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WO2017016945A1 - Halbleiterbauelement und dessen herstellungsverfahren - Google Patents

Halbleiterbauelement und dessen herstellungsverfahren Download PDF

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WO2017016945A1
WO2017016945A1 PCT/EP2016/067245 EP2016067245W WO2017016945A1 WO 2017016945 A1 WO2017016945 A1 WO 2017016945A1 EP 2016067245 W EP2016067245 W EP 2016067245W WO 2017016945 A1 WO2017016945 A1 WO 2017016945A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
connection
layers
semiconductor
composite
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/EP2016/067245
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English (en)
French (fr)
Inventor
Juergen Moosburger
Lutz Hoeppel
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 US15/747,165 priority Critical patent/US10629781B2/en
Publication of WO2017016945A1 publication Critical patent/WO2017016945A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • H10W72/9415—
    • H10W72/952—
    • H10W74/014—

Definitions

  • the semiconductor chip can be enveloped with a potting compound, whereby a component with the semiconductor chip and the hardened potting compound is formed as a housing.
  • the housing can also be made separately and the
  • Semiconductor chip can be placed in it.
  • One object is to provide a simplified and inexpensive process for producing a mechanically stable
  • a composite of a semiconductor layer stack, a first connection layer and a second connection layer is provided.
  • the composite is preferably a wafer composite.
  • the wafer composite may have a growth substrate onto which the
  • Coating process preferably by an epitaxial process, is applied.
  • the first connection layer and the second connection layer are in particular for
  • the composite may also have a plurality of first connection layers and a plurality of second connection layers.
  • the connection layers can by means of a
  • Coating process such as by means of a galvanic or electroless plating process, on the
  • Semiconductor layer stack can be applied.
  • the composite is provided with a first metal layer.
  • the first metal layer is arranged in the vertical direction approximately between the connection layers and the semiconductor layer stack.
  • the first metal layer is one of the group of the first and the second
  • Terminal layer electrically connected and electrically isolated from the other terminal layer of this group.
  • Main extension surface of the semiconductor layer stack is directed. Under a lateral direction becomes a
  • Main extension surface of the semiconductor layer stack runs.
  • the vertical direction and the lateral direction are transverse, in particular directed perpendicular to each other.
  • Metal layer has a greater average vertical thickness than an average vertical thickness of the first terminal layer or an average vertical thickness of the second
  • connection layer In plan view, the first metal layer arranged between the terminal layers Bridging the intermediate area laterally, preferably covering a majority of at least about 60%, at least 70% or at least 90% of the intermediate area and thereby mechanically covering the component to be produced at locations of the intermediate area
  • Terminal layer are through this intermediate area
  • the composite can be a
  • each metal layer is a pair of a first
  • the first metal layer or the first metal layers can thus serve as a mechanical reinforcement for the semiconductor layer stack as well as for the components to be produced.
  • the composite is combined with one or a plurality of separation trenches
  • Such a trench may extend in the vertical direction into the semiconductor layer stack.
  • the semiconductor layer stack is divided by the separating trench or by the plurality of separating trenches, for example after a dicing step along the separating trenches, into a plurality of semiconductor bodies of the components to be produced. That is, the
  • Composite with the semiconductor layer stack may be provided at the wafer level, wherein the semiconductor layer stack may be singulated into a plurality of semiconductor bodies.
  • the semiconductor layer stack may be a first
  • semiconductor layer of a first charge carrier type and a second semiconductor layer of a second charge carrier type Furthermore, the semiconductor layer stack has an active layer, in particular between the first and the second semiconductor layer is disposed.
  • the active layer is a p-n transition zone.
  • the active layer may be formed as a layer or as a layer sequence of several layers.
  • the active layer is in particular adapted to emit electromagnetic radiation approximately in the visible,
  • the semiconductor layer stack may be applied in layers to a growth substrate by means of an epitaxy process.
  • the composite can therefore also have a growth substrate on which the
  • Semiconductor layer stack is arranged.
  • growth substrate may be in a subsequent
  • Process step are removed from the semiconductor layer stack, so that the device to be produced in particular is free of a growth substrate.
  • the semiconductor layer stack has a first main surface, which is formed for example as a radiation passage area. Furthermore, the
  • the second main surface which is formed for example by a surface of a semiconductor layer, for example, the second semiconductor layer.
  • the first main surface and the second main surface define the semiconductor layer stack in the vertical direction.
  • the first main surface adjoins the first main surface
  • Terminal layers are arranged, in particular, on the side of the second main area on the semiconductor layer stack. According to at least one embodiment of the method, a molding material is applied to the composite to form a
  • the molded body material becomes, in particular, on the side of the second main surface of the semiconductor layer stack
  • Terminal layer and the second terminal layer covered, in particular completely covered.
  • the molding material can be one with fibers, such as
  • Tissue fibers or glass fibers, reinforced matrix material Tissue fibers or glass fibers, reinforced matrix material.
  • the matrix material is a
  • Resin material such as an epoxy resin. Additionally or
  • the matrix material may be filled with white particles, for example with reflective or scattering particles of titanium oxide or silicon oxide.
  • the molded body material is prior to application to the composite
  • the molded body material may be a printed circuit board material.
  • Under a printed circuit board material is a material
  • the molded body material includes
  • the molded body is formed of a FR4 prepreg sheet or a plurality of prepreg sheets (laminate).
  • the FR4 material is usually filled with glass fibers and therefore has a particularly high mechanical stability, such as a
  • Shaped body and the component to be produced are thus designed to be particularly resistant to breakage.
  • the shaped body material is used to form the shaped body by means of
  • Hot stamping applied to the composite whereby the molded body material is attached to the composite in a natural manner after cooling in a natural way.
  • the molding material which is previously only partially crosslinked, in particular with the fibers and / or with other fillers, such as white particles, can be completely crosslinked by hot pressing. In particular, that can
  • Form body material is completely cured, for example after hot pressing, whereby a solid and mechanically stable molded body is formed on the composite.
  • Shaped body material used so that the molded body receives a permanent shape after cooling and mechanically stable attached to the composite.
  • At least one recess is formed in the shaped body to expose at least one connection layer. For example, a first recess through the molded body for partially exposing the first connection layer and a second recess through the molded body for partially exposing the second connection layer
  • the first and second recesses are approximately through the intermediate region in the lateral direction
  • the recesses can be done mechanically.
  • the recesses can also be produced by means of laser drilling, wherein the first and the second connection layer can serve as stop layers, for example.
  • Laser drilling is a
  • connection layers are therefore preferably formed of copper or consist of this.
  • connection layers may each be formed as a metal layer, wherein the metal layer has a vertical thickness, which is in particular at most 15 pm.
  • the vertical thickness of the Subbing layers at least 4 pm.
  • Terminal layer between 4 and 15 pm, between 4 and 10 pm or between
  • first connection layer and / or the second connection layer can in particular be produced by means of a galvanic process or currentless
  • Deposition process can be applied to the semiconductor layer stack simplified because this small thickness of the terminal layers allows the use of much easier to handle paints than, for example, a dry resist. That is, the first and / or the second
  • Connection layer with such a small thickness can be easily structured, for example by means of structured
  • Semiconductor layer stack are applied, in which the application and processing of a comparatively thick
  • Dry resist layer can be dispensed with.
  • connection layers can serve as the basis for subsequent process steps, for example for the formation of parts extending through the molding
  • the terminal layers may be significantly greater, at least twice, five times, or at least ten times, or at least twenty times as large as the thickness of the terminal layers.
  • the recesses are filled with an electrically conductive material, for example with a metal such as copper, for forming through contacts.
  • the vias are electrically conductively connected to the connection layers and extend in a vertical direction through the molded body.
  • the vias and connection layers in particular form a second metal layer of the component to be produced.
  • the second metal layer may thus be laterally spaced apart, in particular at least two laterally
  • Subareas may be divided, wherein a first portion includes a first contact and a first terminal layer and a second portion of a second
  • the second metal layer can be in a single
  • Process step for example by means of a galvanic or electroless plating process can be formed.
  • Dry resist layer must be patterned prior to application of the second metal layer and removed after application of the second metal layer. Due to the
  • Comparatively large thickness of the second metal layer which may be about 100 pm or several hundreds of microns, are structuring and
  • the formation of the second metal layer can be simplified, reliable and particularly efficient. Furthermore, the second metal layer is already surrounded immediately after its completion by the shaped body, so that an enclosure with, for example, by casting the metal layer with a casting material is no longer required.
  • the electrically conductive material stands for the electrically conductive material
  • the composite is provided free of a carrier different from a growth substrate prior to application of the shaped body material.
  • the method is in particular designed so that the component to be produced after its completion by the second metal layer and the molded body
  • the second metal layer and the shaped body form a carrier or a
  • the device is also preferably mechanically reinforced by the first metal layer, wherein the first metal layer may also be formed as part of the carrier or the housing.
  • the composite is provided with a plurality of first metal layers and a plurality of second metal layers each having a first connection layer and a second connection layer.
  • the composite has one or a plurality of separating trenches between the components to be produced, so that the composite can be separated into a plurality of components after the formation of the shaped body along the separating trenches.
  • Components may each have a carrier and a semiconductor body arranged on the carrier, wherein the semiconductor body emerges from the semiconductor layer stack and the carrier in particular from the singulated shaped bodies, one of the first metal layers and one of the second metal layers is formed with a first connection layer, a first via, a second connection layer and a second via.
  • the separated component can also have a plurality of first and / or second connection layers as well as a plurality of first and / or second contact contacts.
  • the carrier of the isolated component is thus directly on
  • finished component in this sense, in particular, free of a bonding layer, for example in the form of a solder layer or an adhesive layer between the semiconductor body and the carrier.
  • a composite comprising a first
  • connection layer a second connection layer and a semiconductor layer stack provided, wherein the first and the second connection layer adapted for electrical contacting of the semiconductor layer stack and associated with different electrical polarities of the device to be manufactured.
  • a shaped body material is applied to the composite, in particular to a surface of the composite facing away from the semiconductor layer stack, to form a shaped body, so that in a top view of the semiconductor layer stack of the molded bodies the first connection layer and the second
  • Shaped body material is a first recess and a second recess through the body through the
  • connection layers Exposure of the connection layers formed.
  • the Recesses are then connected to an electric
  • connection layer and the associated via contact processing of a comparatively thick dry resist layer can be dispensed with.
  • the opening and filling of the recesses also requires no backward bending of the shaped body or of the through contacts, as a result of which the risk of deposition of metal residues, for example copper residues or copper atoms, on the radiation passage area can be avoided.
  • a danger, for example, with regard to copper contamination can thus be minimized.
  • Another danger, according to which a vertical interface between a through-contact and the shaped body may not be exposed, for example during a regrinding process is also avoided by the opening and filling of the recesses. Besides, this is here
  • Height of the component can already be determined after the formation of the molding.
  • this has a carrier and a semiconductor body arranged on the carrier.
  • the carrier is at least of a shaped body, a first through-contact and a second through-contact educated.
  • the vias are spatially spaced from each other in the lateral direction and may be in
  • the device has a first terminal layer and one of the first
  • Terminal layer laterally spaced second connection layer, wherein the connection layers for electrical
  • the first and second terminal layers are different
  • connection layers may be formed as parts of the carrier.
  • connection layers are arranged approximately between the semiconductor body and the vias and are electrically connected to the vias.
  • the molded body is in particular formed in one piece. That is, the
  • Shaped body is contiguous and can be roughly in one
  • the shaped body is formed from a pressed molding material reinforced with fibers or fillers.
  • the shaped body has a first recess and a second
  • the first recess and / or the second recess may have an inner wall with separating tracks.
  • all inner walls of the first and / or the second recess may have separation traces.
  • the recesses are filled approximately with an electrically conductive material. Traces of separation are understood to mean traces on the inner wall of the recess, which are formed approximately in the formation of the recess. Such traces can be characteristic
  • Machining process such as an etching process
  • the separation traces may also be in the form of grooves filled with electrically conductive material
  • this has a first metal layer.
  • the first metal layer is arranged approximately in the vertical direction between the semiconductor body and the connection layers.
  • the first metal layer is electrically conductively connected to one of the connection layers and from another
  • Connection layer electrically isolated. In plan view is a between the connecting layers as well as between the
  • the first metal layer thus has overlaps with both the first and the second
  • connection layer In particular, the first metal layer in the region of the intermediate region is free of interruption.
  • the first metal layer may also have a lateral width along a lateral and in the intermediate region in the intermediate region
  • the lateral width of the The first metal layer may be smaller than the lateral width of the connection layers and / or the vias.
  • the first metal layer may be formed as part of the carrier.
  • the carrier may comprise a second metal layer, wherein the second metal layer, the
  • Connection layers and the vias comprises.
  • the device is external via the second metal layer
  • the latter has a continuous insulation structure, which may have a single or a plurality of insulation layers, which in particular adjoin one another and thus form a coherent insulation structure. That is, the contiguous isolation structure can be made by several separate process steps.
  • the contiguous isolation structure of the device is set up so that the
  • Insulation structure partially extends into the semiconductor body and partially adjacent to the carrier or even extends into the carrier inside.
  • Metal layer may be electrically insulated from the first or the second terminal layer by the insulating structure.
  • the insulation structure has an opening through which the first metal layer or the second metal layer, for example a connection layer, extends for electrical contacting of the semiconductor body.
  • the isolation structure may be several such
  • this has a wiring structure for electrical Contacting the semiconductor body with the first metal layer and / or with the second metal layer.
  • the wiring structure forms a
  • Wiring plane which is arranged substantially between the carrier and the semiconductor body.
  • the wiring structure may partially in the
  • the first connection layer and the second connection layer may be connected approximately to a first semiconductor layer of a first semiconductor layer
  • the semiconductor body may further include an active layer disposed in the vertical direction between the first semiconductor layer and the second semiconductor layer
  • the wiring structure has a via, which is for electrical
  • the device can be designed so that it is externally electrically contacted via a rear side of the device. An external electrical contacting of the device can thereby
  • the method described here is particularly suitable for the production of a device described here.
  • the features described in connection with the component can therefore also be used for the method and
  • Embodiment of a method for producing one or a plurality of components in schematic sectional views Embodiment of a method for producing one or a plurality of components in schematic sectional views
  • FIG. 1A shows a composite 200.
  • the composite has a semiconductor layer stack 20.
  • Semiconductor layer stack 20 is disposed on a substrate 1.
  • the substrate 1 is in particular a
  • Growth substrate such as a sapphire substrate, wherein the Semiconductor layer stack 20 layer by layer on the growth substrate by means of an epitaxial process
  • the semiconductor layer stack 20 has a first main area 201 facing the substrate 1 and a second main area 202 facing away from the substrate 1.
  • the first main surface 201 is through a
  • Semiconductor layer stack 20 also has an active
  • Layer 23 which is arranged between the first semiconductor layer 21 and the second semiconductor layer 22.
  • the composite 200 has on the side of the second main surface 202 of the semiconductor layer stack 20 a
  • the wiring structure 8 extends in a wiring plane and is arranged for electrically contacting the semiconductor layer stack 20, the wiring structure 8 being directly connected to different semiconductor layers of the semiconductor device
  • the composite 200 may be electrically connected.
  • the composite 200 has a first metal layer 3.
  • the first metal layer 3 can preferably be structured, for example, by means of a coating method on the
  • the first metal layer contains a metal, for example Ni or Cu.
  • the composite 200 has a first one
  • the semiconductor layer stack 20 can over the first terminal layer 41 and the second terminal layer 42 are electrically contacted.
  • the connection layers 41 and 42 are in particular different electrical
  • connection layers 41 and 42 may contain copper or consist of copper.
  • the composite 200 has an insulating structure 9, wherein the first metal layer 3 by means of the insulating structure 9 of one of the terminal layers, in the figure 1A from the second
  • Terminal layer 42 is electrically isolated.
  • Insulation structure 9 has an opening through which the first connection layer 41 passes through to form an electrical contact with the first metal layer 3
  • the first metal layer 3 and the insulation structure 9 have a common opening, through which the second connection layer 42 passes through to form an electrical contact with the first
  • Wiring structure 8 extends.
  • the first metal layer 3 can be formed integrally and in one piece.
  • the insulation structure 9 has a further opening, through which the first metal layer 3
  • Insulation layer 9 shown schematically simplified. Deviating from FIG. 1A, the wiring structure 8 and / or the insulation structure 9 can be arranged partially in the Semiconductor layer stack 20 extend into it.
  • Wiring structure 8 may have subregions which are electrically separated from one another, for example, by the insulation structure 9 and are thus assigned to different electrical polarities of the component to be produced.
  • Component 100 is designed in particular as a coherent insulation structure. It can the
  • contiguous insulation structure 9 have electrically insulating sub-layers, which are approximately in separate
  • the insulating structure 9 comprises an electrically insulating material, such as silicon oxide, for example
  • Silicon dioxide and / or silicon nitride on or consists of at least one of these materials.
  • the first metal layer 3 and / or the connection layers 41, 42 can each be deposited on the semiconductor layer stack 20 by means of a galvanic or electroless plating process.
  • the first metal layer 3 and / or the connection layers 41, 42 can each be deposited on the semiconductor layer stack 20 by means of a galvanic or electroless plating process.
  • Metal layer 3 has a vertical thickness D3 which is in particular between 3 and 30 ⁇ m, preferably between 6 and 15 ⁇ m, for example, approximately 10 ⁇ m.
  • the first connection layer 41 and the second connection layer 42 have a first vertical thickness D41 and a second vertical thickness D42, respectively, the thicknesses of the
  • the first metal layer 3 has an average thickness that is greater than an average thickness of the first metal layer 3
  • Terminal layer 41 and / or terminal layer 42 Terminal layer 41 and / or terminal layer 42.
  • a ratio between the mean thickness of the first metal layer 3 and the average thickness of the connection layers is between 1: 2 inclusive or between 1: 3 inclusive or 1: 5 inclusive.
  • the first metal layer 3 is formed so thick that the first metal layer 3 mechanically stable, in particular cantilevered and so contributes to the mechanical stabilization of the semiconductor layer stack 20 and the device 100 to be produced.
  • Terminal layers 41, 42 are each formed in particular of a metal such as copper or nickel, or of a metal alloy.
  • a metal such as copper or nickel
  • a metal alloy such as copper or nickel
  • Connection layers 41 and 42 and the first metal layer 3 set so that the first metal layer 3 in plan view laterally bridged between the connection layers 41 and 42 intermediate region 40 and thus in particular a majority, about at least 60%, about at least 70 or at least 90% of Intermediate area 40 covered.
  • the first metal layer 3 may be the intermediate region 40
  • the device 100 to be produced is mechanically reinforced at locations of the intermediate region 40 by the first metal layer 3, whereby the mechanical stability of the device is increased.
  • the first metal layer 3 and the first metal layer 3 are mechanically reinforced at locations of the intermediate region 40 by the first metal layer 3, whereby the mechanical stability of the device is increased.
  • Connection layers 41 and 42 are formed with respect to their materials so that the first metal layer has a higher modulus of elasticity than the connection layers 41 and 42 and / or the connection layers a higher
  • the first metal layer 3 comprises nickel and the first and / or second terminal layer 41, 42 comprises copper.
  • Such a configuration reduces the height of the device to be manufactured while maintaining sufficient mechanical stability of the device and a high efficiency with respect to the heat dissipation through the first
  • FIG. 1B The embodiment illustrated in FIG. 1B
  • the composite has a plurality of first metal layers 3, a plurality of first connection layers 41 and a plurality of second connection layers 42.
  • the first metal layers 3 are laterally spaced approximately by a separation trench 50.
  • the isolation trench 50 may extend in the vertical direction from the side of the connection layers into the semiconductor layer stack 20.
  • the composite 200 may have a plurality of separating trenches 50.
  • Connection layers 42 wherein the semiconductor body 2 emerges from the semiconductor layer stack 20.
  • Insulating structure 9 may be formed so that this partially extends into the separation trench 50 inside.
  • the insulation structure 9 may cover a bottom surface of the separation trench 50, the composite 200 being singulated by the insulation structure 9 in the
  • Dividing trench 50 is severed. Notwithstanding FIG. 1B, the first metal layer 3 can likewise extend at least partially into the separation trench 50.
  • a shaped body material such as an electrically insulating plastic, is applied to the composite 200 to form a shaped body 10.
  • a shaped body material such as an electrically insulating plastic
  • the molded body 10 covers the first terminal layer 41, the second terminal layer 42 and the formed between the terminal layers
  • Shaped body material may be a potting compound which is applied to the composite 200 by means of a casting process, preferably by means of injection molding, such as injection molding, transfer molding or compression molding.
  • the shaped body material may be a matrix material, which in particular comprises a resin material and
  • fibers such as glass fibers or
  • Tissue fibers and / or filled with white particles, in particular scattering or reflective particles such as a silicon or titanium oxide.
  • the molded body material is a printed circuit board material. Instead of the potting or the Einmoldens it proves to be particularly favorable and efficient to apply such molding material by means of compression, in particular by means of hot pressing on the composite and thereby to attach to the composite.
  • the molding material may be applied before application only partially and not completely networked to the network. A complete networking of the
  • Matrix material of the molding material may be made by a thermal treatment during application or after application of the molding material to the composite. Also, the molded body material may be partially cured prior to application to the composite, that is about dried, be present and are fully cured only after application to the composite.
  • the molded body material is a glass fiber reinforced epoxy resin.
  • the molded body 10 may be formed of a FR4 prepreg sheet or a plurality of such prepreg sheets (laminate).
  • the shaped body 10 may have radiation-scattering and / or reflective fillers.
  • the molding material can with
  • white particle-filled material is meant a material comprising a matrix material and white particles embedded in the matrix material, the white particles constituting about at least 30 or 40 or 60, at least about 70 or at least 80 weight or volume% of the highly filled material.
  • the proportion of white particles may also be less than 60%.
  • connection layers 41 and 42 Recesses for partially exposing the connection layers 41 and 42 through the molded body 10 therethrough.
  • first recess 411 the first connection layer 41 is partially exposed. That is, a surface of the first connection layer is at least partially exposed in the first recess 411.
  • second recess 421 the second connection layer 42 is partially exposed.
  • Recesses 411 and 421 are spaced spatially in the lateral direction by a partial region of the molded body 10, wherein the partial region of the molded body 10 completely covers the intermediate region 40, for example.
  • the recesses 411 and 421 may be fully enclosed in the lateral directions of the molded body 10.
  • the recesses 411 and 421 may be formed by a mechanical process or by laser drilling, with the terminal layers 41 and 42 serving as stopper layers, respectively.
  • the recesses 411 and 421 after complete curing and / or after complete crosslinking of the matrix material or the
  • Shaped body material of the shaped body 10 is formed.
  • the recesses 411 and 421 are filled with an electrically conductive material, whereby a through-contact 441 or 442 is formed approximately in the form of a connection column in the recesses, which is connected to the respective connection layer 41 or 41 42 is electrically connected and in particular in direct physical and thus also in direct electrical contact with the
  • connection layer is.
  • Copper is also a particularly suitable material for filling recesses by means of a galvanic process, since copper due to its anisotropic material behavior very specifically on bottom surfaces of the recesses galvanic
  • connection layers 41 and 42 may each also be formed of copper or at least coated with copper, whereby optimal mechanical, electrical and thermal connections between the
  • Terminal layers and the vias are formed.
  • copper is relatively soft compared to other metals such as nickel or iron, so that the terminal layers or vias formed from copper can easily absorb external mechanical effects.
  • copper and many commercially available molded body materials have a comparable coefficient of thermal expansion, such that a copper and a commercially available
  • Shaped body formed carrier particularly stable
  • the vias and the terminal layers have different electrically conductive materials, such as different metals.
  • the recesses 411 and / or 421 and the through-contacts 441 and / or 442 may have different shapes, such as cuboid, cylindrical, frustoconical,
  • the vias are formed as terminal columns 441 and 442.
  • a column is generally understood a geometric structure with a vertical height, a lateral width and a lateral cross section, wherein the lateral cross section along the vertical Direction, that is, along the elevation, one essentially
  • the contact in particular does not change abruptly with respect to an area of the cross section along the vertical direction.
  • the contact in this sense is in particular integrally formed and can be produced approximately in a single process step.
  • the lateral cross-section of the column or the through-contact has the shape of a
  • Circle a polygon, an ellipse or other shapes.
  • An aspect ratio in height to width may be between 0.1 and 10 inclusive, between about 0.3 and 3, or more.
  • a geometric structure with abruptly varying areas of the cross section along the vertical direction, such as with a step on side surfaces of the geometric structure, is often on a composite of two or more in separate
  • the vias 441 and 442 may each have an average vertical height and a median lateral width, with a ratio between the width and the height
  • the average width of the through-contact is greater than a mean height of the through-contact, as a result of which the component to be produced is designed to be particularly thermally conductive.
  • the vias 441 and 442 are in particular so
  • connection layers and the vias form a second metal layer 4 in FIG. 4, the second one being a second metal layer 4
  • Metal layer 4 has a first portion and a laterally spaced from the first portion second portion.
  • the first portion of the second metal layer 4 includes a first terminal layer 41 and a first one
  • Metal layer 4 contains a second connection layer 42 and a second through-contact 442.
  • the second metal layer 4 is completely enclosed in the lateral direction by the shaped body 10.
  • the molded body 10 may be formed contiguous, in particular in one piece.
  • the separation trenches 50 may also be filled with the molding material.
  • the first through-contact 441 with the first connection layer 41 forms a first step in the shaped body 10.
  • the second through-contact 442 forms a second step in the second connection layer 42
  • Shaped body 10 In particular, the first and / or second stage rotates around the associated through-contact and is laterally completely covered by the shaped body 10.
  • the substrate in particular the
  • Growth substrate for example by means of a mechanical or chemical separation process or by means of a
  • Laserabhebevons separated from the semiconductor layer stack 20 One by the removal of the substrate 1
  • the exposed surface of the composite 200 which is formed in particular by a surface of the semiconductor layer stack 20, can be patterned to increase the Lichteinkoppel- or Lichtauskoppeleffizienz.
  • contact layers 410 and 420 may be applied to the vias 441 and 442 become.
  • a first contact layer 410 and a second contact layer 420 cover the first via 441 and the second via 442, respectively
  • Metal layer 4 is protected from environmental influences and from the risk of possible oxidation. Due to the complete encapsulation of the second metal layer 4, it is possible to prevent metal residues of the second metal layer 4, which comprises copper, for example, when the composite 200 is singulated on a front side of the article to be produced
  • Component 100 can pass and thereby possibly damage the semiconductor layer stack 20.
  • Wiring structure 8 has a diffusion barrier layer 80, which is a migration of about copper atoms or
  • the composite 200 may along the separation trenches 50 in a
  • a plurality of components 100 are singulated so that the individual components 100, as shown for example in FIG. 6, each have a carrier 7 and a semiconductor body 2 arranged on the carrier 7.
  • Semiconductor body 2 emerges from the semiconductor layer stack 20 when separating the composite 200.
  • the carrier 7 is in particular from the singulated shaped body 10, a first Metal layer 3 and a second metal layer 4 with a first terminal layer 41 and a second terminal layer 42 is formed.
  • the component 100 has a
  • the structured radiation passage area 101 which can be formed by the first main surface 201 of the semiconductor body 2.
  • the component 100 is in particular externally electrically contactable on a rear side 202 facing away from the radiation passage area 101, for example by means of the first contact layer 410 and the second contact layer 420. That is, the device 100 is formed as a surface mountable device.
  • FIG. 7 schematically shows an exemplary embodiment of a component 100. This embodiment
  • the wiring structure 8 has a
  • the wiring structure 8 extends in regions into the semiconductor body 2 and partially into the carrier 7 or at least partially adjoins the carrier 7.
  • the first subregion of the second metal layer 4 with the first via 441 and the first connection layer 41 is connected via the first metal layer 3, the electrically conductive layer 81 and the via 82 to the first
  • Metal layer 4 with the second via 442 and the second connection layer 42 is over the Stromaufweitungs slaughter 80 electrically conductively connected to the second semiconductor layer 22 of the semiconductor body 2.
  • the plated-through hole 82 is connected in an electrically conductive manner to the first metal layer 3 and is designed such that it makes electrical contact with the first metal layer 3
  • Semiconductor layer 21 extends at least from the second main surface 202 through the second semiconductor layer 22 and the active layer 23 therethrough.
  • the current spreading layer 80 is in particular formed simultaneously as a diffusion barrier layer and covers approximately an opening of the insulating layer 9 completely, through which opening the first metal layer 3 or a first metal layer 3
  • Terminal layer 42 extends therethrough.
  • Via contact 82 extends approximately from the electrically conductive layer 81 to the semiconductor body 2.
  • the electrically conductive layer 81 is in particular formed as a mirror layer and may be a metal such as aluminum, rhodium, palladium, silver or gold
  • the electrically conductive layer covers the active layer 23 in plan view at least partially.
  • the electrically conductive layer 81 can extend laterally of the semiconductor body so that it laterally surrounds the second semiconductor layer 22 or the active layer 23.
  • Semiconductor body 2 exit, so again in the direction of the active layer 23 and in the direction of the
  • the electrically conductive layer 81 is formed integrally.
  • the insulation structure 9 is a
  • Through-connection 82 is electrically separated in the region of the semiconductor body 2 in the lateral direction by means of the insulation structure 9 from the second semiconductor layer 22 and from the active layer 23.
  • the insulation structure 9 the first metal layer 3 is electrically separated from the second portion of the second metal layer 4 with the second via 442 and the second connection layer 42.
  • Embodiment corresponds substantially to the embodiment shown in Figure 7 for a component.
  • the plated through-hole 82 extends through the first metal layer 3.
  • the first metal layer 3 and the insulation structure 9 have a common opening.
  • the electrically conductive layer 81 in FIG. 8 is between the first metal layer 3 and the second metal layer 4 arranged.
  • the electrically conductive layer 81 is in a first sub-layer 811 and a second sub-layer 812 divided, wherein the sub-layers 811 and 812 in the region of the intermediate portion 40 laterally spaced from each other and thus electrically separated from each other.
  • the partial layers 811 and 812 are connected to the first connection layer 41
  • connection layer 42 is electrically conductively connected and thus different electrical
  • the first metal layer 3 is continuous, in particular integrally formed.
  • the first metal layer 3 has an opening through which the second connection layer 42 extends.
  • the first one is continuous, in particular integrally formed.
  • Metal layer 3 has an opening through which the
  • FIG. 8 shows the first metal layer 3 for the electrical contacting of the second semiconductor layer 22.
  • Metal layer 3 in FIG. 8 is also complete in the lateral direction of the insulating structure 9
  • the semiconductor body 2 can extend at least at the height of the second semiconductor layer 22 in lateral directions from the insulation structure 9
  • the carrier 7 is simultaneously formed as a housing for the semiconductor body 2.
  • the invention is not limited by the description of the invention based on the embodiments of these. Rather, the invention encompasses any novel feature as well as any combination of features, which in particular includes any combination of features in the claims, even if this feature or combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauelements angegeben, bei dem ein Verbund aufweisend einen Halbleiterschichtenstapel und Anschlussschichten bereitgestellt wird, wobei ein Formkörpermaterial auf den Verbund zur Ausbildung eines Formkörpers aufgebracht wird, sodass der Formkörper die Anschlussschichten bedeckt. Es werden Ausnehmungen zur Freilegung der Anschlussschichten durch den Formkörper hindurch gebildet, woraufhin die Ausnehmungen mit einem elektrisch leitfähigen Material zur Bildung von Durchkontakten aufgefüllt werden. Des Weiteren wird ein Bauelement angegeben, das insbesondere durch ein solches Verfahren hergestellt wird, wobei der Formkörper einstückig ist und aus einem verpressten und/oder mit Fasern oder Füllstoffen verstärkten Formkörpermaterial ausgebildet ist.

Description

Beschreibung
HALBLEITERBAUELEMENT UND DESSEN HERSTELLUNGSVERFAHREN
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2015 214 228.0, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Zur Herstellung eines Gehäuses für einen Halbleiterchip kann der Halbleiterchip mit einer Vergussmasse umhüllt werden, wodurch ein Bauelement mit dem Halbleiterchip und der gehärteten Vergussmasse als Gehäuse gebildet wird. Alternativ kann das Gehäuse auch separat hergestellt und der
Halbleiterchip darin platziert werden.
Eine Aufgabe ist es, ein vereinfachtes und kostengünstiges Verfahren zur Herstellung eines mechanisch stabilen
Bauelements anzugeben. Des Weiteren wird ein Bauelement mit einer hohen mechanischen Stabilität angegeben.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung eines Bauelements wird ein Verbund aus einem Halbleiterschichtenstapel, einer ersten Anschlussschicht und einer zweiten Anschlussschicht bereitgestellt. Der Verbund ist vorzugsweise ein Waferverbund . Der Waferverbund kann ein Aufwachssubstrat aufweisen, auf das der
Halbleiterschichtenstapel etwa durch ein
Beschichtungsverfahren, bevorzugt durch ein Epitaxie- Verfahren, aufgebracht ist. Die erste Anschlussschicht und die zweite Anschlussschicht sind insbesondere zur
elektrischen Kontaktierung des Halbleiterschichtenstapels eingerichtet und beispielsweise verschiedenen elektrischen Polaritäten des herzustellenden Bauelements zugehörig. Der Verbund kann auch eine Mehrzahl von ersten Anschlussschichten und eine Mehrzahl von zweiten Anschlussschichten aufweisen. Die Anschlussschichten können mittels eines
Beschichtungsverfahrens , etwa mittels eines galvanischen oder stromlosen Beschichtungsverfahrens , auf den
Halbleiterschichtenstapel aufgebracht werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Verbund mit einer ersten Metallschicht bereitgestellt. Die erste Metallschicht ist in vertikaler Richtung etwa zwischen den Anschlussschichten und dem Halbleiterschichtenstapel angeordnet. Insbesondere ist die erste Metallschicht mit einer aus der Gruppe aus der ersten und der zweiten
Anschlussschicht elektrisch verbunden und von der anderen Anschlussschicht aus dieser Gruppe elektrisch isoliert.
Unter einer vertikalen Richtung wird eine Richtung
verstanden, die insbesondere senkrecht zu einer
Haupterstreckungsfläche des Halbleiterschichtenstapels gerichtet ist. Unter einer lateralen Richtung wird eine
Richtung verstanden, die insbesondere parallel zu der
Haupterstreckungsfläche des Halbleiterschichtenstapels verläuft. Insbesondere sind die vertikale Richtung und die laterale Richtung quer, insbesondere senkrecht zueinander gerichtet .
Gemäß zumindest einer Ausgestaltung weist die erste
Metallschicht eine größere mittlere vertikale Dicke auf als eine mittlere vertikale Dicke der ersten Anschlussschicht oder eine mittlere vertikale Dicke der zweiten
Anschlussschicht. In Draufsicht kann die erste Metallschicht einen zwischen den Anschlussschichten angeordneten Zwischenbereich lateral überbrücken, bevorzugt einen Großteil etwa mindestens 60%, mindestens 70% oder mindestens 90% des Zwischenbereichs überdecken und dadurch das herzustellende Bauelement an Stellen des Zwischenbereichs mechanisch
verstärken. Die erste Anschlussschicht und die zweite
Anschlussschicht sind durch diesen Zwischenbereich
voneinander elektrisch getrennt. Der Verbund kann eine
Mehrzahl von solchen ersten Metallschichten aufweisen, wobei jede Metallschicht einem Paar aus einer ersten
Anschlussschicht und einer zweiten Anschlussschicht
zugeordnet ist. Die erste Metallschicht beziehungsweise die ersten Metallschichten können somit als eine mechanische Verstärkung für den Halbleiterschichtenstapels sowie für die herzustellenden Bauelemente dienen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Verbund mit einem oder einer Mehrzahl von Trenngräben
bereitgestellt. Ein solcher Trenngraben kann sich in der vertikalen Richtung in den Halbleiterschichtenstapel hinein erstrecken. Insbesondere wird der Halbleiterschichtenstapel durch den Trenngraben oder durch die Mehrzahl von Trenngräben beispielsweise nach einem Vereinzelungsschritt entlang der Trenngräben in eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern der herzustellenden Bauelemente unterteilt. Das heißt, der
Verbund mit dem Halbleiterschichtenstapel kann auf Waferebene bereitgestellt werden, wobei der Halbleiterschichtenstapel in eine Mehrzahl von Halbleiterkörpern vereinzelt werden kann.
Der Halbleiterschichtenstapel kann eine erste
Halbleiterschicht eines ersten Ladungsträgertyps und eine zweite Halbleiterschicht eines zweiten Ladungsträgertyps aufweisen. Des Weiteren weist der Halbleiterschichtenstapel eine aktive Schicht auf, die insbesondere zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist. Zum
Beispiel ist die aktive Schicht eine p-n-Übergangszone . Die aktive Schicht kann dabei als eine Schicht oder als eine Schichtenfolge mehrerer Schichten ausgebildet sein. Die aktive Schicht ist insbesondere dazu eingerichtet, eine elektromagnetische Strahlung etwa im sichtbaren,
ultravioletten oder im infraroten Spektralbereich zu
emittieren oder eine elektromagnetische Strahlung zu
absorbieren und diese in elektrische Signale oder elektrische Energie umzuwandeln. Der Halbleiterschichtenstapel kann mittels eines Epitaxie-Verfahrens schichtenweise auf ein Aufwachssubstrat aufgebracht sein. Der Verbund kann daher auch ein Aufwachssubstrat aufweisen, auf dem der
Halbleiterschichtenstapel angeordnet ist. Das
Aufwachssubstrat kann jedoch in einem nachfolgenden
Verfahrensschritt von dem Halbleiterschichtenstapel entfernt werden, sodass das herzustellende Bauelement insbesondere frei von einem Aufwachssubstrat ist.
Der Halbleiterschichtenstapel weist eine erste Hauptfläche auf, die beispielsweise als eine Strahlungsdurchtrittsflache ausgebildet ist. Des Weiteren weist der
Halbleiterschichtenstapel eine der ersten Hauptfläche
abgewandte zweite Hauptfläche auf, die beispielsweise durch eine Oberfläche einer Halbleiterschicht, zum Beispiel der zweiten Halbleiterschicht, gebildet ist. Insbesondere
begrenzen die erste Hauptfläche und die zweite Hauptfläche den Halbleiterschichtenstapel in der vertikalen Richtung. Insbesondere grenzt die erste Hauptfläche an das
Aufwachssubstrat an. Die erste Metallschicht sowie die
Anschlussschichten sind insbesondere auf der Seite der zweiten Hauptfläche auf dem Halbleiterschichtenstapel angeordnet . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Formkörpermaterial auf den Verbund zur Ausbildung eines
Formkörpers des herzustellenden Bauelements aufgebracht. Das Formkörpermaterial wird insbesondere auf der Seite der zweiten Hauptfläche des Halbleiterschichtenstapels so
ausgebildet, dass in Draufsicht auf den
Halbleiterschichtenstapel der Formkörper die erste
Anschlussschicht und die zweite Anschlussschicht bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt.
Das Formkörpermaterial kann dabei ein mit Fasern, etwa
Gewebefasern oder Glasfasern, verstärktes Matrixmaterial aufweisen. Beispielsweise ist das Matrixmaterial ein
Harzmaterial wie etwa ein Epoxidharz. Zusätzlich oder
alternativ kann das Matrixmaterial mit Weißpartikeln etwa mit reflektierenden beziehungsweise streuenden Partikeln aus Titanoxid oder Siliziumoxid gefüllt sein. Bevorzugt ist das Formkörpermaterial vor dem Aufbringen auf den Verbund
lediglich teilweise und nicht vollständig vernetzt, wodurch das Formkörpermaterial sich einfach verarbeiten lässt und die Form des Formkörpers leicht modelliert beziehungsweise verändert werden kann. Insbesondere ist das
Formkörpermaterial in Form von einer Zweiphasenfolie
(englisch: bistage moldsheet) ausgebildet, die ein
Matrixmaterial, Faser wie etwa Glasfaser und/oder Füllstoffe wie etwa Weißpartikel aufweist, wobei das Matrixmaterial mit den Fasern und/oder Füllstoffen nicht vollständig vernetzt ist und erst nach dem Aufbringen oder während des Aufbringens auf den Verbund etwa durch eine thermische Behandlung
vollständig vernetzt wird. Das Formkörpermaterial kann ein Leiterplattenmaterial sein. Unter einem Leiterplattenmaterial wird ein Material
verstanden, das in der Leiterplattenindustrie für die
Herstellung von Leiterplatten verwendet wird, und
beispielsweise ein mit Fasern verstärktes Matrixmaterial aufweist, wobei die Fasern in dem Matrixmaterial eingebettet sind. Zum Beispiel weist das Formkörpermaterial ein mit
Fasern verstärktes Reaktionsharz auf. Insbesondere ist der Formkörper aus einer FR4-Prepreg-Lage oder aus einer Mehrzahl von Prepreg-Lagen (Laminat) gebildet. Das FR4-Material ist üblicherweise mit Glasfasern gefüllt und weist daher eine besonders hohe mechanische Stabilität auf, etwa eine
deutliche höhere Stabilität als ein mit Silizium-haltigen Partikeln gefüllten Vergussmaterial. Der heißverpresste
Formkörper sowie das herzustellende Bauelement sind somit besonders bruchstabil ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Formkörpermaterial zur Bildung des Formkörpers mittels
Heißverpressens auf den Verbund aufgebracht, wodurch das Formkörpermaterial etwa nach einer Abkühlung auf einer natürlichen Art und Weise an dem Verbund befestigt wird. Das Formkörpermaterial, welches zuvor insbesondere mit den Fasern und/oder mit anderen Füllstoffen wie Weißpartikeln lediglich teilweise vernetzt vorliegt, kann durch das Heißverpressen vollständig vernetzt werden. Insbesondere kann das
Formkörpermaterial vor dem Aufbringen auf den Verbund
lediglich teilausgehärtet, das heißt lediglich angetrocknet und nicht vollständig ausgehärtet, vorliegen, wobei das
Formkörpermaterial etwa nach dem Heißverpressen vollständig ausgehärtet wird, wodurch ein fester und mechanisch stabiler Formkörper auf dem Verbund ausgebildet wird. Insbesondere wird bei der Aushärtung des Formkörpermaterials eine Temperatur oberhalb einer Glasübergangstemperatur des
Formkörpermaterials verwendet, sodass der Formkörper nach der Abkühlung eine dauerhafte Form erhält und mechanisch stabil an dem Verbund befestigt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest eine Ausnehmung in dem Formkörper zur Freilegung zumindest einer Anschlussschicht ausgebildet. Beispielsweise werden eine erste Ausnehmung durch den Formkörper hindurch zur teilweisen Freilegung der ersten Anschlussschicht und eine zweite Ausnehmung durch den Formkörper hindurch zur teilweisen Freilegung der zweiten Anschlussschicht
ausgebildet. Die erste und die zweite Ausnehmung sind etwa durch den Zwischenbereich in der lateralen Richtung
voneinander räumlich beabstandet, wobei der Zwischenbereich vollständig von dem Formkörpermaterial gefüllt ist. Die
Ausbildung der Ausnehmungen kann mechanisch erfolgt werden. Auch können die Ausnehmungen mittels Laserbohrens erzeugt werden, wobei die erste und die zweite Anschlussschicht etwa als Stoppschichten dienen können. Laserbohren ist ein
besonders geeignetes Verfahren zur Erzeugung solcher
Ausnehmungen, da die Ausnehmungen durch dieses Verfahren hinsichtlich deren Positionen und Größen ganz gezielt und präzise in kürzester Zeit erzeugt werden können. Es hat sich außerdem herausgestellt, dass Kupferschichten beim
Laserbohren als besonders geeignete Stoppschichten dienen können. Die Anschlussschichten sind daher bevorzugt aus Kupfer ausgebildet oder bestehen aus diesem.
Die Anschlussschichten können jeweils als eine Metallschicht ausgebildet sein, wobei die Metallschicht eine vertikale Dicke aufweist, die insbesondere höchstens 15 pm beträgt. Beispielsweise beträgt die vertikale Dicke der Anschlussschichten mindestens 4 pm. Bevorzugt beträgt eine mittlere vertikale Dicke der ersten und/oder zweiten
Anschlussschicht zwischen einschließlich 4 und 15 pm, zwischen einschließlich 4 und 10 pm oder zwischen
einschließlich 4 und 8 pm, zum Beispiel circa 6 pm. Bei einer solchen vertikalen Dicke können die erste Anschlussschicht und/oder die zweite Anschlussschicht insbesondere mittels eines galvanischen Prozesses oder stromlosen
Abscheidungsprozesses auf den Halbleiterschichtenstapel vereinfacht aufgebracht werden, da diese geringe Dicke der Anschlussschichten eine Verwendung von deutlich einfacher zu handhabenden Lacken als zum Beispiel einem Trockenresist erlaubt. Das heißt, die erste und/oder die zweite
Anschlussschicht mit solcher geringer Dicke können ohne großen Aufwand beispielsweise mittels strukturierten
Aufbringens von Metallschichten durch ein galvanisches oder stromloses Beschichtungsverfahren auf den
Halbleiterschichtenstapel aufgebracht werden, bei dem auf das Aufbringen und Verarbeiten einer vergleichsweise dicken
TrockenresistSchicht verzichtet werden kann. Die
vergleichsweise dünnen Anschlussschichten können dabei als Basis für nachfolgende Prozessschritte etwa zur Bildung von sich durch den Formkörper hindurch erstreckenden
Durchkontakten etwa in Form von Anschlusssäulen dienen, wobei die Durchkontakte eine vertikale Dicke aufweisen, die
deutlich größer, etwa mindestens zweimal, fünfmal oder mindestens zehnmal oder etwa mindestens zwanzigmal so groß wie die Dicke der Anschlussschichten sein kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Ausnehmungen mit einem elektrisch leitfähigen Material, zum Beispiel mit einem Metall wie zum Beispiel Kupfer, zur Bildung von Durchkontakten, gefüllt. Die Durchkontakte sind mit den Anschlussschichten elektrisch leitend verbunden und erstrecken sich in vertikaler Richtung durch den Formkörper hindurch. Die Durchkontakte und Anschlussschichten bilden insbesondere eine zweite Metallschicht des herzustellenden Bauelements. Die zweite Metallschicht kann somit insbesondere in zumindest zwei voneinander lateral beabstandete
Teilbereiche unterteilt sein, wobei ein erster Teilbereich einen ersten Durchkontakt und eine erste Anschlussschicht umfasst und ein zweiter Teilbereich einen zweiten
Durchkontakt und eine zweite Anschlussschicht umfasst.
Die zweite Metallschicht kann zwar in einem einzigen
Verfahrensschritt, etwa mittels eines galvanischen oder stromlosen Beschichtungsverfahrens , ausgebildet werden.
Hierzu wird jedoch eine TrockenresistSchicht benötigt, die mindestens genauso dick wie eine vertikale Dicke der zweiten Metallschicht ist. Diese vergleichsweise dicke
TrockenresistSchicht muss vor dem Aufbringen der zweiten Metallschicht strukturiert und nach dem Aufbringen der zweiten Metallschicht entfernt werden. Aufgrund der
vergleichsweise großen Dicke der zweiten Metallschicht, die etwa 100 pm oder einige hunderte Mikrometer betragen kann, sind Prozesse hinsichtlich der Strukturierung und
anschließender Entfernung der TrockenresistSchicht mit großem Aufwand verbunden. Durch die schrittweise Ausbildung der zweiten Metallschicht, nämlich durch das Ausbilden von den relativ dünnen Anschlussschichten und das Auffüllen der Ausnehmungen mit einem elektrisch leitfähigen Material, kann die Ausbildung der zweiten Metallschicht vereinfacht, zuverlässig und besonders effizient ausgestaltet werden. Des Weiteren wird die zweite Metallschicht unmittelbar nach deren Fertigstellung bereits von dem Formkörper umgeben, sodass eine Umhüllung etwa durch ein Vergießen der Metallschicht mit einem Vergussmaterial nicht mehr erforderlich ist. Außerdem steht für das elektrisch leitfähige Material, das zum
Auffüllen der Ausnehmungen verwendet wird, eine große Auswahl an verschiedenen Materialien zur Verfügung. Auch können verschiedene Formen der Ausnehmungen, und damit verschiedene Formen der zweiten Metallschicht einfach erzeugt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Verbund vor dem Aufbringen des Formkörpermaterials frei von einem Träger, der verschieden von einem Aufwachssubstrat ist, bereitgestellt. Das Verfahren ist insbesondere so ausgelegt, dass das herzustellende Bauelement nach dessen Fertigstellung von der zweiten Metallschicht und von dem Formkörper
mechanisch getragen wird. Insbesondere bilden die zweite Metallschicht und der Formkörper einen Träger oder ein
Gehäuse des herzustellenden Bauelements. Das Bauelement wird außerdem bevorzugt von der ersten Metallschicht mechanisch verstärkt, wobei die erste Metallschicht auch als Teil des Trägers oder des Gehäuses ausgebildet werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Verbund mit einer Mehrzahl von ersten Metallschichten und eine Mehrzahl von zweiten Metallschichten mit jeweils einer ersten Anschlussschicht sowie einer zweiten Anschlussschicht bereitgestellt. Der Verbund weist insbesondere einen oder eine Mehrzahl von Trenngräben zwischen den herzustellenden Bauelementen auf, sodass der Verbund nach der Bildung des Formkörpers entlang der Trenngräben in eine Mehrzahl von Bauelementen vereinzelt werden kann. Die vereinzelten
Bauelemente können jeweils einen Träger und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper aufweisen, wobei der Halbleiterkörper aus dem Halbleiterschichtenstapel hervorgeht und der Träger insbesondere aus den vereinzelten Formkörper, einer von den ersten Metallschichten und einer von den zweiten Metallschichten mit einer ersten Anschlussschicht, einem ersten Durchkontakt, einer zweiten Anschlussschicht und einem zweiten Durchkontakt gebildet ist. Das vereinzelte Bauelement kann auch eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Anschlussschichten sowie eine Mehrzahl von ersten und/oder zweiten Durchkontakten aufweisen. Der Träger des vereinzelten Bauelements wird somit direkt am
Halbleiterschichtenstapel beziehungsweise am
Halbleiterkörper, das heißt auf Waferebene und nicht in einem separaten Verfahrensschritt, ausgebildet, sodass das
fertiggestellte Bauelement in diesem Sinne insbesondere frei von einer Verbindungsschicht etwa in Form einer Lötschicht oder einer KlebstoffSchicht zwischen dem Halbleiterkörper und dem Träger ist.
In einem Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von Bauelementen wird ein Verbund aufweisend eine erste
Anschlussschicht, eine zweite Anschlussschicht und einen Halbleiterschichtenstapel bereitgestellt, wobei die erste und die zweite Anschlussschicht zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterschichtenstapels eingerichtet und verschiedenen elektrischen Polaritäten des herzustellenden Bauelements zugeordnet sind. In einem nachfolgenden Verfahrensschritt wird ein Formkörpermaterial auf den Verbund, insbesondere auf eine dem Halbleiterschichtenstapel abgewandte Oberfläche des Verbunds, zur Ausbildung eines Formkörpers aufgebracht, sodass in Draufsicht auf den Halbleiterschichtenstapel der Formkörper die erste Anschlussschicht und die zweite
Anschlussschicht bedeckt. Nach dem Aufbringen des
Formkörpermaterials werden eine erste Ausnehmung und eine zweite Ausnehmung durch den vom Körper hindurch zur
Freilegung der Anschlussschichten ausgebildet. Die Ausnehmungen werden anschließend mit einem elektrisch
leitfähigen Material zur Bildung von Durchkontakten
aufgefüllt, die mit den Anschlussschichten elektrisch
verbunden sind und sich in der vertikalen Richtung durch den Formkörper hindurch erstrecken.
Durch das stufenweise Ausbilden der Anschlussschicht und des zugehörigen Durchkontakts kann auf eine Verarbeitung eines vergleichsweise dicken TrockenresistSchicht verzichtet werden. Durch das Öffnen und Auffüllen der Ausnehmungen wird auch kein Rückschieifen des Formkörpers beziehungsweise der Durchkontakte benötigt, wodurch die Gefahr einer Ablagerung von Metallreste, etwa Kupferreste oder Kupferatome, auf der Strahlungsdurchtrittsflache vermieden werden können. Eine Gefahr etwa bezüglich einer Kupferkontamination kann somit minimiert werden. Eine weitere Gefahr, wonach eine vertikale Grenzfläche zwischen einem Durchkontakt und dem Formkörper etwa bei einem Rückschleifprozess möglicherweise nicht freigelegt wird, wird durch das Öffnen und Auffüllen der Ausnehmungen ebenfalls vermieden. Zudem ist das hier
beschriebene Verfahren aufgrund einer großen Auswahl von Formkörpermaterialien besonders kostengünstig und ist auch für einen Verbund mit besonders großer Fläche anwendbar, die zum Beispiel eine Fläche eines Verbunds von mehreren
ursprünglichen Wafern und somit viel größer als typische Wafergröße sein kann. Auch eine gleichmäßige vertikale
Bauhöhe des Bauelements kann bereits nach dem Ausbilden des Formkörpers festgelegt werden.
In einer Ausführungsform eines Bauelements weist dieses einen Träger und einen auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper auf. Der Träger ist zumindest aus einem Formkörper, einem ersten Durchkontakt und einem zweiten Durchkontakt ausgebildet. Die Durchkontakte sind in lateraler Richtung voneinander räumlich beabstandet und können sich in
vertikaler Richtung jeweils durch den Formkörper hindurch erstrecken. Dabei kann der Formkörper die Durchkontakte lateral vollumfänglich umschließen. Das Bauelement weist eine erste Anschlussschicht und eine von der ersten
Anschlussschicht lateral beabstandete zweite Anschlussschicht auf, wobei die Anschlussschichten zur elektrischen
Kontaktierung des Halbleiterkörpers eingerichtet sind. Die erste und zweite Anschlussschicht sind verschiedenen
elektrischen Polaritäten des Bauelements zugeordnet. Die Anschlussschichten können als Teile des Trägers ausgebildet sein. Dabei sind die Anschlussschichten etwa zwischen dem Halbleiterkörper und den Durchkontakten angeordnet und mit den Durchkontakten elektrisch verbunden. Der Formkörper ist insbesondere einstückig ausgebildet. Das heißt, der
Formkörper ist zusammenhängend und kann etwa in einem
einzigen Verfahrensschritt hergestellt werden. Insbesondere ist der Formkörper aus einem verpressten und mit Fasern oder Füllstoffen verstärkten Formkörpermaterial ausgebildet.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist der Formkörper eine erste Ausnehmung und eine zweite
Ausnehmung auf. Die erste Ausnehmung und/oder die zweite Ausnehmung können dabei eine Innenwand mit Trennspuren aufweisen. Insbesondere können alle Innenwände der ersten und/oder des zweiten Ausnehmung Trennspuren aufweisen. Zur Ausbildung der Durchkontakte sind die Ausnehmungen etwa mit einem elektrisch leitfähigen Material aufgefüllt. Unter Trennspuren werden Spuren auf der Innenwand der Ausnehmung verstanden, die etwa bei der Ausbildung der Ausnehmung entstanden sind. Solche Spuren können charakteristische
Spuren eines mechanischen Bearbeitungsprozesses, etwa eines Bohr- oder Fräsprozesses, oder eines chemischen
Bearbeitungsprozesses, etwa eines Ätzprozesses, oder
charakteristische Spuren eines Laserbearbeitungsprozesses sein. Die Trennspuren können außerdem etwa in Form von mit elektrisch leitfähigen Material gefüllten Rillen oder
durchtrennten Glasfaserbündeln auf der Innenwand der
Ausnehmung vorliegen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine erste Metallschicht auf. Die erste Metallschicht ist in vertikaler Richtung etwa zwischen dem Halbleiterkörper und den Anschlussschichten angeordnet ist. Insbesondere ist die erste Metallschicht mit einer der Anschlussschichten elektrisch leitend verbunden und von einer anderen
Anschlussschicht elektrisch isoliert. In Draufsicht ist ein zwischen den Anschlussschichten sowie zwischen den
Durchkontakten angeordneter Zwischenbereich von der ersten Metallschicht entlang einer lateralen Längsrichtung
überbrückt beziehungsweise überdeckt, wodurch das Bauelement an Stellen des Zwischenbereichs mechanisch verstärkt ist. In Draufsicht weist die erste Metallschicht somit Überlappungen sowohl mit der ersten als auch mit der zweiten
Anschlussschicht. Insbesondere ist die erste Metallschicht im Bereich des Zwischenbereichs frei von einer Unterbrechung.
Die erste Metallschicht kann in dem Zwischenbereich außerdem eine laterale Breite entlang einer lateralen und zu der
Längsrichtung quer oder senkrecht verlaufenden Querrichtung aufweisen, wobei sich die laterale Breite der ersten
Metallschicht höchstens um 30 % oder höchstens um 20 % oder bevorzugt höchstens um 10 % von einer lateralen Breite der Anschlussschichten und/oder der Durchkontakte entlang der lateralen Querrichtung unterscheidet. Die laterale Breite der ersten Metallschicht kann dabei kleiner als die laterale Breite der Anschlussschichten und/oder der Durchkontakte sein. Die erste Metallschicht kann als Teil des Trägers ausgebildet sein. Der Träger kann eine zweite Metallschicht aufweisen, wobei die zweite Metallschicht die
Anschlussschichten und die Durchkontakte umfasst. Somit ist das Bauelement über die zweite Metallschicht extern
elektrisch kontaktierbar .
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine zusammenhängende Isolierungsstruktur auf, welche eine einzige oder eine Mehrzahl von Isolierungsschichten aufweisen kann, die sich insbesondere aneinander angrenzen und somit eine zusammenhängende Isolierungsstruktur bilden. Das heißt die zusammenhängende Isolierungsstruktur kann durch mehrere separate Verfahrensschritte hergestellt sein.
Insbesondere ist die zusammenhängende Isolierungsstruktur des Bauelements so eingerichtet, dass sich die
Isolierungsstruktur bereichsweise in den Halbleiterkörper hinein erstreckt und bereichsweise an den Träger angrenzt oder sich gar in den Träger hinein erstreckt. Die erste
Metallschicht kann durch die Isolierungsstruktur von der ersten oder von der zweiten Anschlussschicht elektrisch isoliert sein. Insbesondere weist die Isolierungsstruktur eine Öffnung auf, durch die sich die erste Metallschicht oder die zweite Metallschicht, etwa eine Anschlussschicht, zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers hindurch erstreckt. Die Isolierungsstruktur kann mehrere solche
Öffnungen aufweisen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauelements weist dieses eine Verdrahtungsstruktur zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers mit der ersten Metallschicht und/oder mit der zweiten Metallschicht auf. Beispielsweise bildet die Verdrahtungsstruktur eine
Verdrahtungsebene, die im Wesentlichen zwischen dem Träger und dem Halbleiterkörper angeordnet ist. Insbesondere kann sich die Verdrahtungsstruktur bereichsweise in den
Halbleiterkörper und/oder in den Träger hinein erstrecken oder zumindest bereichsweise an den Halbleiterkörper und/oder Träger angrenzen. Mittels der Verdrahtungsstruktur können die erste Anschlussschicht und die zweite Anschlussschicht etwa mit einer ersten Halbleiterschicht eines ersten
Ladungsträgertyps beziehungsweise mit einer zweiten
Halbleiterschicht eines zweiten Ladungsträgertyps des
Halbleiterkörpers elektrisch leitend verbunden werden.
Der Halbleiterkörper kann außerdem eine aktive Schicht aufweisen, die in der vertikalen Richtung zwischen der ersten Halbleiterschicht und der zweiten Halbleiterschicht
angeordnet ist und im Betrieb des Bauelements zur Emission oder zur Detektion von elektromagnetischen Strahlungen eingerichtet ist. Bevorzugt weist die Verdrahtungsstruktur eine Durchkontaktierung auf, die sich zur elektrischen
Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht durch die zweite Halbleiterschicht und die aktive Schicht hindurch in die erste Halbleiterschicht erstreckt. Durch die
Durchkontaktierung kann das Bauelement so ausgeführt werden, dass dieses über eine Rückseite des Bauelements extern elektrisch kontaktierbar ausgebildet ist. Ein externes elektrisches Kontaktieren des Bauelement kann dabei
insbesondere ein Wiederaufschmelzlöten (engl.: reflow
soldering) umfassen. Das hier beschriebene Verfahren ist für die Herstellung eines hier beschriebenen Bauelements besonders geeignet. Die in Zusammenhang mit dem Bauelement beschriebenen Merkmale können daher auch für das Verfahren herangezogen werden und
umgekehrt .
Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und
Weiterbildungen des Verfahrens sowie des Bauelements ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1A bis 8 erläuterten Ausführungsbeispielen.
Es zeigen:
Figuren 1A bis 6 verschiedene Verfahrensstadien eines
Ausführungsbeispiels für ein Verfahren zur Herstellung eines oder einer Mehrzahl von Bauelementen in schematischen Schnittansichten, und
Figuren 7 und 8 verschiedene 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.
In Figur 1A ist ein Verbund 200 dargestellt. Der Verbund weist einen Halbleiterschichtenstapel 20 auf. Der
Halbleiterschichtenstapel 20 ist auf einem Substrat 1 angeordnet. Das Substrat 1 ist insbesondere ein
Aufwachssubstrat , etwa ein Saphirsubstrat, wobei der Halbleiterschichtenstapel 20 etwa mittels eines Epitaxie- Verfahrens schichtenweise auf das Aufwachssubstrat
abgeschieden ist. Der Halbleiterschichtenstapel 20 weist eine dem Substrat 1 zugewandte erste Hauptfläche 201 und eine dem Substrat 1 abgewandte zweite Hauptfläche 202 auf.
Insbesondere ist die erste Hauptfläche 201 durch eine
Oberfläche einer ersten Halbleiterschicht 21 und die zweite Hauptfläche 202 durch eine zweite Halbleiterschicht 22 des Halbleiterschichtenstapels 20 gebildet. Der
Halbleiterschichtenstapel 20 weist außerdem eine aktive
Schicht 23 auf, die zwischen der ersten Halbleiterschicht 21 und der zweiten Halbleiterschicht 22 angeordnet ist.
Der Verbund 200 weist auf der Seite der zweiten Hauptfläche 202 des Halbleiterschichtenstapels 20 eine
Verdrahtungsstruktur 8 auf. Die Verdrahtungsstruktur 8 erstreckt sich in einer Verdrahtungsebene und ist zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterschichtenstapels 20 eingerichtet, wobei die Verdrahtungsstruktur 8 direkt mit verschiedenen Halbleiterschichten des
Halbleiterschichtenstapels 20 elektrisch leitend verbunden sein kann. Der Verbund 200 weist eine erste Metallschicht 3 auf. Die erste Metallschicht 3 kann bevorzugt strukturiert etwa mittels eines Beschichtungsverfahrens auf die
Verdrahtungsstruktur 8 und/oder auf den
Halbleiterschichtenstapel 20 aufgebracht werden. Insbesondere enthält die erste Metallschicht ein Metall, zum Beispiel Ni oder Cu .
Des Weiteren weist der Verbund 200 eine erste
Anschlussschicht 41 und eine von der ersten Anschlussschicht 41 lateral beabstandete zweite Anschlussschicht 42 auf.
Insbesondere können der Halbleiterschichtenstapel 20 über die erste Anschlussschicht 41 und die zweite Anschlussschicht 42 elektrisch kontaktiert werden. Die Anschlussschichten 41 und 42 sind dabei insbesondere verschiedenen elektrischen
Polaritäten des herzustellenden Bauelements 100 zugeordnet und über die Verdrahtungsstruktur 8 mit den jeweiligen
Halbleiterschichten des Halbleiterschichtenstapels 20
elektrisch leitend verbunden sind. Die Anschlussschichten 41 und 42 können Kupfer enthalten oder aus Kupfer bestehen.
In der Figur 1A ist die erste Metallschicht 3 in der
vertikalen Richtung zwischen dem Halbleiterschichtenstapel 20 und den Anschlussschichten 41 und 42 angeordnet. Der Verbund 200 weist eine Isolierungsstruktur 9 auf, wobei die erste Metallschicht 3 mittels der Isolierungsstruktur 9 von einer der Anschlussschichten, in der Figur 1A von der zweiten
Anschlussschicht 42, elektrisch getrennt ist. Die
Isolierungsstruktur 9 weist eine Öffnung auf, durch die sich die erste Anschlussschicht 41 hindurch zur Bildung eines elektrischen Kontakts mit der ersten Metallschicht 3
erstreckt. In der Figur 1A weisen die erste Metallschicht 3 und die Isolierungsstruktur 9 eine gemeinsame Öffnung auf, durch die sich die zweite Anschlussschicht 42 hindurch zur Bildung eines elektrischen Kontakts mit der
Verdrahtungsstruktur 8 erstreckt. Die erste Metallschicht 3 kann dabei zusammenhängend und einstückig ausgebildet sein.
Des Weiteren weist die Isolierungsstruktur 9 eine weitere Öffnung auf, durch die sich die erste Metallschicht 3
hindurch zu der Verdrahtungsstruktur 8 erstreckt. In der Figur 1A sind die Verdrahtungsstruktur 8 und die
Isolierungsschicht 9 schematisch vereinfacht dargestellt. Abweichend von der Figur 1A können die Verdrahtungsstruktur 8 und/oder die Isolierungsstruktur 9 sich bereichsweise in den Halbleiterschichtenstapel 20 hinein erstrecken. Die
Verdrahtungsstruktur 8 kann Teilbereiche aufweisen, die etwa durch die Isolierungsstruktur 9 voneinander elektrisch getrennt und somit verschiedenen elektrischen Polaritäten des herzustellenden Bauelements zugeordnet sind. Die
Isolierungsstruktur 9 eines jeweiligen herzustellenden
Bauelements 100 ist insbesondere als eine zusammenhängende Isolierungsstruktur ausgebildet. Dabei kann die
zusammenhängende Isolierungsstruktur 9 elektrisch isolierende Teilschichten aufweisen, die etwa in separaten
Verfahrensschritten ausgebildet sind und sich unmittelbar aneinander angrenzen und so eine zusammenhängende Struktur bilden. Beispielsweise weist die Isolierungsstruktur 9 ein elektrisch isolierendes Material wie Siliziumoxid, etwa
Siliziumdioxid, und/oder Siliziumnitrid auf oder besteht aus zumindest einem dieser Materialien.
Die erste Metallschicht 3 und/oder die Anschlussschichten 41, 42 können jeweils mittels eines galvanischen oder stromlosen Beschichtungsverfahrens auf den Halbleiterschichtenstapel 20 abgeschieden werden. Insbesondere werden die erste
Metallschicht 3 und/oder die Anschlussschichten 41 sowie 42 mit Hilfe einer insbesondere strukturierten Lackschicht auf den Halbleiterschichtenstapel 20 aufgebracht. Die erste
Metallschicht 3 weist eine vertikale Dicke D3 auf, die insbesondere zwischen einschließlich 3 und 30 pm, bevorzugt zwischen einschließlich 6 und 15 pm, etwa circa 10 pm ist.
Die erste Anschlussschicht 41 und die zweite Anschlussschicht 42 weisen eine erste vertikale Dicke D41 beziehungsweise eine zweite vertikale Dicke D42 auf, wobei die Dicken der
Anschlussschichten jeweils insbesondere zwischen
einschließlich 4 und 15 pm, bevorzugt zwischen 4 und 10 pm, oder zwischen 4 und 8 pm, etwa circa 6 pm dick sind.
Insbesondere weist die erste Metallschicht 3 eine mittlere Dicke auf, die größer ist als eine mittlere Dicke der
Anschlussschicht 41 und/oder Anschlussschicht 42.
Beispielsweise beträgt ein Verhältnis zwischen der mittleren Dicke der ersten Metallschicht 3 und der mittleren Dicke der Anschlussschichten zwischen einschließlich 1 zu 2 oder zwischen einschließlich 1 zu 3 oder zwischen einschließlich 1 zu 5. Insbesondere ist die erste Metallschicht 3 so dick ausgebildet, dass die erste Metallschicht 3 mechanisch stabil, insbesondere freitragend ausgebildet ist und so zur mechanischen Stabilisierung des Halbleiterschichtenstapels 20 beziehungsweise des herzustellenden Bauelements 100 beiträgt.
Die erste Metallschicht 3 und die erste und zweite
Anschlussschichten 41, 42 sind jeweils insbesondere aus einem Metall wie etwa Kupfer oder Nickel, oder aus einer Metalllegierung ausgebildet. Insbesondere sind die
Anschlussschichten 41 und 42 sowie die erste Metallschicht 3 so eingerichtet, dass die erste Metallschicht 3 in Draufsicht einen zwischen den Anschlussschichten 41 und 42 angeordneten Zwischenbereich 40 lateral überbrückt und somit insbesondere ein Großteil, etwa mindestens 60 %, etwa mindestens 70 oder mindestens 90 % des Zwischenbereichs 40 bedeckt. Insbesondere kann die erste Metallschicht 3 den Zwischenbereich 40
vollständig bedecken. Durch die Überbrückung beziehungsweise Überdeckung des Zwischenbereichs 40 durch die erste
Metallschicht 3 wird das herzustellende Bauelement 100 an Stellen des Zwischenbereichs 40 durch die erste Metallschicht 3 mechanisch verstärkt, wodurch die mechanische Stabilität des Bauelements erhöht ist. Beispielsweise ist die erste Metallschicht 3 und die
Anschlussschichten 41 sowie 42 hinsichtlich ihrer Materialien so ausgebildet, dass die erste Metallschicht ein höheres Elastizitätsmodul aufweist als die Anschlussschichten 41 und 42 und/oder die Anschlussschichten eine höhere
Wärmeleitfähigkeit aufweisen als die erste Metallschicht 3. Zum Beispiel weist die erste Metallschicht 3 Nickel und die erste und/oder zweite Anschlussschicht 41, 42 Kupfer auf. Eine derartige Ausgestaltung verringert die Bauhöhe des herzustellenden Bauelements bei Beibehaltung ausreichender mechanischer Stabilität des Bauelements sowie einer hohen Effizienz bezüglich der Wärmeabführung durch die erste
Metallschicht und durch die Anschlussschichten.
Das in der Figur 1B dargestellte Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 1A dargestellten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu weist der Verbund eine Mehrzahl von ersten Metallschichten 3, eine Mehrzahl von ersten Anschlussschichten 41 sowie eine Mehrzahl von zweiten Anschlussschichten 42 auf. Die ersten Metallschichten 3 sind etwa durch einen Trenngraben 50 lateral beabstandet. Der Trenngraben 50 kann sich in der vertikalen Richtung von der Seite der Anschlussschichten in den Halbleiterschichtenstapel 20 hinein erstrecken. Abweichend von der Figur 1B kann der Verbund 200 eine Mehrzahl von Trenngräben 50 aufweisen.
Entlang der Trenngräben 50 kann der Verbund 200 in eine
Mehrzahl von Bauelementen vereinzelt werden, sodass die vereinzelten Bauelemente einen Halbleiterkörper, eine von den ersten Metallschichten 3, eine von den ersten
Anschlussschichten 41 und eine von den zweiten
Anschlussschichten 42 aufweisen, wobei der Halbleiterkörper 2 aus dem Halbleiterschichtenstapel 20 hervorgeht. Die
Isolierungsstruktur 9 kann so ausgebildet sein, dass sich diese bereichsweise in den Trenngraben 50 hinein erstreckt. Insbesondere kann die Isolierungsstruktur 9 eine Bodenfläche des Trenngrabens 50 bedecken, wobei der Verbund 200 bei der Vereinzelung durch die Isolierungsstruktur 9 in dem
Trenngraben 50 durchgetrennt wird. Abweichend von der Figur 1B kann sich die erste Metallschicht 3 ebenfalls zumindest teilweise in den Trenngraben 50 hinein erstrecken.
In Figur 2 wird ein Formkörpermaterial, etwa ein elektrisch isolierender Kunststoff, auf den Verbund 200 zur Ausbildung eines Formkörpers 10 aufgebracht. In Draufsicht auf den
Halbleiterschichtenstapel 20 bedeckt der Formkörper 10 die erste Anschlussschicht 41, die zweite Anschlussschicht 42 sowie den zwischen den Anschlussschichten ausgebildeten
Zwischenbereich 40 insbesondere vollständig. Das
Formkörpermaterial kann eine Vergussmasse sein, die mittels eines Gießverfahrens bevorzugt unter Druckeinwirkung, etwa mittels Spritzgießens (injection molding) , Spritzpressens (transfer molding) oder Formpressens (compression molding) , auf den Verbund 200 aufgebracht wird.
Alternativ kann das Formkörpermaterial ein Matrixmaterial sein, dass insbesondere ein Harzmaterial aufweist und
beispielsweise mit Fasern, etwa mit Glasfasern oder
Gewebefasern, und/oder mit Weißpartikeln, insbesondere streuenden oder reflektierenden Partikeln etwa aus einem Silizium- oder Titanoxid gefüllt ist. Insbesondere ist das Formkörpermaterial ein Leiterplattenmaterial. Anstelle des Vergießens beziehungsweise des Einmoldens erweist es sich als besonders günstig und effizient, solches Formkörpermaterial mittels Verpressens insbesondere mittels Heißverpressens auf den Verbund aufzubringen und dadurch an dem Verbund zu befestigen. Das Formkörpermaterial kann vor dem Aufbringen auf den Verbund lediglich teilweise und nicht vollständig vernetzt sein. Eine vollständige Vernetzung des
Matrixmaterials des Formkörpermaterials kann durch eine thermische Behandlung während des Aufbringens oder nach dem Aufbringen des Formkörpermaterials auf den Verbund erfolgen. Auch kann das Formkörpermaterial vor dem Aufbringen auf den Verbund teilausgehärtet, das heißt etwa angetrocknet, vorliegen und erst nach dem Aufbringen auf den Verbund vollständig ausgehärtet werden.
Beispielsweise ist das Formkörpermaterial ein mit Glasfasern verstärktes Epoxidharz. Auch kann der Formkörper 10 aus einer FR4-Prepreg-Lage oder aus einer Mehrzahl von solchen Prepreg- Lagen (Laminat) ausgebildet sein. Der Formkörper 10 kann Strahlung streuende und/oder reflektierendene Füllstoffe aufweisen. Das Formkörpermaterial kann dabei mit
Weißpartikeln etwa mit ein mit streuenden oder
reflektierenden Partikeln wie Titanoxid- oder Siliziumoxid- Partikeln gefüllt, insbesondere hochgefüllt sein. Unter einem mit Weißpartikeln hochgefüllten Material wird ein Material verstanden, das ein Matrixmaterial und in das Matrixmaterial eingebettete Weißpartikel aufweist, wobei die Weißpartikel etwa mindestens 30 oder 40 oder 60, etwa mindestens 70 oder mindestens 80 Gewichts- oder Volumen-% des hochgefüllten Materials ausmachen. Bei einem mit Glasfasern verstärkten Epoxidharz mit hochgefüllten Weißpartikeln kann der Anteil an Weißpartikeln auch unter 60 % liegen.
In der Figur 3 werden Ausnehmungen in den Formkörper 10 ausgebildet. In vertikaler Richtung erstrecken sich die
Ausnehmungen zur teilweisen Freilegung der Anschlussschichten 41 und 42 durch den Formkörper 10 hindurch. Durch eine erste Ausnehmung 411 wird die erste Anschlussschicht 41 teilweise freigelegt. Das heißt, eine Oberfläche der ersten Anschlussschicht liegt in der ersten Ausnehmung 411 zumindest teilweise frei. Durch eine zweite Ausnehmung 421 wird die zweite Anschlussschicht 42 teilweise freigelegt. Die
Ausnehmungen 411 und 421 sind in lateraler Richtung durch einen Teilbereich des Formkörpers 10 räumlich beabstandet, wobei der Teilbereich des Formkörpers 10 den Zwischenbereich 40 beispielsweise vollständig bedecken. Die Ausnehmungen 411 und 421 können in den lateralen Richtungen von dem Formkörper 10 vollumfänglich umschlossen sein.
Die Ausnehmungen 411 und 421 können durch einen mechanischen Prozess oder durch Laserbohren ausgebildet sein, wobei die Anschlussschichten 41 und 42 jeweils als Stoppschichten dienen. Insbesondere werden die Ausnehmungen 411 und 421 nach dem vollständigen Aushärten und/oder nach dem vollständigen Vernetzen des Matrixmaterials beziehungsweise des
Formkörpermaterials des Formkörpers 10 ausgebildet.
In einem nachfolgenden Verfahrensschritt, wie in der Figur 4 dargestellt, werden die Ausnehmungen 411 und 421 mit einem elektrisch leitfähigen Material aufgefüllt, wodurch in den Ausnehmungen jeweils ein Durchkontakt 441 oder 442 etwa in Form einer Anschlusssäule ausgebildet wird, der mit der jeweiligen Anschlussschicht 41 oder 42 elektrisch leitend verbunden ist und insbesondere im direkten physischen und somit auch im direkten elektrischen Kontakt mit der
entsprechenden Anschlussschicht steht.
Zur Ausbildung der Durchkontakte 441 und 442 wird
insbesondere Kupfer aufgrund seiner ausgezeichneten
elektrischen und thermischen Leitfähigkeit verwendet. Im Vergleich zu weiteren hochleistungsfähigen Materialien wie Silber und Gold ist Kupfer besonders kostengünstig. Kupfer ist außerdem ein besonders geeignetes Material zur Auffüllung von Ausnehmungen mittels eines galvanischen Verfahrens, da Kupfer aufgrund seines anisotropen Materialverhaltens ganz gezielt auf Bodenflächen der Ausnehmungen galvanisch
aufgebracht werden kann, wobei die Bodenflächen bevorzugt Kupfer aufweisen. Die Anschlussschichten 41 und 42 können jeweils ebenfalls aus Kupfer ausgebildet oder zumindest mit Kupfer beschichtet sein, wodurch optimale mechanische, elektrische und thermische Verbindungen zwischen den
Anschlussschichten und den Durchkontakten ausgebildet werden. Zudem ist Kupfer im Vergleich zu anderen Metallen wie etwa Nickel oder Eisen relativ weich, sodass die aus Kupfer gebildeten Anschlussschichten oder Durchkontakte äußere mechanische Einwirkungen gut auffangen können. Auch weisen Kupfer und viele handelsübliche Formkörpermaterialien einen vergleichbaren thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, sodass ein etwa aus Kupfer und einem handelsüblichen
Formkörpermaterial gebildeter Träger besonders stabil
gegenüber Temperaturänderungen ist. Es ist jedoch auch möglich, dass die Durchkontakte und die Anschlussschichten unterschiedliche elektrisch leitfähige Materialien, etwa unterschiedliche Metalle aufweisen.
Die Ausnehmungen 411 und/oder 421 sowie die Durchkontakte 441 und/oder 442 können verschiedene Formen aufweisen etwa quaderförmig, zylinderartig, stumpfkegelartig,
stumpfpyramidenartig oder andere Formen aufweisen.
Insbesondere sind die Durchkontakte als Anschlusssäulen 441 und 442 ausgebildet. Unter einer Säule wird allgemein eine geometrische Struktur mit einer vertikalen Höhe, einer lateralen Breite und einem lateralen Querschnitt verstanden, wobei der laterale Querschnitt entlang der vertikalen Richtung, also entlang der Höhe, eine im Wesentlichen
unveränderte Form aufweist und wobei sich ein Betrag
hinsichtlich einer Fläche des Querschnitts entlang der vertikalen Richtung insbesondere nicht sprunghaft ändert. Der Durchkontakt in diesem Sinne ist insbesondere einstückig ausgebildet und ist etwa in einem einzigen Verfahrensschritt herstellbar. Zum Beispiel weist der laterale Querschnitt der Säule beziehungsweise des Durchkontakts die Form eines
Kreises, eines Vielecks, einer Ellipse oder andere Formen auf. Ein Aspektverhältnis hinsichtlich der Höhe zur Breite kann zwischen einschließlich 0,1 und 10, etwa zwischen einschließlich 0,3 und 3, oder mehr sein. Eine geometrische Struktur mit sprunghaft verändernden Flächen des Querschnitts entlang der vertikalen Richtung, etwa mit einer Stufe auf Seitenflächen der geometrischen Struktur, ist oft auf einen Verbund aus zwei oder mehreren in separaten
Verfahrensschritten hergestellten Teilschichten
zurückzuführen, und ist im Zweifel nicht als den hier
beschriebenen Durchkontakt in Form einer Säule zu verstehen.
Die Durchkontakte 441 und 442 können jeweils eine mittlere vertikale Höhe und eine mittlere laterale Breite aufweisen, wobei ein Verhältnis zwischen der Breite und der Höhe
beispielsweise zwischen einschließlich 0,2 zu 5, etwa
zwischen 2 zu 5 oder zwischen 1 zu 3 beträgt. Insbesondere ist die mittlere Breite des Durchkontakts größer als eine mittlere Höhe des Durchkontakts, wodurch das herzustellende Bauelement besonders gut thermisch leitend ausgebildet ist. Die Durchkontakte 441 und 442 sind insbesondere so
ausgebildet, dass diese bei einer vertikalen Höhe mit dem Formkörper 10 bündig abschließen. Die Anschlussschichten und die Durchkontakte bilden in der Figur 4 eine zweite Metallschicht 4, wobei die zweite
Metallschicht 4 einen ersten Teilbereich und einen von dem ersten Teilbereich lateral beabstandeten zweiten Teilbereich aufweist. Der erste Teilbereich der zweiten Metallschicht 4 enthält eine erste Anschlussschicht 41 und einen ersten
Durchkontakt 441. Der zweite Teilbereich der zweiten
Metallschicht 4 enthält eine zweite Anschlussschicht 42 und einen zweiten Durchkontakt 442. Insbesondere ist die zweite Metallschicht 4 in lateraler Richtung von dem Formkörper 10 vollumfänglich umschlossen. Der Formkörper 10 kann dabei zusammenhängend, insbesondere einstückig ausgebildet sein. Auch die Trenngräben 50 können mit dem Formkörpermaterial gefüllt sein. In der Figur 4 bildet der erste Durchkontakt 441 mit der ersten Anschlussschicht 41 eine erste Stufe in dem Formkörper 10. Der zweite Durchkontakt 442 bildet mit der zweiten Anschlussschicht 42 eine zweite Stufe in dem
Formkörper 10. Insbesondere umläuft die erste und/oder zweite Stufe den zugehörigen Durchkontakt und ist von dem Formkörper 10 lateral vollständig bedeckt.
In Figur 5 wird das Substrat, insbesondere das
Aufwachssubstrat beispielsweise mittels eines mechanischen oder chemischen Trennverfahrens oder mittels eines
Laserabhebeverfahrens von dem Halbleiterschichtenstapel 20 getrennt. Eine durch die Entfernung des Substrats 1
freigelegte Oberfläche des Verbunds 200, die insbesondere durch eine Oberfläche des Halbleiterschichtenstapels 20 gebildet ist, kann zur Erhöhung der Lichteinkoppel- beziehungsweise Lichtauskoppeleffizienz strukturiert werden.
Vor der Vereinzelung des Verbunds 200 können Kontaktschichten 410 und 420 auf die Durchkontakte 441 und 442 aufgebracht werden. Beispielsweise bedecken eine erste KontaktSchicht 410 und eine zweite KontaktSchicht 420 den ersten Durchkontakt 441 beziehungsweise den zweiten Durchkontakt 442 in
Draufsicht vollständig, wodurch die Durchkontakte 441 und 442 sowie Anschlussschichten 41 und 42, das heißt insbesondere die gesamte zweite Metallschicht 4, durch den Formkörper 10, die Kontaktschichten 410 und 420 und die Verdrahtungsstruktur 8 vollständig umschlossen sind, wodurch die zweite
Metallschicht 4 vor Umwelteinflüssen und vor der Gefahr einer möglichen Oxidation geschützt wird. Durch die vollständige Verkapselung der zweiten Metallschicht 4 kann verhindert werden, dass Metallreste der zweiten Metallschicht 4, die beispielsweise Kupfer aufweist, etwa bei der Vereinzelung des Verbunds 200 auf eine Vorderseite des herzustellenden
Bauelements 100 gelangen können und dadurch eventuell dem Halbleiterschichtenstapel 20 schädigen. Durch die
vollständige Verkapselung der zweiten Metallschicht 4 wird außerdem eine Migration etwa von Kupferatomen oder
Kupferionen beispielsweise über Außenflächen des Bauelements insbesondere im Betrieb des Bauelements zur Vorderseite des Bauelements verhindert. Es ist auch möglich, dass die
Verdrahtungsstruktur 8 eine Diffusionsbarriereschicht 80 aufweist, die eine Migration etwa von Kupferatomen oder
Kupferionen in den Halbleiterschichtenstapel 20 verhindert.
Der Verbund 200 kann entlang der Trenngräben 50 in eine
Mehrzahl von Bauelementen 100 so vereinzelt werden, dass die vereinzelten Bauelemente 100, wie zum Beispiel in der Figur 6 dargestellt, jeweils einen Träger 7 und eine auf dem Träger 7 angeordneten Halbleiterkörper 2 aufweisen. Der
Halbleiterkörper 2 geht bei der Vereinzelung des Verbunds 200 aus dem Halbleiterschichtenstapel 20 hervor. Der Träger 7 ist insbesondere aus dem vereinzelten Formkörper 10, einer ersten Metallschicht 3 und einer zweiten Metallschicht 4 mit einer ersten Anschlussschicht 41 und einer zweiten Anschlussschicht 42 gebildet. Das Bauelement 100 weist dabei eine
strukturierte Strahlungsdurchtrittsflache 101 auf, die durch die erste Hauptfläche 201 des Halbleiterkörpers 2 gebildet werden kann. Das Bauelement 100 ist insbesondere auf einer der Strahlungsdurchtrittsflache 101 abgewandte Rückseite 202 etwa mittels der ersten KontaktSchicht 410 und der zweiten KontaktSchicht 420 extern elektrisch kontaktierbar . Das heißt, das Bauelement 100 ist als ein oberflächenmontierbares Bauelement ausgebildet.
In Figur 7 ist ein Ausführungsbeispiel für ein Bauelement 100 schematisch dargestellt. Dieses Ausführungsbeispiel
entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauelement. Im Unterschied hierzu sind die Verdrahtungsstruktur 8 und die Isolierungsstruktur 9 detaillierter dargestellt.
In der Figur 7 weist die Verdrahtungsstruktur 8 eine
Stromaufweitungsschicht 80, eine elektrisch leitfähige
Schicht 81 und eine Durchkontaktierung 82 auf. Die
Verdrahtungsstruktur 8 erstreckt sich dabei bereichsweise in den Halbleiterkörper 2 hinein und bereichsweise in den Träger 7 hinein oder grenzt zumindest bereichsweise an den Träger 7 an. Der erste Teilbereich der zweiten Metallschicht 4 mit dem ersten Durchkontakt 441 und der ersten Anschlussschicht 41 ist über die erste Metallschicht 3, die elektrisch leitfähige Schicht 81 und die Durchkontaktierung 82 mit der ersten
Halbleiterschicht 21 des Halbleiterkörpers 2 elektrisch leitend verbunden. Der zweite Teilbereich der zweiten
Metallschicht 4 mit dem zweiten Durchkontakt 442 und der zweiten Anschlussschicht 42 ist über die Stromaufweitungsschicht 80 mit der zweiten Halbleiterschicht 22 des Halbleiterkörpers 2 elektrisch leitend verbunden. Die Durchkontaktierung 82 ist mit der ersten Metallschicht 3 elektrisch leitend verbunden und so ausgebildet, dass sich diese zur elektrischen Kontaktierung der ersten
Halbleiterschicht 21 zumindest von der zweiten Hauptfläche 202 durch die zweite Halbleiterschicht 22 und die aktive Schicht 23 hindurch erstreckt.
Die Stromaufweitungsschicht 80 ist insbesondere gleichzeitig als eine Diffusionsbarriereschicht ausgebildet und bedeckt etwa eine Öffnung der Isolierungsschicht 9 vollständig, durch welche Öffnung sich die erste Metallschicht 3 oder eine
Anschlussschicht 42 hindurch erstreckt. Die
Stromaufweitungsschicht 80 und die Isolierungsstruktur 9 weist eine gemeinsame Öffnung auf, durch die sich die
Durchkontaktierung 82 etwa von der elektrisch leitfähigen Schicht 81 hindurch zu dem Halbleiterkörper 2 erstreckt.
Die elektrisch leitfähige Schicht 81 ist insbesondere als eine Spiegelschicht ausgebildet und kann dabei ein Metall, etwa Aluminium, Rhodium, Palladium, Silber oder Gold
aufweisen. Die elektrisch leitfähige Schicht bedeckt dabei die aktive Schicht 23 in Draufsicht zumindest bereichsweise. Entlang der vertikalen Richtung kann sich die elektrisch leitfähige Schicht 81 seitlich des Halbleiterkörpers so weit erstrecken, dass sie die zweite Halbleiterschicht 22 oder die aktive Schicht 23 lateral umgibt. Elektromagnetische
Strahlungen, die seitlich oder rückwärts aus dem
Halbleiterkörper 2 austreten, können somit wieder in Richtung der aktiven Schicht 23 beziehungsweise in Richtung der
Strahlungsdurchtrittsfläche 101 des Bauelements
zurückreflektiert werden, wodurch die Effizienz des Bauelements erhöht ist. In der Figur 7 ist die elektrisch leitfähige Schicht 81 zusammenhängend ausgebildet.
In der Figur 7 ist die Isolierungsstruktur 9 als eine
zusammenhängende Isolierungsstruktur dargestellt, die sich bereichsweise in den Halbleiterkörper 2 hinein und
bereichsweise in den Träger 7 hinein erstreckt oder zumindest bereichsweise an den Träger 7 angrenzt. Die
Durchkontaktierung 82 ist im Bereich des Halbleiterkörpers 2 in der lateralen Richtung mittels der Isolierungsstruktur 9 von der zweiten Halbleiterschicht 22 und von der aktiven Schicht 23 elektrisch getrennt. Durch die Isolierungsstruktur 9 ist die erste Metallschicht 3 von dem zweiten Teilbereich der zweiten Metallschicht 4 mit dem zweiten Durchkontakt 442 und der zweiten Anschlussschicht 42 elektrisch getrennt.
In Figur 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für ein
Bauelement schematisch dargestellt. Dieses
Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 7 dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauelement.
Im Unterschied hierzu erstreckt sich die Durchkontaktierung 82 durch die erste Metallschicht 3 hindurch. Dabei weisen die erste Metallschicht 3 und die Isolierungsstruktur 9 eine gemeinsame Öffnung auf. Anders als in der Figur 7, in der die erste Metallschicht 3 in der vertikalen Richtung zwischen der elektrisch leitfähigen Schicht 81 und der Metallschicht 4 angeordnet ist, ist die elektrisch leitfähige Schicht 81 in der Figur 8 zwischen der ersten Metallschicht 3 und der zweiten Metallschicht 4 angeordnet.
Des Weiteren ist die elektrisch leitfähige Schicht 81 in eine erste Teilschicht 811 und eine zweite Teilschicht 812 unterteilt, wobei die Teilschichten 811 und 812 im Bereich des Zwischenbereichs 40 voneinander lateral beabstandet und somit voneinander elektrisch getrennt sind. Die Teilschichten 811 und 812 sind mit der ersten Anschlussschicht 41
beziehungsweise der zweiten Anschlussschicht 42 elektrisch leitend verbunden und somit verschiedenen elektrischen
Polaritäten des Bauelements 100 zugehörig.
Sowohl in der Figur 7 als auch in der Figur 8 ist die erste Metallschicht 3 zusammenhängend, insbesondere einstückig ausgebildet. In der Figur 7 weist die erste Metallschicht 3 eine Öffnung auf, durch die sich die zweite Anschlussschicht 42 hindurch erstreckt. In der Figur 8 weist die erste
Metallschicht 3 eine Öffnung auf, durch die sich die
Durchkontaktierung 82 der Verdrahtungsstruktur 8 zur
elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 hindurch erstreckt. In der Figur 7 ist die erste
Metallschicht 3 für die elektrische Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 eingerichtet. In der Figur 8 ist die erste Metallschicht 3 für die elektrische Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22 eingerichtet. Die erste
Metallschicht 3 in der Figur 8 ist außerdem in lateraler Richtung von der Isolierungsstruktur 9 vollständig
umschlossen. Gemäß Figuren 7 und 8 kann der Halbleiterkörper 2 zumindest bei der Höhe der zweiten Halbleiterschicht 22 in lateralen Richtungen von der Isolierungsstruktur 9
vollumfänglich umschlossen werden. Auch der Träger 7 mit dem Formkörper 10 kann den Halbleiterkörper 2 bei der Höhe der zweiten Halbleiterschicht 22 in lateralen Richtung
vollumfänglich umschließen, sodass der Träger 7 gleichzeitig als ein Gehäuse für den Halbleiterkörper 2 ausgebildet ist. 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 .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Bauelements (100) mit folgenden Verfahrensschritten:
a) Bereitstellen eines Verbunds (200) aufweisend einen
Halbleiterschichtenstapel (20), eine erste
Anschlussschicht (41) und eine zweite Anschlussschicht (42), wobei die erste und zweite Anschlussschicht auf dem Halbleiterschichtenstapel angeordnet, verschiedenen elektrischen Polaritäten zugeordnet und zur elektrischen Kontaktierung des herzustellenden Bauelements
eingerichtet sind,
b) Aufbringen eines Formkörpermaterials auf den Verbund (200) zur Ausbildung eines Formkörpers (10), sodass - in Draufsicht auf den Halbleiterschichtenstapel (20) - der Formkörper (10) die erste Anschlussschicht (41) und die zweite Anschlussschicht (42) bedeckt,
c) Ausbilden einer ersten Ausnehmung (411) und einer
zweiten Ausnehmung (421) durch den Formkörper (10) hindurch zur stellenweisen Freilegung der
Anschlussschichten (41, 42), und
d) Auffüllen der ersten und zweiten Ausnehmung mit einem elektrisch leitfähigen Material zur Bildung von
Durchkontakten (441, 442), die mit den
Anschlussschichten (41, 42) elektrisch leitend verbunden sind und sich in der vertikalen Richtung durch den
Formkörper (10) hindurch erstrecken.
2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem das Formkörpermaterial zur Bildung des Formkörpers (10) durch Heißverpressen auf den Verbund (200) aufgebracht und dadurch an dem Verbund befestigt wird.
3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Formkörpermaterial ein mit Fasern und/oder mit Weißpartikeln gefülltes Matrixmaterial ist, wobei das
Formkörpermaterial vor dem Aufbringen auf den Verbund (200) lediglich teilweise und nicht vollständig vernetzt ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Formkörper (10) aus einer FR4-Prepreg-Lage oder aus einer Mehrzahl von Prepreg-Lagen gebildet wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Formkörpermaterial ein mit Glasfasern verstärktes Epoxidharz ist, das vor dem Aufbringen auf den Verbund (200) teilausgehärtet vorliegt und nach dem Aufbringen vollständig ausgehärtet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Anschlussschicht (41) mittels eines
Beschichtungsverfahrens auf den Halbleiterschichtenstapel (20) aufgebracht wird, wobei die erste Anschlussschicht (41) eine vertikale Dicke (D41) von höchstens 10 pm aufweist.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Ausnehmungen (411, 421) mittels Laserbohrens ausgebildet werden, wobei die Anschlussschichten (41, 42) beim Laserbohren als Stoppschichten dienen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die erste Anschlussschicht (41) und/oder die zweite Anschlussschicht (42) Kupfer enthalten und/oder die
Ausnehmungen (411, 421) mit Kupfer befüllt werden.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Verbund (200) ein Waferverbund ist.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Verbund (200) mit einer ersten Metallschicht (3) bereitgestellt wird, wobei
- die erste Metallschicht (3) in vertikaler Richtung
zwischen den Anschlussschichten (41, 42) und dem
Halbleiterschichtenstapel (20) angeordnet, mit einer der Anschlussschichten (41, 42) elektrisch leitend verbunden und von der anderen Anschlussschicht elektrisch isoliert ist ,
- die erste Metallschicht (3) eine mittlere vertikale
Dicke (D3) aufweist, die größer ist als eine mittlere vertikale Dicke der ersten Anschlussschicht (D41) und/oder der zweiten Anschlussschicht (D42), und wobei zwischen den Anschlussschichten (41, 42) und/oder zwischen den Durchkontakten (441, 442) ein
Zwischenbereich (40) gebildet ist, der in Draufsicht von der ersten Metallschicht lateral überbrückt wird.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Herstellung einer Mehrzahl von Bauelementen (100), bei dem
- der Verbund (200) eine Mehrzahl von lateral
beabstandeten ersten Anschlussschichten (41) und eine Mehrzahl von lateral beabstandeten zweiten
Anschlussschichten (42) aufweist,
- das Formkörpermaterial auf den Verbund (200) zur
Ausbildung des Formkörpers (10) derart aufgebracht wird, dass der Formkörper (10) die Mehrzahl von ersten
Anschlussschichten (41) und die Mehrzahl von zweiten Anschlussschichten (42) bedeckt, - eine Mehrzahl von ersten und zweiten Durchkontakten (441, 442) durch Ausbilden und Auffüllen einer Mehrzahl von ersten und zweiten Ausnehmungen (411, 421)
ausgebildet wird,
- der Verbund (200) einen oder mehrere Trenngräben
(50) aufweist, und
- der Verbund (200) nach der Bildung des Formkörpers (10) entlang des Trenngrabens oder der Trenngräben (50) derart in eine Mehrzahl von Bauelementen (100)
vereinzelt wird, dass die Bauelemente (100) jeweils einen Träger (7) und einen auf dem Träger (7)
angeordneten Halbleiterkörper (2) aufweisen, wobei der Halbleiterkörper (2) einen Teil des
Halbleiterschichtenstapels (20) enthält, und der Träger (7) einen Teil des Formkörpers (10), eine der ersten Anschlussschichten (41), eine der zweiten
Anschlussschichten (42), einen der ersten Durchkontakte (441) und einen der zweiten Durchkontakte (442) enthält.
12. Bauelement (100) mit einem Träger (7) und einem auf dem Träger angeordneten Halbleiterkörper (2), bei dem
- der Träger zumindest einen Formkörper (10), einen
ersten Durchkontakt (441) und einen zweiten
Durchkontakt (442) aufweist, wobei die Durchkontakte in lateraler Richtung voneinander räumlich beabstandet sind und sich in vertikaler Richtung jeweils durch den Formkörper hindurch erstrecken, und der Formkörper die Durchkontakte lateral vollumfänglich umschließt,
- das Bauelement eine erste Anschlussschicht (41) und
eine von der ersten Anschlussschicht lateral
beabstandete zweite Anschlussschicht (42) aufweist, wobei die Anschlussschichten zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers eingerichtet, verschiedenen elektrischen Polaritäten des Bauelements zugehörig, zwischen dem Halbleiterkörper und den
Durchkontakten angeordnet und mit den Durchkontakten elektrisch leitend verbunden sind,
— der Formkörper einstückig und aus einem verpressten und/oder mit Fasern oder Füllstoffen verstärkten
Formkörpermaterial ausgebildet ist.
13. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem der Formkörper (10) eine erste Ausnehmung (411) und eine zweite Ausnehmung (421) aufweist, wobei die Ausnehmungen (411, 421) jeweils eine Innenwand mit Trennspuren aufweisen und zur Ausbildung der Durchkontakte (441, 442) mit einem elektrisch leitfähigen Material aufgefüllt sind.
14. Bauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 13,
das eine erste Metallschicht (3) aufweist, die in vertikaler Richtung zwischen dem Halbleiterkörper (2) und den
Anschlussschichten (41, 42) angeordnet ist und dabei mit einer der Anschlussschichten elektrisch leitend verbunden und von der anderen Anschlussschicht elektrisch isoliert ist, wobei die erste Metallschicht (3) in Draufsicht einen
zwischen den Anschlussschichten und/oder zwischen den
Durchkontakten (441, 442) angeordneten Zwischenbereich (40) entlang einer lateral Längsrichtung überbrückt.
15. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem die erste Metallschicht (3) in dem Zwischenbereich (40) frei von einer Unterbrechung ist und eine laterale
Breite entlang einer zu der Längsrichtung quer oder senkrecht verlaufenden lateralen Querrichtung aufweist, wobei sich die laterale Breite der ersten Metallschicht höchstens um 30 % von einer lateralen Breite der Anschlussschichten (41, 42) entlang der lateralen Querrichtung unterscheidet.
16. Bauelement nach einem der Ansprüche 14 bis 15,
das eine zusammenhängende Isolierungsstruktur (9) aufweist, die sich bereichsweise in den Halbleiterkörper (2) hinein erstreckt und zumindest bereichsweise an den Träger (7) angrenzt, wobei
- die erste Metallschicht (3) durch die
Isolierungsstruktur (9) von einer der Anschlussschichten (41, 42) elektrisch isoliert ist, und
- die Isolierungsstruktur (9) zumindest eine Öffnung
aufweist, durch die sich die erste Metallschicht (3) oder eine der Anschlussschichten (41, 42) zur
elektrischen Kontaktierung des Halbleiterkörpers (2) hindurch erstreckt.
17. Bauelement nach einem der Ansprüche 12 bis 16,
das eine Verdrahtungsstruktur (8) aufweist, wobei
- sich die Verdrahtungsstruktur (8) bereichsweise in den Halbleiterkörper (2) hinein erstreckt und zumindest bereichsweise an den Träger (7) angrenzt, und
- die erste Anschlussschicht (41) und die zweite
Anschlussschicht (42) mittels der Verdrahtungsstruktur (8) mit einer ersten Halbleiterschicht (21) eines ersten Ladungsträgertyps beziehungsweise mit einer zweiten Halbleiterschicht (22) eines zweiten Ladungsträgertyps des Halbleiterkörpers (2) elektrisch verbunden sind.
18. Bauelement nach dem vorhergehenden Anspruch,
bei dem der Halbleiterkörper (2) eine zwischen der ersten Halbleiterschicht (21) und der zweiten Halbleiterschicht (22) angeordnete aktive Schicht (23) aufweist, die im Betrieb des Bauelements zur Emission oder Detektion von
elektromagnetischen Strahlungen eingerichtet ist, wobei die Verdrahtungsstruktur (8) eine Durchkontaktierung (82) aufweist, die sich zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht (21) durch die zweite Halbleiterschicht (22) und die aktive Schicht (23) hindurch in die erste
Halbleiterschicht (21) erstreckt.
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