichtung einen Anschlag für den Lichtleiter 91. Zwischen der Seitenfläche 910 und der
Strahlungsaustrittsfläche 10 ist ein Luftspalt ausgebildet. Dadurch wird vermieden, dass Strahlung unter vergleichsweise großen Winkeln in den Lichtleiter 91 eingekoppelt wird und aus diesem nahe der Seitenfläche ohne eine vorhergehende Umlenkung innerhalb des Lichtleiters wieder ausgekoppelt wird. Ein zu heller Rand oder Farbfehler am Rand des Lichtleiters können so vermieden werden. Im Unterschied zu einem Halbleiterbauelement ohne einen solchen Abstandshalter muss bei der Herstellung der Beleuchtungsvorrichtung 9 also für diesen Zweck kein Abstand zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Lichtleiter
vorgesehen werden. Die Beleuchtungsvorrichtung kann
selbstverständlich auch zwei oder mehr Halbleiterbauelemente 1 aufweisen, die in den Lichtleiter 91 einkoppeln.
Ein Ausführungsbeispiel für ein Verfahren zur Herstellung von Halbleiterbauelementen ist in den Figuren 3A bis 31 gezeigt, wobei in den Figuren 3B, 3D, 3F, 3H und 31 eine Draufsicht auf die spätere Strahlungsaustrittsfläche gezeigt ist. Die Figuren 3A, 3C, 3E und 3G zeigen zugehörige Schnittansichten.
Wie in den Figuren 3A und 3B gezeigt, wird eine Mehrzahl von Halbleiterchips 2 bereitgestellt, beispielsweise auf einem Hilfsträger, etwa einer Folie oder einem starren Träger. Die
Halbleiterchips sind beispielsweise matrixförmig in Zeilen und Spalten angeordnet. Die Figuren zeigen zur vereinfachten
Darstellung einen Ausschnitt mit zwei Zeilen und einer Spalte. Die Halbleiterchips 2 weisen jeweils einen Halbleiterkörper mit einer Halbleiterschichtenfolge 200 auf. In der
Halbleiterschichtenfolge ist ein zur Erzeugung von Strahlung vorgesehener aktiver Bereich 20 angeordnet. Die Halbleiterchips 2 weisen jeweils einen ersten Kontakt 23 und einen zweiten Kontakt 24 auf, vorzugsweise seitlich der Halbleiterkörper mit der Halbleiterschichtenfolge 200. Die Halbleiterchips 2 werden von einer Formmasse zur Ausbildung eines Formkörperverbunds 40 umformt. Hierfür eignet sich beispielsweise ein Gieß-Verfahren . Die Vorderseite der
Halbleiterchips bleibt frei von der Formmasse. Der Formkörperverbund 40 wird derart ausgebildet, dass dieser Ausnehmungen 42 aufweist. Vorzugsweise erstrecken sich die Ausnehmungen 42 in vertikaler Richtung vollständig durch den Formkörperverbund 40 hindurch. Die Ausnehmungen können bereits beim Ausbilden des Formkörperverbunds, etwa durch eine
entsprechende Gießform, oder nachträglich im Formkörperverbund ausgebildet werden, beispielsweise mittels kohärenter
Strahlung, mechanisch oder chemisch.
Nachfolgend wird, wie in den Figuren 3C und 3D dargestellt, eine Abstandshalterstruktur 30 ausgebildet, beispielsweise mittels eines Gieß-Verfahrens oder Druckens. Die
Abstandshalterstruktur enthält beispielsweise ein
Polymermaterial, etwa ein Silikon oder ein Epoxid. Die
Abstandshalterstruktur 30 grenzt unmittelbar an den
Formkörperverbund 40 an. Beim Ausbilden der
Abstandshalterstruktur 30 sind die Halbleiterchips 2 also bereits in den Formkörperverbund eingebettet.
Die Abstandshalterstruktur 30 verläuft in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel streifenförmig zwischen den Spalten der
Halbleiterchips 2 über den Formkörperverbund 40. In Draufsicht verlaufen die Streifen über die Kanten der Halbleiterchips 2, so dass diese jeweils den Formkörperverbund und bereichsweise die Halbleiterchips überdecken. Die Halbleiterkörper 200 mit den aktiven Bereichen 20 bleiben frei von der
Abstandshalterstruktur 30. Die Gefahr einer Abschattung der aktiven Bereiche wird so vermieden. Zwei entlang
gegenüberliegenden Kanten der Halbleiterchips 2 verlaufende
Streifen der Abstandshalterstruktur bilden eine Kavität 35 über den jeweiligen Halbleiterchips. In dem gezeigten
Ausführungsbeispiel ist den Halbleiterchips 2, die in einer Spalte angeordnet sind, jeweils eine Kavität zugeordnet. Davon abweichend kann die Abstandshalterstruktur jedoch auch jeweils einzelne Halbleiterchips umlaufende Rahmen bilden, so dass jedem Halbleiterchip eine separate Kavität 35 zugeordnet ist.
Zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterchips wird eine Beschichtung 5 aufgebracht (Figuren 3E und 3F) . Die
Beschichtung 5 kann beispielsweise mittels Aufdampfens oder Sputterns aufgebracht und gegebenenfalls nachfolgend verstärkt werden, beispielsweise mittels galvanischer Abscheidung. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Formkörperverbund lediglich von der Vorderseite her mit der Beschichtung
versehen. Die Beschichtung bedeckt auch die Seitenflächen der Ausnehmungen 42 und bildet dort im fertiggestellten
Halbleiterbauelement von außen zugängliche Kontaktflächen. Über die Kanten der Halbleiterchips 2, die von der
Abstandshalterstruktur 30 überdeckt sind, werden Kontaktbahnen 55 der Kontaktstruktur 50 geführt. Diese Kontaktbahnen bilden eine planare Kontaktierung der Halbleiterchips 2. Zwischen den Kanten der Halbleiterchips und den Kontaktbahnen ist in
vertikaler Richtung die Abstandshalterstruktur ausgebildet. Die Abstandshalterstruktur erfüllt so gleichzeitig die Funktion einer elektrischen Isolation der Kontaktbahnen von nicht elektrisch zu kontaktierenden Bereichen der Halbleiterchips. Die elektrische Kontaktierung der Halbleiterchips 2 mittels der Kontaktstruktur 50 erfolgt also erst nach dem Ausbilden der Abstandshalterstruktur 30.
Auf die Halbleiterchips 2 wird nachfolgend ein
Strahlungskonversionsmaterial 60 aufgebracht (Figuren 3G und 3H) . Die Abstandshalterstruktur 30 mit den Kavitäten 35 kann hierbei als Gieß-Form dienen. Das Strahlungskonversionsmaterial kann insbesondere in flüssiger Form aufgebracht werden.
Alternativ kann das Strahlungskonversionsmaterial
beispielsweise durch Sprühbeschichten aufgebracht werden, etwa durch eine Schattenmaske hindurch. In diesem Fall kann die Abstandshalterstruktur die Schattenmaske abstützen. Die Gefahr eines Untersprühens oder Unterwanderns der Schattenmaske kann also mittels der Abstandshalterstruktur vermieden oder
zumindest vermindert werden.
Die beim späteren Vereinzeln entstehenden
Strahlungskonversionselemente 6 grenzen unmittelbar an die Abstandshalter 3 an. Die Kavitäten 35 werden nur teilweise mit dem Strahlungskonversionsmaterial gefüllt, so dass die
Abstandshalterstruktur 30 das Strahlungskonversionsmaterial 60 in vertikaler Richtung überragt.
Zur Ausbildung der einzelnen Halbleiterbauelemente 1 wird der Formkörperverbund 40 entlang von ersten Trennlinien 491 und senkrecht dazu verlaufenden zweiten Trennlinien 492 vereinzelt (Figur 3H) . Die vereinzelten Halbleiterbauelemente sind in Figur 31 gezeigt. Beim Vereinzeln entstehen die Seitenflächen der Halbleiterbauelemente 1, insbesondere die Montagefläche 11 und die der Montagefläche gegenüberliegende Seitenfläche 12. Die Bauhöhe der Halbleiterbauelemente 1 ist also bei der
Herstellung der Halbleiterbauelemente durch den Mittenabstand der ersten Trennlinien 491 zueinander und die Spurbreite beim Vereinzeln vorgegeben.
Das Vereinzeln kann mechanisch, beispielsweise mittels Sägens, chemisch, beispielsweise mittels nasschemischen oder
trockenchemischen Ätzens, oder mittels kohärenter Strahlung erfolgen .
Das Vereinzeln erfolgt, wie in Figur 3H dargestellt, derart, dass die Vereinzelung entlang der ersten Trennlinien 491 und/oder der zweiten Trennlinien 492 durch die Ausnehmungen 42 verläuft. In Figur 3H verlaufen exemplarisch die ersten
Trennlinien und die zweiten Trennlinien 492 durch die
Ausnehmungen 42, sodass die Halbleiterbauelemente in Draufsicht eine rechteckige Grundform mit jeweils einer durch die
Ausnehmung 42 gebildete Einbuchtung 16 in den Ecken aufweisen.
Beim Vereinzeln wird auch die Abstandshalterstruktur 30 durchtrennt. Die so entstehenden Abstandshalter 3 erstrecken sich über die gesamte Bauteilhöhe des Halbleiterbauelements, also von der Montagefläche 11 zur gegenüberliegenden
Seitenfläche 12.
Weiterhin wird auch das Strahlungskonversionsmaterial 60 beim Vereinzeln durchtrennt. Die so entstehenden
Strahlungskonversionselemente 6 und damit die
Strahlungsaustrittsflächen 10 erstrecken sich über die gesamte Bauteilhöhe des Halbleiterbauelements. Mit dem beschriebenen Verfahren können auf einfache und
zuverlässige Weise Halbleiterbauelemente hergestellt werden, die sich durch eine besonders kompakte Bauform, insbesondere eine geringe Bauhöhe, auszeichnen und gleichzeitig eine effiziente Einkopplung vergleichsweise hoher
Strahlungsleistungen auch in dünne Lichtleiter erlauben.
Insbesondere ist mittels der Abstandshalter 3 bereits bei der Vereinzelung in Halbleiterbauelemente der minimale Abstand zwischen der Strahlungsaustrittsfläche 10 und einem dem
Halbleiterbauelement in Abstrahlrichtung nachgeordneten
Element, beispielsweise einem Lichtleiter vorgegeben. Der
Abstandshalter 3 oder eine auf dem Abstandshalter 3 angeorndete Schicht, beispielsweise die Kontaktstruktur 50, kann also als Anschlag bei der relativen Positionierung von
Halbleiterbauelement und optischem Element dienen.
In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
Halbleiterbauelement in schematischer Schnittansicht gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit den Figuren 1A bis 1D beschriebenen
Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu verläuft die
Montagefläche 11 parallel zum aktiven Bereich 20. Die
Montagefläche ist durch die Abstandshalter 3 gebildet. Die erste Kontaktfläche 51 und die zweite Kontaktfläche 52 sind jeweils auf einem Abstandshalter angeordnet. Bei diesem
Ausführungsbeispiel ist das Halbleiterbauelement also
abstrahlungsseitig elektrisch kontaktierbar . In diesem
Ausführungsbeispiel können die Seitenflächen 12 des Formkörpers 4 völlig frei von der Kontaktstruktur 50 sein.
In Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
Halbleiterbauelement in schematischer Schnittansicht gezeigt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit Figur 4 beschriebenen Ausführungsbeispiel.
Insbesondere verläuft die Montagefläche 11 parallel zum aktiven Bereich 20. Das Halbleiterbauelement ist jedoch an der der Strahlungsaustrittsfläche 10 abgewandten Seite über die erste Kontaktfläche 51 und die zweite Kontaktfläche 52 elektrisch kontaktierbar . Die Montagefläche ist durch die Rückseite 46 des Formkörpers gebildet. Die Montagefläche 11 und die
Strahlungsaustrittsfläche 10 sind also gegenüberliegende
Flächen des Halbleiterbauelements 1.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2014 110 719.5, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht durch Beschreibung anhand der
Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Patentansprüche
1. Halbleiterbauelement (1) mit
- einem Halbleiterchip (2), der einen zur Erzeugung von
Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (20) aufweist;
- einer Strahlungsaustrittsfläche (10), die parallel zu einer Haupterstreckungsebene des aktiven Bereichs verläuft;
- einem Formkörper (4), der stellenweise an den Halbleiterchip angeformt ist und der zumindest bereichweise mindestens eine Seitenfläche (12) des Halbleiterbauelements bildet;
- einer Montagefläche (11), die für die Befestigung des
Halbleiterbauelements vorgesehen ist; und
- einem Abstandshalter (3) , der die Strahlungsaustrittsfläche in einer senkrecht zur Strahlungsaustrittsfläche verlaufenden vertikalen Richtung überragt.
2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1,
wobei der Abstandshalter die Strahlungsaustrittsfläche um mindestens 5 ym und höchstens 500 ym überragt.
3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der Abstandshalter den Halbleiterchip in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsfläche stellenweise überdeckt.
4. Halbleiterbauelement nach Anspruch 3,
wobei der Abstandshalter und der aktive Bereich in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsfläche überlappungsfrei
nebeneinander angeordnet sind.
5. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2,
wobei der Abstandshalter und der Halbleiterchip in Draufsicht auf die Strahlungsaustrittsfläche überlappungsfrei
nebeneinander angeordnet sind.
6. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei der Formkörper eine der Strahlungsaustrittsfläche abgewandte Rückseite (292) des Halbleiterchips zumindest bereichsweise bedeckt.
7. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei die Strahlungsaustrittsfläche durch ein
Strahlungskonversionselement (6) gebildet ist, das auf dem Halbleiterchip angeordnet ist.
8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7,
wobei das Strahlungskonversionselement zumindest bereichsweise unmittelbar an den Abstandshalter angrenzt.
9. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei
- das Halbleiterbauelement eine Kontaktstruktur (50) aufweist, die mit dem Halbleiterchip elektrisch leitend verbunden ist; - die Kontaktstruktur eine erste Kontaktfläche (51) und eine zweite Kontaktfläche (52) für die externe elektrische
Kontaktierung des Halbleiterbauelements aufweist; und
- die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche
an der Montagefläche zugänglich sind.
10. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9,
wobei die Kontaktstruktur über den Abstandshalter geführt ist.
11. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9 oder 10,
wobei die erste Kontaktfläche und die zweite Kontaktfläche auf dem Abstandshalter ausgebildet sind.
12. Halbleiterbauelement nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Halbleiterbauelement in Draufsicht auf die
Strahlungsaustrittsfläche eine rechteckige Grundform mit zumindest einer Einbuchtung (16) aufweist, wobei die
Kontaktstruktur eine Seitenfläche (160) der Einbuchtung zumindest bereichsweise bedeckt.
13. Halbleiterbauelement nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,
wobei der Formkörper die Montagefläche bildet und die
Montagefläche schräg oder senkrecht zur
Strahlungsaustrittsfläche verläuft .
14. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Montagefläche parallel zum aktiven Bereich verläuft.
15. Beleuchtungsvorrichtung (9) mit zumindest einem
Halbleiterbauelement (1) nach einem der vorhergehenden
Ansprüche und mit einem Lichtleiter (91), wobei im Betrieb durch die Strahlungsaustrittsfläche (10) des
Halbleiterbauelements austretende Strahlung in eine
Seitenfläche (910) des Lichtleiters einkoppelt.
16. Beleuchtungsvorrichtung nach Anspruch 15,
wobei das Halbleiterbauelement unmittelbar an den Lichtleiter angrenzt und die Strahlungsaustrittsfläche vom Lichtleiter beabstandet ist.
17. Verfahren zur Herstellung einer Mehrzahl von
Halbleiterbauelementen (1) mit den Schritten:
a) Bereitstellen einer Mehrzahl von Halbleiterchips (2), die jeweils einen zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (20) aufweisen; b) Bereichsweises Umformen der Halbleiterchips mit einer Formmasse zur Ausbildung eines Formkörperverbunds (40);
c) Ausbilden einer Abstandshalterstruktur (30) auf dem
Formkörperverbund; und
d) Vereinzeln des Formkörperverbunds in eine Mehrzahl von Halbleiterbauelementen, die jeweils einen Halbleiterchip und zumindest einen Abstandshalter (3) aufweisen, wobei der
Abstandshalter eine Strahlungsaustrittsfläche (10) in einer senkrecht zur Strahlungsaustrittsfläche verlaufenden
vertikalen Richtung überragt.
18. Verfahren nach Anspruch 17,
bei dem der Abstandshalterverbund zumindest eine Kavität (35) , die mit einem der Halbleiterchips überlappt, bildet und die Kavität mit einem Strahlungskonversionsmaterial (60) befüllt wird .
19. Verfahren nach Anspruch 17 oder 18,
bei dem
- der Formkörperverbund vor Schritt d) Ausnehmungen (42) aufweist ;
- auf dem Formkörperverbund eine Beschichtung (5) zur
Ausbildung einer Kontaktstruktur ausgebildet wird, wobei die Seitenflächen der Ausnehmungen von der Beschichtung bedeckt werden; und
- beim Vereinzeln die Ausnehmungen durchtrennt werden.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 19,
bei dem ein Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 14 hergestellt wird.
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