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WO2018184846A1 - Verfahren zur herstellung einer vielzahl strahlungsemittierender halbleiterbauelemente und strahlungsemittierendes halbleiterbauelement - Google Patents

Verfahren zur herstellung einer vielzahl strahlungsemittierender halbleiterbauelemente und strahlungsemittierendes halbleiterbauelement Download PDF

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WO2018184846A1
WO2018184846A1 PCT/EP2018/057150 EP2018057150W WO2018184846A1 WO 2018184846 A1 WO2018184846 A1 WO 2018184846A1 EP 2018057150 W EP2018057150 W EP 2018057150W WO 2018184846 A1 WO2018184846 A1 WO 2018184846A1
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semiconductor
potting compound
radiation
semiconductor chip
electrical contacts
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PCT/EP2018/057150
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Ivar TÅNGRING
Thomas Schlereth
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors Gmbh
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Publication date
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Definitions

  • Radiation-emitting semiconductor device can be specified with improved efficiency.
  • an auxiliary carrier is provided according to an embodiment.
  • the subcarrier may for example have a base made of steel, glass or plastic.
  • the main body can, for example, with an adhesive film for fixing the
  • the front side of the semiconductor chip at least partially comprises a radiation exit surface of the semiconductor chip.
  • the semiconductor chip comprises a radiation-transmissive carrier having a first
  • Radiation exit surface of the semiconductor chip is formed.
  • the back of the semiconductor chip is opposite to its front side.
  • the back of the semiconductor chip is opposite to its front side.
  • connection carrier Semiconductor chips for mounting on a connection carrier
  • a multiplicity of spacers are applied to the auxiliary carrier in such a way that the spacers directly adjoin side surfaces of the semiconductor chips. Preference is given to
  • the resin may be, for example, a silicone.
  • a potting compound is applied between the semiconductor chips by means of screen printing or doctoring in such a way that a
  • Semiconductor chip composite forms. Preferably remains in the application of the potting compound, a back of the
  • the back side of the semiconductor chips has at least one electrical contact, the surface of which at least in places remains free of the potting compound, while the potting compound is applied.
  • a second main surface of the electrical contact which faces away from the carrier, remains at least
  • Main surface opposite and facing the carrier.
  • the semiconductor chips may be flip-chips.
  • a flip chip has a carrier with a second one
  • the carrier is usually permeable at least to those generated in the active zone
  • the support comprises one of the following materials or is formed of one of the following materials: sapphire, silicon carbide.
  • the carrier has a second major surface opposite the first major surface. The first main area of the
  • Carrier usually forms part of the Radiation exit surface of the semiconductor chip. Furthermore, the side surfaces of the carrier also form part of the radiation exit surface of the semiconductor chip as a rule. On the back of the flip-chip usually two electrical contacts are arranged, which are for electrical
  • Front of the flip chip is usually free of
  • Potting compound preferably free at least in places.
  • the casting compound envelops side surfaces of the
  • each back side of the semiconductor chip has at least one
  • Screen printing preferably favors a plurality of cover elements, wherein each during the screen printing process
  • Covering at least covers an electrical contact. In one embodiment of the method, each is
  • each semiconductor chip has one or two electrical contacts with a second main area, wherein the second main area is covered by the rear side of the semiconductor chip.
  • the second major surface of the electrical contact is preferably formed from a solderable coating which is not completely removed during the entire process. In particular, the solderable coating remains
  • the covering element covers both the two second main surfaces of the two electrical contacts of a semiconductor chip and the gap between the electrical contacts
  • the electrical contacts of the semiconductor chips can be any electrical contacts of the semiconductor chips.
  • the electrical contacts of the semiconductor chip are formed comparatively thick.
  • the electrical contacts have a thickness of between 30 microns and 75 microns inclusive.
  • the electrical contacts preferably have a thickness between them
  • thick contacts form an effective barrier to a solder layer with which the semiconductor device can be mounted on the back of a connection carrier.
  • the potting compound is applied by means of doctoring.
  • the auxiliary carrier in this embodiment of the method is surrounded by a frame which guides the doctor blade.
  • One edge of the frame preferably runs in the same plane as the second main surface of the electrical contacts of the
  • the height of the applied potting compound can be set such that the back side of the semiconductor chips, on which, for example, at least one electrical contact is arranged, preferably remains free of the potting compound or only a very thin layer on the backside of the semiconductor chips or on the second major surface of the electrical contacts is formed.
  • the doctor may optionally comprise an elastic material or is made of an elastic material. In this way can be about the setting of a suitable
  • Semiconductor chips are achieved, that is formed on the back of the semiconductor chips, which is for example partially formed by the second main surface of the electrical contacts, only a very thin residual layer of potting compound or no potting compound on the back of the
  • the potting compound is applied by means of doctoring, it is possible that at least in places a thin residual layer of potting compound on the back of the semiconductor chips, partially through the second main surface of the electrical
  • Contacts may be formed when applying the potting compound is applied.
  • the thin residual layer of the potting compound can be removed with advantage with a further doctor blade, a plasma treatment or a mechanical cleaning process.
  • a mechanical cleaning method for example, the irradiation with water (wet blasting) is possible.
  • Plasma treatment for example, the treatment with a CF 4 plasma is possible.
  • the thin residual layer has, for example, a thickness
  • the residual layer has a thickness between 200 nanometers and up to and including 1 micrometer. More preferably, the residual layer has a thickness between 200 nanometers and
  • the subcarrier is removed from the semiconductor chip composite and a wavelength converting onto the main surface of the semiconductor chip composite, on which the subcarrier was applied Layer applied.
  • the wavelength converting layer converts electromagnetic radiation generated in the active region of the semiconductor chip into electromagnetic
  • the wavelength-converting layer may be formed, for example, of a resin in which phosphor particles are incorporated, which impart the wavelength-converting properties to the wavelength-converting layer.
  • materials for the resin of the wavelength-converting layer for example, silicone or epoxy or a mixture of these materials are suitable.
  • the wavelength-converting layer may, for example, have a thickness of between 30 microns and .mu.m
  • the wavelength converting layer has a thickness of about 50 microns.
  • the wavelength-converting layer can be applied, for example, by means of spraying, screen printing or knife coating. Furthermore, it is also possible that the
  • wavelength converting layer as one
  • Wavelength-converting silicone film is formed, which is applied to the main surface of the semiconductor chip composite, for example by lamination.
  • Possibility of applying a wavelength-converting layer is an electrophoretic method in which
  • Layer may further be provided with a resin which fixes the wavelength converting layer.
  • the auxiliary carrier is formed at least partially wavelength-converting and remains at least partially in the finished semiconductor devices.
  • the subcarrier on a wavelength-converting film. It is possible that the wavelength-converting film is applied to the main body of the subcarrier, which is removed before a separation of the semiconductor devices, while the
  • the semiconductor chip composite is singulated into individual semiconductor components, for example with saws or laser cutting.
  • the spacers are produced by dispensing a resin.
  • the spacers usually each have a curved outer surface whose shape is formed by the meniscus of the liquid resin.
  • the outer surface of the spacers usually each have a curved outer surface whose shape is formed by the meniscus of the liquid resin.
  • Spacer preferably extends from a
  • the outer surface of the spacer may preferably be approximated by a plane having an angle of a normal of a main extension plane of the back side of the semiconductor chip at an angle of between 40 ° and 40 ° including 75 °. More preferably, the angle has a value of about 60 °.
  • the potting compound is preferably reflective, particularly preferably diffusely reflective.
  • the reflective potting compound for example, appears white.
  • the potting compound is formed of a transparent resin, such as silicone, in the reflective
  • reflective particles may be, for example, titanium dioxide particles.
  • the light reflective particles may be, for example, titanium dioxide particles.
  • Titanium dioxide particles in the resin in a proportion of at least 60 wt .-% and particularly preferably from 70 wt .-% to.
  • the potting compound contains other particles that contribute to the mechanical stability of the potting compound. Such particles are
  • silica particles for example, silica particles.
  • the radiation exit surfaces are each already provided with a wavelength-converting layer.
  • the method described here is based on the idea of specifying an application method for the potting compound in which no or only a simple cleaning step of
  • Rear and in particular the second major surface of the electrical contacts is needed.
  • screen printing and doctor blades for applying the potting compound to apply either no material of the potting compound on the backs of the semiconductor chips and in particular the second major surfaces of the electrical contacts or only such a thin residual layer that it can be removed with a simple cleaning process.
  • the cleaning method is particularly suitable for obtaining a metallization of the electrical contacts, which makes it possible to solder the electrical contacts.
  • a solderable metallization in the Usually removed from the electrical contacts and must after the completion of the semiconductor devices again
  • the method described features may also be formed in the semiconductor device itself and vice versa.
  • a radiation-emitting semiconductor component comprises a semiconductor chip with an epitaxial semiconductor layer sequence, which is deposited onto a semiconductor chip radiation-transmissive carrier is applied. Furthermore, the semiconductor chip comprises a mirror layer, which is applied to the epitaxial semiconductor layer sequence, and furthermore two electrical contacts, which are arranged on a rear side of the semiconductor chip. The back of the
  • semiconductor chips lie opposite a front side which comprises a radiation exit area of the semiconductor chip.
  • the radiation exit surface of the semiconductor chip can, for example, a first main surface of the
  • the semiconductor component comprises a
  • Spacer which is arranged on side surfaces of the carrier and having an inclined or curved outer surface.
  • the spacer preferably runs along the entire length
  • the semiconductor chip comprises a potting compound which encloses the semiconductor chip and the spacer. Second major surfaces of the semiconductor chip
  • the potting compound is preferably reflective.
  • the potting compound replaces a prefabricated housing and stabilizes the
  • the mirror layer has a
  • the undercut is particularly preferably at least partially with the reflective one
  • the undercut is usually created on the basis of procedural specifications.
  • the efficiency of the semiconductor device can advantageously be increased since less light is lost that is emitted to the backside of the semiconductor chip.
  • the efficiency of the semiconductor device can advantageously be increased since less light is lost that is emitted to the backside of the semiconductor chip.
  • Side surfaces of the carrier have a depth of between 15 microns and 20 microns inclusive.
  • Radiation-emitting semiconductor device is a
  • the gap is completely free of the potting compound.
  • Radiation-emitting semiconductor device is a
  • Radiation exit surface of the semiconductor chip formed by a first major surface of the carrier and side surfaces of the carrier.
  • the radiation exit surface of the semiconductor chip is preferably complete with a
  • the semiconductor component is a light-emitting diode.
  • FIGS. 24 to 27 shows a radiation-emitting semiconductor component according to an exemplary embodiment.
  • an auxiliary carrier In the method according to the embodiment of Figures 1 to 5 is in a first step, an auxiliary carrier. 1
  • the semiconductor chips 2 in this case have a
  • Radiation-emitting carrier 3 having a first major surface and a second major surface opposite the first major surface.
  • an epitaxial semiconductor layer sequence 4 is applied, which has an active zone 5.
  • the active zone 5 is suitable for generating electromagnetic radiation.
  • FIGS. 1 to 23 Details of the semiconductor chip 2 are not shown in FIGS. 1 to 23 for reasons of clarity, but can be seen in FIG.
  • the first main surface of the carrier 3 forms together with
  • the first main surface of the carrier 3 at least partially forms a front side of the semiconductor chips 2.
  • the semiconductor chips 2 are applied with their front sides on the subcarrier 1, so that backs of the
  • Semiconductor chips 2 are freely accessible.
  • the rear sides of the semiconductor chips 2 lie opposite the front side and each have two electrical contacts 7, which are provided for electrical contacting of the semiconductor chip 2.
  • a second main surface of the electrical contacts 7 is here facing away from the carrier 3 and has a solderable coating 8, for example of a metal.
  • spacers 9 are applied to the subcarrier 1 in a next step of the process, which are in direct contact with
  • a spacer 9 in this case surrounds a semiconductor chip 2 preferably completely.
  • the spacers 9 can be applied to the subcarrier 2, for example, by dispensing a transparent resin.
  • An outer surface 10 of the spacer 9 forms a curved surface corresponding to the meniscus of the resin
  • the spacers 9 are particularly preferably formed of a transparent resin, such as silicone.
  • the potting compound 11 is introduced in particular into the intermediate spaces between the semiconductor chips 2.
  • the potting compound 11 fills the interspaces between the semiconductor chips 2 particularly preferably up to the second main surface of the
  • the second main surfaces of the rear-side contacts 7 remain particularly free at least in places when applying the reflective potting compound 11
  • the potting compound 11 is preferably reflective.
  • the titanium dioxide particles in the potting compound 11 have a high
  • Filling degree preferably of at least 70 wt .-%.
  • spacers 9 are applied to the auxiliary carrier 1, as already described with reference to FIG. 2 (FIG. 7).
  • a screen 12 which has a plurality of cover elements 13 which completely cover the electrical contacts 7 of a semiconductor chip 2.
  • Each cover 13 covers the two electrical contacts 7 of a
  • the cover elements 13 are slightly larger than the area to be covered, for example by approximately 10%.
  • the semiconductor chip 2 has an area of approximately 1 millimeter by 1 millimeter, while the
  • Covering elements 13 have a surface of 900 microns by 900 microns and the electrical contacts 7 project on their outer sides by 50 microns.
  • the subcarrier 1 is again removed ( Figure 9). The semiconductor devices become
  • an auxiliary carrier 1 is again provided on which
  • Subcarrier 1 applied between the semiconductor chips 2, so that a semiconductor chip composite is formed.
  • a frame 14 is arranged laterally of the subcarrier 1, the edge 15 with the second main surfaces of the electric
  • Potting compound 11 are set particularly well. Nevertheless, remains in the present embodiment, at least in places, a thin residual layer of the reflective potting compound 11 on the electrical contacts 7 of
  • Wavelength-converting layer 16 is applied,
  • the auxiliary carrier 1 comprises a base body 17 made of a mechanically stable material, such as steel or
  • Wavelength-converting film 18 is formed, for example, from a silicone, in the phosphor particles
  • the wavelength-converting film 18 has, for example, a thickness of approximately 50 micrometers.
  • the semiconductor chips 2 are applied with their front sides to the wavelength-converting film 18 and further processed, as already described with reference to FIGS. 2 to 3
  • the radiation-emitting semiconductor component according to the exemplary embodiment of FIG. 24 has a
  • radiation-transparent support 3 for example made of sapphire, on.
  • carrier 3 On the carrier 3 is an epitaxial
  • the active zone 5 generates during operation of the
  • the electromagnetic radiation is from a
  • Radiation exit surface 6 of the semiconductor chip 2 emitted.
  • the radiation exit surface here comprises a first main surface of the carrier 3, that of the epitaxial
  • a mirror layer 19 is applied, which is intended to direct electromagnetic radiation generated in the active zone 5 to the radiation exit surface 6.
  • the mirror layer 19 has a cross-sectional area which is smaller than the cross-sectional area of the epitaxial semiconductor layer sequence 4. In this way, an undercut 20 is formed between the epitaxial semiconductor layer sequence 4 and the mirror layer 19.
  • this undercut 20 is at least partially, and particularly preferably completely, of a reflective potting compound 11 filled.
  • the reflective potting compound 11 forms side surfaces of the semiconductor component. It serves for the mechanical stabilization of the semiconductor component and replaces a prefabricated housing.
  • the side surfaces of the carrier 3 are completely covered with a spacer 9, which is an oblique or curved
  • Spacer 9 is completely enveloped by the reflective potting compound 11. Also, a gap between electrical contacts 7, which at a rear of the
  • Semiconductor chips 2 are arranged is completely filled by the reflective potting compound 11.
  • the outer surface 10 of the spacer 9 forms, together with the reflective potting compound 11, a reflector that directs electromagnetic radiation emerging from the side surfaces of the carrier 3 to a front side of the semiconductor device (see arrows in the figure).
  • On the first main surface of the carrier 3 is a
  • Wavelength-converting layer 16 which is adapted to convert radiation of the first wavelength range into radiation of a second wavelength range, which is different from the first wavelength range.
  • the wavelength-converting layer 16 ends laterally flush with the reflective potting compound 11.
  • the semiconductor device according to FIG. 24 can be any semiconductor device.
  • the semiconductor device according to FIG. 24 can be any semiconductor device.
  • the exemplary embodiment of FIG. 25 has a gap between the rear-side electrical contacts 7 of the semiconductor chip 2, which is free of the reflective potting compound 11
  • Semiconductor component can be produced for example by a method as has already been described with reference to the figures 6 to 10. Furthermore, the semiconductor device according to FIG. 25 is free of a wavelength-converting layer 9. Therefore, the semiconductor component transmits
  • the radiation-emitting semiconductor component according to the exemplary embodiment of FIG. 26, in contrast to the semiconductor component according to FIG. 24, has a
  • Wavelength-converting layer 16 which on the
  • Radiation exit surface 6 of the semiconductor chip 2 is applied directly.
  • the gap between the electrical contacts 7 of the semiconductor chip 2 is complete with the reflective potting compound 11 to the second
  • the radiation-emitting semiconductor component according to the exemplary embodiment of FIG. 27 has, in contrast to the semiconductor component according to FIG.
  • Wavelength-converting layer 16 which is applied directly to the radiation exit surface 6 of the semiconductor chip 2 is.
  • the gap between the electrical contacts 7 of the semiconductor chip 2 is completely free of the

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl strahlungsemittierender Halbleiterbauelemente mit den folgenden Schritten angegeben: - Bereitstellen eines Hilfsträgers (1), - Aufbringen einer Vielzahl strahlungsemittierender Halbleiterchips (2) auf den Hilfsträger (1) mit Vorderseiten, so dass Rückseiten der Halbleiterchips (2) frei zugänglich sind, - Aufbringen von Abstandshaltern (9) auf den Hilfsträger (1) derart, dass die Abstandshalter (9) direkt an Seitenflächen der Halbleiterchips (2) angrenzen und, - Aufbringen einer Vergussmasse (11) zwischen die Halbleiterchips (2) mittels Siebdruck oder Rakeln, derart, dass sich ein Halbleiterchipverbund ausbildet. Weiterhin wird ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement angegeben.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER VIELZAHL STRAHLUNGSEMITTIERENDER HALBLEITERBAUELEMENTE UND STRAHLUNGSEMITTIERENDES HALBLEITERBAUELEMENT
Es werden ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl strahlungsemittierender Halbleiterbauelemente und ein
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement angegeben.
Ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl
strahlungsemittierender Halbleiterbauelemente und
Strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente sind
beispielsweise in den Druckschriften US 2016/0293810 AI und WO 2015/071109 AI angegeben.
Es soll ein vereinfachtes Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl strahlungsemittierender Halbleiterbauelemente angegeben werden, die eine kleine Bauform und einen
seitlichen Reflektor aufweisen. Weiterhin soll ein
Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit verbesserter Effizienz angegeben werden.
Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren mit den Schritten des Patentanspruchs 1 und durch ein Strahlungsemittierendes
Halbleiterbauelement mit den Merkmalen des Patentanspruchs 16 gelöst .
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen des
Verfahrens und des Halbleiterbauelements sind jeweils in den abhängigen Ansprüchen angegeben. Bei dem Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl
strahlungsemittierender Halbleiterbauelemente wird gemäß einer Ausführungsform ein Hilfsträger bereitgestellt. Der Hilfsträger kann beispielsweise einen Grundkörper aus Stahl, Glas oder Kunststoff aufweisen. Der Grundkörper kann beispielsweise mit einer Klebefolie zur Befestigung der
Halbleiterchips versehen sein. Weiterhin ist es auch möglich, dass auf den Hilfsträger zur Befestigung der Halbleiterchips ein flüssiger Klebstoff aufgesprüht ist.
Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens wird auf den
Hilfsträger eine Vielzahl strahlungsemittierender
Halbleiterchips mit ihren Vorderseiten aufgebracht. Die
Rückseiten der Halbleiterchips sind hierbei frei zugänglich.
Die Vorderseite des Halbleiterchips umfasst hierbei in der Regel zumindest teilweise eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips. Beispielsweise umfasst der Halbleiterchip einen strahlungsdurchlässigen Träger mit einer ersten
Hauptfläche, die zumindest teilweise die
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips ausbildet. Die Rückseite des Halbleiterchips liegt seiner Vorderseite gegenüber. Beispielsweise ist die Rückseite des
Halbleiterchips zur Montage auf einen Anschlussträger
vorgesehen .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Vielzahl an Abstandshaltern derart auf den Hilfsträger aufgebracht, dass die Abstandshalter direkt an Seitenflächen der Halbleiterchips angrenzen. Bevorzugt werden die
Abstandshalter durch Dispensen eines transparenten Harzes gebildet. Bei dem Harz kann es sich beispielsweise um ein Silikon handeln.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Vergussmasse zwischen die Halbleiterchips mittels Siebdruck oder Rakeln derart aufgebracht, dass sich ein
Halbleiterchipverbund ausbildet. Bevorzugt bleibt bei dem Aufbringen der Vergussmasse eine Rückseite der
Halbleiterchips zumindest stellenweise frei von der
Vergussmasse. Dies ist mit Vorteil insbesondere mit den
Aufbringverfahren Siebdruck und Rakeln in der Regel möglich. Besonders bevorzugt weist die Rückseite der Halbleiterchips zumindest einen elektrischen Kontakt auf, dessen Oberfläche zumindest stellenweise frei bleibt von der Vergussmasse, während die Vergussmasse aufgebracht wird. Besonders
bevorzugt bleibt eine zweite Hauptfläche des elektrischen Kontakts, die von dem Träger abgewandt ist, zumindest
stellenweise frei von der Vergussmasse. Der elektrische
Kontakt umfasst eine erste Hauptfläche, die der zweiten
Hauptfläche gegenüber liegt und zu dem Träger weist.
Bei den Halbleiterchips kann es sich um Flip-Chips handeln. Ein Flip-Chip weist einen Träger mit einer zweiten
Hauptfläche auf, auf der eine Halbleiterschichtenfolgen mit einer Strahlungserzeugenden aktiven Zone epitaktisch
gewachsen ist. Der Träger ist in der Regel durchlässig zumindest für die in der aktiven Zone erzeugte
elektromagnetische Strahlung. Beispielsweise weist der Träger eines der folgenden Materialien auf oder ist aus einem der folgenden Materialien gebildet: Saphir, Siliziumcarbid. Der Träger weist eine zweite Hauptfläche auf, die der ersten Hauptfläche gegenüber liegt. Die erste Hauptfläche des
Trägers bildet in der Regel teilweise die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips aus. Weiterhin bilden auch die Seitenflächen des Trägers in der Regel einen Teil der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips aus. An der Rückseite des Flip-Chips sind in der Regel zwei elektrische Kontakte angeordnet, die zur elektrischen
Kontaktierung des Halbleiterchips vorgesehen sind. Die
Vorderseite des Flip-Chips ist in der Regel frei von
elektrischen Kontakten. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens sind als
Halbleiterchips Flip-Chips verwendet, die zwei elektrische Kontakte auf ihrer Rückseite aufweisen. Die Oberflächen der elektrischen Kontakte bleiben beim Aufbringen der
Vergussmasse bevorzugt zumindest stellenweise frei. Besonders bevorzugt umhüllt die Vergussmasse Seitenflächen der
elektrische Kontakte vollständig, während eine zweite
Hauptfläche jedes elektrischen Kontakts, die von der
epitaktischen Halbleiterschichtenfolge abgewandt ist, zumindest stellenweise frei bleibt von der Vergussmasse bei deren Aufbringung. Bevorzugt bleibt die zweite Hauptfläche jedes elektrischen Kontakts, die von der epitaktischen
Halbleiterschichtenfolge abgewandt ist, vollständig frei von der Vergussmasse bei deren Aufbringung. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens weist jede Rückseite des Halbleiterchips zumindest einen
elektrischen Kontakt auf und die Vergussmasse wird mittels Siebdrucks aufgebracht. Hierbei weist ein Sieb für das
Siebdruckverfahren bevorzugt eine Vielzahl an Abdeckelementen auf, wobei während des Siebdruckverfahrens jedes
Abdeckelement zumindest einen elektrischen Kontakt abdeckt. Gemäß einer Ausführungsform des Verfahrens ist jedes
Abdeckelement geringfügig größer als der abzudeckende Bereich, wie beispielsweise die zweite Hauptfläche des elektrischen Kontakts. Beispielsweise ist das Abdeckelement bis zu 10% größer als der abzudeckende Bereich. Beispielsweise weist jeder Halbleiterchip einen oder zwei elektrische Kontakte mit einer zweite Hauptfläche auf, wobei die zweite Hauptfläche von der Rückseite des Halbleiterchips umfasst ist. Die zweite Hauptfläche des elektrischen Kontakts ist bevorzugt aus einer lötfähigen Beschichtung gebildet, die während des gesamten Verfahrens nicht vollständig entfernt wird. Insbesondere bleibt die lötfähige Beschichtung
besonders bevorzugt über die gesamte zweite Hauptfläche des elektrischen Kontakts intakt ausgebildet und weist keine Öffnungen zu einem darunter liegenden Material des
elektrischen Kontakts auf. Dies weist den Vorteil auf, dass das Halbleiterbauelement mittels Löten seiner elektrischen Kontakte auf einen Anschlussträger aufgebracht werden kann, ohne dass die lötfähige Beschichtung erneuert werden muss. Beispielsweise weist jeder Halbleiterchip zwei elektrische Kontakte auf seiner Rückseite auf, die von einem
Abdeckelement überdeckt werden. Mit anderen Worten überdeckt das Abdeckelement sowohl die beiden zweiten Hauptflächen der beiden elektrischen Kontakte eines Halbleiterchips als auch den Zwischenraum zwischen den elektrischen Kontakten
vollständig. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens bleibt daher bei dem Siebdruckverfahren der Zwischenraum zwischen den beiden rückseitigen elektrischen Kontakten des
Halbleiterchips frei von der Vergussmasse.
Die elektrischen Kontakte der Halbleiterchips können
beispielsweise galvanisch aufgebracht sein und sind in der Regel aus einem metallischen Material gebildet. Bevorzugt sind die elektrischen Kontakte des Halbleiterchips vergleichsweise dick ausgebildet. Beispielsweise weisen die elektrischen Kontakte eine Dicke zwischen einschließlich 30 Mikrometer und einschließlich 75 Mikrometer auf. Bevorzugt weisen die elektrischen Kontakte eine Dicke zwischen
einschließlich 50 Mikrometer und einschließlich 75 Mikrometer auf. Elektrische Kontakte, die vergleichsweise dick
ausgebildet sind, weisen den Vorteil auf, dem
Halbleiterbauelement mechanische Stabilität zu verleihen, und darüber hinaus als mechanisches Pufferelement zu dienen, das Spannungen bei mechanischen Belastungen des fertigen
Halbleiterbauelements aufnehmen kann. Außerdem bilden dicke Kontakte eine wirksame Sperre zu einer Lotschicht, mit der das Halbleiterbauelement rückseitig auf einen Anschlussträger montiert werden kann.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird die Vergussmasse mittels Rakeln aufgebracht. Besonders bevorzugt ist der Hilfsträger bei dieser Ausführungsform des Verfahrens von einem Rahmen umgeben, der das Rakel führt. Eine Kante des Rahmens verläuft bevorzugt in der gleichen Ebene wie die zweite Hauptfläche der elektrischen Kontakte der
Halbleiterchips. Auf diese Art und Weise kann die Höhe der aufgebrachten Vergussmasse derart eingestellt werden, dass die Rückseite der Halbleiterchips, an denen beispielsweise zumindest ein elektrischer Kontakt angeordnet ist, bevorzugt frei bleibt von der Vergussmasse oder nur eine sehr dünne Schicht auf der Rückseite der Halbleiterchips oder auf der zweiten Hauptfläche der elektrischen Kontakten ausgebildet wird.
Wird die Vergussmasse mittels Rakeln aufgebracht, so weist das Rakel gegebenenfalls ein elastisches Material auf oder ist aus einem elastischen Material gebildet. Auf diese Art und Weise kann über die Einstellung eines geeigneten
Anpressdrucks bei der Bewegung des Rakels über die
Halbleiterchips erzielt werden, dass auf der Rückseite der Halbleiterchips, die beispielsweise teilweise durch die zweite Hauptfläche der elektrischen Kontakte gebildet ist, nur eine sehr dünne Restschicht an Vergussmasse ausgebildet wird oder gar keine Vergussmasse auf der Rückseite der
Halbleiterchips verbleibt.
Wird die Vergussmasse mittels Rakeln aufgebracht, so ist es möglich, dass zumindest stellenweise eine dünne Restschicht der Vergussmasse auf der Rückseite der Halbleiterchips, die teilweise durch die zweite Hauptfläche der elektrischen
Kontakte gebildet sein kann, beim Aufbringen der Vergussmasse aufgebracht wird. Die dünne Restschicht der Vergussmasse kann mit Vorteil mit einem weiteren Rakel, einer Plasmabehandlung oder einem mechanischen Reinigungsverfahren entfernt werden. Als mechanisches Reinigungsverfahren ist beispielsweise die Bestrahlung mit Wasser (wet blasting) möglich. Als
Plasmabehandlung ist beispielsweise die Behandlung mit einem CF4-Plasma möglich.
Die dünne Restschicht weist beispielsweise eine Dicke
zwischen einschließlich 200 Nanometer und einschließlich 1 Mikrometer auf. Besonders bevorzugt weist die Restschicht eine Dicke zwischen einschließlich 200 Nanometer und
einschließlich 500 Nanometer auf. Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Hilfsträger von dem Halbleiterchipverbund entfernt und auf die Hauptfläche des Halbleiterchipverbunds, auf der der Hilfsträger aufgebracht war, eine wellenlängenkonvertierende Schicht aufgebracht. Die wellenlängenkonvertierende Schicht wandelt elektromagnetische Strahlung, die in der aktiven Zone des Halbleiterchips erzeugt wird, in elektromagnetische
Strahlung eines anderen Wellenlängenbereichs um. Das
Halbleiterbauelement sendet beispielsweise elektromagnetische Strahlung aus, die sich aus konvertierter und unkonvertierter Strahlung zusammensetzt und beispielsweise einen Farbort im weißen Bereich der CIE-Normfarbtafel aufweist. Die wellenlängenkonvertierende Schicht kann beispielsweise aus einem Harz gebildet sein, in das Leuchtstoffpartikel eingebracht sind, die der wellenlängenkonvertierenden Schicht die wellenlängenkonvertierenden Eigenschaften verleihen. Als Materialien für das Harz der wellenlängenkonvertierenden Schicht sind beispielsweise Silikon oder Epoxid oder eine Mischung dieser Materialien geeignet.
Die wellenlängenkonvertierende Schicht kann beispielsweise eine Dicke zwischen einschließlich 30 Mikrometer und
einschließlich 100 Mikrometer aufweisen. Bevorzugt weist die wellenlängenkonvertierende Schicht eine Dicke von ungefähr 50 Mikrometer auf.
Die wellenlängenkonvertierende Schicht kann beispielsweise mittels Sprühen, Siebdruck oder Rakeln aufgebracht werden. Weiterhin ist es auch möglich, dass die
wellenlängenkonvertierende Schicht als eine
wellenlängenkonvertierende Silikonfolie ausgebildet ist, die auf die Hauptfläche des Halbleiterchipverbunds aufgebracht wird, beispielsweise durch Laminieren. Eine weitere
Möglichkeit zum Aufbringen einer wellenlängenkonvertierenden Schicht ist ein elektrophoretisches Verfahren, bei dem
Leuchtstoffpartikel aus einem Elektrophoresebad auf der zu beschichtenden Oberfläche unter Verwendung von
elektromagnetischen Feldern abgeschieden werden. Eine mittels Elektrophorese aufgebrachte wellenlängenkonvertierende
Schicht kann weiterhin mit einem Harz versehen sein, das die wellenlängenkonvertierende Schicht fixiert.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens ist der Hilfsträger zumindest teilweise wellenlängenkonvertierend ausgebildet und verbleibt zumindest teilweise in den fertigen Halbleiterbauelementen. Beispielsweise weist der Hilfsträger eine wellenlängenkonvertierende Folie auf. Es ist möglich, dass die wellenlängenkonvertierende Folie auf den Grundkörper des Hilfsträgers aufgebracht ist, der vor einem Vereinzeln der Halbleiterbauelemente entfernt wird, während die
wellenlängenkonvertierende Folie in den fertigen
Halbleiterbauelementen verbleibt .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird der Halbleiterchipverbund zu einzelnen Halbleiterbauelementen vereinzelt, beispielsweise mit Sägen oder Lasertrennen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens werden die Abstandshalter durch Dispensen eines Harzes erzeugt.
Hierbei weisen die Abstandshalter in der Regel jeweils eine gekrümmte Außenfläche auf, deren Form durch den Meniskus des flüssigen Harzes gebildet wird. Die Außenfläche des
Abstandshalters verläuft bevorzugt ausgehend von einer
Rückseite des Halbleiterchips hin zu einer Vorderseite des Halbleiterchips derart, dass eine Querschnittsfläche des Abstandshalters zunimmt. Die Außenfläche des Abstandshalters kann bevorzugt durch eine Ebene angenähert werden, die mit einer Normalen einer Haupterstreckungsebene der Rückseite des Halbleiterchips einen Winkel zwischen einschließlich 40° und einschließlich 75° aufweist. Besonders bevorzugt weist der Winkel einen Wert von ungefähr 60° auf.
Bevorzugt ist die Vergussmasse reflektierend, besonders bevorzugt diffus reflektierend, ausgebildet. Die
reflektierende Vergussmasse erscheint beispielsweise weiß. Beispielsweise ist die Vergussmasse aus einem transparenten Harz gebildet, wie etwa Silikon, in das reflektierende
Partikel eingebracht sind, die der Vergussmasse die
reflektierenden Eigenschaften verleihen. Bei den
reflektierenden Partikeln kann es sich beispielsweise um Titandioxid-Partikel handeln. Bevorzugt weisen die
Titandioxid-Partikel in dem Harz einen Anteil von mindestens 60 Gew.-% und besonders bevorzugt von 70 Gew.-% auf.
Insbesondere ist es mit den hier beschriebenen
Aufbringungstechniken für die reflektierende Vergussmasse, wie Siebdrucken oder Rakeln, möglich, derart hoch gefüllte reflektierende Vergussmassen aufzubringen, während dies mit anderen Aufbringungsverfahren wie etwa Dispensen oder Sprühen nicht möglich ist. So ist beispielsweise in der Regel beim Dispensen nur die Verarbeitung einer Vergussmasse mit einem Füllgrad von höchstens etwa 40 Gew.-% bis 45 Gew% möglich.
Weiterhin ist es auch möglich, dass die Vergussmasse andere Partikel enthält, die zu der mechanischen Stabilität der Vergussmasse beitragen. Derartige Partikel sind
beispielsweise Siliziumdioxid-Partikel .
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird eine Vielzahl an Halbleiterchips bereitgestellt, bei denen
zumindest die Strahlungsaustrittsflächen jeweils bereits mit einer wellenlängenkonvertierenden Schicht versehen sind. Das hier beschriebene Verfahren beruht auf der Idee, ein Aufbringungsverfahren für die Vergussmasse anzugeben, bei dem gar kein oder nur ein einfacher Reinigungsschritt der
Rückseite und insbesondere der zweiten Hauptfläche der elektrischen Kontakte benötigt wird. Insbesondere ist es mit Siebdrucken und Rakeln zur Aufbringung der Vergussmasse möglich, entweder gar kein Material der Vergussmasse auf den Rückseiten der Halbleiterchips und insbesondere den zweiten Hauptflächen der elektrischen Kontakte aufzubringen oder nur eine derart dünne Restschicht, dass diese mit einem einfachen Reinigungsverfahren entfernt werden kann.
Das Reinigungsverfahren ist insbesondere dazu geeignet, eine Metallisierung der elektrischen Kontakte, die ein Löten der elektrischen Kontakte möglich macht, zu erhalten. Bei anderen Verfahren, wie sie beispielsweise in der Druckschrift WO 2015/071109 AI vorgeschlagen werden, bei dem die Vergussmasse in einer dicken Schicht auf die Rückseite der Halbleiterchips aufgebracht wird, die später durch Schleifen wieder entfernt werden muss, wird eine derartige lötfähige Metallisierung in der Regel von den elektrischen Kontakten entfernt und muss nach Fertigstellung der Halbleiterbauelemente erneut
aufgebracht werden. Das hier beschriebene Verfahren ist insbesondere dazu
geeignet, ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement herzustellen. Die vorliegend im Zusammenhang mit dem
Verfahren beschriebenen Merkmale können daher auch bei dem Halbleiterbauelement selber ausgebildet sein und umgekehrt.
Ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement umfasst gemäß einer Ausführungsform einen Halbleiterchip mit einer epitaktischen Halbleiterschichtenfolge, die auf einen strahlungsdurchlässigen Träger aufgebracht ist. Weiterhin umfasst der Halbleiterchip eine Spiegelschicht, die auf die epitaktische Halbleiterschichtenfolge aufgebracht ist, und weiterhin zwei elektrische Kontakte, die an einer Rückseite des Halbleiterchips angeordnet sind. Die Rückseite des
Halbleiterchips liegt hierbei einer Vorderseite gegenüber, die eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips umfasst. Die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips kann beispielsweise eine erste Hauptfläche des
strahlungsdurchlässigen Trägers aufweisen.
Weiterhin umfasst das Halbleiterbauelement einen
Abstandshalter, der an Seitenflächen des Trägers angeordnet ist und eine schräge oder gekrümmte Außenfläche aufweist. Der Abstandshalter verläuft bevorzugt entlang der gesamten
Außenfläche des Halbleiterchips in einer geschlossenen Fläche um den Halbleiterchip herum.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des Halbleiterchips umfasst dieser eine Vergussmasse, die den Halbleiterchip und den Abstandshalter umhüllt. Zweite Hauptflächen der
elektrischen Kontakte des Halbleiterchips sind hierbei bevorzugt frei zugänglich. Die Vergussmasse ist bevorzugt reflektierend ausgebildet. Bevorzugt ersetzt die Vergussmasse ein vorgefertigtes Gehäuse und stabilisiert das
Halbleiterbauelement mechanisch. Bevorzugt ist das
Halbleiterbauelement frei von einem vorgefertigten Gehäuse.
Gemäß einer Ausführungsform des Strahlungsemittierenden
Halbleiterbauelements weist die Spiegelschicht eine
Querschnittsfläche auf, die kleiner ist als eine
Querschnittsfläche der epitaktischen
Halbleiterschichtenfolge, sodass ein Unterschnitt zwischen der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge und der Spiegelschicht entsteht. Der Unterschnitt ist besonders bevorzugt zumindest teilweise mit der reflektierenden
Vergussmasse gefüllt. Der Unterschnitt entsteht in der Regel aufgrund von prozesstechnischen Vorgaben. Durch Füllung des Unterschnitts mit der reflektierenden Vergussmasse kann die Effizienz des Halbleiterbauelements mit Vorteil erhöht werden, da so weniger Licht verloren geht, dass zur Rückseite des Halbleiterchips ausgesandt wird. Bevorzugt ist der
Unterschnitt vollständig mit der Vergussmasse gefüllt.
Beispielsweise weist der Unterschnitt ausgehend von
Seitenflächen des Trägers eine Tiefe zwischen einschließlich 15 Mikrometer und einschließlich 20 Mikrometer auf.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements ist ein
Zwischenraum zwischen den elektrischen Kontakten frei von der Vergussmasse. Besonders bevorzugt ist der Zwischenraum vollständig frei von der Vergussmasse.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform des
Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements ist eine
Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips durch eine erste Hauptfläche des Trägers und Seitenflächen des Trägers gebildet. Die Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips ist bevorzugt vollständig mit einer
wellenlängenkonvertierenden Schicht bedeckt. Beispielsweise handelt es sich bei dem Halbleiterbauelement um eine Leuchtdiode. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Ausführungsbeispielen. Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 1 bis 5 wird ein Verfahren gemäß einem ersten
Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 6 bis 10 wird ein Verfahren gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 11 bis 15 wird ein Verfahren gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 16 bis 18 wird ein Verfahren gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Anhand der schematischen Schnittdarstellungen der Figuren 19 bis 23 wird ein Verfahren gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel näher beschrieben. Jede der Figuren 24 bis 27 zeigt ein Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement gemäß jeweils einem Ausführungsbeispiel.
Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu
betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente, insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 5 wird in einem ersten Schritt ein Hilfsträger 1
bereitgestellt, auf den eine Vielzahl an
Strahlungsemittierenden Halbleiterchips 2 aufgebracht wird (Figur 1) . Die Halbleiterchips 2 weisen hierbei einen
Strahlungsemittierenden Träger 3 mit einer ersten Hauptfläche und einer der ersten Hauptfläche gegenüber liegenden zweiten Hauptfläche auf. Auf der zweiten Hauptfläche des Trägers 3 ist eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge 4 aufgebracht, die eine aktive Zone 5 aufweist. Die aktive Zone 5 ist dazu geeignet, elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Die
Details des Halbleiterchips 2 sind in den Figuren 1 bis 23 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellt, können aber der Figur 24 entnommen werden.
Die erste Hauptfläche des Trägers 3 bildet zusammen mit
Seitenflächen des Trägers 3 eine Strahlungsaustrittsfläche 6 des Halbleiterchips 2 aus, von der die in der aktiven Zone 5 erzeugte elektromagnetische Strahlung ausgesandt wird. Die erste Hauptfläche des Trägers 3 bildet zumindest teilweise eine Vorderseite der Halbleiterchips 2 aus.
Die Halbleiterchips 2 werden mit ihren Vorderseiten auf den Hilfsträger 1 aufgebracht, sodass Rückseiten der
Halbleiterchips 2 frei zugänglich sind. Die Rückseiten der Halbleiterchips 2 liegen der Vorderseite gegenüber und weisen jeweils zwei elektrische Kontakte 7 auf, die zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips 2 vorgesehen sind. Eine zweite Hauptfläche der elektrischen Kontakte 7 ist hierbei von dem Träger 3 abgewandt und weist eine lötfähige Beschichtung 8 auf, beispielsweise aus einem Metall.
Wie in Figur 2 schematisch dargestellt, werden in einem nächsten Schritt des Verfahrens Abstandshalter 9 auf den Hilfsträger 1 aufgebracht, die in direktem Kontakt mit
Seitenflächen des Trägers 3 stehen. Ein Abstandshalter 9 umgibt hierbei einen Halbleiterchip 2 bevorzugt vollständig. Die Abstandshalter 9 können beispielsweise durch Dispensen eines transparenten Harzes auf den Hilfsträger 2 aufgebracht werden. Eine Außenfläche 10 des Abstandshalters 9 bildet eine gekrümmte Oberfläche aus, die dem Meniskus des Harzes
entspricht. Die Abstandshalter 9 sind besonders bevorzugt aus einem transparenten Harz, wie Silikon, gebildet.
In einem nächsten Schritt, der schematisch in Figur 3
dargestellt ist, wird eine reflektierende Vergussmasse 11 mittels Siebdrucks zwischen die Halbleiterchips 2
aufgebracht, so dass ein Halbleiterchipverbund entsteht. Die Vergussmasse 11 wird insbesondere in die Zwischenräume zwischen den Halbleiterchips 2 eingebracht. Die Vergussmasse 11 füllt die Zwischenräume zwischen den Halbleiterchips 2 besonders bevorzugt bis zur zweiten Hauptfläche der
rückseitigen elektrischen Kontakte 7 vollständig auf. Die zweiten Hauptflächen der rückseitigen Kontakte 7 bleiben jedoch beim Aufbringen der reflektierenden Vergussmasse 11 besonders bevorzugt zumindest stellenweise frei von der
Vergussmasse 11. Dann wird der Hilfsträger 1 von dem Halbleiterchipverbund entfernt (Figur 4) und die Halbleiterbauelemente vereinzelt, beispielsweise mittels Sägen (Figur 5) . Die Vergussmasse 11 ist bevorzugt reflektierend ausgebildet. Beispielsweise ist die Vergussmasse 11 aus einem
transparenten Silikon, in das reflektierende Titandioxid- Partikel eingebracht sind, gebildet. Bevorzugt weisen die Titandioxid-Partikel in der Vergussmasse 11 einen hohen
Füllgrad auf, bevorzugt von mindestens 70 Gew.-%.
Auch bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 6 bis 10 wird zunächst ein Hilfsträger 1
bereitgestellt, auf den eine Vielzahl an Halbleiterchips 2 aufgebracht wird, wie beispielsweise anhand von Figur 1 bereits beschrieben (Figur 6) .
In einem nächsten Schritt werden Abstandshalter 9 auf den Hilfsträger 1 aufgebracht, wie anhand von Figur 2 bereits beschrieben (Figur 7) .
Dann wird mit einem Siebdruckverfahren eine reflektierende Vergussmasse 11 auf den Hilfsträger 1 zwischen den
Halbleiterchips 2 aufgebracht. Hierbei wird ein Sieb 12 verwendet, das eine Vielzahl an Abdeckelementen 13 aufweist, die die elektrischen Kontakte 7 eines Halbleiterchips 2 vollständig überdecken. Jedes Abdeckelement 13 überdeckt hierbei die beiden elektrischen Kontakte 7 eines
Halbleiterchips 2 und die Zwischenräume zwischen den
elektrischen Kontakten 7 vollständig (Figur 8). Besonders bevorzugt sind die Abdeckelemente 13 etwas größer als die abzudeckende Fläche, beispielsweise um ungefähr 10 %.
Beispielsweise weist der Halbleiterchip 2 eine Fläche von zirka 1 Millimeter mal 1 Millimeter auf, während die
Abdeckelemente 13 eine Fläche von 900 Mikrometer mal 900 Mikrometer aufweisen und die elektrischen Kontakte 7 an ihren Außenseiten um 50 Mikrometer überragen. In einem nächsten Schritt wird der Hilfsträger 1 wiederum entfernt (Figur 9) . Die Halbleiterbauelemente werden
vereinzelt (Figur 10) .
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 11 bis 15 wird wiederum ein Hilfsträger 1 bereitgestellt, auf den
Halbleiterchips 2 und Abstandshalter 9 aufgebracht werden, wie bereits anhand der Figuren 1 und 2 beschrieben (Figuren 11 und 12) .
Dann wird, wie schematisch in Figur 13 dargestellt, eine reflektierende Vergussmasse 11 mittels Rakeln auf den
Hilfsträger 1 zwischen die Halbleiterchips 2 aufgebracht, sodass ein Halbleiterchipverbund entsteht. Hierbei ist seitlich des Hilfsträgers 1 ein Rahmen 14 angeordnet, dessen Kante 15 mit den zweiten Hauptflächen der elektrischen
Kontakte 7 in einer gemeinsamen Ebene angeordnet ist. Auf diese Art und Weise kann die Höhe der aufgebrachten
Vergussmasse 11 besonders gut eingestellt werden. Trotzdem verbleibt bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel zumindest stellenweise eine dünne Restschicht der reflektierenden Vergussmasse 11 auf den elektrischen Kontakten 7 der
Halbleiterchips 2. Diese wird durch einen weiteren
Reinigungsschritt entfernt, ohne dass die lötfähige
Beschichtung auf den zweiten Hauptflächen der elektrischen Kontakte 7 entfernt wird.
Dann wird der Hilfsträger 1 entfernt und die
Halbleiterbauelemente wieder vereinzelt (Figuren 14 und 15) .
Bei dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 16 bis 18 wird zunächst ein Halbleiterchipverbund erzeugt, wie beispielsweise anhand der Figuren 1 bis 4 beschrieben (Figur 16) .
Dann wird auf die Hauptfläche des Halbleiterchipverbunds, auf der zuvor der Hilfsträger 1 aufgebracht war, eine
wellenlängenkonvertierende Schicht 16 aufgebracht,
beispielsweise mit einem im allgemeinen Teil beschriebenen Verfahren (Figur 17). Dann werden die Halbleiterbauelemente wiederum vereinzelt (Figur 18) .
Im Unterschied zu dem Verfahren gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 5 wird bei dem Verfahren gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figuren 19 bis 23 ein Hilfsträger 1 verwendet, der teilweise in den fertigen
Halbleiterbauelementen verbleibt .
Der Hilfsträger 1 umfasst einen Grundkörper 17 aus einem mechanisch stabilen Material, wie beispielsweise Stahl oder
Kunststoff, und eine wellenlängenkonvertierende Folie 18, die auf den Grundkörper 17 aufgebracht ist. Die
wellenlängenkonvertierende Folie 18 ist beispielsweise aus einem Silikon gebildet, in das Leuchtstoffpartikel
eingebracht sind. Die wellenlängenkonvertierende Folie 18 weist beispielsweise eine Dicke von ungefähr 50 Mikrometer auf .
Die Halbleiterchips 2 werden mit ihren Vorderseiten auf die wellenlängenkonvertierende Folie 18 aufgebracht und weiter prozessiert, wie anhand der Figuren 2 bis 3 bereits
beschrieben (Figuren 20 und 21) . Dann wird der Grundkörper 17 des Hilfsträgers 1 von dem Halbleiterchipverbund entfernt, während die wellenlängenkonvertierende Folie 18 auf dem
Halbleiterchipverbund verbleibt (Figur 22).
Dann werden die Halbleiterbauelemente wiederum vereinzelt (Figur 23) .
Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 24 weist einen
strahlungsdurchlässigen Träger 3, beispielsweise aus Saphir, auf. Auf den Träger 3 ist eine epitaktische
Halbleiterschichtenfolge 4 mit einer aktiven Zone 5
aufgebracht. Die aktive Zone 5 erzeugt im Betrieb des
Halbleiterbauelements elektromagnetische Strahlung. Die elektromagnetische Strahlung wird von einer
Strahlungsaustrittsfläche 6 des Halbleiterchips 2 ausgesandt. Die Strahlungsaustrittsfläche umfasst vorliegend eine erste Hauptfläche des Trägers 3, die der epitaktischen
Halbleiterschichtenfolge 4 gegenüberliegt, sowie die
Seitenflächen des Trägers 2.
Auf die epitaktische Halbleiterschichtenfolge 4 ist eine Spiegelschicht 19 aufgebracht, die dazu vorgesehen ist, elektromagnetische Strahlung, die in der aktiven Zone 5 erzeugt wird, zur Strahlungsaustrittsfläche 6 zu lenken. Die Spiegelschicht 19 weist hierbei eine Querschnittsfläche auf, die kleiner ist als die Querschnittsfläche der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 4. Hierdurch ist ein Unterschnitt 20 zwischen der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge 4 und der Spiegelschicht 19 ausgebildet.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß der Figur 24 ist dieser Unterschnitt 20 zumindest teilweise und besonders bevorzugt vollständig von einer reflektierenden Vergussmasse 11 gefüllt. Die reflektierende Vergussmasse 11 bildet Seitenflächen des Halbleiterbauelements aus. Sie dient zur mechanischen Stabilisierung des Halbleiterbauelements und ersetzt ein vorgefertigtes Gehäuse.
Die Seitenflächen des Trägers 3 sind mit einem Abstandshalter 9 vollständig bedeckt, der eine schräge oder gekrümmte
Außenfläche 10 aufweist. Die Außenfläche 10 des
Abstandshalters 9 ist vollständig von der reflektierenden Vergussmasse 11 umhüllt. Auch ein Zwischenraum zwischen elektrischen Kontakten 7, die an einer Rückseite des
Halbleiterchips 2 angeordnet sind, ist vollständig von der reflektierenden Vergussmasse 11 gefüllt. Die Außenfläche 10 des Abstandshalters 9 bildet zusammen mit der reflektierenden Vergussmasse 11 einen Reflektor aus, der elektromagnetische Strahlung, die aus den Seitenflächen des Trägers 3 austritt, zu einer Vorderseite des Halbleiterbauelements lenkt (siehe Pfeile in der Figur) . Auf der ersten Hauptfläche des Trägers 3 ist eine
wellenlängenkonvertierende Schicht 16 angeordnet, die dazu geeignet ist, Strahlung des ersten Wellenlängenbereichs in Strahlung eines zweiten Wellenlängenbereichs umzuwandeln, der von dem ersten Wellenlängenbereich verschieden ist. Die wellenlängenkonvertierende Schicht 16 schließt seitlich mit der reflektierenden Vergussmasse 11 bündig ab.
Das Halbleiterbauelement gemäß der Figur 24 kann
beispielsweise mit einem Verfahren gemäß der Figuren 16 bis 18 hergestellt werden. Dieses Verfahren erlaubt es mit
Vorteil, dass die zweiten Hauptflächen der elektrischen
Kontakte 7 frei zugänglich bleiben bei der Aufbringung der reflektierenden Vergussmasse 11. Hierdurch bleibt auch eine lötfähige Beschichtung 8 auf den zweiten Hauptflächen der elektrischen Kontakte 7 erhalten und muss nicht nachträglich erneut aufgebracht werden. Das Strahlungsemittierende Halbleiterbauelement gemäß dem
Ausführungsbeispiel der Figur 25 weist im Unterschied zu dem Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement gemäß der Figur 24 einen Zwischenraum zwischen den rückseitigen elektrischen Kontakten 7 des Halbleiterchips 2 auf, der frei ist von der reflektierenden Vergussmasse 11. Ein derartiges
Halbleiterbauelement kann beispielsweise mit einem Verfahren erzeugt werden, wie es anhand der Figuren 6 bis 10 bereits beschrieben wurde. Weiterhin ist das Halbleiterbauelement gemäß der Figur 25 frei von einer wellenlängenkonvertierenden Schicht 9. Daher sendet das Halbleiterbauelement
unkonvertiertes , bevorzugt blaues, Licht aus.
Das Strahlungsemittierende Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 26 weist im Unterschied zu dem Halbleiterbauelement gemäß der Figur 24 eine
wellenlängenkonvertierende Schicht 16 auf, die auf die
Strahlungsaustrittsfläche 6 des Halbleiterchips 2 direkt aufgebracht ist. Der Zwischenraum zwischen den elektrischen Kontakten 7 des Halbleiterchips 2 ist vollständig mit der reflektierenden Vergussmasse 11 bis zu den zweiten
Hauptflächen der elektrischen Kontakte 7 des Halbleiterchips 2 gefüllt.
Das Strahlungsemittierende Halbleiterbauelement gemäß dem Ausführungsbeispiel der Figur 27 weist im Unterschied zu dem Halbleiterbauelement gemäß der Figur 25 eine
wellenlängenkonvertierende Schicht 16 auf, die direkt auf die Strahlungsaustrittsfläche 6 des Halbleiterchips 2 aufgebracht ist. Der Zwischenraum zwischen den elektrischen Kontakten 7 des Halbleiterchips 2 ist vollständig frei von der
reflektierenden Vergussmasse 11. Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Anmeldung DE 102017107226.8, deren
Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
1 Hilfsträger
2 Halbleiterchip
3 Träger
4 epitaktische Halbleiterschichtenfolge
5 aktive Zone
6 Strahlungsaustrittsfläche
7 elektrischer Kontakt
8 lötfähige Beschichtung
9 Abstandshalter
10 Außenfläche des Abstandshalters
11 reflektierende Vergussmasse
12 Sieb
13 Abdeckelement
14 Rahmen
15 Kante des Rahmens
16 wellenlängenkonvertierende Schicht
17 Grundkörper des Hilfsträgers
18 wellenlängenkonvertierende Folie
19 Spiegelschicht
20 Unterschnitt

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl
strahlungsemittierender Halbleiterbauelemente mit den
folgenden Schritten:
- Bereitstellen eines Hilfsträgers (1),
- Aufbringen einer Vielzahl strahlungsemittierender
Halbleiterchips (2) auf den Hilfsträger (1) mit Vorderseiten, so dass Rückseiten der Halbleiterchips (2) frei zugänglich sind,
- Aufbringen von Abstandshaltern (9) auf den Hilfsträger (1) derart, dass die Abstandshalter (9) direkt an Seitenflächen der Halbleiterchips (2) angrenzen und,
- Aufbringen einer Vergussmasse (11) zwischen die
Halbleiterchips (2) mittels Siebdruck oder Rakeln, derart, dass sich ein Halbleiterchipverbund ausbildet.
2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem
die Rückseiten der Halbleiterchips (2) bei dem Aufbringen der Vergussmasse (11) zumindest stellenweise frei bleiben von der Vergussmasse (11).
3. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem
als Halbleiterchips (2) Flip-Chips verwendet werden, die zwei elektrische Kontakte (7) auf ihrer Rückseite aufweisen, deren Oberflächen beim Aufbringen der Vergussmasse (11) zumindest stellenweise frei bleiben.
4. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem
- jede Rückseite der Halbleiterchips (2) zumindest einen elektrischen Kontakt (7) aufweist,
- die Vergussmasse (11) mittels Siebdruck aufgebracht wird, wobei ein Sieb (12) für das Siebdruckverfahren eine Vielzahl an Abdeckelementen (13) aufweist, wobei jedes Abdeckelement (13) zumindest einen elektrischen Kontakt (7) abdeckt.
5. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem
jeder Halbleiterchip (2) zwei elektrische Kontakte (7) auf seiner Rückseite aufweist und jedes Abdeckelement (13) die elektrischen Kontakte (7) eines Halbleiterchips (2)
überdeckt .
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem
- die Vergussmasse (11) mittels Rakeln aufgebracht wird,
- der Hilfsträger (1) mit den Halbleiterchips (2) von einem Rahmen (14) umgeben ist, der das Rakel führt, und
- eine Kante (15) des Rahmens (14) in der gleichen Ebene verläuft, wie eine zweite Hauptfläche der elektrischen
Kontakte (7) der Halbleiterchips (2) .
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 6, bei dem
- die Vergussmasse (11) mittels Rakeln aufgebracht wird, - zumindest stellenweise eine dünne Restschicht der
Vergussmasse (11) auf der Rückseite der Halbleiterchips (2) beim Aufbringen aufgebracht wird, und
- die Restschicht mit einem weiteren Rakeln, einer
Plasmabehandlung oder einem mechanischen Reinigungsverfahren entfernt wird.
8. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem
- der Hilfsträger (1) von dem Halbleiterchipverbund entfernt wird, und
- auf die Hauptfläche des Halbleiterchipverbunds, auf der der Hilfsträger (1) aufgebracht war, eine
wellenlängenkonvertierende Schicht (16) aufgebracht wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem der Hilfsträger (1) zumindest teilweise
wellenlängenkonvertierend ausgebildet ist und zumindest teilweise in den Halbleiterbauelementen verbleibt.
10. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem der Halbleiterchipverbund zu einzelnen Halbleiterbauelementen vereinzelt wird.
11. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Abstandshalter (9) durch Dispensen eines Harzes erzeugt werden und die Abstandshalter (9) jeweils eine gekrümmte Außenfläche (10) aufweisen, deren Form durch den Meniskus des flüssigen Harzes gebildet wird.
12. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem die Vergussmasse (11) aus einem Harz gebildet ist, in das reflektierende Partikeln eingebracht sind, so dass die
Vergussmasse (11) reflektierend ausgebildet ist.
13. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, bei dem
die reflektierenden Partikeln Titandioxid-Partikel sind und in dem Harz einen Anteil von mindestens 60 Gew.-% aufweisen.
14. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem eine Vielzahl an Halbleiterchips (2) bereitgestellt wird, bei denen zumindest die Strahlungsaustrittsflächen (6) mit einer wellenlängenkonvertierenden Schicht (16) versehen sind.
15. Verfahren nach einem der obigen Ansprüche, bei dem
- die Halbleiterchips (2) elektrische Kontakte (7) mit einer zweiten Hauptfläche aufweisen, die von der Rückseite der Halbleiterchips (2) umfasst sind, und - die zweite Hauptfläche der elektrischen Kontakte (7) aus einer lötfähigen Beschichtung (8) gebildet ist, die während des Verfahrens nicht entfernt wird.
16. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement mit:
- einem Halbleiterchip (2) umfassend einen
strahlungsdurchlässigen Träger (3) und eine epitaktische Halbleiterschichtenfolge (4), die auf den Träger (3)
aufgebracht ist, und zwei elektrische Kontakte (7), die an einer Rückseite des Halbleiterchips (2) angeordnet sind,
- einen Abstandshalter (9), der an Seitenflächen des Trägers (3) angeordnet ist und eine schräge oder gekrümmte
Außenfläche (10) aufweist,
- eine reflektierende Vergussmasse (11), die den
Halbleiterchip (2) und den Abstandshalter (9) umhüllt, wobei die zweite Hauptfläche der elektrischen Kontakte (7) frei zugänglich ist.
17. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach dem vorherigen Anspruch, bei dem
- eine Spiegelschicht (19) auf die epitaktische
Halbleiterschichtenfolge (4) aufgebracht ist,
- die Spiegelschicht (19) eine Querschnittsfläche aufweist, die kleiner ist als eine Querschnittsfläche der epitaktischen Halbleiterschichtenfolge (4), so dass ein Unterschnitt (20) zwischen dem Träger (3) und der epitaktischen
Halbleiterschichtenfolge (4) entsteht, und
- der Unterschnitt (20) mit der reflektierenden Vergussmasse (11) zumindest teilweise gefüllt ist.
18. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 16 bis 17, bei dem ein Zwischenraum zwischen den elektrischen Kontakten (7) frei ist von der Vergussmasse (11) .
19. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei dem
- eine Strahlungsaustrittsfläche (6) des Halbleiterchips (2) durch eine erste Hauptfläche des Trägers (3) und
Seitenflächen des Trägers (3) gebildet ist, und
- die Strahlungsaustrittsfläche (6) des Halbleiterchips (2) vollständig mit einer wellenlängenkonvertierenden Schicht
(16) bedeckt ist.
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