DE102014102293A1

DE102014102293A1 - Verfahren zur Herstellung optoelektronischer Halbleiterbauteile und optoelektronisches Halbleiterbauteil

Info

Publication number: DE102014102293A1
Application number: DE102014102293.9A
Authority: DE
Inventors: Britta Göötz; Frank Singer; Lutz Höppel; Jürgen Moosburger
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2014-02-21
Filing date: 2014-02-21
Publication date: 2015-08-27
Also published as: WO2015124719A1; CN106030830A; JP2017506831A; US10008639B2; JP6317464B2; US20170069800A1; DE112015000888A5

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung optoelektronischer Halbleiterbauteile (100) angegeben, wobei ein Träger (1) mit einer Trägerhauptseite (11) bereitgestellt wird. Ferner werden mehrere vereinzelte optoelektronische Halbleiterchips (2) bereitgestellt, wobei die Halbleiterchips (2) jeweils eine Hauptemissionsseite (21) und eine der Hauptemissionsseite (21) gegenüberliegende Kontaktseite (22) aufweisen. Die vereinzelten Halbleiterchips (2) werden anschließend auf die Trägerhauptseite (11) aufgebracht, sodass jeweils die Kontaktseite (22) der Trägerhauptseite (11) zugewandt ist. In Bereichen zwischen den Halbleiterchips wird ein Maskenrahmen (3) aufgebracht, wobei der Maskenrahmen (3) ein Gitter aus Trennwänden (31) ist. In Draufsicht auf die Trägerhauptseite (11) ist jeder Halbleiterchip (2) ringsum von den Trennwänden (31) umgeben. Die Halbleiterchips (2) werden mit einem Konversionsmaterial (4) so vergossen, dass sich auf den Halbleiterchips (2) jeweils ein Konversionselement (41) bildet. Das Konversionselement (41) bedeckt dabei zumindest teilweise die Hauptemissionsseite (21) des jeweiligen Halbleiterchips (2). Anschließend wird der Träger (1) entfernt. In einem weiteren Schritt werden die optoelektronischen Halbleiterbauteile (100) aus dem Maskenrahmen (3) herausgelöst, wobei der Maskenrahmen (3) zerstört wird.

Description

Es wird ein Verfahren zur Herstellung optoelektronischer Halbleiterbauteile angegeben. Darüber hinaus wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Verfahren für eine möglichst einfache und effiziente Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauteilen mit einer gleichmäßigen Lichtauskopplung anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein optoelektronisches Halbleiterbauteil mit einer gleichmäßigen Lichtauskopplung anzugeben.
Diese Aufgaben werden unter anderem durch ein Verfahren zur Herstellung optoelektronischer Halbleiterbauteile und durch ein optoelektronisches Halbleiterbauteil gemäß der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird ein Träger mit einer Trägerhauptseite bereitgestellt. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um einen Saphirträger oder einen metallischen Träger oder einen Träger aus einem Kunststoff handeln.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden ein oder mehrere einzelne optoelektronische Halbleiterchips bereitgestellt. Die Halbleiterchips weisen dabei bevorzugt jeweils eine Hauptemissionsseite und eine der Hauptemissionsseite gegenüberliegende Kontaktseite auf. Über die Hauptemissionsseite kann vom Halbleiterchip erzeugtes Licht aus dem Halbleiterchip ausgekoppelt werden. Die Kontaktseite dient bevorzugt zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips. Über die Kontaktseite wird dabei bevorzugt kein Licht aus dem Halbleiterchip ausgekoppelt. Die Hauptemissionsseite und die Kontaktseite sind über Seitenflächen miteinander verbunden. Die Seitenflächen verlaufen dabei quer zur Hauptemissionsseite und können wie die Hauptemissionsseite für die Lichtauskopplung vorgesehen sein.
Der Halbleiterchip umfasst bevorzugt eine oder mehrere Halbleiterschichtenfolgen. Die mindestens eine Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III–V-Verbindungshalbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie Al_nIn_1-n-mGa_mAs, wobei jeweils 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1 ist. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
Die Halbleiterchips haben zum Beispiel eine laterale Ausdehnung entlang der Hauptemissionsseite von zumindest 250 µm oder 400 µm oder 600 µm. Alternativ oder zusätzlich ist die laterale Ausdehnung höchstens 2000 µm oder 1100 µm oder 700 µm. Die Höhe der Halbleiterchips, gemessen senkrecht zur Hauptemissionsseite, beträgt bevorzugt zumindest 5 µm oder 50 µm oder 200 µm. Alternativ oder zusätzlich ist die Höhe der Halbleiterchips ≤ 400 µm oder ≤ 350 µm oder ≤ 300 µm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die vereinzelten Halbleiterchips auf die Trägerhauptseite so aufgebracht, dass jeweils die Kontaktseite eines Halbleiterchips der Trägerhauptseite zugewandt ist. Die Kontaktseite kann dabei direkt auf der Trägerhauptseite aufliegen oder durch Zwischenschichten von der Trägerhauptseite getrennt sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird zumindest in Bereichen zwischen den Halbleiterchips ein Maskenrahmen aufgebracht. Der Maskenrahmen ist dabei ein Gitter aus mehreren sich schneidenden Trennwänden. Die Trennwände sind dazu vorgesehen, die Halbleiterchips voneinander zu separieren. In Draufsicht auf die Trägerhauptseite ist nach dem Aufbringen des Maskenrahmens jeder Halbleiterchip oder auch Gruppen von Halbleiterchips ringsum von den Trennwänden des Maskenrahmens teilweise oder vollständig umgeben. Die Trennwände können zum Beispiel in einem rechteckigen oder hexagonalen Gitter angeordnet sein, sodass die Halbleiterchips jeweils von einem rechteckigen oder hexagonalen Rahmen aus Trennwänden umgeben sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die Halbleiterchips anschließend mit einem Konversionsmaterial vergossen, sodass sich auf den Halbleiterchips jeweils eine Schicht aus dem Konversionsmaterial absetzt, die sich anschließend zu einem Konversionselement ausbildet. Das Konversionselement bedeckt dabei zumindest die Hauptemissionsseite des jeweiligen Halbleiterchips teilweise oder vollständig. Der Verbund aus optoelektronischem Halbleiterchip und Konversionselement wird hier und im Folgenden als optoelektronisches Hableiterbauteil bezeichnet.
Die Dicke der Schicht aus dem Konversionsmaterial auf den Halbleiterchips beträgt bevorzugt höchstens 20 µm oder 50 µm oder 100 µm. Alternativ oder zusätzlich ist die Dicke des Konversionselements ≤ 250 µm oder ≤ 200 µm oder ≤ 150 µm. Die Dicke der Schicht wird dabei jeweils senkrecht zu der Fläche des Halbleiterchips gemessen, auf die die Schicht aus dem Konversionsmaterial aufgebracht ist.
Für das Vergießen der Halbleiterchips mit dem Konversionsmaterial kann das Konversionsmaterial beispielsweise auf den Maskenrahmen aufgebracht werden und mittels eines Aufdruckverfahrens, beispielsweise mit Hilfe einer Druckrakel, in die Zwischenbereiche zwischen die Trennwänden auf die Halbleiterchips aufgedrückt werden. Ferner ist es möglich, dass das Konversionsmaterial ein flüssiges oder zähflüssiges Material ist, das auf dem Maskenrahmen aufgebracht wird und anschließend selbständig, ohne externen Druck, in die Bereiche zwischen die Trennwände fließt und sich dort auf den Halbleiterchips verteilt. Das jeweilige Konversionselement entsteht beispielsweise dann dadurch, dass das Konversionsmaterial getrocknet oder ausgehärtet wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird nach dem Aufbringen des Konversionsmaterials der Träger entfernt. Durch das Entfernen des Trägers werden die Kontaktseiten der Halbleiterchips bevorzugt zumindest teilweise freigelegt. Insbesondere werden dabei solche Bereiche der Kontaktseiten freigelegt, die zur tatsächlichen Kontaktierung des Halbleiterchips frei sein müssen. Für das Entfernen des Trägers kann der Träger beispielsweise schichtweise abgetragen werden, über einen chemischen Prozess aufgelöst werden oder als Ganzes von den Halbleiterchips abgezogen werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden die optoelektronischen Halbleiterbauteile anschließend aus dem Maskenrahmen entfernt. Bei dem Herauslösen kann der Maskenrahmen durchaus zerstört werden. Beispielsweise kann der Maskenrahmen mit Hilfe eines Lösungsmittels abgelöst oder aufgelöst werden. Alternativ ist es auch möglich, dass die einzelnen Trennwände des Maskenrahmens aufgebrochen oder zerbrochen werden. Beim Herauslösen der Halbleiterbauteile wird der Maskenrahmen vorteilhafterweise vollständig entfernt, sodass die Halbleiterbauteile anschließend frei von dem Maskenrahmen sind. Das Herauslösen aus dem Maskenrahmen und/oder das Zerstören des Maskenrahmens kann auch schon durch das Ablösen des Trägers passieren.
In mindestens einer Ausführungsform des Verfahrens zur Herstellung optoelektronischer Halbleiterbauteile wird ein Träger mit einer Trägerhauptseite bereitgestellt. Ferner werden ein oder mehrere einzelne optoelektronische Halbleiterchips bereitgestellt, wobei die Halbleiterchips jeweils eine Hauptemissionsseite und eine der Hauptemissionsseite gegenüberliegende Kontaktseite aufweisen. Die Kontaktseite ist dabei zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips eingerichtet. Die vereinzelten Halbleiterchips werden anschließend auf die Trägerhauptseite aufgebracht, sodass jeweils die Kontaktseite der Trägerhauptseite zugewandt ist. Ferner wird zumindest in Bereichen zwischen den Halbleiterchips ein Maskenrahmen aufgebracht, wobei der Maskenrahmen ein Gitter aus Trennwänden ist. In Draufsicht auf die Trägerhauptseite ist jeder Halbleiterchip ringsum von den Trennwänden des Maskenrahmens umgeben. In einem weiteren Schritt werden die Halbleiterchips mit einem Konversionsmaterial so vergossen, dass sich auf den Halbleiterchips jeweils ein Konversionselement bildet. Das Konversionselement bedeckt dabei zumindest teilweise die Hauptemissionsseite des jeweiligen Halbleiterchips. Anschließend wird der Träger entfernt, wobei die Kontaktseiten der Halbleiterchips zumindest teilweise freigelegt werden. In einem weiteren Schritt werden die optoelektronischen Halbleiterbauteile aus dem Maskenrahmen herausgelöst, wobei der Maskenrahmen zerstört wird.
Mit dem hier beschriebenen Verfahren kann eine Mehrzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen besonders effizient und einfach hergestellt werden. Da der Maskenrahmen als Opferstruktur aufgebracht ist, die beim Ablösen der Halbleiterbauteile zerstört werden kann, können die Formen der Konversionselemente auf den Halbleiterchips frei gestaltet werden. Des Weiteren ist der Vereinzelungsprozess für die Halbleiterbauteile durch das Zerstören des Maskenrahmens besonders einfach. Die unterschiedlichen Halbleiterbauteile müssen weder über Sägen noch über ein laserbasiertes Trennverfahren voneinander separiert werden. Dadurch ist die Gefahr einer Beschädigung oder Verschmutzung der Halbleiterchips und/oder der Konversionselemente bei dem Vereinzelungsprozess verringert. Vorteilhafterweise können daher in dem hier beschriebenen Verfahren auch Konversionsmaterialien mit empfindlichen Leuchtstoffen verwendet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden für das Aufbringen des Maskenrahmens Zwischenschritte ausgeführt. In einem ersten Zwischenschritt wird dafür eine Schicht eines organischen Maskenmaterials auf und zwischen die Halbleiterchips gebracht. Das Maskenmaterial bedeckt dabei die Seitenflächen und die Hauptemissionsseite eines jeden Halbleiterchips bevorzugt vollständig. Bei dem organischen Maskenmaterial handelt es sich vorzugsweise um ein selbsthärtendes, zum Beispiel temperaturhärtendes organisches Material. Insbesondere kann das Maskenmaterial ein fotosensitiver Lack sein. Die Dicke der Maskenschicht, gemessen senkrecht zur Trägerhauptseite, beträgt zum Beispiel zumindest 100 µm oder 200 µm oder 500 µm. Alternativ oder zusätzlich ist die Dicke der Maskenschicht ≤ 1000 µm oder ≤ 800 µm oder ≤ 700 µm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird die Schicht aus dem Maskenmaterial strukturiert. Durch das Strukturieren werden die Halbleiterchips zumindest teilweise freigelegt, sodass der die Halbleiterchips umgebende Maskenrahmen entsteht. Die Strukturierung kann dabei beispielsweise über eine Freistrahloptik, kurz LDI, erfolgen. Zur Ausbildung von Trennwänden mit gekrümmten Seitenflächen oder Flanken kann die Schicht aus dem Maskenmaterial auch aus mehreren Einzelschichten bestehen, die beispielsweise unterschiedliche Lichtempfindlichkeiten aufweisen. Zum Beispiel weist die Schicht aus dem Maskenmaterial dazu sowohl positive als auch negative Fotolacke auf, das heißt sowohl Fotolacke, die unter Belichtung löslich als auch unlöslich werden. Alternativ ist es aber auch möglich, den Maskenrahmen mittels eines 3D-Druckverfahrens herzustellen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Maskenmaterial nach dem Aufbringen ausgehärtet. Nach dem Aushärten ist das Maskenmaterial bevorzugt formstabil und/oder steif und/oder spröde und/oder zerbrechlich. Unter formstabil wird dabei zum Beispiel verstanden, dass der aus dem Maskenmaterial gefertigte Maskenrahmen durch eine mechanische Belastung, wie sie zum Beispiel beim Aufbringen des Konversionsmaterials mittels eines Druckverfahrens auftreten kann, nicht verformt wird. Insbesondere ist der Maskenrahmen dauerhaft formstabil, also zumindest während des Aufbringens des Konversionsmaterials, bevorzugt bis zum Zerstören des Maskenrahmens.
Beim Strukturieren der Schicht aus dem Maskenmaterial kann vorteilhafterweise der Abstand zwischen den entstehenden Trennwänden und den Seitenflächen der Halbleiterchips auf wohldefinierte, insbesondere konstante Werte eingestellt werden. Dazu kann vor der Strukturierung der Maskenschicht die Lage eines jeden Halbleiterchips auf dem Träger vermessen werden. Dies erlaubt zum Beispiel die Produktion eines Maskenrahmens mit individuellen Dicken und Orientierungsanpassungen der Trennwände.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weisen die Trennwände des Maskenrahmens Flanken auf. Die Flanken verlaufen dabei quer zur Trägerhauptseite des Trägers und sind jeweils einem oder mehreren Halbleiterchips zugewandt. Die Flanken der Trennwände können eben oder plan sein, die Flanken weisen dann keine Krümmung auf. Alternativ ist es möglich, dass die Flanken eine Krümmung, beispielsweise eine konkave Krümmung aufweisen. Unter konkaver Krümmung wird dabei zum Beispiel verstanden, dass die Breite der Trennwände in Richtung weg von der Trägerhauptseite zunächst abnimmt und anschließend wieder zunimmt. Ebenso kann eine Breite der Trennwände in Richtung weg von dem Träger monoton zunehmen oder monoton abnehmen oder auch erst zunehmen und dann abnehmen.
Beispielsweise weist eine oder weisen mehrere oder weist jede Trennwand in einem Mittelbereich der Trennwand eine Minimalbreite auf. Ferner kann die Trennwand an einem der Trägerhauptseite zugewandten unteren Ende der Trennwand eine erste Maximalbreite aufweisen. An einem der Trägerhauptseite abgewandten oberen Ende der Trennwand hat die Trennwand zum Beispiel eine zweite Maximalbreite. Die Minimalbreite ist beispielsweise zumindest 70 % oder 50 % oder 20 % der ersten und/oder der zweiten Maximalbreite. Die erste und die zweite Maximalbreite weichen bevorzugt um weniger als 20 % oder 10 % oder 5 % voneinander ab. Der Mittelbereich ist dabei beispielsweise bei einer von der Trägerhauptseite aus gemessenen Höhe angeordnet, die zumindest 30 % oder 40 % oder 50 % der Gesamthöhe der Trennwand beträgt. Alternativ oder zusätzlich befindet sich der Mittelbereich beispielsweise bei einer Höhe ≤ 80 % oder ≤ 70 % oder ≤ 60 % der Gesamthöhe der Trennwand. Die Höhe der Trennwand wird dabei als die Ausdehnung der Trennwand senkrecht zur Trägerhauptseite definiert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind die Trennwände des Maskenrahmens seitlich beabstandet zu den Halbleiterchips, sodass zwischen den Halbleiterchips und den Trennwänden ein Zwischenraum entsteht, in welchem bevorzugt die Trägerhauptseite freigelegt ist. In Draufsicht auf die Trägerhauptseite sind die Halbleiterchips zumindest teilweise, insbesondere vollständig, ringsum von dem Zwischenraum umgeben.
Beim Vergießen wird der Zwischenraum beispielsweise mit dem Konversionsmaterial aufgefüllt. Das dadurch entstehende Konversionselement umformt die Hauptemissionsseiten und die freiliegenden Seitenflächen des jeweiligen Halbleiterchips teilweise oder vollständig. Der Begriff "umformen" bedeutet, dass das Konversionselement den Halbleiterchip formschlüssig umgibt und dabei stellenweise oder ganzflächig in direktem Kontakt mit dem Halbleiterchip steht.
Ferner kann das Konversionselement die Flanken der Trennwände zumindest teilweise umformen und die Flanken dabei formschlüssig nachbilden. Mit anderen Worten weisen dann die dem Halbleiterchip abgewandten Außenflächen des Konversionselements zumindest teilweise die Negativform der Flanken der Trennwände auf. Insbesondere wird also die Form der Außenflächen des Konversionselements zumindest teilweise durch die Form der Trennwände des Maskenrahmens vorgegeben. Eine konkave Flankenform der Trennwände resultiert dann zum Beispiel in einer teilweise konvex geformten Außenfläche des Konversionselements.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind Innenkanten des Maskenrahmens teilweise oder vollständig abgerundet. Die Innenkanten des Maskenrahmens sind jeweils zumindest einem Halbleiterchip zugewandt und werden von zwei sich schneidenden, quer zueinander verlaufenden Trennwänden gebildet. Durch die abgerundeten Innenkanten des Maskenrahmens kann erreicht werden, dass das Konversionselement abgerundete Außenkanten aufweist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird vor dem Aufbringen des Konversionsmaterials ein reflektierendes Material in die Zwischenräume zwischen den Halbleiterchips und den Trennwänden eingebracht. Dabei werden die freiliegenden Seitenflächen des Halbleiterchips zumindest teilweise mit einer reflektierenden Schicht bedeckt. Die reflektierende Schicht bedeckt dabei bevorzugt alle Seitenflächen des Halbleiterchips zumindest teilweise, sodass in einer Draufsicht auf die Trägerhauptseite die reflektierende Schicht eine zusammenhängende Bahn um den Halbleiterchip bildet. Ein Benetzen der Hauptemissionsseite mit dem reflektierenden Material kann zum Beispiel durch Verwendung einer weiteren Maske verhindert werden, wobei die weitere Maske die Hauptemissionsseiten der Halbleiterchips schützt. Ferner können die Hauptemissionsseiten der Halbleiterchips mit einem Material beschichtet sein, das ein Benetzen mit dem reflektierenden Material verhindert.
Die reflektierende Schicht weist zum Beispiel Silber oder Aluminium oder Platin auf oder besteht aus einem solchen Material. Ferner kann die reflektierende Schicht Titanoxidpartikel aufweisen, die etwa in ein Silikonmatrixmaterial eingebettet sind.
Die reflektierende Schicht bedeckt insbesondere die an die Kontaktfläche des Halbleiterchips angrenzenden Bereiche der Seitenflächen. Beispielsweise erstreckt sich die reflektierende Schicht auf den Seitenflächen der Halbleiterchips von der Kontaktseite bis hin zu einer Höhe, die höchstens 80 % oder 50 % oder 5 % der Gesamthöhe des Halbleiterchips beträgt. Insbesondere kann die reflektierende Schicht aber die Seitenflächen auch vollständig bedecken und bündig mit der Hauptemissionsseite des Halbleiterchips abschließen. Die reflektierende Schicht sorgt zum Beispiel dafür, dass Licht, welches über die Seitenwände aus dem Halbleiterchip austritt, in Richtung zur Hauptemissionsseite gelenkt wird.
Die reflektierende Schicht kann wie auch das Konversionselement Teile der Flanken der Trennwände des Maskenrahmens formschlüssig nachbilden. Auf den Außenflächen des optoelektronischen Halbleiterbauteils bildet sich also bevorzugt ein bündiger Übergang zwischen reflektierender Schicht und Konversionselement, ohne dass Einkerbungen oder Sprünge oder Erhebungen oder Spalten im Übergangsbereich zwischen der reflektierenden Schicht und dem Konversionselement auftreten.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Konversionselement keine Nahtstrukturen auf. Unter Nahtstrukturen werden dabei Erhebungen oder Vertiefungen im Konversionselement verstanden, die sich durch den Herstellungsprozess ergeben. Solche Nahtstellen entstehen beispielsweise in Spritzgießverfahren. Die Spritzgießschablonen bestehen dabei häufig aus zwei oder mehr zusammengefügten Teilschablonen. Im Bereich der Auflagefläche zwischen den beiden Teilschablonen bildet sich im Allgemeinen ein kleiner Spalt. Bei dem Vergießen formt sich dieser Spalt zum Beispiel in Form einer Erhebung auf der Außenfläche des Konversionselements nach. Da in dem hier beschriebenen Verfahren die Schablone eine einstückige, zusammenhängende Maske ist, treten solche Nahtstrukturen bei dem hier beschriebenen Verfahren vorteilhafterweise nicht auf.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weisen der Maskenrahmen beziehungsweise die Trennwände eine Höhe auf, die größer ist als die Höhe der Halbleiterchips. Die Höhen werden dabei jeweils senkrecht zur Trägerhauptseite gemessen. Die Halbleiterchips werden bevorzugt nur so weit mit dem Konversionsmaterial vergossen, dass die entstehenden Konversionselemente von zwei benachbarten Halbleiterchips nicht zusammenhängen. Insbesondere ist also die Gesamthöhe des Halbleiterbauteils mit dem darauf aufgebrachten Konversionselement kleiner als die Höhe des Maskenrahmens.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird das Konversionselement so auf den Halbleiterchip aufgebracht, dass das entstehende Konversionselement eine kuppelartige und/oder linsenartige Form auf der Hauptemissionsseite des Halbleiterchips ausbildet. Um eine solche Form zu erreichen, kann das Konversionsmaterial ein thixotropes und/oder zähflüssiges Material aufweisen, beispielsweise ist die Viskosität des Konversionsmaterials beim Aufbringen zumindest 10² Pa·s oder 10³ Pa·s oder 10⁴ Pa·s.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist der Träger eine Kleberfolie. Auf der Trägerhauptseite der Kleberfolie ist eine Kleberschicht aufgebracht. Die Kleberschicht hat dabei beispielsweise eine Dicke von zumindest 2 µm oder 5 µm oder 10 µm. Alternativ oder zusätzlich ist die Dicke der Kleberschicht ≤ 50 µm oder ≤ 30 µm oder ≤ 20 µm.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens sind auf der Kontaktseite des Halbleiterchips Kontaktpads als Erhebungen aufgebracht. Die Kontaktpads sind beispielsweise metallisch und weisen zum Beispiel Silber oder Gold oder Aluminium auf. Die Dicke der Kontaktpads beträgt bevorzugt zumindest 5 µm oder 10 µm oder 20 µm. Alternativ oder zusätzlich ist die Dicke der Kontaktpads ≤ 50 µm oder ≤ 40 µm oder ≤ 30 µm. Die Kontaktpads sind insbesondere für die elektrische Kontaktierung der Halbleiterchips vorgesehen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden beim Aufbringen der Halbleiterchips auf die mit der Kleberschicht bedeckte Kleberfolie die Kontaktpads vollständig oder teilweise in die Kleberschicht eingedrückt. Die Kontaktpads können dabei zum Beispiel zumindest ein 1 µm oder 1,5 µm oder 2 µm tief in die Kleberschicht eindringen. Alternativ oder zusätzlich dringen die Kontaktpads nicht mehr als 5 µm oder 4 µm oder 3 µm in die Kleberschicht ein. Vorteilhafterweise werden die Kontaktpads durch die Kleberschicht vor dem später aufgebrachten Konversionsmaterial oder reflektierenden Material geschützt. Nach dem Abziehen der Kleberfolie und dem Vereinzeln der Halbleiterbauteile sind die Kontaktpads dann zumindest teilweise freigelegt. Dies erlaubt eine anschließende Kontaktierung des jeweiligen Halbleiterbauteils.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens werden bei dem Verfahren die Bereiche der Kontaktfläche, die zwischen den Kontaktpads angeordnet sind, mit dem Konversionsmaterial oder dem reflektierenden Material zumindest teilweise bedeckt. Alternativ ist es auch möglich, dass die Kontaktfläche frei von dem Konversionsmaterial oder dem reflektierenden Material bleibt. Um das zu erreichen, können die Bereiche zwischen den Kontaktpads zum Beispiel mit einem Material wie Teflon beschichtet sein, das eine Benetzung mit dem Konversionsmaterial oder dem reflektierenden Material verhindert. Ferner ist es vorstellbar, dass der Halbleiterchip so weit in die Kleberschicht eingedrückt wird, dass alle Bereiche der Kontaktseite mit der Kleberschicht bedeckt werden und kein Spalt zwischen Kleberschicht und Kontaktfläche entsteht.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens weist das Konversionsmaterial ein Matrixmaterial auf. In das Matrixmaterial ist zumindest ein organischer oder anorganischer Leuchtstoff, zum Beispiel in Form von Leuchtpartikeln, eingebracht. Bei dem Matrixmaterial kann es sich beispielsweise um ein organisches Material wie ein Silikon oder Harz handeln. Der Leuchtstoff ist zum Beispiel ein keramischer Leuchtstoff, wie ein mit seltenen Erden dotiertes Yttriumaluminiumgranat, kurz YAG, oder Luthetiumaluminiumgranat, kurz LUAG. Ferner kann es sich bei dem Leuchtstoff um ein mit seltenen Erden dotiertes Erdalkalisiliziumnitrid oder Erdalkalialuminiumsiliziumnitrid handeln.
Die Leuchtpartikel sind insbesondere dafür vorgesehen, vom Halbleiterchip emittiertes Licht eines ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in Licht eines zweiten Wellenlängenbereichs zu konvertieren. Das fertige Halbleiterbauteil sendet dann im Betrieb zum Beispiel Mischlicht mit Anteilen des Lichts des ersten Wellenlängenbereichs und des zweiten Wellenlängenbereichs aus. Beispielsweise emittiert der Halbleiterchip blaues Licht oder UV-Licht, was von den Leuchtpartikeln absorbiert wird und in grünlich-gelbes oder rot-oranges Licht konvertiert wird. Das vom Halbleiterbauteil emittierte Mischlicht ist zum Beispiel weißes Licht.
Darüber hinaus wird ein optoelektronisches Halbleiterbauteil angegeben. Das hier beschriebene optoelektronische Halbleiterbauteil kann mittels des hier beschriebenen Verfahrens hergestellt werden. Das heißt, sämtliche in Verbindung mit dem Herstellungsverfahren offenbarten Merkmale sind auch für das optoelektronische Halbleiterbauteil offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils umfasst dieses einen optoelektronischen Halbleiterchip. Der Halbleiterchip weist dabei eine Hauptemissionsseite und eine der Hauptemissionsseite gegenüberliegende Kontaktseite auf. Die Kontaktseite ist mit Kontaktpads versehen, wobei die Kontaktpads zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterbauteils dienen. Ferner weist der optoelektronische Halbleiterchip Seitenflächen auf, die quer zur Hauptemissionsseite ausgerichtet sind und die Hauptemissionsseite und die Kontaktseite miteinander verbinden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist dieses ein Konversionselement auf. Das Konversionselement bedeckt zumindest die Hauptemissionsseite des Halbleiterchips. Zusätzlich können die Seitenflächen des Halbleiterchips teilweise oder vollständig von dem Konversionselement bedeckt sein. Das Konversionselement ist dazu vorgesehen, Licht aus dem Halbleiterchip zu konvertieren.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils überragt in Draufsicht auf die Hauptemissionsseite das Konversionselement den Halbleiterchip in alle Richtungen. In Draufsicht überdeckt das Konversionselement den Halbleiterchip also vollständig.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des optoelektronischen Halbleiterbauteils weist das auf den Halbleiterchip aufgebrachte Konversionselement Außenkanten und Außenflächen auf. Die Außenflächen sind dabei die vom Halbleiterchip abgewandten Seiten des Konversionselements, die Außenkanten sind die Verbindungskanten zwischen den Außenflächen. Die Außenkanten des Konversionselements können teilweise oder vollständig abgerundet sein. Insbesondere können alle Außenkanten des Konversionselements vollständig abgerundet sein. Die Außenkanten sind dabei bevorzugt soweit abgerundet, dass der kleinste Abstand zwischen Punkten auf den Außenkanten und dem Halbleiterchip um nicht mehr als 5 % oder 10 % oder 20 % von dem Abstand zwischen Punkten auf den Außenflächen und dem Halbleiterchip abweicht.
Der Radius der abgerundeten Außenkanten ist bevorzugt ähnlich groß wie die mittlere Dicke des Konversionselements gewählt. Beispielsweise beträgt der Radius der abgerundeten Außenkanten zumindest 10 % oder 50 % oder 90 % der mittleren Dicke des Konversionselements. Alternativ oder zusätzlich ist der Radius höchstens 1000 % oder 200 % oder 110 % der mittleren Dicke des Konversionselements. Durch solch abgerundete Außenkanten wird der optische Weg für aus dem Halbleiterchip ausgekoppelten Lichtstrahlen im gesamten Konversionselement angeglichen. Dies resultiert in einer verbesserten Farbwinkelcharakteristik des Halbleiterbauteils.
Nachfolgend werden ein hier beschriebenes Verfahren zur Herstellung optoelektronischer Halbleiterbauteile sowie ein hier beschriebenes optoelektronisches Halbleiterbauteil anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
Es zeigen:
1a bis 4 Querschnittsansichten von Ausführungsbeispielen verschiedener Verfahrensschritte zur Herstellung optoelektronischer Bauteile,
5a und 5b schematische Draufsichten auf Ausführungsbeispiele für verschiedene Verfahrensschritte zur Herstellung optoelektronischer Bauteile,
6a bis 6c Draufsichten und Seitenansichten von Ausführungsbeispielen optoelektronischer Bauteile.
In 1a ist ein Ausführungsbeispiel für einen Verfahrensschritt zur Herstellung optoelektronischer Bauteile gezeichnet. Auf einen Träger 1 mit einer Trägerhauptseite 11 werden mehrere vereinzelte Halbleiterchips 2 aufgebracht. Die Halbleiterchips 2 weisen dabei jeweils eine Hauptemissionsseite 21 und eine der Hauptemissionsseite 21 gegenüberliegende Kontaktseite 22 auf. Die Hauptemissionsseite 21 und die Kontaktseite 22 sind durch Seitenflächen 23 des Halbleiterchips 2 miteinander verbunden. Auf der Kontaktseite 22 eines jeden Halbleiterchips 2 sind Kontaktpads 220 aufgebracht, die zur elektrischen Kontaktierung der Halbleiterchips 2 vorgesehen sind. Die Halbleiterchips 2 werden so auf den Träger 1 aufgebracht, dass jeweils die Kontaktseite 22 der Trägerhauptseite 11 zugewandt ist.
Im Verfahrensschritt der 1b ist ein weiterer Verfahrensschritt gezeichnet. Auf und zwischen die Halbleiterchips 2 wird eine organische Maskenschicht 31 aufgetragen. Die Maskenschicht 31 überdeckt dabei freiliegende Seitenflächen 23 und die Hauptemissionsseite 21 bevorzugt vollständig. Bei der Maskenschicht 31 handelt es sich zum Beispiel um eine fotosensitive Lackschicht 31. Die Dicke der Lackschicht beträgt zum Beispiel 200 µm.
In 1c ist ein weiterer Verfahrensschritt gezeichnet. Dabei wird die Lackschicht 31 strukturiert und ausgehärtet. Die Strukturierung kann beispielsweise mittels einer Freistrahloptik, kurz LDI, erfolgen. Durch die Strukturierung der Lackschicht 31 wird ein Maskenrahmen 3 produziert, der aus einer Mehrzahl von gitterartig angeordneten Trennwänden 30 besteht. Durch die Strukturierung werden außerdem die Halbleiterchips 2 freigelegt.
Im Verfahrensschritt gemäß 1c sind die Trennwände 30 in Querschnittsansicht gezeichnet, wobei die Haupterstreckungsrichtung der Trennwände senkrecht zur Zeichenebene verläuft. Die Trennwände 30 weisen Flanken 33 auf, wobei die Flanken 33 quer zur Trägerhauptseite 11 verlaufen und jeweils einem Halbleiterchip 2 zugewandt sind. Von den jeweiligen Halbleiterchips 2 aus betrachtet, weisen die nächstliegenden Flanken 33 jeweils eine konkave Krümmung auf. Damit verringert sich die Breite der Trennwände 30 in eine Richtung weg von der Trägerhauptseite 11 zunächst bis auf eine Minimalbreite und nimmt wieder zu. Die Breite der Trennwände 30 im Bereich der Trägerhauptseite 11 und im am weitesten von der Trägerhauptseite 11 entfernten Bereich ist beispielsweise doppelt so groß wie die Minimalbreite. Die Minimalbreite ist zum Beispiel bei einer Höhe über der Trägerhauptseite 11 angeordnet, die zwischen 40 % und 60 % der Gesamthöhe der Trennwand 30 beträgt.
Die in 1c dargestellten konkav geformten Trennwände 30 können beispielsweise mit Hilfe einer Graustufenlithographie erzeugt werden. Dazu kann der Träger 1 zum Beispiel transparent sein, sodass die Lackschicht 31 auch durch den Träger 1 belichtet werden kann.
In 1c sind ferner die Trennwände 30 von den Halbleiterchips 2 seitlich beabstandet. Dadurch sind die Halbleiterchips 2 ringsum von einem Zwischenraum umgeben, in dem die Trägerhauptseite 11 des Trägers 1 freigelegt ist.
Im Verfahrensschritt der 1d werden die Halbleiterchips 2 mit einem Konversionsmaterial 4 vergossen, aus dem sich für jeden Halbleiterchip 2 jeweils ein Konversionselement 41 ausbildet. Das Konversionsmaterial 4 füllt dabei die Zwischenbereiche zwischen den Halbleiterchips 2 und den Trennwänden 30 auf und bedeckt teilweise oder vollständig die Hauptemissionsseiten 21 der Halbleiterchips 2. Insbesondere umgeben die Konversionselemente 41 in 1d jeweils die Seitenflächen 23 und die Hauptemissionsseiten 21 der Halbleiterchips 2 formschlüssig. Die Konversionselemente 41 bilden ferner die Flanken 33 der Trennwände 30 formschlüssig nach, sodass die seitlichen Außenflächen der Konversionselemente 41 von den Halbleiterchips 2 aus gesehen eine konvexe Krümmung aufweisen. Die Dicke der Schicht aus dem Konversionsmaterial 4 auf der Hauptemissionsseiten 21 der Halbleiterchips 2 beträgt in der 1d zum Beispiel 70 µm.
Im Verfahrensschritt der 1e werden die Halbleiterchips 2 nach dem Vergießen mit dem Konversionsmaterial 4 von dem Träger 1 abgelöst. Durch das Ablösen des Trägers 1 werden Teile der Kontaktseite 22, insbesondere Teile der Kontaktpads 220, freigelegt. Dies ermöglicht eine spätere elektrische Kontaktierung der Halbleiterchips 2. In 1e wird der Träger 1 als Ganzes von den Halbleiterchips 2 abgezogen. Alternativ ist es aber auch möglich, den Träger 1 schichtweise abzutragen oder mittels eines Lösemittels abzulösen.
1f zeigt einen weiteren Verfahrensschritt, bei dem die fertig vergossenen Halbleiterbauteile 100, bestehend aus den Halbleiterchips 2 und den Konversionselementen 41, vereinzelt werden. Bei dem Vereinzeln der Halbleiterbauteile 100 werden der Maskenrahmen 3 und insbesondere die Trennwände 30 von den Halbleiterbauteilen 100 abgelöst, wobei der Maskenrahmen 3 zerstört werden kann. Beispielsweise kann das Ablösen des Maskenrahmens 3 durch ein Lösemittel oder das Brechen der Trennwände 30 erfolgen.
Das Ausführungsbeispiel gemäß der 2a unterscheidet sich vom Verfahrensschritt der 1d dadurch, dass der Träger 1 als Kleberfolie 1 ausgebildet ist. Auf der Kleberfolie 1 ist dabei eine Kleberschicht 12 aufgebracht. Die Kleberschicht 12 hat beispielsweise eine Dicke von 10 µm. Die Halbleiterchips 2 sind dabei so weit in die Kleberschicht 12 eingedrückt, dass die Kontaktpads 220 teilweise in die Kleberschicht 12 eindringen. Die Kleberschicht 12 schützt dabei die Kontaktpads 220 vor dem Konversionsmaterial 4. Die Bereiche der Kontaktseite 22 zwischen den Kontaktpads 220 können in dem hier beschriebenen Verfahren durchaus mit dem Konversionsmaterial 4 bedeckt werden. Alternativ ist es auch möglich, dass diese Bereiche nicht von dem Konversionsmaterial 4 benetzt werden.
Das Ausführungsbeispiel der 2b unterscheidet sich von dem in 1d dargestellten Verfahrensschritt dadurch, dass vor dem Eingießen des Konversionsmaterials 4 ein reflektierendes Material in den Zwischenraum zwischen den Halbleiterchips 2 und Trennwänden 30 eingebracht wurde. Das reflektierende Material bildet dabei eine reflektierende Schicht 5, die Teile der Seitenflächen 23 der Halbleiterchips 2 bedeckt. In Draufsicht auf die Hauptemissionsseite 21 der Halbleiterchips 2 bildet die reflektierende Schicht 5 beispielsweise eine den Halbleiterchip 2 umlaufende Bahn ohne Unterbrechungen. In 2b ist die Höhe der reflektierenden Schicht 5 von der Trägerhauptseite 11 aus gesehen zum Beispiel 50 µm. An die reflektierende Schicht 5 angrenzend ist das Konversionselement 41 ausgebildet. Dabei befindet sich das Konversionselement 41 in direktem Kontakt mit der reflektierenden Schicht 5. Zwischen der reflektierenden Schicht 5 und dem Konversionselement 41 ist kein Spalt oder keine Lücke ausgebildet. An den Außenflächen schließt das Konversionselement 41 bündig mit der reflektierenden Schicht 5 ab. Die reflektierende Schicht 5 und das Konversionselement 41 bilden dabei die Trennwände 30 formschlüssig nach. Des Weiteren befindet sich auf der Außenfläche des Konversionselements 41 keine Nahtstruktur, die zum Beispiel als Erhebung oder Vertiefung ausgebildet sein kann. Auch im Übergangsbereich zwischen der reflektierenden Schicht 5 und dem Konversionselement 41 ist keine solche Nahtstruktur vorzufinden.
Im Ausführungsbeispiel der 2c ist ähnlich wie in 2b vor dem Aufbringen des Konversionsmaterials 4 eine reflektierende Schicht 5 an den Seitenflächen 23 des Halbleiterchips 2 ausgebildet worden. Dabei schließt die reflektierende Schicht 5 bündig mit der Hauptemissionsseite 21 des Halbleiterchips ab. Auf die reflektierende Schicht 5 und die Hauptemissionsseite 21 ist das Konversionselement 41 aufgebracht. Das Konversionselement 41 weist dabei eine gekrümmte Außenfläche auf, die linsenförmig ausgebildet ist. Eine solche linsenförmige Außenfläche kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass für das Konversionsmaterial 4 zähflüssiges oder tixotropes Material verwendet wird.
Das Ausführungsbeispiel der 3a unterscheidet sich von dem Verfahrensschritt der 1d dadurch, dass die Flanken 33 der Seitenwände 30 eben oder plan sind, also keine Krümmung aufweisen. Das die Flanken 33 umformende Konversionselement 41 bildet dadurch ebenfalls plane oder ebene seitliche Außenflächen aus.
In 3b sind die fertigen Bauelemente 100 gezeigt, nachdem der Träger 1 und der Maskenrahmen 3 aus dem Ausführungsbeispiel der 3a entfernt wurden. Die fertigen Bauelemente 100 weisen Konversionselemente 41 mit planen oder ebenen Außenflächen auf. Die die Außenflächen verbindenden Außenkanten sind nicht abgerundet, sondern scharfkantig.
In 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel gezeigt, das ähnlich zu dem Verfahrensschritt der 2c ist. Der Unterschied besteht darin, dass in 4 die Breite der Trennwände 30 in Richtung weg von der Trägerhauptseite 11 monoton abnimmt und nicht wieder zunimmt. Die Krümmung der Flanken 33 ist trotzdem konvex. In 4 überragen die Konversionselemente 41 die Trennwände 30 in eine Richtung weg von der Trägerhauptseite 11, wobei die Konversionselemente 41 zweier benachbarter Halbleiterchips 2 aber nicht zusammenhängen oder in direktem Kontakt stehen.
Im Ausführungsbeispiel der 5a ist ein Verfahrensschritt zur Herstellung der optoelektronischen Halbleiterbauteile 100 in Draufsicht auf die Hauptemissionsseiten 21 der Halbleiterchips 2 betrachtet. Der Maskenrahmen 3 ist aus einer Mehrzahl von gitterartig angeordneten Trennwänden 31 gebildet. Die Halbleiterchips 2 sind dabei ringsum von den Trennwänden 31 umgeben. Dabei sind die Trennwände 30 nicht in direktem Kontakt mit den Halbleiterchips 2, sondern durch einen Zwischenraum von den Halbleiterchips 2 getrennt. Ferner ist der Zwischenraum zwischen den Halbleiterchips 2 und den Trennwänden 30 mit einem Konversionsmaterial 4 gefüllt. Das Konversionsmaterial 4 ist außerdem auf die Hauptemissionsseiten 21 der Halbleiterchips 2 aufgebracht.
Im Ausführungsbeispiel der 5b ist ein weiterer Verfahrensschritt zur Herstellung der optoelektronischen Bauteile in Draufsicht auf die Hauptemissionsseiten 21 der Halbleiterchips 2 gezeigt. In dem Verfahrensschritt werden die fertigen Halbleiterbauteile 100 aus dem Maskenrahmen gelöst. Bei dem Herauslösen wird der Maskenrahmen 3 zerstört, insbesondere werden die Trennwände 30 des Maskenrahmens 3 zerbrochen, sodass die Halbleiterbauteile 100 vereinzelt werden können.
In 6a ist ein Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 100 in Draufsicht auf die Trägerhauptseite 21 gezeigt. Die Hauptemissionsseite 21 des Halbleiterchips 2 ist dabei rechteckig ausgebildet. Auf der Hauptemissionsseite 21 ist das Konversionselement 41 angeordnet, wobei das Konversionselement 41 die Hauptemissionsseite 21 in alle Richtungen überragt. Das Konversionselement 41 weist dabei ebenfalls eine rechteckige Form auf.
Im Ausführungsbeispiel der 6b ist das Halbleiterbauteil 100 in einer Seitenansicht auf die Seitenfläche 23 des Halbleiterchips 2 gezeigt. Das Konversionselement 41 weist dabei eine rechteckige Querschnittsform auf, wobei die am weitesten von der Kontaktseite 22 entfernten Ecken des Rechtecks abgerundet sind.
Das Konversionselement 41 in 6b überdeckt Teile der Seitenflächen 23 des Halbleiterchips 2 und überragt den Halbleiterchip 2 in eine Richtung weg von der Hauptemissionsseite 21. In eine Richtung hin zur Kontaktseite 22 des Halbleiterchips 2 ist dem Konversionselement 41 eine reflektierende Schicht 5 nachgeordnet. Die reflektierende Schicht 5 überdeckt dabei ebenfalls Teile der Seitenflächen 23 des Halbleiterchips 2.
Sowohl in dem Ausführungsbeispiel der 6a wie auch der 6b weist das Konversionselement 41 Außenkanten und Außenflächen auf. Die Außenkanten sind dabei zumindest teilweise soweit abgerundet, dass für das Konversionselement 41 der kleinste Abstand zwischen Punkten auf den Außenkanten des Konversionselements 41 und dem Halbleiterchip 2 um weniger als 20 % von dem kleinsten Abstand zwischen Punkten auf den Außenflächen des Konversionselements 41 und dem Halbleiterchip 2 abweicht. Durch eine solche Abrundung der Außenkanten wird wiederum die optische Weglänge im Konversionselement 41 für Licht, welches aus dem Halbleiterchip 2 ausgekoppelt wird, im gesamten Halbleiterbauteil 100 angeglichen. Aufgrund der abgerundeten Außenkanten erscheinen in der Draufsicht der 6a beziehungsweise in der Seitenansicht der 6b einige Ecken des Konversionselements 41 abgerundet.
6c zeigt ein Ausführungsbeispiel für ein optoelektronisches Halbleiterbauteil 100 in Seitenansicht auf die Seitenfläche 23 des Halbleiterchips 2. Im Unterschied zu 4b sind dabei die Seitenflächen 23 von der Kontaktseite 22 bis hin zur Hauptemissionsseite 21 mit der reflektierenden Schicht 5 bedeckt. Die reflektierende Schicht 5 schließt also bündig mit der Hauptemissionsseite 21 ab. Auf die Hauptemissionsseite 21 ist ein Konversionselement 41 aufgebracht. Das Konversionselement 41 weist dabei eine kuppelartige oder linsenförmige Außenfläche auf. Ferner schließt das Konversionselement 41 mit der reflektierenden Schicht 5 bündig an den Außenflächen ab. Die seitlichen Außenflächen des Konversionselements 41 und der reflektierenden Schicht 5 weisen dabei eine konvexe Querschnittsform auf. Insbesondere nimmt die Schichtdicke der auf die Seitenflächen 23 aufgebrachten reflektierenden Schicht 5 in eine Richtung weg von der Kontaktseite 22 zunächst zu und anschließend wieder ab. Anders als in 6c dargestellt, können die Seitenflächen des Halbleiterchips 2 auch vorwiegend oder ausschließlich mit dem Konversionselement 41 bedeckt sein.
Die hier beschriebene Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen aufgeführt ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung optoelektronischer Halbleiterbauteile (100) umfassend die Schritte: – Bereitstellen eines Trägers (1) mit einer Trägerhauptseite (11), – Bereitstellen von einem oder mehrerer einzelner optoelektronischer Halbleiterchips (2), wobei die Halbleiterchips (2) jeweils eine Hauptemissionsseite (21) und eine der Hauptemissionsseite (21) gegenüberliegende Kontaktseite (22) aufweisen, wobei die Kontaktseite (22) zur elektrischen Kontaktierung des Halbleiterchips (2) eingerichtet ist, – Aufbringen der vereinzelten Halbleiterchips (2) auf die Trägerhauptseite (11), sodass jeweils die Kontaktseite (22) der Trägerhauptseite (11) zugewandt ist, – Aufbringen eines Maskenrahmens (3) zumindest in Bereichen zwischen den Halbleiterchips (2), wobei der Maskenrahmen (3) ein Gitter aus Trennwänden (30) ist, und wobei in Draufsicht auf die Trägerhauptseite (11) jeder Halbleiterchip (2) ringsum von den Trennwänden (30) des Maskenrahmens (3) umgeben ist, – Vergießen der Halbleiterchips (2) mit einem Konversionsmaterial (4), sodass sich auf den Halbleiterchips (2) jeweils ein Konversionselement (41) bildet, das die Hauptemissionsseite (21) des jeweiligen Halbleiterchips (2) zumindest teilweise bedeckt, – Entfernen des Trägers (1), sodass die Kontaktseiten (22) der Halbleiterchips (2) zumindest teilweise freigelegt werden, – Herauslösen der optoelektronischen Halbleiterbauteile (100) aus dem Maskenrahmen (3), wobei der Maskenrahmen (3) zerstört wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei für das Aufbringen des Maskenrahmens (3) folgende Zwischenschritte ausgeführt werden: – Aufbringen einer fotosensitiven Lackschicht (31) auf und zwischen die Halbleiterchips (2), – Strukturierung der Lackschicht (31), sodass die Halbleiterchips (2) zumindest teilweise freigelegt werden und sodass der die Halbleiterchips (2) umgebende Maskenrahmen (3) entsteht, – Aushärten der Lackschicht (31), wobei die fertige Lackschicht (31) formstabil und steif ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – die Trennwände (30) des Maskenrahmens (3) Flanken (33) aufweisen, wobei die Flanken (33) quer zur Trägerhauptseite (11) verlaufen und jeweils einem Halbleiterchip (2) zugewandt sind, – die Flanken (33) eine konkave Krümmung aufweisen, sodass die Breite der Trennwände (30) in Richtung weg von der Trägerhauptseite (11) zunächst abnimmt und anschließend wieder zunimmt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterchips (2) seitlich beabstandet zu den Trennwänden (30) sind, sodass die Halbleiterchips (2) in Draufsicht jeweils ringsum von einem Zwischenraum umgeben sind, wobei der Zwischenraum mit dem Konversionsmaterial (4) aufgefüllt wird, sodass – das entstehende Konversionselement (41) die Hauptemissionsseiten (21) und freiliegende Seitenflächen (23) des jeweiligen Halbleiterchips (2) zumindest teilweise umformt, und sodass – das entstehende Konversionselement (41) die Flanken (33) der Trennwände (30) zumindest teilweise formschlüssig nachbildet, sodass die dem Halbleiterchip (2) abgewandten Außenflächen des Konversionselements (41) zumindest teilweise die Negativform der Flanken (33) haben.
Verfahren nach Anspruch 4, wobei vor dem Aufbringen des Konversionsmaterials (4) ein reflektierendes Material in den Zwischenraum zwischen den Halbleiterchips (2) und dem Maskenrahmen (3) eingebracht wird, sodass die freiliegenden Seitenflächen (23) des Halbleiterchips (2) zumindest teilweise mit einer reflektierenden Schicht (5) bedeckt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konversionselement (41) keine Nahtstrukturen aufweist, die als Erhebung oder Vertiefung im Konversionselement (41) auftreten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Maskenrahmen (3) eine Höhe senkrecht zur Trägerhauptseite (11) aufweist, die größer ist als die Höhe der Halbleiterchips (2), und wobei die Halbleiterchips (2) nur soweit mit dem Konversionsmaterial (4) vergossen werden, dass die entstehenden Konversionselemente (41) von zwei benachbarten Halbleiterchips (2) nicht zusammenhängen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konversionsmaterial (4) so aufgebracht wird, dass das entstehende Konversionselement (41) eine kuppelartige und/oder linsenartige Form auf der Hauptemissionsseite (21) des Halbleiterchips (2) ausbildet.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei – der Träger (1) eine Kleberfolie mit einer auf der Trägerhauptseite (11) aufgebrachten Kleberschicht (12) ist, – Kontaktpads (220) als Erhebungen auf der Kontaktseite (22) aufgebracht sind, wobei nach dem Aufbringen der Halbleiterchips (2) auf die Kleberfolie (1) die Kontaktpads (220) zumindest teilweise in die Kleberschicht (12) eingedrückt sind.
Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Kleberschicht (12) eine Dicke von 2 µm bis 50 µm aufweist, wobei die Kontaktpads (220) eine Dicke zwischen 5 µm und 50 µm aufweisen, und wobei die Kontaktpads (220) zwischen 1 µm und 5 µm tief in die Kleberschicht (12) eindringen.
Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei Bereiche der Kontaktfläche (22), die zwischen den Kontaktpads (220) angeordnet sind, mit dem Konversionsmaterial (4) oder einem reflektierenden Material bedeckt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterchips (2) eine laterale Ausdehnung entlang der Hauptemissionsseite (21) zwischen 300 µm und 1000 µm haben, wobei die Höhe der Halbleiterchips (2) zwischen 100 µm und 400 µm beträgt, und wobei das Konversionselement (41) auf den Halbleiterchips (2) eine Dicke zwischen 20 µm und 250 µm aufweist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Konversionsmaterial (4) ein Silikon aufweisendes Matrixmaterial mit darin eingebrachten anorganischen Leuchtpartikeln ist, wobei die Leuchtpartikel ein von den Halbleiterchips (2) emittiertes Licht eines ersten Wellenlängenbereichs zumindest teilweise in Licht eines zweiten Wellenlängenbereichs umwandeln, sodass das fertige Halbleiterbauteil (100) Mischlicht emittiert.
Optoelektronisches Halbleiterbauteil (100) hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, aufweisend – einen optoelektronischen Halbleiterchip (2) mit a) einer Hauptemissionsseite (21), b) einer der Hauptemissionsseite (21) gegenüberliegenden Kontaktseite (22), die mit Kontaktpads (220) versehen ist, wobei die Kontaktpads (220) zur elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Halbleiterbauteils (100) dienen, c) Seitenflächen (23), die quer zu der Hauptemissionsseite (21) ausgerichtet sind und die Hauptemissionsseite (21) und die Kontaktseite (22) miteinander verbinden, – ein Konversionselement (41), das zumindest die Hauptemissionsseite (21) des Halbleiterchips (2) bedeckt, wobei i) das Konversionselement (41) dazu vorgesehen ist, Licht aus dem Halbleiterchip (2) zu konvertieren, wobei ii) in Draufsicht auf die Hauptemissionsseite (21) das Konversionselement (41) den Halbleiterchip (2) in alle Richtungen überragt, iii) das Konversionselement (41) Außenkanten und Außenflächen aufweist, wobei die Außenkanten zumindest teilweise abgerundet sind, sodass ein Abstand zwischen den abgerundeten Außenkanten und dem Halbleiterchip (2) um weniger als 20 % von einem Abstand zwischen den Außenflächen und dem Halbleiterchip (2) abweicht.