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WO2016162430A1 - Bauelement und verfahren zur herstellung eines bauelements - Google Patents

Bauelement und verfahren zur herstellung eines bauelements Download PDF

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Publication number
WO2016162430A1
WO2016162430A1 PCT/EP2016/057637 EP2016057637W WO2016162430A1 WO 2016162430 A1 WO2016162430 A1 WO 2016162430A1 EP 2016057637 W EP2016057637 W EP 2016057637W WO 2016162430 A1 WO2016162430 A1 WO 2016162430A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
carrier
semiconductor
anchoring structures
shaped body
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2016/057637
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Norwin Von Malm
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 DE112016001670.0T priority Critical patent/DE112016001670B8/de
Priority to US15/565,106 priority patent/US10236416B2/en
Priority to CN201680021160.1A priority patent/CN107431023B/zh
Publication of WO2016162430A1 publication Critical patent/WO2016162430A1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H10H—INORGANIC LIGHT-EMITTING SEMICONDUCTOR DEVICES HAVING POTENTIAL BARRIERS
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    • H10H20/80—Constructional details
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    • H10H20/831—Electrodes characterised by their shape
    • H10W70/69—
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
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    • H10H20/85—Packages
    • H10H20/857—Interconnections, e.g. lead-frames, bond wires or solder balls
    • H10W70/6875—
    • H10W99/00—

Definitions

  • a component and a method for producing a component are specified.
  • formed carrier may have insufficient mechanical stability due to poor adhesion between the layers of the carrier.
  • One task is to build a component with a high
  • this has a carrier and a semiconductor body arranged on the carrier.
  • the carrier may be a plurality of
  • the carrier has at least one metal layer, one
  • Shaped body layer and at least one electrically insulating insulating layer are configured to be formed from a plurality of materials.
  • the metal layer is especially for the electrical
  • the metal layer can be contiguous
  • the insulation layer is for electrically insulating between electrically conductive
  • Subregions or sub-layers of the carrier set up, wherein the subregions or sub-layers in particular associated with different electrical polarities of the device.
  • the shaped body layer forms a shaped body of the carrier.
  • the shaped body layer surrounds at least a part of the metal layer and / or the
  • the metal layer and / or the insulation layer can thus be embedded in the molding layer at least in certain areas.
  • the shaped body layer is formed coherently.
  • Example is the shaped body layer of an electrically insulating material, such as a plastic or
  • the shaped body layer and / or the insulating layer can be filled with inorganic or organic particles, for example with scattering particles.
  • the carrier may comprise a plurality of metal layers and / or a plurality of insulating layers.
  • anchoring structures are formed in the carrier.
  • the inner ones are formed in the carrier.
  • Anchoring structures can by indentations, such as in the form of recesses, or by bulges, such as in the form of protrusions, the metal layer or
  • Insulating layer or the insulating layers may be formed.
  • the anchoring structures at least two layers, in particular adjoining one another, of the group consisting of the metal layer, the shaped body layer and the insulating layer can be anchored to one another.
  • material of a first layer which, for example, forms an anchoring structure of the first layer, can be incorporated in one Engage anchoring structure of a second layer, whereby the first and the second layer by means of
  • Anchoring structures are anchored together.
  • the anchoring structures of the first and the second layer are adapted to each other in terms of their geometry, so that the first and the second layer
  • first and second layers may each be the metal layer or the molded body layer or
  • Be insulating layer Production-related roughness on side surfaces, which arise within the manufacturing tolerances during a method step, in particular during a laser separation process or an etching process, and contribute insignificantly to the anchoring, do not belong to the anchoring structure in the sense of the present application.
  • different layers of the carrier are anchored to each other, in particular at least with respect to a vertical direction. Under a vertical direction becomes a direction
  • the vertical direction is directed parallel to a growth direction of the semiconductor layers of the semiconductor body.
  • a lateral direction is understood as meaning a direction which runs parallel to the main extension surface of the semiconductor body. The vertical direction and the lateral direction are thus mutually orthogonal. Two layers are
  • Anchoring structures prevent the two Shifting or detaching layers from one another, especially in the case of external forces acting along the vertical direction.
  • this has a carrier and a semiconductor body arranged on the carrier in the vertical direction.
  • the carrier contains at least one metal layer for electrical
  • the component has internal
  • Anchoring structures formed in the carrier.
  • the inner anchoring structures at least two layers of the group consisting of the metal layer, the shaped body layer and the insulating layer are anchored to one another, for example at least with respect to the vertical direction.
  • one material of one layer of the carrier may interfere with the anchoring structures of another layer of the carrier, whereby a
  • Anchoring structure may have a branched shape in particular at one end.
  • Anchoring structures may take the form of three-dimensional interpenetrating structures, such as barbs,
  • the at least two layers are selected from the group consisting of
  • the anchoring structures can each have a cross section, for example along the
  • the inner anchoring structures Preferably, the inner anchoring structures
  • the anchoring structures may in each case more than two, about at least three or at least four, extending in different directions spikes
  • Anchoring structures of the anchored layers are almost completely excluded.
  • the insulating layer is in the vertical direction between the
  • the insulation layer can by means of the inner
  • Anchor structures anchored to the mold body layer may have two mutually different metal layers, wherein the insulating layer may at least partially serve as an electrical insulation between the two metal layers of the carrier.
  • the metal layer is a connection layer with a first one
  • Partial region and one of the first portion by a gap laterally spaced second portion may be a first
  • connection layer is connected to the structure by means of the inner anchoring structures
  • Anchored molding body layer For example, the inner anchoring structures may be formed in the gap.
  • the shaped body layer is preferably formed electrically insulating and can the space between the
  • Partial areas of the terminal layer partially or completely fill out.
  • the shaped body layer for example, surrounds the connection layer on all sides and forms a shaped body of the carrier.
  • the shaped body layer can be used both with the
  • Connection layer and anchored with the insulation layer approximately by different anchoring structures.
  • the semiconductor body has a first semiconductor layer on a side facing away from the carrier, a second semiconductor layer on a side facing the carrier and an active arranged between the first and second semiconductor layer
  • the active layer can be designed to generate an electromagnetic radiation during operation of the component.
  • the device has a via, which at least partially in the
  • the plated-through hole is arranged in particular for the electrical contacting of the first semiconductor layer and may extend from the carrier through the second semiconductor layer and the active layer into the first semiconductor layer.
  • the first subregion of the connection layer is electrically connected to the first semiconductor layer via the through-connection.
  • the second subregion may be electrically connected to the second semiconductor layer.
  • the component Due to the electrical contacting of the semiconductor body via the first and second partial area of the connection layer, the component can be arranged on the rear side, that is to say over one
  • the device may have a plurality of vias to achieve a uniform current distribution.
  • the carrier has a further one in addition to the connection layer
  • Metal layer on, for example, as a
  • the stabilizing layer of the device is formed.
  • the stabilizing layer is preferably between the
  • the stabilizing layer bridges the
  • Gap laterally completely between the subregions of the connection layer.
  • a laterally complete bridging of the gap means that the first partial area and the second partial area
  • Partial area at locations of the intermediate space are completely bridged by the stabilizing layer at least along a lateral direction.
  • Stabilization layer in plan view at least 60%, about at least 80% or at least 90% of the total
  • Stabilizing layer has a mechanically stabilizing effect on the component, so that possible mechanical weaknesses are largely or completely prevented, in particular at locations of the intermediate space.
  • the stabilizing layer is useful as a self-supporting layer of the
  • Stabilization layer is a metal or consists of a metal.
  • the stabilizing layer has a vertical thickness of between about 5 ym and 50 ym, or between 10 ym and 50 ym inclusive.
  • Stabilization layer may be formed contiguous.
  • Stabilization layer in particular for the electrical Contacting the semiconductor body set up.
  • the first semiconductor layer is over the first semiconductor layer
  • the stabilization layer may be in direct electrical contact with the via or with the first portion and thus be associated with the first electrical polarity of the device.
  • the stabilization layer is in particular electrically insulated from the second subregion of the connection layer by the electrically insulating insulating layer of the carrier.
  • the second semiconductor layer of the semiconductor body can be electrically connected via the stabilization layer to the second subregion of the connection layer.
  • the stabilization layer is associated with the second electrical polarity of the device and is in particular by the insulating layer or the insulating layers of the carrier of the second
  • the carrier has at least two metal layers, one of the at least two metal layers being in the vertical
  • Shaped layer is arranged stabilizing layer.
  • the further metal layer may be the connection layer or a mirror layer.
  • the stabilizing layer has internal anchoring structures of the carrier and is in particular with the insulating layer which also
  • Insulation layer may in the vertical direction between the stabilizing layer and the shaped body layer be arranged.
  • the insulating layer is anchored by various internal anchoring structures both with the stabilizing layer and with the shaped body layer, whereby a particularly high mechanical stability of the carrier can be achieved.
  • the carrier has at least two metal layers, wherein one of the at least two metal layers has one in the vertical direction between the semiconductor body and the semiconductor body
  • Shaped body arranged electrically conductive
  • the mirror layer is.
  • the mirror layer has inner
  • Anchoring structures and is in particular with the
  • Another metal layer of the at least two metal layers may be the connection layer, wherein the mirror layer is arranged between the connection layer and the semiconductor body.
  • the semiconductor body may have a surface facing away from the carrier which acts as a radiation passage area, for example as a
  • Radiation exit surface of the device is used.
  • Electromagnetic radiations which emerge laterally or rearwardly to the carrier may be at the mirror layer
  • the mirror layer may be designed to be electrically conductive, wherein the mirror layer for electrical contacting of the first semiconductor layer may be approximately in direct electrical contact with the via and / or with the first portion of the connection layer.
  • the carrier has three metal layers.
  • the device can also have two insulating layers and a shaped body layer.
  • the three metal layers can be the
  • connection layer be.
  • the two insulating layers may include a passivation layer disposed between the semiconductor body and the mirror layer, and one between the
  • Insulating layers and the shaped body layer may each have internal anchoring structures of the carrier.
  • the subregions of the connecting layer can be anchored to the shaped body layer with respect to the lateral and / or vertical direction.
  • the insulating layers may be anchored with respect to the lateral and / or vertical direction with the metal layers and / or with the shaped body layer.
  • the carrier has at least one or a plurality of
  • the protective element or the plurality of protective elements is in particular arranged such that they serve as protection against possible electrostatic
  • ESD electrostatic discharge
  • Protective element is for example as a fuse
  • the protective element is a
  • the protective element or the plurality of protective elements may be arranged between the first partial area and the second partial area of the connection layer.
  • the protective element and / or the plurality of protective elements can be produced by means of an SD printing process, for example during the formation of the subregions of the connection layer.
  • the semiconductor body is provided.
  • the semiconductor body may comprise a plurality of semiconductor layers, which are grown, for example, in layers on a growth substrate. The growth substrate can be partially or completely removed from the semiconductor body in a subsequent method step, so that the
  • Component in the finished state is in particular free of a growth substrate.
  • the carrier has a plurality of layers which
  • the carrier has, for example, at least one metal layer for electrical contacting of the semiconductor body, a non-metallic one
  • Shaped body layer and at least one electrically insulating insulating layer wherein inner anchoring structures are formed when forming the layers of the carrier in the carrier, so that at least two layers of the group of the metal layer, the shaped body layer and the insulating layer by means of the inner anchoring structures, in particular at least with respect to the vertical direction anchored to each other.
  • the carrier is in particular on the semiconductor body
  • the carrier is applied in layers to the semiconductor body. That is, the device is about free of a prefabricated, for example, separately produced by the semiconductor body carrier. In particular, the device is free of a connection layer, such as a solder layer or an adhesive layer which is arranged between the semiconductor body and the carrier.
  • a connection layer such as a solder layer or an adhesive layer which is arranged between the semiconductor body and the carrier.
  • the carrier with the inner anchoring structures is generated at least partially by means of a 3D printing method.
  • Insulating layer or the shaped body layer can be generated by means of the 3D printing process. It can
  • Anchoring structures applied different materials laterally side by side, wherein for the production of
  • Metal layer about metallic powders in the form of micro or nanoparticles by means of a 3D printing process to be printed.
  • the metallic powder for example, at least one of the materials nickel, gold, tungsten, silver and
  • Copper can be loose or in pastes or inks be bound.
  • local sintering such as by laser or sintering of the entire device in an oven may be used.
  • Insulating layer of polymers or ceramic powder printed by the 3D printing process The polymers may be in molten or dissolved or liquid form before printing.
  • the polymers may be epoxies, silicones, acrylates, polyethanes, polyterephthalates or polysilazanes. It is also possible that the polymers are filled with inorganic particles, such as scattering particles.
  • the polymers with particles of at least one of the materials glass, TiO 2, SiO 2, ZnO, ZrO 2, BN, Si 3 N 4, Al 2 O 3 and AlN
  • the ceramic powders may be in the form of microparticles or nanoparticles, for example, loosely bound or bound in pastes or inks.
  • the ceramic powders have at least one of the materials ZnO, ZrO 2, BN, Si 3 N 4, Al 2 O 3 and AlN.
  • Insulation layer are also different silica or Silesquioxane especially for the 3D printing process particularly suitable.
  • the process for curing the printed layers can be done by sintering the entire device in the oven or by local sintering by laser or by UV irradiation.
  • the metal layer is formed as a connection layer of the carrier with a first partial region and a second partial region laterally spaced from the first partial region by a gap, wherein the connection layer is internal
  • Anchoring structures of the carrier which means a 3D printing process are generated.
  • Shaped body layer may be formed by a non-metallic material, such as a molding compound or potting compound, wherein the shaped body layer in particular adjacent to the connection layer, and about a contour of the connection layer
  • Anchoring structures is anchored to the connection layer.
  • the intermediate space can be filled by the shaped body layer.
  • the shaped body layer can likewise be produced by a 3D printing method, for example in the same method step as the metal layer
  • the shaped body layer is produced by a casting method.
  • a casting process is generally understood a method by which a molding composition according to a predetermined shape
  • casting method includes casting
  • the metal layer with the anchoring structures is produced by a multi-stage method, such as a galvanic method.
  • the metal layer is in particular the connection layer with the subregions.
  • the shaped body layer can be formed by means of a casting or a pressing process, so that the metal layer with the anchoring structures or at least a part of the metal layer around of the
  • Mold body layer is surrounded and the metal layer by means of the anchoring structures with the shaped body layer anchored.
  • the metal layer is thus of the
  • Shaped body layer at least partially.
  • a plurality of components is produced, wherein the
  • Components first have a common carrier and a common semiconductor body, and the components are separated in a process step, so that the components each one as described above
  • Carrier arranged semiconductor body wherein the multilayered carrier and the carrier thereon
  • the method is particularly suitable for the production of a device as described above. Therefore, features described in conjunction with the component can also be used for the method and vice versa.
  • Figure 1 shows an embodiment of a device in
  • Figures 2 to 8 further embodiments of a
  • FIG. 100 A first exemplary embodiment of a component is shown schematically in FIG.
  • the component 100 has a carrier 1 and one arranged on the carrier
  • the semiconductor body 2 has a first semiconductor layer 21, a second semiconductor layer 22 and one between the first and the second
  • the semiconductor body comprises or consists of a III-V or II-VI compound semiconductor material.
  • Semiconductor layer 22 may be n-type, for example
  • second semiconductor layer 22 is p-type.
  • Semiconductor layer 22 and active layer 23 may each comprise one or a plurality of doped or undoped ones
  • the active layer 23 is in particular a p-n junction zone of the semiconductor body. In particular, during operation of the device 100, the active layer 23 emits or detects electromagnetic radiation in the visible, ultraviolet or infrared spectral range.
  • the device 100 is an optoelectronic semiconductor chip.
  • the carrier 1 thus forms a carrier of the semiconductor chip.
  • the semiconductor body 2 of the semiconductor chip is approximately directly adjacent to the carrier 1.
  • the semiconductor chip consists in particular of the carrier 1 and the semiconductor body 2.
  • the device 100 has a radiation passage area 101 and a rear side facing away from the radiation passage area.
  • the rear side 102 of the component is a rear side 102 of the carrier 1.
  • the radiation passage area 101 is structured.
  • the radiation passage area 101 is structured.
  • Radiation passage area 101 by a first main surface 201 of the semiconductor body 2, formed approximately through a surface of the first semiconductor layer 21.
  • the semiconductor body 2 has a second main surface 202, which faces the carrier 1 and which extends approximately through a surface of the second
  • Semiconductor layer 22 is formed. It is also possible for the radiation passage area 101 to be formed by a surface of a radiation-transmissive layer arranged on the first semiconductor layer 21. Preferably, the device 100 is external via the backside 102
  • the device 100 may be formed as a surface mountable device.
  • the carrier 1 has a shaped body layer 90, a plurality of insulating layers, namely, a first insulating layer 91, a passivation layer 92, and an intermediate insulating layer 93, as well as a plurality of
  • Metal layers namely a stabilizing layer 3, a connection layer 4 and a mirror layer 5 on.
  • the carrier has a diffusion barrier layer 7 and a contact layer 8 between the semiconductor body 2 and the connection layer 4.
  • the first insulation layer 91 may be used as a sub-layer of the passivation layer 92
  • the first insulating layer 91 and the Passivation layer 92 may be partially formed in a common process step or in separate process steps.
  • the diffusion barrier layer 7 it is possible to prevent metal atoms or metal ions from migrating from the connection layer 4 or from the mirror layer 5 into the contact layer 8 and into the semiconductor body 2 and thus into the active layer 23 and damage them.
  • the semiconductor body 2 has a recess 25.
  • the recess 25 extends from the carrier 1 through the second semiconductor layer 22 and the active layer 23
  • a plated-through hole 24 is formed.
  • Through-hole 24 is in the lateral direction
  • the via 24 is electrical
  • Through-hole 24 and the mirror layer 5 may have a same electrically conductive material.
  • the mirror layer 5 comprises a metal, such as aluminum, rhodium, palladium, silver or gold.
  • the mirror layer 5 reflects at least 60%, preferably at least 80%, particularly preferably at least 90%, of a portion of the spectrum of the active layer 23 impinging on it during operation of the component
  • the plated-through hole 24 is in particular in direct electrical contact with the mirror layer 5.
  • Mirror layer 5 and the stabilization layer 3 is the via 24 with the first portion 41 of
  • Terminal layer 4 electrically connected.
  • Through-hole 24 is directly or indirectly adjacent the first semiconductor layer 21 and is in the lateral direction in particular completely surrounded by the semiconductor body 2. It is also possible for the component to have a plurality of recesses 25 and plated-through holes 24 for electrical contacting of the first semiconductor layer 21, whereby a particularly uniform current distribution within the first semiconductor layer 21 is achieved.
  • connection layer 4 contains a first partial region 41 and one of the first partial region laterally spatially
  • Part area 41 and the second portion 42 is formed.
  • the intermediate space 40 is filled by the shaped body layer 90, which comprises, for example, a non-metallic material.
  • the first portion 41 is associated with a first electrical polarity of the device.
  • the second portion 42 is associated with a different from the first electrical polarity second electrical polarity of the device.
  • the semiconductor body 2 and thus the component 100 can be externally electrically contacted.
  • Stabilization layer 3 with the first portion 41 electrically connected.
  • the second semiconductor layer 22 is electrically connected via the contact layer 8 to the second subregion 42 of the connection layer 4.
  • the carrier 1 has on its rear side 102 a first connection layer 410 that is in electrical contact with the first subregion 41 and an electrical connection with the second subregion 42 Contact standing second connection layer 420. Via the connection layers 410 and 420, the device 100 can be electrically contacted externally.
  • the stabilization layer 3 is arranged between the semiconductor body 2 and the connection layer 4. In top view of the connection layer, the gap 40 of the stabilization layer 3 is laterally complete
  • the gap 40 is thus at least along a lateral direction of the
  • Stabilization layer 3 completely covered.
  • the stabilization layer 3 can completely cover the gap 40 in plan view. Due to the lateral
  • Bridging or covering of the gap 40 by the stabilization layer 3 remains no area of the active layer 23 or the semiconductor body 2 in particular in the region of the gap 40 without a mechanical
  • Metal layer namely by the stabilizing layer 3 or through the connection layer 4, so that the device 100 is formed particularly mechanically stable.
  • the stabilizing layer 3 has a vertical thickness which is preferably at least 5 ⁇ m, for example between 5 ⁇ m and 50 ⁇ m, for example between 5 ⁇ m and 30 ⁇ m or between 10 ⁇ m and 30 ⁇ m inclusive.
  • the connection layer 4 has a vertical thickness which is approximately at least as great, preferably at least 2 times, approximately at least 4 or 10 times as large as the vertical thickness of the stabilization layer 3.
  • the stabilization layer 3 and the connection layer 4 overlap in plan view, so that the Stabilization layer 3 and the connection layer 4
  • Stabilization layer 3 and the connection layer 4 together completely cover the active layer 23 in plan view.
  • no or hardly a region of the active layer 23 or the semiconductor body 2 remains without mechanical support by the mechanically stabilizing metal layers 3 and 4, so that the
  • Component 100 is particularly mechanically stable.
  • Stabilization layer 3 can be connected
  • the mirror layer 5 is in the figure 1 between the
  • Passivation layer 92 and the stabilizing layer 3 is arranged. Electromagnetic radiation emitted at the second main surface 203 of the semiconductor body 2 from the
  • Semiconductor body 2 emerge, can at the mirror layer 5 to the radiation passage area 101 of the device
  • the passivation layer 3 and / or the shaped body layer 90 may comprise scattering particles such as titanium oxide or silicon oxide, whereby the in the
  • Passivation layer 92 or in the shaped body layer 90 entering electromagnetic radiation can also be reflected back to the radiation passage area 101.
  • Shaped body layer 90 may each be filled with organic or inorganic particles such as at least one of
  • Materials Ti02, SiO2, ZnO, Zr02, BN, Si3N4, A1203 and A1N be filled.
  • the oranic and / or inorganic particles can also be used to adapt the thermal Expansion coefficients on the semiconductor and / or
  • the intermediate insulating layer 93 is interposed between the
  • the intermediate insulating layer 93 has an opening 11 through which the first portion 41 of the terminal layer 4 extends through the stabilizing layer 3.
  • the intermediate insulation layer 93 has a further opening 12, through which the second subregion 42 of the connection layer 4 extends through to the contact layer 8.
  • the interlayer insulating layer 93 serves to electrically insulate between the stabilizing layer 3 and the second portion 42 of the terminal layer 4.
  • the interlayer insulating layer 93 may be filled with particles
  • At least one of the materials Ti02, SiO2, ZnO, Zr02, BN, Si3N4, A1203 and A1N be filled.
  • the terminal layer 4 with the first partial area 41 and the second partial area 42 is bounded by the shaped body layer 90 in the lateral direction.
  • the first partial area 41 and the second partial area 42 respectively adjoin the molded body layer 90 on all sides in the lateral direction.
  • the shaped body layer 90 forms a shaped body of the carrier 1, wherein the shaped body layer 90 can be formed in one piece, that is, in a coherent manner.
  • connection layer 4 can thus be held together by the shaped body layer 90, whereby a stable support 1 of the device 100 is formed.
  • a stable support 1 of the device 100 is formed.
  • the carrier 1 has inner anchoring structures 6 which are formed in the carrier 1.
  • the inner structures 6 are lateral projections of the connection layer 4.
  • Part area 42 have such projections.
  • the molded body layer 90 is attached to the
  • Connection layer 4 formed with the inner anchoring structures 6, so that the shaped body layer 90 with the
  • Terminal layer 4 is anchored in the vertical direction. That is, displacement of the molded body layer 90 along the vertical direction relative to the terminal layer 4 is prevented by the anchoring. A detachment of the shaped body layer 90 from the connection layer 4 or
  • the inner anchoring structures 6 are parts of the first portion 41 and / or the second portion
  • Anchoring structures 6 adjacent to the back 102 of the carrier 1.
  • Subarea 42 thus each have an enlarged lateral cross section in the immediate vicinity of the rear side 102.
  • the 42 may have a plurality of anchoring structures 6 extending in different lateral directions.
  • first portion 41 and / or the second portion 42 of the terminal layer 4 may be formed be that the anchoring structures 6 each one
  • Rear 102 spaced vertically. Also are the
  • Anchoring structures 6 of the intermediate insulating layer 93 vertically spaced.
  • the shaped body layer 90 thus also has, at locations of the projections of the connection layer 4, inner anchoring structures 6 which are in the form of
  • Recesses of the shaped body layer 90 are formed. As in FIG. 1, the anchoring structures 6 of the connection layer 4 extend into the intermediate space 40. Compared with the component shown in FIG. 1, the component 100 shown in FIG. 2 has an increased mechanical stability of the carrier 1 due to the improved anchoring of the portions 41 and 42 of FIG.
  • Shaped body layer 90 along the vertical direction can thus be almost eliminated.
  • This exemplary embodiment substantially corresponds to the exemplary embodiment illustrated in FIG.
  • the anchoring structures 6, here the projections of the connection layer 4 are arranged at different vertical heights.
  • An anchoring structure 6 of the second partial area 42 overlaps an anchoring structure 6 of the first partial area 41 in the area of the intermediate space 40
  • Shaped body layer 90 is formed with a contour of the connection layer 4 with the anchoring structures 6 and has in the
  • Component 100 shown schematically. This
  • Embodiment corresponds essentially to the embodiment shown in FIG. In contrast, the inner anchoring structures 6 of the
  • Carrier 1 which are formed in the form of protrusions of the terminal layer 4 or as recesses of the molded body layer 90, each have a vertical cross section which varies along the lateral direction.
  • the anchoring structures 6 each have an end
  • connection layer 4 and the molding body layer 90 are adapted with respect to their local geometry, whereby the connection layer 4 and the molding body layer 90 form a positive connection at points of the inner anchoring structures 6.
  • the anchoring structures 6 in the form of protrusions or recesses may each have a multi-pointed structure at one end. As shown in Figure 4, can the anchoring structures 6 each two or more than two, about at least three or at least four, in
  • the anchoring structures 6 may each have an approximately vertical or lateral cross section, the
  • the terminal layer 4 and the molded body layer 90 are anchored to each other not only with respect to the vertical direction but also with respect to the lateral direction.
  • the anchoring structures 6 are formed in the form of barbs. The barbs may also be in different lateral and / or vertical
  • the anchoring structure thus has a branched shape.
  • the shaped body layer 90 each at one of its ends an enlarged cross-section, whereby an anchoring between the terminal layer 4 and the
  • Shaped body layer 90 is achieved both in the lateral direction and in the vertical direction. Furthermore, the first semiconductor layer 21 is over the
  • the second semiconductor layer 22 is in this case via the contact layer 8 and the stabilization layer 3 and optionally via a further sub-layer of the mirror layer 5 with the second portion 42 of the connection layer 4th
  • the via 24 extends through the stabilizing layer 3 therethrough.
  • the passivation layer 92 is arranged in regions in the lateral direction between the via 24 and the stabilization layer 3.
  • the mirror layer 5 is arranged between the stabilization layer 3 and the connection layer 4 in FIG.
  • the passivation layer 92 also performs the task of FIG. 1
  • Interlayer insulating layer 93 can be omitted, whereby the structure of the device 100 is simplified as a whole.
  • Figure 6 is another embodiment of a
  • Component 100 shown schematically. This
  • Embodiment corresponds essentially to the embodiment shown in the figure 1.
  • Stabilization layer 3 each anchoring structures 6th wherein the intermediate insulation layer 93 and the
  • Stabilization layer 3 are anchored to each other by means of anchoring structures 6.
  • the anchoring structures 6 in FIG. 6 each have an enlarged cross-section at one of their ends.
  • the anchoring structures 6 can also be multi-pointed as shown in FIG.
  • Component 100 shown schematically. This
  • Embodiment corresponds essentially to the embodiment shown in FIG.
  • the intermediate insulating layer 93 is anchored to the molded body layer 90 by means of the inner anchoring structures 6.
  • the intermediate insulating layer 93 is between the molded body layer 90 and the
  • Stabilization layer 3 is arranged.
  • the intermediate insulating layer 93 has a plurality of differently oriented anchoring structures 6, the intermediate insulating layer 93 being provided by means of the
  • Shaped body layer 90 is anchored.
  • Anchoring structures 6 of the intermediate insulating layer 93 are formed as projections, wherein the
  • Anchoring structures 6 of the shaped body layer 90 and the stabilizing layer 3 are formed as recesses.
  • Anchoring structures 6 of the shaped body layer 90 and the stabilizing layer 3 are formed as recesses.
  • Anchoring structures 6 of the intermediate insulating layer 93 are formed as recesses. Furthermore, the exemplary embodiment illustrated in FIG. 7 differs from the exemplary embodiment illustrated in FIG.
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of a component 100, this embodiment substantially corresponding to that shown in FIG.
  • Embodiment corresponds.
  • the passivation layer 92 as in FIG. 7, has a plurality of differently oriented anchoring structures 6 in the form of projections, wherein by means of the differently oriented anchoring structures 6
  • Mirror layer 5 is anchored.
  • Anchoring structures 6 can be prepared by various methods.
  • the carrier 1 with the inner anchoring structures 6 is preferably produced at least partially or completely by means of a 3D printing method.
  • Shaped body layer 90 by means of the 3D printing process
  • connection layer 4 with the sub-areas 41 and 42 by a 3D printing process will be produced.
  • the connection layer 4 can then be treated with a material, for example a molding compound, for shaping the molding layer, for example by means of a casting or a casting
  • Stabilization layer 3 are produced with the anchoring structures 6 by a multi-stage process.
  • the anchoring structures 6 can be produced by a multi-stage galvanic process.
  • the shaped body layer 90 can then be applied to the connection layer 4, for example by means of a casting or a pressing process.
  • FIG. 9 shows a further exemplary embodiment of a component 100, this embodiment substantially corresponding to that shown in FIG.
  • the carrier 1 has a protective element 94, which is designed in particular as a fuse.
  • the protection element 94 is a Schottsky diode or a thyristor.
  • the protective element 94 acts as a safeguard against possible electrostatic discharges (ESD: electrostatic discharge).
  • ESD electrostatic discharge
  • the protection member 94 is in the lateral direction between the first portion 41 and the second portion 42 of the terminal layer 4, namely, in the gap 40
  • the protective element 94 is of the
  • Shaped body layer 90 completely enclosed.
  • the protective element 94 is electrically conductive with the semiconductor body 2, for instance over the partial regions 41 and 42
  • the protective element 94 and the semiconductor body 2 can be connected in parallel, in particular anti-parallel, to one another.
  • the protective element 94 and the semiconductor body 2 can be connected in parallel, in particular anti-parallel, to one another.
  • the protective element 94 can be printed between the partial areas 41 and 42.
  • the protective element 94 can thus in the range of
  • the carrier 1 of the device 100 may include a plurality of such protective elements 94.
  • the carrier 1 illustrated in FIGS. 1 to 8 can likewise have one or a plurality of such protective elements 94.
  • connection layer 410 first connection layer

Landscapes

  • Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Semiconductor Integrated Circuits (AREA)

Abstract

Es wird ein Bauelement (100) mit einem Träger (1) und einem in vertikaler Richtung auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper (2) angegeben, wobei der Träger mindestens eine Metallschicht (3, 4, 5) zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers, eine nicht-metallische Formkörperschicht (90) und mindestens eine elektrisch isolierende Isolierungsschicht (92, 93) aufweist. In dem Träger sind innere Verankerungsstrukturen (6) gebildet, wobei mindestens zwei Schichten aus der Gruppe aus der Metallschicht, der Formkörperschicht und der Isolierungsschicht mittels der inneren Verankerungsstrukturen miteinander verankert sind. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements angegeben.

Description

Beschreibung
Bauelement und Verfahren zur Herstellung eines Bauelements Es werden ein Bauelement und ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements angegeben.
Ein herkömmliches Bauelement, das einen mehrschichtig
ausgebildeten Träger enthält, kann aufgrund einer schlechten Haftung zwischen den Schichten des Trägers eine unzureichende mechanische Stabilität aufweisen.
Eine Aufgabe ist es, ein Bauelement mit einer hohen
mechanischen Stabilität anzugeben. Des Weiteren wird ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung eines Bauelements angegeben .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Bauelements weist dieses einen Träger und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper auf. Der Träger kann eine Mehrzahl von
Schichten verschiedener Materialien aufweisen. Beispielsweise weist der Träger mindestens eine Metallschicht, eine
Formkörperschicht und mindestens eine elektrisch isolierende Isolierungsschicht auf.
Die Metallschicht ist insbesondere für die elektrische
Kontaktierung des Halbleiterkörpers über den Träger
eingerichtet. Die Metallschicht kann zusammenhängend
ausgebildet sein oder mehrere voneinander beabstandete
Teilbereiche aufweisen. Die Isolierungsschicht ist für die elektrische Isolierung zwischen elektrisch leitfähigen
Teilbereichen oder Teilschichten des Trägers eingerichtet, wobei die Teilbereiche oder Teilschichten insbesondere verschiedenen elektrischen Polaritäten des Bauelements zugeordnet sind.
Die Formkörperschicht bildet insbesondere einen Formkörper des Trägers. Beispielsweise umgibt die Formkörperschicht zumindest einen Teil der Metallschicht und/oder der
Isolierungsschicht ringsum. Die Metallschicht und/oder die Isolierungsschicht können somit zumindest bereichsweise in der Formkörperschicht eingebettet sein. Beispielsweise ist die Formkörperschicht zusammenhängend ausgebildet. Zum
Beispiel ist die Formkörperschicht aus einem elektrisch isolierenden Material, etwa aus einem Kunststoff oder
Vergussmaterial, gebildet. Die Formkörperschicht und/oder die Isolierungsschicht können mit anorganischen oder organischen Partikeln, etwa mit Streupartikeln, gefüllt sein. Der Träger kann eine Mehrzahl von Metallschichten und/oder eine Mehrzahl von Isolierungsschichten aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind in dem Träger Verankerungsstrukturen gebildet. Die inneren
Verankerungsstrukturen können durch Einbuchtungen, etwa in Form von Ausnehmungen, oder durch Ausbuchtungen, etwa in Form von Vorsprüngen, der Metallschicht beziehungsweise
Metallschichten, der Formkörperschicht und/oder der
Isolierungsschicht beziehungsweise der Isolierungsschichten gebildet sein. Mittels der Verankerungsstrukturen können zumindest zwei insbesondere aneinander angrenzende Schichten aus der Gruppe aus der Metallschicht, der Formkörperschicht und der Isolierungsschicht miteinander verankert werden.
Bei der Verankerung zweier aneinander angrenzender Schichten kann Material einer ersten Schicht, das beispielsweise eine Verankerungsstruktur der ersten Schicht bildet, in eine Verankerungsstruktur einer zweiten Schicht eingreifen, wodurch die erste und die zweite Schicht mittels der
Verankerungsstrukturen miteinander verankert sind.
Vorzugsweise sind die Verankerungsstrukturen der ersten und der zweiten Schicht hinsichtlich ihrer Geometrie einander angepasst, so dass die erste und die zweite Schicht
insbesondere eine formschlüssige Verbindung bilden. Die miteinander verankerten Schichten grenzen dabei insbesondere zumindest an Stellen der Verankerungsstrukturen unmittelbar aneinander an. Die erwähnte erste und zweite Schicht können jeweils die Metallschicht oder Formkörperschicht oder
Isolierungsschicht sein. Fertigungsbedingte Rauigkeiten an Seitenflächen, die im Rahmen der Herstellungstoleranzen während eines Verfahrensschrittes, insbesondere während eines Lasertrennprozesses oder eines Ätzprozesses, entstehen und unwesentlich zur Verankerung beitragen, zählen nicht zur Verankerungsstruktur im Sinne der vorliegenden Anmeldung.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind verschiedene Schichten des Trägers insbesondere zumindest bezüglich einer vertikalen Richtung miteinander verankert. Unter einer vertikalen Richtung wird eine Richtung
verstanden, die senkrecht zu einer Haupterstreckungsfläche des Halbleiterkörpers gerichtet ist. Insbesondere ist die vertikale Richtung parallel zu einer Aufwachsrichtung der Halbleiterschichten des Halbleiterkörpers gerichtet. Unter einer lateralen Richtung wird eine Richtung verstanden, die parallel zu der Haupterstreckungsfläche des Halbleiterkörpers verläuft. Die vertikale Richtung und die laterale Richtung sind somit zueinander orthogonal. Zwei Schichten sind
aufgrund der Verankerungsstrukturen bezüglich der vertikalen Richtung miteinander verankert, wenn die
Verankerungsstrukturen verhindern, dass sich die zwei Schichten insbesondere bei äußeren Krafteinwirkungen entlang der vertikalen Richtung voneinander verschieben oder ablösen.
In mindestens einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses einen Träger und einen in der vertikalen Richtung auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper auf. Der Träger enthält mindestens eine Metallschicht zur elektrischen
Kontaktierung des Halbleiterkörpers, eine nicht-metallische Formkörperschicht und mindestens eine elektrisch isolierende Isolierungsschicht. Das Bauelement weist innere
Verankerungsstrukturen auf, die in dem Träger gebildet sind. Mittels der inneren Verankerungsstrukturen sind mindestens zwei Schichten aus der Gruppe aus der Metallschicht, der Formkörperschicht und der Isolierungsschicht beispielsweise zumindest bezüglich der vertikalen Richtung miteinander verankert .
Aufgrund der inneren Verankerungsstrukturen kann ein Material einer Schicht des Trägers in die Verankerungsstrukturen einer anderen Schicht des Trägers eingreifen, wodurch eine
mechanische Haftung zwischen den Schichten des Trägers erhöht wird. Aufgrund der Verankerungsstrukturen kann eine
Grenzfläche zwischen zwei benachbarten Schichten des Trägers vergrößert sein, wodurch die Haftung zwischen den
benachbarten Schichten insgesamt verbessert ist. Die
Verankerungsstruktur kann dabei insbesondere an einem Ende eine verzweigte Form aufweisen. Die inneren
Verankerungsstrukturen können in Form von dreidimensionalen interpenetrierenden Strukturen, etwa als Widerhaken,
ausgebildet sein, wodurch die Haftung an den Grenzflächen, etwa an einer Metall-Isolierung-, Formkörper-Isolierung- oder Formkörper-Metall-Grenzfläche, erhöht ist und eine Ablösung der verschiedenen Schichten des Trägers an den Grenzflächen vollständig oder nahezu vollständig ausgeschlossen wird. Dies führt zu einer signifikant erhöhten mechanischen und thermo- mechanischen Stabilität des Trägers. Durch die Verankerung zumindest in der vertikalen Richtung kann verhindert werden, dass verschiedene Schichten des Trägers beispielsweise aufgrund der Wärme- oder äußeren Krafteinwirkung auf die Schichten oder im Laufe der Zeit etwa aufgrund der
abnehmenden Haftfestigkeit zwischen den Schichten voneinander ablösen .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements sind die zumindest zwei Schichten aus der Gruppe aus der
Metallschicht, der Formkörperschicht und der
Isolierungsschicht hinsichtlich ihrer lokalen Geometrie an Stellen der inneren Verankerungsstrukturen aneinander
angepasst, sodass die zumindest zwei Schichten dadurch zumindest bereichsweise eine formschlüssige Verbindung bilden. Die Verankerungsstrukturen können dabei jeweils einen Querschnitt aufweisen, der beispielsweise entlang der
vertikalen Richtung oder der lateralen Richtung variiert.
Vorzugsweise sind die inneren Verankerungsstrukturen
Vorsprünge oder Ausnehmungen der Metallschicht, der
Formkörperschicht und/oder der Isolierungsschicht, wobei der Träger so ausgebildet ist, dass die Vorsprünge einer Schicht in die Ausnehmungen der anderen Schicht des Trägers
eindringen können. Die Verankerungsstrukturen können dabei jeweils mehr als zwei, etwa mindestens drei oder mindestens vier, in verschiedene Richtungen erstreckende Zacken
aufweisen. Eine solche Verankerungsstruktur weist
beispielsweise an einem ihrer Enden einen vergrößerten
Querschnitt auf. Ein Ablösen zweier aneinander angrenzender und miteinander verankerter Schichten des Trägers mit einer inneren Verankerungsstruktur etwa in Form von einem Vorsprung und einer weiteren inneren Verankerungsstruktur etwa in Form von einer Ausnehmung, wobei sowohl der Vorsprung als auch die Ausnehmung an einem Ende einen vergrößerten Querschnitt aufweisen, kann aufgrund des Ineinandergreifens der
Verankerungsstrukturen der miteinander verankerten Schichten nahezu vollständig ausgeschlossen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die Isolierungsschicht in vertikaler Richtung zwischen dem
Halbleiterkörper und der Formkörperschicht angeordnet. Die Isolierungsschicht kann dabei mittels der inneren
Verankerungsstrukturen mit der Formkörperschicht verankert sein. Der Träger kann dabei zwei voneinander verschiedene Metallschichten aufweisen, wobei die Isolierungsschicht zumindest bereichsweise als eine elektrische Isolierung zwischen den zwei Metallschichten des Trägers dienen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements ist die Metallschicht eine Anschlussschicht mit einem ersten
Teilbereich und einem von dem ersten Teilbereich durch einen Zwischenraum lateral beabstandeten zweiten Teilbereich. Der erste Teilbereich der Metallschicht kann einer ersten
elektrischen Polarität und der zweite Teilbereich der
Metallschicht einer von der ersten elektrischen Polarität verschiedenen zweiten elektrischen Polarität des Bauelements zugeordnet sein. Insbesondere ist die Anschlussschicht mittels der inneren Verankerungsstrukturen mit der
Formkörperschicht verankert. Zum Beispiel können die inneren Verankerungsstrukturen in dem Zwischenraum ausgebildet sein. Die Formkörperschicht ist vorzugsweise elektrisch isolierend ausgebildet und kann den Zwischenraum zwischen den
Teilbereichen der Anschlussschicht teilweise oder vollständig ausfüllen. Die Formkörperschicht umgibt beispielsweise die Anschlussschicht allseitig und bildet einen Formkörper des Trägers. Die Formkörperschicht kann sowohl mit der
Anschlussschicht als auch mit der Isolierungsschicht etwa durch verschiedene Verankerungsstrukturen verankert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Halbleiterkörper eine erste Halbleiterschicht auf einer dem Träger abgewandten Seite, eine zweite Halbleiterschicht auf einer dem Träger zugewandten Seite und eine zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktive
Schicht auf. Die aktive Schicht kann zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung etwa im Betrieb des Bauelements ausgebildet sein. Beispielsweise weist das Bauelement eine Durchkontaktierung auf, die zumindest teilweise in dem
Halbleiterkörper ausgebildet ist. Die Durchkontaktierung ist insbesondere für die elektrische Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht eingerichtet und kann sich von dem Träger durch die zweite Halbleiterschicht und die aktive Schicht hindurch in die erste Halbleiterschicht erstrecken.
Beispielsweise ist der erste Teilbereich der Anschlussschicht über die Durchkontaktierung mit der ersten Halbleiterschicht elektrisch verbunden. Der zweite Teilbereich kann dabei mit der zweiten Halbleiterschicht elektrisch verbunden sein.
Durch die elektrische Kontaktierung des Halbleiterkörpers über den ersten und zweiten Teilbereich der Anschlussschicht kann das Bauelement rückseitig, das heißt über eine dem
Halbleiterkörper abgewandte Rückseite des Trägers, extern elektrisch kontaktiert werden und somit etwa als ein
oberflächenmontierbares Bauelement ausgebildet sein. Das Bauelement kann eine Mehrzahl von Durchkontaktierungen zur Erzielung einer gleichmäßen Stromverteilung aufweisen. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Träger neben der Anschlussschicht eine weitere
Metallschicht auf, die beispielsweise als eine
Stabilisierungsschicht des Bauelements ausgebildet ist. Die Stabilisierungsschicht ist bevorzugt zwischen dem
Halbleiterkörper und der Anschlussschicht angeordnet.
Vorzugsweise überbrückt die Stabilisierungsschicht den
Zwischenraum zwischen den Teilbereichen der Anschlussschicht lateral vollständig.
Eine lateral vollständige Überbrückung des Zwischenraums bedeutet, dass der erste Teilbereich und der zweite
Teilbereich an Stellen des Zwischenraums zumindest entlang einer lateralen Richtung von der Stabilisierungsschicht komplett überbrückt sind. Insbesondere überdeckt die
Stabilisierungsschicht in Draufsicht mindestens 60 %, etwa mindestens 80 % oder mindestens 90 % des gesamten
Zwischenraums. Die lateral vollständige Überbrückung oder Überdeckung des Zwischenraums durch die
Stabilisierungsschicht wirkt mechanisch stabilisierend auf das Bauelement, sodass mögliche mechanische Schwachstellen insbesondere an Stellen des Zwischenraums weitgehend oder vollständig unterbunden sind. Die Stabilisierungsschicht ist dabei zweckmäßig als eine selbstragende Schicht des
Bauelements ausgebildet. Zum Beispiel enthält die
Stabilisierungsschicht ein Metall oder besteht aus einem Metall. Bevorzugt weist die Stabilisierungsschicht eine vertikale Dicke etwa zwischen einschließlich 5 ym und 50 ym oder zwischen einschließlich 10 ym und 50 ym auf. Die
Stabilisierungsschicht kann zusammenhängend ausgebildet sein.
Zusammen mit der Anschlussschicht ist die
Stabilisierungsschicht insbesondere für die elektrische Kontaktierung des Halbleiterkörpers eingerichtet.
Beispielsweise ist die erste Halbleiterschicht über die
Durchkontaktierung, die Stabilisierungsschicht und den ersten Teilbereich der Anschlussschicht extern elektrisch
kontaktierbar . Die Stabilisierungsschicht kann dabei im direkten elektrischen Kontakt mit der Durchkontaktierung oder mit dem ersten Teilbereich stehen und somit der ersten elektrischen Polarität des Bauelements zugeordnet sein. In diesem Fall ist die Stabilisierungsschicht insbesondere durch die elektrisch isolierende Isolierungsschicht des Trägers von dem zweiten Teilbereich der Anschlussschicht elektrisch isoliert. Alternativ kann die zweite Halbleiterschicht des Halbleiterkörpers über die Stabilisierungsschicht mit dem zweiten Teilbereich der Anschlussschicht elektrisch verbunden sein. In diesem Fall ist die Stabilisierungsschicht der zweiten elektrischen Polarität des Bauelements zugeordnet und ist insbesondere durch die Isolierungsschicht beziehungsweise die Isolierungsschichten des Trägers von dem zweiten
Teilbereich der Anschlussschicht sowie von der
Durchkontaktierung elektrisch isoliert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Träger mindestens zwei Metallschichten auf, wobei eine der mindestens zwei Metallschichten die in vertikaler
Richtung zwischen dem Halbleiterkörper und der
Formkörperschicht angeordnete Stabilisierungsschicht ist. Die weitere Metallschicht kann die Anschlussschicht oder eine Spiegelschicht sein. Die Stabilisierungsschicht weist innere Verankerungsstrukturen des Trägers auf und ist insbesondere mit der Isolierungsschicht, die ebenfalls
Verankerungsstrukturen aufweist, verankert. Die
Isolierungsschicht kann dabei in vertikaler Richtung zwischen der Stabilisierungsschicht und der Formkörperschicht angeordnet sein. Vorzugsweise ist die Isolierungsschicht durch verschiedene innere Verankerungsstrukturen sowohl mit der Stabilisierungsschicht als auch mit der Formkörperschicht verankert, wodurch eine besonders hohe mechanische Stabilität des Trägers erzielbar ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Träger mindestens zwei Metallschichten auf, wobei eine der mindestens zwei Metallschichten eine in der vertikalen Richtung zwischen dem Halbleiterkörper und der
Formkörperschicht angeordnete elektrisch leitfähige
Spiegelschicht ist. Die Spiegelschicht weist innere
Verankerungsstrukturen auf und ist insbesondere mit der
Isolierungsschicht verankert. Eine weitere Metallschicht der mindestens zwei Metallschichten kann die Anschlussschicht sein, wobei die Spiegelschicht zwischen der Anschlussschicht und dem Halbleiterkörper angeordnet ist. Der Halbleiterkörper kann dabei eine dem Träger abgewandte Oberfläche aufweisen, die als Strahlungsdurchtrittsfläche, etwa als eine
Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements dient.
Elektromagnetische Strahlungen, die seitlich oder rückwärts zum Träger austreten, können an der Spiegelschicht
reflektiert und somit wieder in Richtung der
Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements zurückreflektiert werden, wodurch die Effizienz des Bauelements erhöht ist. Die Spiegelschicht kann dabei elektrisch leitfähig ausgebildet sein, wobei die Spiegelschicht zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht etwa im direkten elektrischen Kontakt mit der Durchkontaktierung und/oder mit dem ersten Teilbereich der Anschlussschicht stehen kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Träger drei Metallschichten auf. Das Bauelement kann zudem zwei Isolierungsschichten und eine Formkörperschicht aufweisen. Die drei Metallschichten können die
Stabilisierungsschicht, die Spiegelschicht und die
Anschlussschicht sein. Die zwei Isolierungsschichten können eine zwischen dem Halbleiterkörper und der Spiegelschicht angeordnete Passivierungsschicht und eine zwischen der
Stabilisierungsschicht und der Anschlussschicht angeordnete Zwischenisolationsschicht sein. Die Metallschichten,
Isolierungsschichten und die Formkörperschicht können jeweils innere Verankerungsstrukturen des Trägers aufweisen. Mittels der inneren Verankerungsstrukturen können die Teilbereiche der Anschlussschicht mit der Formkörperschicht bezüglich der lateralen und/oder vertikalen Richtung verankert sein. Dabei können die Isolierungsschichten bezüglich der lateralen und/oder vertikalen Richtung mit den Metallschichten und/oder mit der Formkörperschicht verankert sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Träger zumindest ein oder eine Mehrzahl von
Schutzelemente auf. Das Schutzelement oder die Mehrzahl von Schutzelementen ist insbesondere derart eingerichtet, dass diese als Schutz gegen möglichen elektrostatischen
Entladungen (ESD: electrostatic discharge) wirkt. Das
Schutzelement ist beispielsweise als Schmelzsicherung
ausgebildet. Insbesondere ist das Schutzelement eine
Schottsky-Diode oder ein Thyristor. Das Schutzelement oder die Mehrzahl von Schutzelemente kann zwischen dem ersten Teilbereich und dem zweiten Teilbereich der Anschlussschicht angeordnet sein. Insbesondere kann das Schutzelement und/oder die Mehrzahl von Schutzelementen mittels eines SD- Druckverfahrens etwa während der Ausbildung der Teilbereiche der Anschlussschicht erzeugt werden. In einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements mit einem Träger und einem in vertikaler Richtung auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper wird der Halbleiterkörper bereitgestellt. Der Halbleiterkörper kann eine Mehrzahl von Halbleiterschichten aufweisen, die beispielsweise schichtenweise auf einem Aufwachssubstrat aufgewachsen werden. Das Aufwachssubstrat kann in einem nachfolgenden Verfahrensschritt teilweise oder vollständig von dem Halbleiterkörper entfernt werden, sodass das
Bauelement im fertigen Zustand insbesondere frei von einem Aufwachssubstrat ist.
Der Träger weist eine Mehrzahl von Schichten auf, die
beispielsweise nacheinander oder zumindest teilweise
gleichzeitig, das heißt in einem gleichen Verfahrensschritt, ausgebildet werden können. Der Träger weist beispielsweise mindestens eine Metallschicht zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers, eine nicht-metallische
Formkörperschicht und mindestens eine elektrisch isolierende Isolierungsschicht auf, wobei innere Verankerungsstrukturen etwa beim Ausbilden der Schichten des Trägers im Träger gebildet werden, sodass mindestens zwei Schichten aus der Gruppe aus der Metallschicht, der Formkörperschicht und der Isolierungsschicht mittels der inneren Verankerungsstrukturen insbesondere zumindest bezüglich der vertikalen Richtung miteinander verankert werden.
Der Träger wird insbesondere an dem Halbleiterkörper
hergestellt. Insbesondere wird der Träger schichtensweise auf den Halbleiterkörper aufgebracht. Das heißt, das Bauelement ist etwa frei von einem vorgefertigten, zum Beispiel von dem Halbleiterkörper separat hergestellten Träger. Insbesondere ist das Bauelement frei von einer Verbindungsschicht, etwa von einer Lotschicht oder einer Klebeschicht, welche zwischen dem Halbleiterkörper und dem Träger angordnet ist. Der
Halbleiterkörper und der Träger bilden somit insbesondere eine integrale Einheit ohne Hilfe einer zwischen dem
Halbleiterkörper und dem Träger angeordneten
Verbindungsschicht .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Träger mit den inneren Verankerungsstrukturen zumindest teilweise mittels eines 3D-Druckverfahrens erzeugt.
Insbesondere werden die Verankerungsstrukturen, die
Ausnehmungen oder Vorsprünge der Metallschicht, der
Isolierungsschicht oder der Formkörperschicht sein können, mittels des 3D-Druckverfahrens erzeugt. Dabei können
Materialien verschiedener Schichten des Trägers, insbesondere der Metallschicht, der Formkörperschicht und der
Isolierungsschicht, etwa nach dem Prinzip des
Tintenstrahldruckes in aufeinanderfolgenden Schichten und vorzugsweise lateral nebeneinander aufgebracht werden.
Dazwischen kann je nach verwendetem Material getrocknet, chemisch vernetzt, etwa thermisch oder optisch induziert, oder beispielsweise mittels Laser gesintert werden, sodass die gedruckten Schichten des Trägers ausgehärtet werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden zur Herstellung des Trägers mit den inneren
Verankerungsstrukturen verschiedene Materialien lateral nebeneinander aufgebracht, wobei zur Herstellung der
Metallschicht etwa metallische Pulver in Form von Mikro- oder Nanopartikeln mittels eines 3D-Druckverfahrens gedruckt werden. Die metallischen Pulver, die beispielsweise zumindest eines der Materialien Nickel, Gold, Wolfram, Silber und
Kupfer enthalten, können lose oder in Pasten oder Tinten gebunden sein. Zur Aushärtung der gedruckten Schichten kann ein lokales Sintern etwa mittels Lasers oder ein Sintern des gesamten Bauelements in einem Ofen angewendet werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden zur Herstellung der Formkörperschicht und/oder der
Isolierungsschicht Polymere oder Keramikpulver mittels des 3D-Druckverfahrens gedruckt. Die Polymere können dabei vor dem Drucken in geschmolzener oder gelöster oder flüssiger Form sein. Die Polymere können Epoxide, Silikone, Acrylate, Polyethane, Polyterephthalate oder Polysilazane sein. Es ist auch möglich, dass die Polymere mit anorganischen Partikeln, etwa mit Streupartikeln, gefüllt sind. Beispielweise sind die Polymere mit Partikeln aus zumindest einem der Materialien Glas, Ti02, Si02, ZnO, Zr02, BN, Si3N4, A1203 und A1N
gefüllt. Die Keramikpulver können in Form von Mikro- oder Nanopartikeln vorliegen, die beispielsweise lose oder in Pasten oder Tinten gebunden sind. Beispielsweise weisen die Keramikpulver zumindest eines der Materialien ZnO, Zr02, BN, Si3N4, A1203 und A1N auf. Zur Herstellung der
Isolationsschicht sind außerdem verschiedene Siliziumdioxid- Bildner oder Silesquioxane insbesondere für das 3D- Druckverfahren besonders geeignet. Der Prozess zur Aushärtung der gedruckten Schichten kann durch Sintern des gesamten Bauelements im Ofen oder durch lokales Sintern mittels Laser oder durch UV-Bestrahlung erfolgen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Metallschicht als eine Anschlussschicht des Trägers mit einem ersten Teilbereich und einem von dem ersten Teilbereich durch einen Zwischenraum lateral beabstandeten zweiten Teilbereich ausgebildet, wobei die Anschlussschicht innere
Verankerungsstrukturen des Trägers aufweist, die mittels eines 3D-Druckverfahrens erzeugt werden. Die
Formkörperschicht kann durch ein nicht-metallisches Material, etwa eine Moldmasse oder Vergussmasse, gebildet sein, wobei die Formkörperschicht insbesondere an die Anschlussschicht angrenzt, und etwa eine Kontur der Anschlussschicht
nachformt, so dass die Formkörperschicht aufgrund der
Verankerungsstrukturen mit der Anschlussschicht verankert wird. Der Zwischenraum kann dabei von der Formkörperschicht ausgefüllt werden. Die Formkörperschicht kann dabei ebenfalls durch ein 3D-Druckverfahren erzeugt werden, zum Beispiel im gleichen Verfahrensschritt wie die Metallschicht
beziehungsweise Metallschichten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Formkörperschicht durch ein Gießverfahren hergestellt. Unter einem Gießverfahren wird allgemein ein Verfahren verstanden, mit dem eine Formmasse gemäß einer vorgegebenen Form
ausgestaltet und erforderlichenfalls ausgehärtet werden kann. Insbesondere umfasst der Begriff „Gießverfahren" Gießen
(molding) , Folien assistiertes Gießen (film assisted
molding), Spritzgießen (injection molding), Spritzpressen (transfer molding) und Formpressen (compression molding) .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Metallschicht mit den Verankerungsstrukturen durch ein mehrstufiges Verfahren, etwa galvanisches Verfahren erzeugt. Die Metallschicht ist insbesondere die Anschlussschicht mit den Teilbereichen. Die Formkörperschicht kann dabei mittels eines Gieß- oder eines Pressverfahrens ausgebildet werden, sodass die Metallschicht mit den Verankerungsstrukturen oder zumindest ein Teil der Metallschicht ringsum von der
Formkörperschicht umgeben wird und die Metallschicht mittels der Verankerungsstrukturen mit der Formkörperschicht verankert wird. Die Metallschicht wird somit von der
Formkörperschicht zumindest teilweise umgeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird eine Mehrzahl von Bauelementen hergestellt, wobei die
Bauelemente zunächst einen gemeinsamen Träger und einen gemeinsamen Halbleiterkörper aufweisen, und die Bauelemente in einem Verfahrensschritt vereinzelt werden, sodass die Bauelemente jeweils einen wie oben beschriebenen
mehrschichtig ausgebildeten Träger und einen auf diesem
Träger angeordneten Halbleiterkörper aufweisen, wobei die mehrschichtig ausgebildeten Träger und die darauf
angeordneten Halbleiterkörper der vereinzelten Bauelemente aus dem gemeinsamen Halbleiterkörper und dem gemeinsamen Träger entstanden sind.
Das Verfahren ist für die Herstellung eines vorstehend beschriebenen Bauelements besonders geeignet. In Zusammenha mit dem Bauelement beschriebene Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und umgekehrt.
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und
Weiterbildungen des Bauelements sowie des Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1 bis 8 erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen:
Figur 1 ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement in
schematischer Schnittansicht und
Figuren 2 bis 8 weitere Ausführungsbeispiele für ein
Bauelement in schematischen Schnittansichten. 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 werden.
Ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Bauelement ist in Figur 1 schematisch dargestellt. Das Bauelement 100 weist einen Träger 1 und einen auf dem Träger angeordneten
Halbleiterkörper 2 auf. Der Halbleiterkörper 2 weist eine erste Halbleiterschicht 21, eine zweite Halbleiterschicht 22 und eine zwischen der ersten und der zweiten
Halbleiterschicht angeordnete aktive Schicht 23 auf.
Insbesondere weist der Halbleiterkörper ein III-V- oder ein II-VI-Verbindungshalbleitermaterial auf oder besteht aus diesem. Die erste Halbleiterschicht 21 und die zweite
Halbleiterschicht 22 können beispielsweise n-leitend
beziehungsweise p-leitend ausgebildet sein, oder umgekehrt. Beispielsweise ist zweite Halbleiterschicht 22 p-leitend ausgebildet. Die erste Halbleiterschicht 21, die zweite
Halbleiterschicht 22 und die aktive Schicht 23 können jeweils eine oder eine Mehrzahl von dotierten oder undotierten
Schichten aufweisen. Die aktive Schicht 23 ist insbesondere eine p-n-Übergangszone des Halbleiterkörpers. Insbesondere emittiert oder detektiert die aktive Schicht 23 im Betrieb des Bauelements 100 eine elektromagnetische Strahlung im sichtbaren, ultravioletten oder infraroten Spektralbereich.
Insbesondere ist das Bauelement 100 ein optoelektronischer Halbleiterchip. Der Träger 1 bildet somit einen Träger des Halbleiterchips. Der Hableiterkörper 2 des Halbleiterchips grenzt etwa unmittelbar an den Träger 1 an. Der
Halbleiterchip besteht insbesondere aus dem Träger 1 und dem Halbleiterkörper 2. Das Bauelement 100 weist eine Strahlungsdurchtrittsfläche 101 und eine der Strahlungsdurchtrittsfläche abgewandte Rückseite auf. Insbesondere ist die Rückseite 102 des Bauelements eine Rückseite 102 des Trägers 1. Die Strahlungsdurchtrittsfläche 101 ist strukturiert ausgebildet. Insbesondere ist die
Strahlungsdurchtrittsfläche 101 durch eine erste Hauptfläche 201 des Halbleiterkörpers 2, etwa durch eine Oberfläche der ersten Halbleiterschicht 21 ausgebildet. Der Halbleiterkörper 2 weist eine dem Träger 1 zugewandte zweite Hauptfläche 202 auf, die etwa durch eine Oberfläche der zweiten
Halbleiterschicht 22 gebildet ist. Es ist auch möglich, dass die Strahlungsdurchtrittsfläche 101 durch eine Oberfläche einer auf der ersten Halbleiterschicht 21 angeordneten strahlungsdurchlässigen Schicht ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Bauelement 100 über die Rückseite 102 extern
elektrisch kontaktierbar . So kann das Bauelement 100 als ein oberflächenmontierbares Bauelement ausgebildet sein.
In der Figur 1 weist der Träger 1 eine Formkörperschicht 90, eine Mehrzahl von Isolierungsschichten, nämlich eine erste Isolierungsschicht 91, eine Passivierungsschicht 92 und eine Zwischenisolierungsschicht 93, sowie eine Mehrzahl von
Metallschichten, nämlich eine Stabilisierungsschicht 3, eine Anschlussschicht 4 und eine Spiegelschicht 5 auf. Des
Weiteren weist der Träger eine Diffusionsbarriereschicht 7 und eine Kontaktschicht 8 zwischen dem Halbleiterkörper 2 und der Anschlussschicht 4 auf. Die erste Isolierungsschicht 91 kann als eine Teilschicht der Passivierungsschicht 92
ausgebildet sein. Die erste Isolierungsschicht 91 und die Passivierungsschicht 92 können teilweise in einem gemeinsamen Verfahrensschritt oder in getrennten Verfahrensschritten ausgebildet werden. Mittels der Diffusionsbarriereschicht 7 kann verhindert werden, dass Metallatome oder Metallionen aus der Anschlussschicht 4 oder aus der Spiegelschicht 5 in die Kontaktschicht 8 und in den Halbleiterkörper 2 und somit in die aktive Schicht 23 migrieren und diese schädigen.
Der Halbleiterkörper 2 weist eine Ausnehmung 25 auf. Die Ausnehmung 25 erstreckt sich von dem Träger 1 durch die zweite Halbleiterschicht 22 und die aktive Schicht 23
hindurch in die erste Halbleiterschicht 21. In der Ausnehmung 25 ist eine Durchkontaktierung 24 ausgebildet. Die
Durchkontaktierung 24 ist dabei in lateraler Richtung
insbesondere vollumfänglich von der Passivierungsschicht 92 umgeben. Die Durchkontaktierung 24 ist elektrisch
leitfähig und weist beispielsweise ein Metall auf. Die
Durchkontaktierung 24 und die Spiegelschicht 5 können ein gleiches elektrisch leitfähiges Material aufweisen.
Beispielsweise weist die Spiegelschicht 5 ein Metall, etwa Aluminium, Rhodium, Palladium, Silber oder Gold, auf.
Insbesondere reflektiert die Spiegelschicht 5 mindestens 60 %, bevorzugt mindestens 80 %, besonders bevorzugt mindestens 90 % eines auf sie auftreffenden Anteils des Spektrums der von der aktiven Schicht 23 im Betrieb des Bauelements
erzeugten Strahlung.
Die Durchkontaktierung 24 steht insbesondere im direkten elektrischen Kontakt mit der Spiegelschicht 5. Über die
Spiegelschicht 5 und die Stabilisierungsschicht 3 ist die Durchkontaktierung 24 mit dem ersten Teilbereich 41 der
Anschlussschicht 4 elektrisch verbunden. Die
Durchkontaktierung 24 grenzt mittelbar oder unmittelbar an die erste Halbleiterschicht 21 an und ist in der lateralen Richtung insbesondere vollumfänglich von dem Halbleiterkörper 2 umgeben. Es ist auch möglich, dass das Bauelement eine Mehrzahl von Ausnehmungen 25 und Durchkontaktierungen 24 zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 aufweist, wodurch eine besonders gleichmäßige Stromverteilung innerhalb der ersten Halbleiterschicht 21 erzielt ist.
Die Anschlussschicht 4 enthält einen ersten Teilbereich 41 und einen von dem ersten Teilbereich lateral räumlich
beabstandeten zweiten Teilbereich 42, wobei ein Zwischenraum 40 zur elektrischen Isolierung zwischen dem ersten
Teilbereich 41 und dem zweiten Teilbereich 42 ausgebildet ist. Der Zwischenraum 40 ist dabei von der Formkörperschicht 90, die beispielsweise ein nicht-metallisches Material aufweist, aufgefüllt. Der erste Teilbereich 41 ist einer ersten elektrischen Polarität des Bauelements zugeordnet. Der zweite Teilbereich 42 ist einer von der ersten elektrischen Polarität verschiedenen zweiten elektrischen Polarität des Bauelements zugeordnet. Über den ersten Teilbereich 41 und den zweiten Teilbereich 42 der Anschlussschicht 40 kann der Halbleiterkörper 2 und somit das Bauelement 100 extern elektrisch kontaktierbar sein. In der Figur 1 ist die erste Halbleiterschicht 21 über die Durchkontaktierung 24, die Spiegelschicht 5 und die
Stabilisierungsschicht 3 mit dem ersten Teilbereich 41 elektrisch verbunden. Die zweite Halbleiterschicht 22 ist über die Kontaktschicht 8 mit dem zweiten Teilbereich 42 der Anschlussschicht 4 elektrisch verbunden. Der Träger 1 weist auf seiner Rückseite 102 eine mit dem ersten Teilbereich 41 im elektrischen Kontakt stehende erste Verbindungsschicht 410 und eine mit dem zweiten Teilbereich 42 im elektrischen Kontakt stehende zweite Verbindungsschicht 420 auf. Über die Verbindungsschichten 410 und 420 ist das Bauelement 100 extern elektrisch kontaktierbar . In der Figur 1 ist die Stabilisierungsschicht 3 zwischen dem Halbleiterkörper 2 und der Anschlussschicht 4 angeordnet. In Draufsicht auf die Anschlussschicht ist der Zwischenraum 40 von der Stabilisierungsschicht 3 lateral vollständig
überbrückt. Mit anderen Worten ist der Zwischenraum 40 somit zumindest entlang einer lateralen Richtung von der
Stabilisierungsschicht 3 komplett überdeckt. Insbesondere kann die Stabilisierungsschicht 3 den Zwischenraum 40 in Draufsicht vollständig bedecken. Aufgrund der lateralen
Überbrückung beziehungsweise Überdeckung des Zwischenraums 40 durch die Stabilisierungsschicht 3 bleibt kein Bereich der aktiven Schicht 23 oder des Halbleiterkörpers 2 insbesondere im Bereich des Zwischenraums 40 ohne eine mechanische
Unterstützung durch eine mechanisch stabilisierende
Metallschicht, nämlich durch die Stabilisierungsschicht 3 oder durch die Anschlussschicht 4, sodass das Bauelement 100 besonders mechanisch stabil ausgebildet ist.
Die Stabilisierungsschicht 3 weist eine vertikale Dicke auf, die vorzugsweise mindestens 5 ym beträgt, etwa zwischen einschließlich 5 ym und 50 ym, beispielsweise zwischen einschließlich 5 ym und 30 ym oder zwischen einschließlich 10 ym und 30 ym. Die Anschlussschicht 4 weist eine vertikale Dicke auf, die etwa mindestens genauso groß, bevorzugt mindestens 2-mal, etwa mindestens 4- oder 10-mal so groß ist wie die vertikale Dicke der Stabilisierungsschicht 3.
Bevorzugt überlappen sich die Stabilisierungsschicht 3 und die Anschlussschicht 4 in Draufsicht, sodass die Stabilisierungsschicht 3 und die Anschlussschicht 4
insbesondere mindestens 80 %, etwa mindestens 90 ~6 einer Gesamtfläche der aktiven Schicht 23 oder des
Halbleiterkörpers 2 bedecken. Insbesondere können die
Stabilisierungsschicht 3 und die Anschlussschicht 4 zusammen die aktive Schicht 23 in Draufsicht vollständig bedecken. Somit bleibt insbesondere kein oder kaum ein Bereich der aktiven Schicht 23 beziehungsweise des Halbleiterkörpers 2 ohne eine mechanische Unterstützung durch die mechanisch stabilisierenden Metallschichten 3 und 4, sodass das
Bauelement 100 besonders mechanisch stabil ist. Die
Stabilisierungsschicht 3 kann dabei zusammenhängend
ausgebildet sein. Die Spiegelschicht 5 ist in der Figur 1 zwischen der
Passivierungsschicht 92 und der Stabilisierungsschicht 3 angeordnet. Elektromagnetische Strahlungen, die an der zweiten Hauptfläche 203 des Halbleiterkörpers 2 aus dem
Halbleiterkörper 2 austreten, können an der Spiegelschicht 5 zur Strahlungsdurchtrittsfläche 101 des Bauelements
zurückreflektiert werden. Die Passivierungsschicht 3 und/oder die Formkörperschicht 90 können Streupartikel wie Titanoxid oder Siliziumoxid aufweisen, wodurch die in die
Passivierungsschicht 92 oder in die Formkörperschicht 90 eintretenden elektromagnetischen Strahlungen ebenfalls zur Strahlungsdurchtrittsfläche 101 zurückreflektiert werden können. Die Passivierungsschicht 92 und/oder die
Formkörperschicht 90 können jeweils mit organischen oder anorganischen Partikeln etwa aus zumindest einem der
Materialien Ti02, Si02, ZnO, Zr02, BN, Si3N4, A1203 und A1N gefüllt sein. Die oranischen und/oder anorganischen Partikel können auch zur Anpassung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten an den Halbleiter- und/oder
Metallschichten dienen.
Die Zwischenisolierungsschicht 93 ist zwischen der
Stabilisierungsschicht 3 und der Anschlussschicht 4
angeordnet. Die Zwischenisolierungsschicht 93 weist eine Öffnung 11 auf, durch die sich der erste Teilbereich 41 der Anschlussschicht 4 hindurch zur Stabilisierungsschicht 3 erstreckt. Die Zwischenisolierungsschicht 93 weist eine weitere Öffnung 12 auf, durch die sich der zweite Teilbereich 42 der Anschlussschicht 4 hindurch zur Kontaktschicht 8 erstreckt. Die Zwischenisolierungsschicht 93 dient der elektrischen Isolierung zwischen der Stabilisierungsschicht 3 und dem zweiten Teilbereich 42 der Anschlussschicht 4. Die Zwischenisolierungsschicht 93 kann mit Partikeln aus
zumindest einem der Materialien Ti02, Si02, ZnO, Zr02, BN, Si3N4, A1203 und A1N gefüllt sein.
Die Anschlussschicht 4 mit dem ersten Teilbereich 41 und dem zweiten Teilbereich 42 ist in der lateralen Richtung von der Formkörperschicht 90 begrenzt. Insbesondere grenzen der erste Teilbereich 41 und der zweite Teilbereich 42 jeweils in der lateralen Richtung allseitig an die Formkörperschicht 90 an. Die Formkörperschicht 90 bildet dabei einen Formkörper des Trägers 1, wobei die Formkörperschicht 90 einstückig, also zusammenhängend, ausgebildet sein kann. Die lateral
beabstandeten Teilbereiche 41 und 42 der Anschlussschicht 4 können somit durch die Formkörperschicht 90 zusammengehalten werden, wodurch ein stabiler Träger 1 des Bauelements 100 gebildet wird. In der Figur 1 sind Teile der
Passivierungsschicht 92, der Spiegelschicht 5, der
Stabilisierungsschicht 3 sowie der Zwischenisolierungsschicht 93 von der Formkörperschicht 90 ringsum umgeben. Der Träger 1 weist innere Verankerungsstrukturen 6 auf, die in dem Träger 1 gebildet sind. In der Figur 1 sind die inneren Strukturen 6 laterale Vorsprünge der Anschlussschicht 4. Sowohl der erste Teilbereich 41 als auch der zweite
Teilbereich 42 weisen solche Vorsprünge auf. Die Teilbereiche
41 und 42 weisen jeweils eine vertikale Seitenfläche auf, wobei die Verankerungsstrukturen 6 in Form von Vorsprüngen jeweils eine Stufe der Seitenflächen bilden. Die Vorsprünge und/oder Ausnehmungen können nur auf einer Seitenfläche, auf zwei gegenüberliegenden Seitenflächen oder auch allseitig auftreten. Die Formkörperschicht 90 ist an der
Anschlussschicht 4 mit den inneren Verankerungsstrukturen 6 angeformt, sodass die Formkörperschicht 90 mit der
Anschlussschicht 4 in der vertikalen Richtung verankert ist. Das heißt, ein Verschieben der Formkörperschicht 90 entlang der vertikalen Richtung relativ zu der Anschlussschicht 4 wird durch die Verankerung verhindert. Eine Ablösung der Formkörperschicht 90 von der Anschlussschicht 4 oder
umgekehrt wird somit weitgehend vermieden.
In der Figur 1 sind die inneren Verankerungsstrukturen 6 Teile des ersten Teilbereichs 41 und/oder des zweiten
Teilbereichs 42 der Anschlussschicht 4, wobei die
Verankerungsstrukturen 6 an die Rückseite 102 des Trägers 1 angrenzen. Der erste Teilbereich 41 und der zweite
Teilbereich 42 weisen somit jeweils in der unmittelbaren Nähe zu der Rückseite 102 einen vergrößerten lateralen Querschnitt auf. Der erste Teilbereich 41 und/oder der zweite Teilbereich
42 können eine Mehrzahl von sich in verschiedenen lateralen Richtungen erstreckenden Verankerungsstrukturen 6 aufweisen.
Alternativ können der erste Teilbereich 41 und/oder der zweite Teilbereich 42 der Anschlussschicht 4 so ausgebildet sein, dass die Verankerungsstrukturen 6 jeweils einen
allseitig lateral umlaufenden Vorsprung bilden.
In Figur 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
Bauelement in Schnittansicht dargestellt. Dieses
Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem
Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 in der Figur 1. Im Unterschied hierzu sind die Verankerungsstrukturen 6 der Teilbereiche 41 und 42 der Anschlussschicht 4 von der
Rückseite 102 vertikal beabstandet. Auch sind die
Verankerungsstrukturen 6 von der Zwischenisolierungsschicht 93 vertikal beanstandet. Die Formkörperschicht 90 weist somit an Stellen der Vorsprünge der Anschlussschicht 4 ebenfalls innere Verankerungsstrukturen 6 auf, die in Form von
Ausnehmungen der Formkörperschicht 90 ausgebildet sind. Wie in der Figur 1 erstrecken sich die Verankerungsstrukturen 6 der Anschlussschicht 4 in den Zwischenraum 40 hinein. Im Vergleich zu dem in der Figur 1 dargestellten Bauelement weist das in der Figur 2 dargestellte Bauelement 100 eine erhöhte mechanische Stabilität des Trägers 1 aufgrund der verbesserten Verankerung der Teilbereiche 41 und 42 der
Anschlussschicht 4 an der Formkörperschicht 90 auf. Eine Verschiebung der Teilbereiche 41 und 42 relativ zu der
Formkörperschicht 90 entlang der vertikalen Richtung kann somit nahezu ausgeschlossen werden.
In Figur 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
Bauelement 100 schematisch in Schnittansicht dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu sind die Verankerungsstrukturen 6, hier die Vorsprünge der Anschlussschicht 4, auf unterschiedlichen vertikalen Höhen angeordnet. In Draufsicht auf die Rückseite 102 überlappt eine Verankerungsstruktur 6 des zweiten Teilbereichs 42 mit einer Verankerungsstruktur 6 des ersten Teilbereiches 41 im Bereich des Zwischenraums 40. Die
Formkörperschicht 90 ist einer Kontur der Anschlussschicht 4 mit den Verankerungsstrukturen 6 angeformt und weist im
Bereich des Zwischenraums 40 mindestens zwei
Verankerungsstrukturen 6 in Form von Ausnehmungen auf, wobei sich die Ausnehmungen in Draufsicht auf die Rückseite 102 ebenfalls überlappen. Eine Delamination an Grenzflächen der Anschlussschicht 4 und der Formkörperschicht 90 kann somit insbesondere zumindest bezüglich der vertikalen Richtung ganz ausgeschlossen werden.
In Figur 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
Bauelement 100 schematisch dargestellt. Dieses
Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weisen die inneren Verankerungsstrukturen 6 des
Trägers 1, die in Form von Vorsprüngen der Anschlussschicht 4 oder als Ausnehmungen der Formkörperschicht 90 ausgebildet sind, jeweils einen vertikalen Querschnitt auf, der entlang der lateralen Richtung variiert. In der Figur 4 weisen die Verankerungsstrukturen 6 jeweils an einem Ende einen
vergrößerten Querschnitt auf. Die Verankerungsstrukturen 6 der Anschlussschicht 4 und der Formkörperschicht 90 sind hinsichtlich ihrer lokalen Geometrie angepasst, wodurch die Anschlussschicht 4 und die Formkörperschicht 90 an Stellen der inneren Verankerungsstrukturen 6 eine formschlüssige Verbindung bilden.
Die Verankerungsstrukturen 6 in Form von Vorsprüngen oder Ausnehmungen können jeweils an einem Ende eine mehrzackige Struktur aufweisen. Wie in der Figur 4 dargestellt, können die Verankerungsstrukturen 6 jeweils zwei oder mehr als zwei, etwa mindestens drei oder mindestens vier, sich in
verschiedene Richtungen erstreckende Zacken aufweisen. Das heißt, die Verankerungsstrukturen 6 können jeweils einen etwa vertikalen oder lateralen Querschnitt aufweisen, der
insbesondere parallel zu einer Seitenfläche der zugehörigen Schicht mit den korrespondierenden Verankerungsstrukturen verläuft, wobei der Querschnitt eine Mehrzahl, etwa
mindestens zwei oder mindestens drei oder mindestens vier, sich in verschiedene Richtungen erstreckende Zacken aufweisen kann. In der Figur 4 werden somit die Anschlussschicht 4 und die Formkörperschicht 90 nicht nur bezüglich der vertikalen Richtung, sondern auch bezüglich der lateralen Richtung miteinander verankert. Dadurch kann eine besonders hohe mechanische Stabilität des Trägers 1 erzielt werden. Es ist auch möglich, dass die Verankerungsstrukturen 6 in Form von Widerhaken ausgebildet sind. Die Widerhaken können sich ebenfalls in verschiedene laterale und/oder vertikale
Richtungen erstrecken. Die Verankerungsstruktur weist somit eine verzweigte Form auf.
In Figur 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
Bauelement 100 schematisch dargestellt, das im Wesentlichen dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel
entspricht. Im Unterschied hierzu weist die
Verankerungsstrukturen 6 der Anschlussschicht 4
beziehungsweise der Formkörperschicht 90 jeweils an einem ihrer Enden einen vergrößerten Querschnitt auf, wodurch eine Verankerung zwischen der Anschlussschicht 4 und der
Formkörperschicht 90 sowohl bezüglich der lateralen Richtung als auch bezüglich der vertikalen Richtung erzielt ist. Des Weiteren ist die erste Halbleiterschicht 21 über die
Durchkontaktierung 24 und eine Teilschicht der Spiegelschicht 5 und nicht über die Stabilisierungsschicht 3 mit dem ersten Teilbereich 41 der Anschlussschicht 4 elektrisch verbunden. Die zweite Halbleiterschicht 22 ist in diesem Fall über die Kontaktschicht 8 und die Stabilisierungsschicht 3 sowie optional über eine weitere Teilschicht der Spiegelschicht 5 mit dem zweiten Teilbereich 42 der Anschlussschicht 4
elektrisch verbunden. Das heißt, anders als in der Figur 1 ist die Stabilisierungsschicht 3 gemäß Figur 5 zur
elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22 eingerichtet und somit der zweiten Polarität des Bauelements zugeordnet .
In der Figur 5 erstreckt sich die Durchkontaktierung 24 durch die Stabilisierungsschicht 3 hindurch. Zur elektrischen
Isolierung ist die Passivierungsschicht 92 bereichsweise in der lateralen Richtung zwischen der Durchkontaktierung 24 und der Stabilisierungsschicht 3 angeordnet. Die Spiegelschicht 5 ist in der Figur 5 zwischen der Stabilisierungsschicht 3 und der Anschlussschicht 4 angeordnet. Die Passivierungsschicht 92 übernimmt außerdem die Aufgabe der in der Figur 1
dargestellten Zwischenisolierungsschicht 23, nämlich zur elektrischen Isolierung der Stabilisierungsschicht 3 von einem Teilbereich der Anschlussschicht 4, in diesem Fall von dem ersten Teilbereich 41, sodass auf die
Zwischenisolierungsschicht 93 verzichtet werden kann, wodurch der Aufbau des Bauelements 100 insgesamt vereinfacht wird. In Figur 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
Bauelement 100 schematisch dargestellt. Dieses
Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weisen die als die Zwischenisolierungsschicht 93 ausgebildete Isolierungsschicht und die
Stabilisierungsschicht 3 jeweils Verankerungsstrukturen 6 auf, wobei die Zwischenisolierungsschicht 93 und die
Stabilisierungsschicht 3 mittels der Verankerungsstrukturen 6 miteinander verankert sind. Die Verankerungsstrukturen 6 in der Figur 6 weisen jeweils einen vergrößerten Querschnitt an einem ihrer Enden auf. Die Verankerungsstrukturen 6 können wie in der Figur 4 dargestellt ebenfalls mehrzackig
ausgebildet sein.
In Figur 7 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
Bauelement 100 schematisch dargestellt. Dieses
Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist die Zwischenisolierungsschicht 93 mittels der inneren Verankerungsstrukturen 6 mit der Formkörperschicht 90 verankert. Die Zwischenisolierungsschicht 93 ist dabei zwischen der Formkörperschicht 90 und der
Stabilisierungsschicht 3 angeordnet.
Die Zwischenisolierungsschicht 93 weist eine Mehrzahl von unterschiedlich orientierten Verankerungsstrukturen 6 auf, wobei die Zwischenisolierungsschicht 93 mittels der
unterschiedlich orientierten Verankerungsstrukturen 6 sowohl mit der Stabilisierungsschicht 3 als auch mit der
Formkörperschicht 90 verankert ist. Die
Verankerungsstrukturen 6 der Zwischenisolierungsschicht 93 sind dabei als Vorsprünge ausgebildet, wobei die
Verankerungsstrukturen 6 der Formkörperschicht 90 und der Stabilisierungsschicht 3 als Ausnehmungen ausgebildet sind. Selbstverständlich ist es auch möglich, dass die
Verankerungsstrukturen 6 der Formkörperschicht 90 und der Stabilisierungsschicht 3 als Vorsprünge und die
Verankerungsstrukturen 6 der Zwischenisolierungsschicht 93 als Ausnehmungen ausgebildet sind. Des Weiteren unterscheidet sich das in der Figur 7 dargestellte Ausführungsbeispiel von dem in der Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel dadurch, dass die
Anschlussschicht 4 und die Formkörperschicht 90 wie in der Figur 5 dargestellte Verankerungsstrukturen 6 aufweisen und somit sowohl bezüglich der vertikalen Richtung als auch bezüglich der lateralen Richtung miteinander verankert sind.
In der Figur 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 dargestellt, wobei dieses Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem in der Figur 5 dargestellten
Ausführungsbeispiel entspricht. Im Unterschied hierzu weist die Passivierungsschicht 92 wie in der Figur 7 eine Mehrzahl von unterschiedlich orientierten Verankerungsstrukturen 6 in Form von Vorsprüngen auf, wobei mittels der unterschiedlich orientierten Verankerungsstrukturen 6 die
Passivierungsschicht 92 sowohl mit der Stabilisierungsschicht 3, mit der Formkörperschicht 90 als auch mit der
Spiegelschicht 5 verankert ist.
Das Bauelement 100 mit dem Halbleiterkörper 2 und dem Träger 1, wobei der Träger 1 eine Mehrzahl von inneren
Verankerungsstrukturen 6 aufweist, kann durch verschiedene Verfahren hergestellt werden. Vorzugsweise wird der Träger 1 mit den inneren Verankerungsstrukturen 6 zumindest teilweise oder komplett mittels eines 3D-Druckverfahrens erzeugt.
Insbesondere können die Metallschichten 3, 4 und 5 und/oder die Isolierungsschichten 92 und 93 und/oder die
Formkörperschicht 90 mittels des 3D-Druckverfahrens
ausgebildet werden.
Es ist auch möglich, dass lediglich die Anschlussschicht 4 mit den Teilbereichen 41 und 42 durch ein 3D-Druckverfahren hergestellt wird. Die Anschlussschicht 4 kann dann mit einem Material, beispielsweise einer Moldmasse, zur Formung der Formkörperschicht etwa mittels eines Gieß- oder eines
Pressverfahrens umschlossen werden. Als eine weitere
Alternative können die Anschlussschicht 4 und/oder die
Stabilisierungsschicht 3 mit den Verankerungsstrukturen 6 durch ein mehrstufiges Verfahren erzeugt werden. Insbesondere können die Verankerungsstrukturen 6 durch ein mehrstufiges galvanisches Verfahren erzeugt werden. Die Formkörperschicht 90 kann dann zum Beispiel mittels eines Gieß- oder eines Pressverfahrens auf die Anschlussschicht 4 aufgebracht werden .
In der Figur 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 dargestellt, wobei dieses Ausführungsbeispiel im Wesentlichen dem in der Figur 8 dargestellten
Ausführungsbeispiel entspricht. Im Unterschied hierzu weist der Träger 1 ein Schutzelement 94 auf, das insbesondere als Schmelzsicherung ausgebildet ist. Beispielsweise ist das Schutzelement 94 eine Schottsky-Diode oder ein Thyristor. Das Schutzelement 94 wirkt etwa als Sicherung gegen möglichen elektrostatischen Entladungen (ESD: electrostatic discharge) . Das Schutzelement 94 ist in der lateralen Richtung zwischen dem ersten Teilbereich 41 und dem zweiten Teilbereich 42 der Anschlussschicht 4, nämlich in dem Zwischenraum 40
angeordnet. Das Schutzelement 94 ist von der
Formkörperschicht 90 vollständig umschlossen. Insbesondere ist das Schutzelement 94 mit dem Halbleiterkörper 2, etwa über die Teilbereiche 41 und 42, elektrisch leitend
verbunden. Das Schutzelement 94 und der Halbleiterkörper 2 können parallel, insbesondere anti-parallel, zueinander verschaltet sein. Insbesondere kann das Schutzelement
und/oder die Mehrzahl von Schutzelementen mittels eines 3D- Druckverfahrens etwa während der Ausbildung der Teilbereiche der Anschlussschicht erzeugt werden. Mit anderen Worten kann das Schutzelement 94 bei hinreichender Auflösung eines 3D- Druckers zwischen den Teilbereichen 41 und 42 mitgedruckt werden. Das Schutzelement 94 kann somit im Bereich des
Zwischenraums 40 mittels des 3D-Druckverfahrens mitgedruckt werden. Alternativ ist es auch möglich, das Schutzelement 94 separat herzustellen und in den Träger 1 einzubringen. Auch kann der Träger 1 des Bauelements 100 eine Mehrzahl solcher Schutzelemente 94 aufweisen. Der in den Figuren 1 bis 8 dargestellte Träger 1 kann ebenfalls ein oder eine Mehrzahl von solchen Schutzelementen 94 aufweisen.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Anmeldung 10 2015 105 509.0, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr 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.
Bezugs zeichenliste
Bauelement
Strahlungsdurchtrittsfläche
Rückseite des Bauelements
Träger
Öffnung
weitere Öffnung
2 Halbleiterkörper
201 erste Hauptfläche des Halbleiterkörpers
202 zweite Hauptfläche des Halbleiterkörpers 21 erste Halbleiterschicht
22 zweite Halbleiterschicht
23 aktive Schicht
24 Durchkontaktierung
25 Ausnehmung 3 Stabilisierungsschicht
4 Anschlussschicht
40 Zwischenraum
41 erster Teilbereich der Anschlussschicht
42 zweiter Teilbereich der Anschlussschicht 410 erste Verbindungsschicht
420 zweite Verbindungsschicht
5 Spiegelschicht
7 Diffusionsbarriereschicht
8 Kontaktschicht
90 Formkörperschicht
91 erste Isolierungsschicht 92 Passivierungsschicht
93 Zwischenisolationsschicht
94 Schutzelement

Claims

Patentansprüche
1. Bauelement (100) mit einem Träger (1) und einem in vertikaler Richtung auf dem Träger angeordneten
Halbleiterkörper (2), wobei
- der Träger mindestens eine Metallschicht (3, 4, 5) zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers, eine nicht-metallische Formkörperschicht (90) und
mindestens eine elektrisch isolierende
Isolierungsschicht (92, 93) aufweist, wobei die
Isolierungsschicht (92, 93) in vertikaler Richtung zwischen dem Halbleiterkörper (2) und der
Formkörperschicht (90) angeordnet ist, und
- innere Verankerungsstrukturen (6) in dem Träger
gebildet sind, wobei zumindest zwei Schichten aus der
Gruppe aus der Metallschicht, der Formkörperschicht und der Isolierungsschicht mittels der inneren
Verankerungsstrukturen miteinander verankert sind. 2. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die zumindest zwei Schichten aus der Gruppe aus der Metallschicht (3, 4, 5), der Formkörperschicht (90) und der Isolierungsschicht (92, 93) mittels der inneren
Verankerungsstrukturen (6) bezüglich der vertikalen Richtung miteinander verankert sind.
3. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die zumindest zwei Schichten aus der Gruppe aus der Metallschicht (3, 4, 5), der Formkörperschicht (90) und der Isolierungsschicht (92, 93) hinsichtlich ihrer lokalen
Geometrie an Stellen der inneren Verankerungsstrukturen (6) aneinander angepasst sind, wodurch die zumindest zwei Schichten zumindest bereichsweise eine formschlüssige
Verbindung bilden.
4. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verankerungsstrukturen (6) jeweils einen
Querschnitt aufweisen, der entlang der vertikalen Richtung oder einer lateralen Richtung variiert.
5. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Verankerungsstrukturen (6) Vorsprünge oder
Ausnehmungen der Metallschicht (3, 4, 5), der
Formkörperschicht (90) und/oder der Isolierungsschicht (92, 93) sind, wobei die Verankerungsstrukturen jeweils mehr als zwei sich in verschiedene Richtungen erstreckende Zacken aufweisen.
6. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Isolierungsschicht (92, 93) in vertikaler
Richtung zwischen dem Halbleiterkörper (2) und der
Formkörperschicht (90) angeordnet ist, wobei die
Isolierungsschicht mittels der inneren Verankerungsstrukturen (6) mit der Formkörperschicht (90) verankert ist.
7. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Metallschicht (3, 4, 5) eine Anschlussschicht (4) mit einem ersten Teilbereich (41) und einem von dem ersten Teilbereich durch einen Zwischenraum (40) lateral
beabstandeten zweiten Teilbereich (42) ist, wobei
- der erste Teilbereich einer ersten elektrischen
Polarität und der zweite Teilbereich einer von der ersten elektrischen Polarität verschiedenen zweiten elektrischen Polarität des Bauelements zugeordnet ist, - die Anschlussschicht mittels der inneren
Verankerungsstrukturen (6) mit der Formkörperschicht (90) verankert ist. 8. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem
- der Halbleiterkörper (2) eine erste Halbleiterschicht (21) auf einer dem Träger (1) abgewandten Seite, eine zweite Halbleiterschicht (22) auf einer dem Träger zugewandten Seite und eine zwischen der ersten
Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht angeordnete aktive Schicht (23) aufweist, wobei die aktive Schicht im Betrieb des Bauelements zur Erzeugung einer elektromagnetischen Strahlung ausgebildet ist, - eine Durchkontaktierung (24) zumindest teilweise in dem
Halbleiterkörper ausgebildet ist, die sich von dem
Träger durch die zweite Halbleiterschicht und die aktive Schicht hindurch in die erste Halbleiterschicht
erstreckt, wobei der erste Teilbereich (41) über die Durchkontaktierung mit der ersten Halbleiterschicht elektrisch verbunden ist, und
- der zweite Teilbereich (42) mit der zweiten
Halbleiterschicht elektrisch verbunden ist. 9. Bauelement nach einem der Ansprüche 7 bis 8,
das eine zwischen dem Halbleiterkörper (2) und der
Anschlussschicht (4) angeordnete Stabilisierungsschicht (3) aus Metall aufweist, wobei die Stabilisierungsschicht den Zwischenraum (40) zwischen den Teilbereichen (41, 42) lateral vollständig überbrückt.
Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Träger (1) mindestens zwei Metallschichten (3, 4, 5) aufweist, wobei eine der mindestens zwei Metallschichten eine in vertikaler Richtung zwischen dem Halbleiterkörper (2) und der Formkörperschicht (90) angeordnete
Stabilisierungsschicht (3) ist, die mittels der inneren
Verankerungsstrukturen (6) mit der Isolierungsschicht (92, 93) verankert ist.
11. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die Isolierungsschicht (92, 93) in vertikaler
Richtung zwischen der Stabilisierungsschicht (3) und der Formkörperschicht (90) angeordnet und mittels der inneren Verankerungsstrukturen (6) sowohl mit der
Stabilisierungsschicht (3) als auch mit der Formkörperschicht (90) verankert ist.
12. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Träger (1) mindestens zwei Metallschichten (3, 4, 5) aufweist, wobei eine der mindestens zwei Metallschichten eine in vertikaler Richtung zwischen dem Halbleiterkörper (2) und der Formkörperschicht (90) angeordnete elektrisch
leitfähige Spiegelschicht (5) ist, wobei die Spiegelschicht mittels der inneren Verankerungsstrukturen (6) mit der
Isolierungsschicht (92, 93) verankert ist.
13. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei
- das Bauelement ein Halbleiterchip ist,
- der Träger (1) einen Träger des Halbleiterchips bildet und,
- der Hableiterkörper (2) des Halbleiterchips unmittelbar an den Träger (1) angrenzt.
14. Bauelement nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Schutzelement (94) im Träger (1) ausgebildet ist, wobei das Schutzelement (94) mit dem Halbleiterkörper (2) elektrisch leitend verbunden ist und als Schutz gegen
elektrostatische Entladung dient.
15. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (100) mit einem Träger (1) und einem in vertikaler Richtung auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper (2), mit folgenden
Schritten :
- Bereitstellen des Halbleiterkörpers,
- Ausbilden des Trägers mit mindestens einer
Metallschicht (3, 4, 5) zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers, einer nicht-metallischen
Formkörperschicht (90) und mindestens einer elektrisch isolierenden Isolierungsschicht (92, 93), wobei innere Verankerungsstrukturen (6) in dem Träger gebildet werden, wodurch mindestens zwei Schichten aus der
Gruppe aus der Metallschicht, der Formkörperschicht und der Isolierungsschicht mittels der inneren
Verankerungsstrukturen miteinander verankert werden, wobei der Träger (1) an dem Halbleiterkörper (2) hergestellt wird, indem der Träger (1) schichtenweise auf den Halbleiterkörper (2) aufgebracht wird.
16. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem zur Herstellung des Trägers (1) mit den inneren
Verankerungsstrukturen (6) verschiedene Materialien lateral nebeneinander aufgebracht werden, wobei
- zur Herstellung der Metallschicht (3, 4, 5) metallische Pulver in Form von Mikro- oder Nanopartikeln mittels eines 3D-Druckverfahrens gedruckt werden, und - zur Herstellung der Formkörperschicht (90) und/oder der Isolierungsschicht (92, 93) Polymere oder Keramikpulver mittels des 3D-Druckverfahrens gedruckt werden. 17. Verfahren nach Anspruch 15,
bei dem die Metallschicht (3, 4, 5) eine Anschlussschicht (4) mit einem ersten Teilbereich (41) und einem von dem ersten Teilbereich durch einen Zwischenraum (40) lateral
beabstandeten zweiten Teilbereich (42) ist, wobei die
Anschlussschicht mit den Verankerungsstrukturen (6) mittels eines 3D-Druckverfahrens ausgebildet wird und die
Formkörperschicht (90) durch ein nicht-metallisches Material so ausgebildet wird, dass die Formkörperschicht an die
Anschlussschicht angrenzt und mittels der
Verankerungsstrukturen mit der Anschlussschicht verankert wird .
18. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem ein Schutzelement (94) im Bereich des Zwischenraums (40) mittels des 3D-Druckverfahrens mitgedruckt wird.
19. Verfahren nach Anspruch 15,
bei dem die Metallschicht (3, 4, 5) die
Verankerungsstrukturen (6) aufweist und von der
Formkörperschicht (90) zumindest teilweise umgeben wird, wobei die Metallschicht mit den Verankerungsstrukturen durch ein mehrstufiges galvanisches Verfahren erzeugt wird und die Formkörperschicht (90) mittels eines Gieß- oder eines
Pressverfahrens ausgebildet wird.
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