DE102016121099A1 - Herstellung von strahlungsemittierenden halbleiterbauelementen - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen einer Leuchtstoff enthaltenden Konversionsschicht und ein Anordnen von strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf der Konversionsschicht. Die Halbleiterchips werden mit einer Vorderseite auf der Konversionsschicht angeordnet. Die Halbleiterchips weisen Kontakte an einer Rückseite auf. Ein weiterer Schritt des Verfahrens ist ein Verdicken der Konversionsschicht neben und zwischen den Halbleiterchips durch Aufbringen einer Leuchtstoff enthaltenden Füllmasse. Die verdickte Konversionsschicht grenzt an die Vorderseite und an Seitenflächen der Halbleiterchips an. Das Verfahren umfasst ferner ein Ausbilden einer reflektiven Schicht auf der Konversionsschicht und auf den Halbleiterchips im Bereich der Rückseite der Halbleiterchips, wobei eine rückseitige Oberfläche der Kontakte der Halbleiterchips unbedeckt bleibt. Des Weiteren werden die reflektive Schicht und die Konversionsschicht durchtrennt, um vereinzelte Halbleiterbauelemente zu bilden, welche einen einzelnen Halbleiterchip, einen auf der Vorderseite und auf den Seitenflächen des Halbleiterchips angeordneten Teil der Konversionsschicht und einen im Bereich der Rückseite auf dem Halbleiterchip und auf der Konversionsschicht angeordneten Teil der reflektiven Schicht aufweisen. Die Erfindung betrifft darüber hinaus ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement.
  • Heutzutage werden auf dem Gebiet der Allgemeinbeleuchtung zunehmend Halbleiterlichtquellen eingesetzt. Die Lichtquellen können in Form von CSP LEDs (CSP: Chip-Size-Package; LED: Light Emitting Diode) verwirklicht sein. Hierbei handelt es sich um Halbleiterbauelemente mit einem einzelnen strahlungsemittierenden Halbleiterchip und einem Konversionsmaterial zur Strahlungskonversion, welche im Wesentlichen die Größe des Halbleiterchips aufweisen.
  • Zur Herstellung von CSP LEDs können die Halbleiterchips mit einer Konversionsmasse vergossen werden. Bei dieser Vorgehensweise kann der Farbort der erzeugbaren Lichtstrahlung erst am Ende des Herstellungsprozesses festgestellt werden. Dies kann mit Ausbeuteverlusten verbunden sein. Möglich ist auch ein Auflaminieren einer Konversionsfolie auf die Halbleiterchips. Hierbei kann die Folie vorcharakterisiert und dadurch die Ausbeute erhöht werden. Von Nachteil ist jedoch, dass die Folie mittels Klebstoff auf den Halbleiterchips befestigt wird. Daher kann es zu Einbußen in der Lebensdauer und/oder der Leistungsfähigkeit der Halbleiterbauelemente kommen. Alternativ kann eine Konversionsfolie aus einem Bi-Stage-Material zum Einsatz kommen. Eine solche teilvernetzte Folie kann direkt auf Halbleiterchips angeordnet und in einem Heizprozess zum Kleben gebracht werden. Bi-Stage-Folien sind jedoch teuer und besitzen eine geringe Lebensdauer.
  • Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein verbessertes Verfahren zum Herstellen von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen sowie ein verbessertes strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement anzugeben.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen vorgeschlagen. Das Verfahren umfasst ein Bereitstellen einer Leuchtstoff enthaltenden Konversionsschicht und ein Anordnen von strahlungsemittierenden Halbleiterchips auf der Konversionsschicht. Die Halbleiterchips werden mit einer Vorderseite auf der Konversionsschicht angeordnet. Die Halbleiterchips weisen Kontakte an einer Rückseite auf. Ein weiterer Schritt des Verfahrens ist ein Verdicken der Konversionsschicht neben und zwischen den Halbleiterchips durch Aufbringen einer Leuchtstoff enthaltenden Füllmasse. Die verdickte Konversionsschicht grenzt an die Vorderseite und an Seitenflächen der Halbleiterchips an. Das Verfahren umfasst ferner ein Ausbilden einer reflektiven Schicht auf der Konversionsschicht und auf den Halbleiterchips im Bereich der Rückseite der Halbleiterchips. Eine rückseitige Oberfläche der Kontakte der Halbleiterchips bleibt unbedeckt. Des Weiteren werden die reflektive Schicht und die Konversionsschicht durchtrennt, um vereinzelte Halbleiterbauelemente zu bilden. Die Halbleiterbauelemente weisen einen einzelnen Halbleiterchip, einen auf der Vorderseite und auf den Seitenflächen des Halbleiterchips angeordneten Teil der Konversionsschicht und einen im Bereich der Rückseite auf dem Halbleiterchip und auf der Konversionsschicht angeordneten Teil der reflektiven Schicht auf.
  • In dem Verfahren werden strahlungsemittierende Halbleiterchips eingesetzt, welche eine Vorderseite, eine der Vorderseite entgegengesetzte Rückseite und sich zwischen der Vorderseite und der Rückseite erstreckende laterale Seitenflächen aufweisen. An der Rückseite weisen die Halbleiterchips Kontakte auf. Über die Kontakte können die Halbleiterchips elektrisch kontaktiert und dadurch mit elektrischer Energie versorgt werden.
  • In dem Verfahren werden die Halbleiterchips mit deren Vorderseiten auf einer bereitgestellten Konversionsschicht angeordnet, und werden Bereiche neben und zwischen den Halbleiterchips mit einer Leuchtstoff enthaltenden Füllmasse verfüllt, um die Konversionsschicht zu verdicken. Des Weiteren wird eine reflektive Schicht im Bereich der Rückseite der Halbleiterchips ausgebildet, und wird der auf diese Weise gebildete Bauelementverbund durch Durchtrennen der reflektiven Schicht und der Konversionsschicht zwischen den Halbleiterchips in separate strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente vereinzelt. Diese Schritte können in der vorstehend angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden.
  • Im Betrieb der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente kann mit Hilfe der Konversionsschicht die von dem dazugehörigen Halbleiterchip emittierte Strahlung wenigstens teilweise konvertiert werden. Die Halbleiterchips der Halbleiterbauelemente können zum Beispiel zum Erzeugen einer primären blauen Lichtstrahlung ausgebildet sein. Mit Hilfe der Konversionsschicht kann die primäre Lichtstrahlung wenigstens teilweise konvertiert werden. Hierdurch kann zum Beispiel eine weiße Lichtstrahlung erzeugt und über die Konversionsschicht der Halbleiterbauelemente abgegeben werden.
  • Die rückseitig vorhandene reflektive Schicht bietet die Möglichkeit, eine rückseitige Strahlungsemission im Betrieb der Halbleiterbauelemente zu unterdrücken. Auf diese Weise können sich die Halbleiterbauelemente durch eine hohe Lichtausbeute auszeichnen.
  • Bei den strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen entfällt der Einsatz von Klebstoff zwischen der Konversionsschicht und den Halbleiterchips. Die Halbleiterbauelemente werden stattdessen derart hergestellt, dass die Konversionsschicht unmittelbar an die Halbleiterchips angrenzt und deren Vorderseiten und Seitenflächen bedeckt. Auf diese Weise können die Halbleiterbauelemente eine hohe Lebensdauer besitzen, und können optische Eigenschaften der Halbleiterbauelemente begünstigt werden.
  • Die am Anfang des Verfahrens bereitgestellte Konversionsschicht und die zum Verdicken der Konversionsschicht verwendete Füllmasse können ein strahlungsdurchlässiges Grundmaterial, im Folgenden als Matrixmaterial bezeichnet, und die Strahlungskonversion bewirkende Leuchtstoffpartikel aufweisen. Das Verdicken der Konversionsschicht neben und zwischen den Halbleiterchips durch das Aufbringen der Füllmasse macht es möglich, die Konversionsschicht in diesen Bereichen mit einem hohen Füllgrad an Leuchtstoffpartikeln auszubilden. Auch die anfängliche Konversionsschicht kann mit einem hohen Füllgrad an Leuchtstoffpartikeln bereitgestellt werden. Das Verfahren bietet somit die Möglichkeit, strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente herzustellen, bei denen die Konversionsschicht hochkonzentriert ausgebildet ist und einen hohen Leuchtstoffanteil und damit Partikelanteil aufweist.
  • Hierdurch ist die Möglichkeit gegeben, die strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente mit einer kleinen Dicke der Konversionsschicht herzustellen. Denn durch die hohe Packungsdichte an Leuchtstoffpartikeln kann auch bei einer kleinen Schichtdicke eine ausreichende Strahlungskonversion erzielt werden. Hiermit verbunden ist eine Material- und damit Kosteneinsparung.
  • Eine Ausgestaltung der strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente mit einer Konversionsschicht, welche einen hohen Partikelanteil sowie eine kleine Schichtdicke aufweist, ermöglicht ferner eine effiziente Entwärmung der Konversionsschicht im Betrieb der Halbleiterbauelemente. Daher können sich die Halbleiterbauelemente durch eine hohe Robustheit auszeichnen, und kann eine hohe Lebensdauer der Halbleiterbauelemente weiter begünstigt werden. Die effiziente Entwärmung macht es ferner möglich, die Halbleiterbauelemente mit einer hohen Leistungsdichte zu betreiben.
  • Im Folgenden werden weitere mögliche Details und Ausführungsformen näher beschrieben, welche für das Verfahren und für die gemäß dem Verfahren hergestellten Halbleiterbauelemente in Betracht kommen können.
  • Die strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente können CSP-Bauelemente sein, deren Größe im Wesentlichen mit der Größe der dazugehörigen Halbleiterchips übereinstimmt. Des Weiteren können die Halbleiterbauelemente bei der Allgemeinbeleuchtung zum Einsatz kommen.
  • Die Halbleiterchips der Halbleiterbauelemente können LED-Chips sein. In einer Ausführungsform sind die verwendeten Halbleiterchips volumenemittierende Flip-Chips. In dieser Ausgestaltung kann die primäre Lichtstrahlung über die Vorderseite und über die Seitenflächen der Halbleiterchips abgegeben werden, und über die an diesen Stellen vorhandene Konversionsschicht wenigstens teilweise konvertiert werden. Die Halbleiterchips können ein strahlungsdurchlässiges Chipsubstrat aus zum Beispiel Saphir aufweisen, welches die Vorderseite der Halbleiterchips bildet. Auf dem Chipsubstrat kann rückseitig eine Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone zur Strahlungserzeugung angeordnet sein. Auf der Halbleiterschichtenfolge können die rückseitigen Kontakte angeordnet sein.
  • Die am Anfang des Verfahrens bereitgestellte Konversionsschicht kann ebenflächig sein. Das Matrixmaterial dieser Konversionsschicht, sowie auch dasjenige der zum Verdicken der Konversionsschicht verwendeten Füllmasse, kann ein Kunststoffmaterial wie zum Beispiel ein Silikonmaterial oder ein Epoxidmaterial sein. Das Matrixmaterial kann den Nichtpartikelanteil der Konversionsschicht bilden. Es können eine Art von Leuchtstoffpartikeln, oder unterschiedliche Arten von Leuchtstoffpartikeln in dem Matrixmaterial enthalten sein.
  • Es ist möglich, dass die am Anfang bereitgestellte Konversionsschicht und die zum Verdicken eingesetzte Füllmasse eine übereinstimmende Materialausprägung, d.h. dasselbe Matrixmaterial und dieselben Leuchtstoffpartikel, aufweisen. Auf diese Weise ist eine Strahlungsemission mit einer hohen Farborthomogenität über verschiedene Abstrahlwinkel im Betrieb der Halbleiterbauelemente möglich.
  • Das Verdicken der Konversionsschicht durch das Aufbringen der Füllmasse kann derart erfolgen, dass die Konversionsschicht bis zu rückseitigen Kanten der Halbleiterchips reicht.
  • Mit Hilfe der nachfolgend ausgebildeten reflektiven Schicht, welche bei den strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen als Reflektor dienen kann, kann eine rückseitige Strahlungsemission im Betrieb der Halbleiterbauelemente verhindert werden. Durch ein geeignetes Verdicken der Konversionsschicht ist es möglich, eine optimierte Reflektorstruktur zur Verfügung zu stellen. Hierbei kann wie im Folgenden beschrieben vorgegangen werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird die verdickte Konversionsschicht derart ausgebildet, dass eine Oberfläche der Konversionsschicht zwischen den Halbleiterchips konkav gekrümmt ist. Auf diese Weise können strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente gefertigt werden, bei denen die reflektive Schicht in einem Bereich, in welchem die reflektive Schicht an die Konversionsschicht angrenzt, eine in lateraler Richtung nach außen ansteigende Schichtdicke aufweist. In dieser Ausgestaltung kann die Grenzfläche zwischen der Konversionsschicht und der reflektiven Schicht schräg bzw. im Wesentlichen schräg zu einer Vorderseite und Rückseite der Halbleiterbauelemente verlaufen. Durch diese Ausgestaltung kann eine seitliche Strahlungsemission im Betrieb der Halbleiterbauelemente verringert und dadurch die Lichtausbeute verbessert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Füllmasse ein Lösungsmittel auf, welches nach dem Aufbringen der Füllmasse verdunstet. Diese Ausgestaltung begünstigt ein Ausbilden der Konversionsschicht mit einem hohen Partikelanteil und einer hohen Packungsdichte an Leuchtstoffpartikeln. Mit Hilfe des Lösungsmittels kann der Füllmasse eine für ein zuverlässiges Aufbringen geeignete geringe Viskosität verliehen werden. Dies gilt auch für den Fall, dass die Füllmasse mit Leuchtstoffpartikeln hochgefüllt ist. Das Lösungsmittel kann zum Beispiel n-Heptan sein. Das Lösungsmittel kann nach dem Aufbringen der Füllmasse von selbst verdunsten. Alternativ kann ein Temperaturschritt durchgeführt werden, um das Verdunsten des Lösungsmittels in gezielter Weise hervorzurufen.
  • Die Verwendung eines Lösungsmittels in der Leuchtstoff enthaltenden Füllmasse kann des Weiteren in Bezug auf das oben beschriebene Festlegen einer geeigneten Reflektorstruktur zur Anwendung kommen. Hierbei bietet das Lösungsmittel bzw. dessen Verdunsten die Möglichkeit, die Oberfläche der Konversionsschicht im Hinblick auf das nachfolgende Ausbilden der reflektiven Schicht je nach Wunsch oder Anwendung in der Form zu beeinflussen.
  • In diesem Sinne ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass die Konversionsschicht nach dem Aufbringen der Füllmasse eine plane Oberfläche oder eine konkav gekrümmte Oberfläche zwischen den Halbleiterchips aufweist, und dass die zwischen den Halbleiterchips vorliegende Oberfläche der Konversionsschicht nach dem Verdunsten des Lösungsmittels konkav bzw. stärker konkav gekrümmt ist. Bei dieser Ausgestaltung wird eine Benetzung der Seitenflächen der Halbleiterchips mit der Konversionsschicht ausgenutzt, welche an den Seitenflächen bis zu rückseitigen Kanten der Halbleiterchips reichen kann.
  • Die verdickte Konversionsschicht kann alternativ derart ausgebildet werden, dass eine Oberfläche der Konversionsschicht zwischen den Halbleiterchips plan ist. Hierbei kann die Konversionsschicht bündig mit rückseitigen Kanten der Halbleiterchips abschließen. Dies lässt sich dadurch verwirklichen, dass die Konversionsschicht nach dem Aufbringen der Füllmasse eine konvex gekrümmte Oberfläche zwischen den Halbleiterchips aufweist, und dass die Oberfläche der Konversionsschicht nach dem Verdunsten des Lösungsmittels plan ist.
  • Das Aufbringen der Leuchtstoff enthaltenden Füllmasse neben und zwischen den Halbleiterchips kann zum Beispiel durch Dosieren mit Hilfe eines Dispensers (Dispensing bzw. Dispensen) durchgeführt werden. Möglich sind ferner ein tröpfchenförmiges Aufbringen mit Hilfe einer Druckvorrichtung (Jetting bzw. Jetten), ein Aufsprühen (Spraycoating bzw. Sprühbeschichten), ein Auftragen mit Hilfe einer Rakel oder ein Vergießen. Die Füllmasse kann bis zu rückseitigen Kanten der Halbleiterchips reichend aufgebracht werden. Sofern die Halbleiterchips nach dem Aufbringen rückseitig mit der Füllmasse bedeckt sein sollten, kann ferner ein Reinigungsschritt zum Entfernen der Füllmasse an diesen Stellen durchgeführt werden.
  • Die reflektive Schicht kann nach dem Verdicken der Konversionsschicht derart ausgebildet werden, dass die reflektive Schicht eine plane Oberfläche zwischen den Kontakten der Halbleiterchips aufweist und bündig mit den Kontakten abschließt. Zum Ausbilden der reflektiven Schicht kann eine reflektive Masse auf der Konversionsschicht und den Halbleiterchips aufgebracht werden. Die reflektive Masse und damit die reflektive Schicht können ein Grund- bzw. Matrixmaterial und Streupartikel aufweisen. Das Matrixmaterial kann ein Kunststoffmaterial wie zum Beispiel ein Silikonmaterial oder ein Epoxidmaterial sein. Die Streupartikel können zum Beispiel Ti02-Partikel sein. Die reflektive Schicht kann mit einem hohen Füllgrad an Streupartikeln ausgebildet werden, so dass eine hohe Reflektivität erzielt werden kann.
  • In diesem Zusammenhang kann ebenfalls die Verwendung eines Lösungsmittels in der reflektiven Masse in Betracht kommen. Hierzu ist gemäß einer weiteren Ausführungsform vorgesehen, dass das Ausbilden der reflektiven Schicht ein Aufbringen einer reflektiven Masse umfasst, wobei die reflektive Masse ein Lösungsmittel aufweist, welches nach dem Aufbringen der reflektiven Masse verdunstet. Diese Ausgestaltung begünstigt ein Ausbilden der reflektiven Schicht mit einer hohen Packungsdichte an Streupartikeln. Mit Hilfe des Lösungsmittels kann der reflektiven Masse eine für ein zuverlässiges Aufbringen geeignete geringe Viskosität verliehen werden, selbst wenn diese mit Streupartikeln hochgefüllt ist. Das Lösungsmittel kann zum Beispiel n-Heptan sein. Das Aufbringen der reflektiven Masse kann derart erfolgen, dass die hierdurch gebildete reflektive Schicht zunächst eine konvex gekrümmte Oberfläche zwischen den Kontakten der Halbleiterchips aufweist, wohingegen nach dem Verdunsten des Lösungsmittels eine plane Oberfläche vorliegen kann. Das Lösungsmittel kann von selbst verdunsten. Alternativ kann ein Temperaturschritt durchgeführt werden, um das Verdunsten des Lösungsmittels in gezielter Weise hervorzurufen. Sofern die Kontakte der Halbleiterchips nach dem Aufbringen rückseitig mit der reflektiven Schicht bedeckt sein sollten, kann ferner ein Reinigungsschritt zum Entfernen der reflektiven Schicht an diesen Stellen durchgeführt werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden das Anordnen der Halbleiterchips, das Aufbringen der Füllmasse und das Aufbringen der reflektiven Masse jeweils in einem nicht vollständig ausgehärteten Zustand der Konversionsschicht durchgeführt. Vor dem Durchtrennen wird ein Aushärten der reflektiven Schicht und der Konversionsschicht durchgeführt. Dies kann mit Hilfe eines Temperatur- bzw. Ofenprozesses erfolgen. Die in dem Verfahren verwendeten Massen und Schichten können sich vor dem Aushärten in einem nassen und klebrigen Zustand befinden. Durch eine solche Nass-Prozessierung können die Massen und Schichten zuverlässig und fest miteinander verbunden werden. Des Weiteren kann ein aufwändiger und kostspieliger Einsatz von Reinigungs- und Aktivierungsprozessen entfallen.
  • Es ist gegebenenfalls möglich, nach dem Bereitstellen bzw. Aufbringen einzelner Schichten oder Massen ein Zwischenhärten mit Hilfe eines Temperaturschritts durchzuführen. Dies kann zum Beispiel in Bezug auf die am Anfang des Verfahrens bereitgestellte Konversionsschicht in Betracht kommen. Hierbei kann nach dem Anordnen der Halbleiterchips ein Zwischenhärten erfolgen, um die Halbleiterchips auf der Konversionsschicht zu fixieren.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden die strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente derart ausgebildet, dass im Bereich der Vorderseite und im Bereich der Seitenflächen des Halbleiterchips eine übereinstimmende oder zumindest ähnliche Schichtdicke der Konversionsschicht vorliegt. Auch auf diese Weise ist eine Strahlungsemission mit einer hohen Farborthomogenität über verschiedene Abstrahlwinkel im Betrieb der Halbleiterbauelemente möglich.
  • Die Halbleiterbauelemente können zum Beispiel derart hergestellt werden, dass die Konversionsschicht eine Dicke im Bereich von 30µm bis 120µm aufweist. Die Wahl der Schichtdicke kann abhängig sein von dem angestrebten Farbort der von den Halbleiterbauelementen erzeugten Lichtstrahlung. Bei solch kleinen Schichtdicken kann eine effiziente Entwärmung der Konversionsschicht im Betrieb der Halbleiterbauelemente weiter begünstig werden.
  • Das Verfahren kann abweichend von oben genannten Ausführungsformen derart durchgeführt werden, dass eine unterschiedliche Materialausprägung, zum Beispiel eine unterschiedliche Leuchtstoffkonzentration und/oder unterschiedliche Arten von Leuchtstoffpartikeln, bei der am Anfang des Verfahrens bereitgestellten Konversionsschicht und bei den verdickten Bereichen der Konversionsschicht neben und zwischen den Halbleiterchips vorliegen. Auch kann es in Betracht kommen, für die am Anfang bereitgestellte Konversionsschicht und die zum Verdicken der Konversionsschicht eingesetzte Füllmasse unterschiedliche Matrixmaterialien zu verwenden. Ferner können strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente mit einer unterschiedlichen Schichtdicke der Konversionsschicht im Bereich der Vorderseite und im Bereich der Seitenflächen der Halbleiterchips verwirklicht werden, wie im Folgenden beschrieben wird.
  • In einer weiteren Ausführungsform werden die strahlungsemittierenden Halbleiterbauelemente derart ausgebildet, dass eine Schichtdicke der Konversionsschicht im Bereich der Seitenflächen des Halbleiterchips größer ist als eine Schichtdicke der Konversionsschicht im Bereich der Vorderseite des Halbleiterchips. Eine solche Ausgestaltung kann zum Beispiel in Betracht kommen, um größere Abstände zwischen den Halbleiterchips beim Anordnen der Halbleiterchips auf der anfänglichen Konversionsschicht vorzusehen und dadurch mögliche Toleranzen beim Anordnen der Halbleiterchips zu kompensieren.
  • In diesem Zusammenhang ist es ferner denkbar, dass die zum Verdicken der Konversionsschicht neben und zwischen den Halbleiterchips aufgebrachte Füllmasse zusätzlich einen partikelförmigen transparenten und dadurch optisch passiven Füllstoff aufweist. Auf diese Weise können strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente hergestellt werden, bei welchen die Konversionsschicht eine größere Schichtdicke im Bereich der Seitenflächen des Halbleiterchips aufweist als im Bereich der Vorderseite, und bei welchen der Leuchtstoffanteil der Konversionsschicht im Bereich der Seitenflächen dem Leuchtstoffanteil im Bereich der Vorderseite des Halbleiterchips entspricht, so dass an diesen Stellen eine übereinstimmende Strahlungskonversion auftreten kann. Aufgrund des Füllstoffs kann die Konversionsschicht auch im Bereich der Seitenflächen des Halbleiterchips einen hohen Partikelanteil aufweisen, was eine effiziente Entwärmung der Konversionsschicht ermöglicht. Der Partikelanteil umfasst in dieser Ausgestaltung Leuchtstoffpartikel und transparente Füllstoffpartikel. Das Aufbringen der mit dem Füllstoff versetzten Füllmasse kann in entsprechender Weise dadurch begünstigt werden, dass die Füllmasse, wie oben angegeben, ein Lösungsmittel aufweist, welches nach dem Aufbringen verdunstet bzw. verdunstet werden kann.
  • Der Füllstoff kann in Form von Partikeln bzw. Kügelchen aus einem transparenten Material verwirklicht sein. Möglich sind zum Beispiel Partikel aus einem Quarzmaterial, wodurch eine effiziente Entwärmung der Konversionsschicht begünstigt werden kann. Alternativ können andere Partikel, zum Beispiel Partikel aus einem Glasmaterial, zur Anwendung kommen.
  • Um zu vermeiden, dass es aufgrund der Füllstoffpartikel zu einer erhöhten Streuung kommt, können die Füllstoffpartikel aus einem transparenten Material ausgebildet sein, dessen Brechungsindex nahe dem Brechungsindex des Matrixmaterials ist. Hierbei kann der Brechungsindexunterschied zwischen dem transparenten Material der Füllstoffpartikel und dem Matrixmaterial nicht höher als 0,1, zum Beispiel nicht höher als 0,05 sein.
  • Für ein Herstellen von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen, deren Konversionsschicht eine größere Schichtdicke im Bereich der Seitenflächen des Halbleiterchips aufweist als im Bereich der Vorderseite, kann es alternativ in Betracht kommen, in der zum Verdicken der Konversionsschicht neben und zwischen den Halbleiterchips eingesetzten Füllmasse einen weniger aktiven Leuchtstoff vorzusehen als in der am Anfang des Verfahrens bereitgestellten Konversionsschicht, so dass die Halbleiterbauelemente im Bereich der Seitenflächen des Halbleiterchips einen weniger aktiven Leuchtstoff aufweisen als im Bereich der Vorderseite des Halbleiterchips. Auf diese Weise können strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente hergestellt werden, bei welchen die Konversionsschicht im Bereich der Seitenflächen des Halbleiterchips einen größeren Leuchtstoffanteil besitzt als im Bereich der Vorderseite, wobei die Verwendung des weniger aktiven Leuchtstoffs im Bereich der Seitenflächen dazu führt, dass im Bereich der Vorderseite und im Bereich der Seitenflächen des Halbleiterchips eine übereinstimmende Strahlungskonversion auftreten kann. In dieser Ausgestaltung kann die Konversionsschicht auch im Bereich der Seitenflächen des Halbleiterchips einen hohen und ausschließlich Leuchtstoffpartikel umfassenden Partikelanteil besitzen, was eine effiziente Entwärmung der Konversionsschicht möglich macht.
  • Im Hinblick auf das Erzielen einer effizienten Entwärmung wird die Konversionsschicht gemäß einer weiteren Ausführungsform derart ausgebildet, dass die Konversionsschicht einen auf das Volumen der Konversionsschicht bezogenen Partikelanteil von wenigstens 40% aufweist. Wie oben angegeben wurde, kann der Partikelanteil Leuchtstoffpartikel und gegebenenfalls Füllstoffpartikel umfassen. Die Entwärmung kann weiter dadurch begünstigt werden, dass der Partikelanteil wenigstens 50%, zum Beispiel 55%, beträgt.
  • Ein Vorliegen einer effizienten Entwärmung wird gemäß einer weiteren Ausführungsform dazu genutzt, um für die am Anfang des Verfahrens bereitgestellte Konversionsschicht und für die zum Verdicken der Konversionsschicht verwendete Füllmasse ein Matrixmaterial mit einem Brechungsindex von wenigstens 1,5 vorzusehen. Durch Verwendung eines solchen hochbrechenden Matrixmaterials kann eine effiziente Strahlungsauskopplung aus der Konversionsschicht im Betrieb der Halbleiterbauelemente erzielt werden. Als hochbrechendes Matrixmaterial kann zum Beispiel ein phenylisiertes Silikonmaterial zur Anwendung kommen. Hochbrechende Matrixmaterialien können temperaturempfindlich sein, was aufgrund der effizienten Entwärmung der Konversionsschicht jedoch unschädlich ist.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird die Konversionsschicht auf einem Hilfsträger bereitgestellt. Hierzu kann eine Leuchtstoff enthaltende Masse auf dem Hilfsträger aufgebracht werden. Der Hilfsträger kann ein Trägersubstrat oder eine Trägerfolie sein. Das Aufbringen der Leuchtstoff enthaltenden Masse kann zum Beispiel mittels Aufsprühen erfolgen. Für das Durchführen dieses Prozesses kann die Masse ein Lösungsmittel wie zum Beispiel n-Heptan aufweisen, welches nach dem Aufsprühen verdunsten kann bzw. verdunstet werden kann. Möglich sind auch andere Prozesse wie zum Beispiel ein Aufbringen einer Leuchtstoff enthaltenden Masse mit Hilfe eines Siebdruck- oder Schablonendruckprozesses.
  • In einer weiteren Ausführungsform wird die am Anfang bereitgestellte Konversionsschicht vor dem Anordnen der Halbleiterchips vorcharakterisiert. Hierbei kann die Konversionsschicht mit einer Messstrahlung bestrahlt werden und kann eine Strahlungsmessung durchgeführt werden. Beispielsweise kann eine Absorption der Messstrahlung in der Konversionsschicht bestimmt werden. Auch kann eine von der Konversionsschicht abgegebene Konversionsstrahlung gemessen werden. Die Vorcharakterisierung der Konversionsschicht ermöglicht eine höhere Ausbeute. Beispielsweise kann eine ungeeignete Konversionsschicht aussortiert werden, oder können nachfolgende Schritte basierend auf der Vorcharakterisierung durchgeführt werden.
  • Nach der Vereinzelung können die separaten Halbleiterbauelemente charakterisiert werden. Hierauf basierend kann ein Sortieren der Halbleiterbauelemente durchgeführt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird ein strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement vorgeschlagen. Das Halbleiterbauelement weist einen einzelnen strahlungsemittierenden Halbleiterchip auf. Der Halbleiterchip weist Kontakte an einer Rückseite auf. Eine weitere Komponente des Halbleiterbauelements ist eine Leuchtstoff enthaltende Konversionsschicht zur Strahlungskonversion, welche auf einer Vorderseite und auf Seitenflächen des Halbleiterchips angeordnet ist. Ferner weist das Halbleiterbauelement eine im Bereich der Rückseite auf dem Halbleiterchip und auf der Konversionsschicht angeordnete reflektive Schicht auf. Eine rückseitige Oberfläche der Kontakte des Halbleiterchips ist nicht mit der reflektiven Schicht bedeckt und dadurch frei zugänglich.
  • Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement kann gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren bzw. gemäß einer oder mehrerer der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen des Verfahrens hergestellt sein. Daher können oben beschriebene Merkmale, Ausführungsformen und Details in entsprechender Weise für das Halbleiterbauelement in Betracht kommen.
  • Im Betrieb des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements kann der Halbleiterchip eine primäre, beispielsweise blaue Lichtstrahlung erzeugen, welche mit Hilfe der Konversionsschicht wenigstens teilweise konvertiert werden kann. Hierdurch kann zum Beispiel eine weiße Lichtstrahlung erzeugt und über die Konversionsschicht abgestrahlt werden. Durch die rückseitig vorhandene reflektive Schicht kann eine rückseitige Strahlungsemission unterdrückt werden. Die Konversionsschicht, welche unmittelbar an den Halbleiterchip angrenzen und dessen Vorderseite und Seitenflächen bedecken kann, kann eine kleine Schichtdicke und einen hohen Leuchtstoff- und dadurch Partikelanteil aufweisen. Dadurch ist eine effiziente Entwärmung der Konversionsschicht möglich.
  • In einer weiteren Ausführungsform liegt im Bereich der Vorderseite und im Bereich der Seitenflächen des Halbleiterchips eine übereinstimmende Schichtdicke der Konversionsschicht vor. Dadurch kann das Halbleiterbauelement im Betrieb eine Lichtstrahlung mit einer hohen Farborthomogenität über verschiedene Abstrahlwinkel abgeben.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die reflektive Schicht in einem Bereich, in welchem die reflektive Schicht an die Konversionsschicht angrenzt, eine nach außen ansteigende Schichtdicke auf. In dieser Ausgestaltung kann die Grenzfläche zwischen der Konversionsschicht und der reflektiven Schicht schräg bzw. im Wesentlichen schräg zu einer Vorderseite und Rückseite des Halbleiterbauelements verlaufen. In dieser Ausgestaltung kann die reflektive Schicht nicht nur eine rückseitige Strahlungsemission im Betrieb des Halbleiterbauelements verhindern, sondern kann zusätzlich eine seitliche Strahlungsemission verringert und dadurch die Lichtausbeute verbessert werden.
  • Die Konversionsschicht kann ein Matrixmaterial wie zum Beispiel ein Silikonmaterial oder Epoxidmaterial und darin eigebettete und die Strahlungskonversion bewirkende Leuchtstoffpartikel aufweisen. Sofern das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement derart verwirklicht ist, dass eine Schichtdicke der Konversionsschicht im Bereich der Seitenflächen des Halbleiterchips größer ist als eine Schichtdicke der Konversionsschicht im Bereich der Vorderseite des Halbleiterchips, kann die Konversionsschicht im Bereich der Seitenflächen zusätzlich einen transparenten partikelförmigen Füllstoff aufweisen.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Konversionsschicht einen auf das Volumen der Konversionsschicht bezogenen Partikelanteil von wenigstens 40% auf. Auf diese Weise kann eine effiziente Entwärmung der Konversionsschicht im Betrieb des Halbleiterbauelements erzielt werden. Die Entwärmung kann weiter dadurch begünstigt werden, dass der Partikelanteil wenigstens 50%, zum Beispiel 55%, beträgt. Der Partikelanteil kann ausschließlich Leuchtstoffpartikel, oder Leuchtstoffpartikel und Füllstoffpartikel umfassen.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Konversionsschicht ein Matrixmaterial mit einem Brechungsindex von wenigstens 1,5 auf. Hierdurch kann eine Lichtstrahlung im Betrieb des Halbleiterbauelements mit einer hohen Effizienz aus der Konversionsschicht ausgekoppelt werden. Das Matrixmaterial kann in dieser Ausgestaltung zum Beispiel ein phenylisiertes Silikonmaterial sein.
  • Die vorstehend erläuterten und/oder in den Unteransprüchen wiedergegebenen vorteilhaften Aus- und Weiterbildungen der Erfindung können - außer zum Beispiel in Fällen eindeutiger Abhängigkeiten oder unvereinbarer Alternativen - einzeln oder aber auch in beliebiger Kombination miteinander zur Anwendung kommen.
  • Die oben beschriebenen Eigenschaften, Merkmale und Vorteile dieser Erfindung, sowie die Art und Weise, wie diese erreicht werden, werden klarer und deutlicher verständlich in Zusammenhang mit der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen, die im Zusammenhang mit den schematischen Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen:
    • 1 bis 6 ein mögliches Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen anhand von seitlichen Darstellungen, wobei eine Konversionsschicht auf einem Hilfsträger bereitgestellt wird, strahlungsemittierende Halbleiterchips auf der Konversionsschicht angeordnet werden, die Konversionsschicht in Bereichen neben und zwischen den Halbleiterchips durch Aufbringen einer Konversionsmasse verdickt wird, eine reflektive Schicht im Bereich der Rückseite der Halbleiterchips ausgebildet wird und ein Vereinzeln durchgeführt wird;
    • 7 eine seitliche Darstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements, bei welchem im Bereich der Vorderseite und im Bereich der Seitenflächen des Halbleiterchips eine übereinstimmende Konversionsschichtdicke vorliegt;
    • 8 eine Aufsichtsdarstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements;
    • 9 bis 12 ein weiteres Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen anhand von seitlichen Darstellungen, wobei das Aufbringen der Konversionsmasse derart erfolgt, dass die Konversionsmasse eine konkav gekrümmte Oberfläche zwischen den Halbleiterchips aufweist;
    • 13 bis 16 ein weiteres Verfahren zur Herstellung von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen anhand von seitlichen Darstellungen, wobei das Aufbringen der Konversionsmasse derart erfolgt, dass die Konversionsmasse eine konvex gekrümmte Oberfläche zwischen den Halbleiterchips aufweist;
    • 17 eine vergrößerte Darstellung einer Konversionsschicht umfassend ein Matrixmaterial und Leuchtstoffpartikel;
    • 18 eine seitliche Darstellung eines strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements, bei welchem im Bereich der Vorderseite und im Bereich der Seitenflächen des Halbleiterchips eine unterschiedliche Konversionsschichtdicke vorliegt; und
    • 19 eine vergrößerte Darstellung einer Konversionsschicht umfassend ein Matrixmaterial, Leuchtstoffpartikel und transparente Partikel.
  • Anhand der folgenden schematischen Figuren werden mögliche Ausgestaltungen von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen 100 und von dazugehörigen kostengünstigen Herstellungsverfahren beschrieben. Bei den Halbleiterbauelementen 100 handelt es sich um CSP LEDs (Chip-Size-Package Light Emitting Diode) mit einem einzelnen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 140, welche zur Allgemeinbeleuchtung verwendet werden können. Im Rahmen der Herstellung können aus der Fertigung von optoelektronischen Bauelementen bekannte Prozesse durchgeführt werden und können in diesen Gebieten übliche Materialien zum Einsatz kommen, so dass hierauf nur teilweise eingegangen wird. In gleicher Weise können zusätzlich zu gezeigten und beschriebenen Prozessen weitere Prozesse durchgeführt werden und können die Halbleiterbauelemente 100 zusätzlich zu gezeigten und beschriebenen Komponenten mit weiteren Komponenten und Strukturen gefertigt werden. Es wird ferner darauf hingewiesen, dass die Figuren lediglich schematischer Natur sind und nicht maßstabsgetreu sind. In diesem Sinne können in den Figuren gezeigte Komponenten und Strukturen zum besseren Verständnis übertrieben groß oder verkleinert dargestellt sein.
  • Die 1 bis 6 zeigen anhand von seitlichen Schnittdarstellungen ein mögliches Verfahren zum Herstellen von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen 100. In dem Verfahren wird ein zusammenhängender Bauelementverbund gefertigt, welcher nachfolgend in separate Halbleiterbauelemente 100 vereinzelt wird.
  • Am Anfang des Verfahrens wird eine Leuchtstoff enthaltende plane Konversionsschicht 110 auf einem Hilfsträger 130 bereitgestellt, wie in 1 ausschnittsweise gezeigt ist. Der Hilfsträger 130 kann zum Beispiel ein Trägersubstrat aus Teflon oder Kapton sein. Möglich ist auch eine Ausgestaltung des Hilfsträgers 130 in Form einer Thermal-Release-Folie, also einer Klebefolie, deren Klebewirkung durch Wärmeeinwirkung aufgehoben werden kann.
  • Für das Bereitstellen der Konversionsschicht 110 wird eine Leuchtstoff enthaltende Konversionsmasse auf dem Hilfsträger 130 aufgebracht. Möglich ist zum Beispiel ein Aufsprühen der Konversionsmasse auf dem Hilfsträger 130, was auch als Sprühbeschichten (Spraycoating) bezeichnet wird. Alternativ kann das Aufbringen der Konversionsmasse auf dem Hilfsträger 130 mit Hilfe eines anderen Prozesses, zum Beispiel mit Hilfe eines Siebdruck- oder Schablonendruckprozesses durchgeführt werden (jeweils nicht dargestellt).
  • Die Konversionsmasse und damit die Konversionsschicht 110 weisen ein strahlungsdurchlässiges Matrixmaterial 120 und darin eingebettete Leuchtstoffpartikel 121 zur Strahlungskonversion auf (vgl. 17). Das Matrixmaterial 120 kann ein organisches Material bzw. ein Kunststoffmaterial wie zum Beispiel ein Silikonmaterial oder Epoxidmaterial sein. Alternativ ist die Verwendung eines anderen ähnlich optisch stabilen Kunststoffmaterials möglich. Die Leuchtstoffpartikel 121 dienen dazu, eine von einem Halbleiterchip 140 erzeugte primäre Lichtstrahlung wenigstens teilweise in eine oder mehrere langwelligere sekundäre Lichtstrahlungen zu konvertieren. Es ist möglich, dass die Konversionsmasse eine Art von Leuchtstoffpartikeln 121 aufweist, und insofern eine Konversionsstrahlung erzeugt werden kann. Möglich ist auch eine Ausgestaltung, in welcher die Konversionsmasse verschiedene Arten von Leuchtstoffpartikeln aufweist, und infolgedessen mehrere unterschiedliche Konversionsstrahlungen emittiert werden können.
  • Die zum Ausbilden der Konversionsschicht 110 auf dem Hilfsträger 130 aufgebrachte Suspension bzw. Konversionsmasse kann des Weiteren mit einem Lösungsmittel verdünnt sein, welches nach dem Aufbringen der Konversionsmasse verdunstet. Eine solche Ausprägung kann zum Beispiel in Bezug auf ein Aufsprühen der Konversionsmasse in Betracht kommen. Das Lösungsmittel kann zum Beispiel n-Heptan sein. Aufgrund des Lösungsmittels kann die Konversionsmasse eine für ein zuverlässiges Aufbringen geeignete geringe Viskosität aufweisen. Das Lösungsmittel kann nach dem Aufbringen der Konversionsmasse von selbst verdunsten. Möglich ist es auch, einen Temperaturschritt durchzuführen, um das Verdunsten des Lösungsmittels in gezielter Weise hervorzurufen (nicht dargestellt).
  • Bevor weitere Schritte durchgeführt werden, kann die auf dem Hilfsträger 130 bereitgestellte Konversionsschicht 110 vorcharakterisiert werden. Zu diesem Zweck kann die Konversionsschicht 110 mit einer Messstrahlung bestrahlt werden und kann eine Strahlungsmessung durchgeführt werden (nicht dargestellt). Möglich sind zum Beispiel ein Erfassen der Absorption der Messstrahlung in der Konversionsschicht 110 sowie eine Messung der von der Konversionsschicht 110 abgegebenen Konversionsstrahlung.
  • Auf diese Weise lässt sich eine höhere Ausbeute erzielen. Beispielsweise kann festgestellt werden, dass die Konversionsschicht 110 für die weitere Prozessierung ungeeignet ist. In einem solchen Fall kann die Konversionsschicht 110 aussortiert werden, und kann eine weitere Konversionsschicht 110 bereitgestellt bzw. verwendet werden. Darüber hinaus können nachfolgende Verfahrensschritte auf der Grundlage der Vorcharakterisierung der Konversionsschicht 110 durchgeführt werden. Hierbei können nachfolgende Komponenten und Schichten abgestimmt auf die Vorcharakterisierung ausgewählt bzw. ausgebildet werden.
  • Nach dem Bereitstellen und gegebenenfalls Vorcharakterisieren der Leuchtstoff enthaltenden planen Konversionsschicht 110 auf dem Hilfsträger 130 werden, wie in 2 dargestellt ist, strahlungsemittierende Halbleiterchips 140 auf der Konversionsschicht 110 angeordnet. Bei diesem Prozess können die Halbleiterchips 140 in Form von Zeilen und Spalten auf der Konversionsschicht 110 platziert werden (nicht dargestellt). Das Anordnen der Halbleiterchips 140 wird in einem nassen und klebrigen Zustand der Konversionsschicht 110 durchgeführt, in welchem die Konversionsschicht 110 nicht vollständig ausgehärtet ist.
  • Die Halbleiterchips 140 weisen eine Vorderseite 141, eine der Vorderseite 141 entgegengesetzte Rückseite 142 und sich zwischen der Vorderseite 141 und der Rückseite 142 erstreckende laterale Seitenflächen 143 auf. An der Rückseite 142 weisen die Halbleiterchips 140 Kontakte 145 auf, über welche den Halbleiterchips 140 elektrische Energie zugeführt werden kann. Die Halbleiterchips 140 werden mit deren Vorderseiten 141 auf der Konversionsschicht 110 angeordnet.
  • Bei den strahlungsemittierenden Halbleiterchips 140 handelt es sich um LED-Chips (Light Emitting Diode), welche in Form von volumenemittierenden Flip-Chips verwirklicht sind. In dieser Ausgestaltung kann eine im Betrieb der Halbleiterchips 140 erzeugte primäre Lichtstrahlung über deren Vorderseite 141 und Seitenflächen 143 abgeben werden. Die Halbleiterchips 140 können ein strahlungsdurchlässiges Chipsubstrat aus Saphir aufweisen, welches die Vorderseite 141 und einen wesentlichen Teil der Seitenflächen 143 bildet. Rückseitig können die Halbleiterchips 141 eine auf dem Chipsubstrat angeordnete Halbleiterschichtenfolge mit einer aktiven Zone zur Strahlungserzeug aufweisen (jeweils nicht dargestellt). Hierauf können sich die Kontakte 145 befinden. Von oben betrachtet können die Halbleiterchips 140 eine rechteckige bzw. quadratische Aufsichtsform besitzen (vgl. 8). Die Halbleiterchips 140 bzw. deren aktive Zone können zum Erzeugen einer primären blauen Lichtstrahlung ausgebildet sein.
  • Im Anschluss hieran erfolgt ein Aufbringen einer Leuchtstoff enthaltenden Füllmasse 111 neben und zwischen den Halbleiterchips 140, so dass die Konversionsschicht 110, wie in 3 gezeigt ist, in diesen Bereichen verdickt wird. Die nach dem Verdicken vorliegende Konversionsschicht 110 grenzt an die Vorderseiten 141 und an die Seitenflanken 143 der Halbleiterchips 140 unmittelbar an.
  • Bei der verwendeten Füllmasse 111 handelt es sich ebenfalls um eine Konversionsmasse, welche ein strahlungsdurchlässiges Matrixmaterial 120, beispielsweise ein Silikonmaterial oder Epoxidmaterial, und darin eingebettete Leuchtstoffpartikel 121 zur Strahlungskonversion aufweist (vgl. 17). Die Füllmasse 111 und die zu Beginn des Verfahrens zum Ausbilden der ebenflächigen Konversionsschicht 110 auf dem Hilfsträger 130 aufgebrachte Konversionsmasse (vgl. 1) können von der Materialausprägung her übereinstimmend sein, und dasselbe Matrixmaterial 120 und dieselben Leuchtstoffpartikel 121 aufweisen. Die Füllmasse 111 kann daher eine Art von Leuchtstoffpartikeln 121 oder verschiedene Arten von Leuchtstoffpartikeln 121 aufweisen.
  • Das Aufbringen der Füllmasse 111 neben und zwischen den Halbleiterchips 140 kann zum Beispiel durch Dispensen, also durch Dosieren mit Hilfe eines Dispensers, durchgeführt werden. Alternativ können andere Prozesse in Betracht kommen, zum Beispiel ein tröpfchenförmiges Aufbringen mit Hilfe einer Druckvorrichtung, auch als Jetten bezeichnet, ein Aufsprühen, ein Auftragen mit Hilfe einer Rakel oder ein Vergießen (jeweils nicht dargestellt). Auch das Aufbringen der Füllmasse 111 wird in einem nassen und klebrigen Zustand der zuvor bereitgestellten Konversionsschicht 110 durchgeführt, in welchem die Konversionsschicht 110 nicht vollständig ausgehärtet ist.
  • Wie in 3 gezeigt ist, wird die Füllmasse 111 bis zu rückseitigen Kanten der Halbleiterchips 140 reichend aufgebracht. Des Weiteren erfolgt das Aufbringen der Füllmasse 111 derart, dass die verdickte Konversionsschicht 110 nach dem Aufbringen der Füllmasse 111 eine plane Oberfläche zwischen den Halbleiterchips 140 aufweist und bündig mit den Halbleiterchips 140 abschließt. Für den nicht dargestellten Fall, dass die Halbleiterchips 140 nach dem Aufbringen in unerwünschter Weise rückseitig mit der Füllmasse 111 bedeckt sein sollten, kann ferner ein Reinigungsschritt zum Entfernen der Füllmasse 111 an diesen Stellen durchgeführt werden.
  • Die verwendete Füllmasse 111 weist zusätzlich zu dem Matrixmaterial 120 und den Leuchtstoffpartikeln 121 ein Lösungsmittel auf (nicht dargestellt), welches nach dem Aufbringen der Füllmasse 111 verdunstet. Das Lösungsmittel, bei dem es sich zum Beispiel um n-Heptan handelt, kann hierbei von selbst verdunsten oder mit Hilfe eines Temperaturschritts in gezielter Weise verdunstet werden. Aufgrund des Lösungsmittels kann die Füllmasse 111 eine für ein zuverlässiges Aufbringen geeignete geringe Viskosität aufweisen.
  • Die Verwendung der mit dem Lösungsmittel verdünnten Füllmasse 111 bzw. das Verdunsten des Lösungsmittels ermöglichen des Weiteren, eine geeignete Reflektorstruktur für die herzustellenden Halbleiterbauelemente 100 festzulegen. Dabei wird ausgenutzt, dass die aufgrund einer Benetzung der Seitenflächen 143 der Halbleiterchips 140 weiterhin zu den rückseitigen Kanten der Halbleiterchips 140 reichende Konversionsschicht 110 nach dem Verdunsten des Lösungsmittels und einer damit einhergehenden Volumenverkleinerung, wie in 4 dargestellt ist, eine konkav gekrümmte Oberfläche 181 zwischen den Halbleiterchips 140 aufweist.
  • Nach dem Verdampfen des in der Füllmasse 111 enthaltenen Lösungsmittels wird, wie in 5 dargestellt ist, eine reflektive Schicht 150 auf der Konversionsschicht 110 und auf den Halbleiterchips 140 im Bereich der Rückseite 142 der Halbleiterchips 140 ausgebildet. Die reflektive Schicht 150 reicht bis zu oben liegenden Kanten der Kontakte 145 der Halbleiterchips 140 und schließt bündig mit den Kontakten 145 ab, so dass eine rückseitige Oberfläche der Kontakte 145 nicht mit der reflektiven Schicht 150 bedeckt ist. Dadurch sind die Kontakte 145 weiterhin für eine Kontaktierung zugänglich. Die reflektive Schicht 150 weist eine plane Oberfläche zwischen den Kontakten 145 auf.
  • Zum Ausbilden der reflektiven Schicht 150 wird eine reflektive Masse auf der Konversionsschicht 110 und den Halbleiterchips 140 aufgebracht. Dies kann zum Beispiel mittels Vergießen oder Dispensen erfolgen. Die reflektive Schicht 150 weist ein Matrixmaterial, zum Beispiel ein Silikonmaterial oder ein Epoxidmaterial, und darin eingebettete Streupartikel, zum Beispiel Ti02-Partikel auf (jeweils nicht dargestellt). Das Aufbringen der reflektiven Masse wird in einem nassen und klebrigen Zustand der zuvor verdickten Konversionsschicht 110 durchgeführt, in welchem die Konversionsschicht 110 nicht vollständig ausgehärtet ist.
  • Es ist möglich, dass die zum Ausbilden der reflektiven Schicht 150 verwendete reflektive Masse zusätzlich ein Lösungsmittel wie zum Beispiel n-Heptan aufweist, welches nach dem Aufbringen der reflektiven Masse verdunstet. Hierbei kann das Lösungsmittel von selbst verdunsten oder mit Hilfe eines Temperaturschritts in gezielter Weise verdunstet werden. Des Weiteren kann die reflektive Masse mit einem definierten Überverguss aufgebracht werden, so dass die reflektive Schicht 150 zunächst eine konvex gekrümmte Oberfläche zwischen den Kontakten 145 aufweisen kann (jeweils nicht dargestellt). Durch das Verdunsten des Lösungsmittels kann die Oberfläche der reflektiven Schicht 150 die in 5 gezeigte plane Form einnehmen. Für den nicht dargestellten Fall, dass die Kontakte 145 der Halbleiterchips 140 nach dem Aufbringen in unerwünschter Weise rückseitig mit der reflektiven Schicht 150 bedeckt sein sollten, kann ferner ein Reinigungsschritt zum Entfernen der reflektiven Schicht 150 an diesen Stellen durchgeführt werden.
  • Nach dem Ausbilden der reflektiven Schicht 150 erfolgt ein vollständiges Aushärten der zuvor aufgebrachten Massen und Schichten, d.h. vorliegend der Konversionsschicht 110 und der reflektiven Schicht 150. Zu diesem Zweck kann ein Temperatur- bzw. Ofenprozess durchgeführt werden.
  • Anschließend wird der auf diese Weise gebildete Bauelementverbund in separate strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente 100 vereinzelt, indem die reflektive Schicht 150 und die Konversionsschicht 110, wie in 6 gezeigt ist, in Bereichen zwischen den Halbleiterchips 140 durchtrennt werden. Zu diesem Zweck kann ein Sägeprozess durchgeführt werden, wie in 6 anhand eines Sägeblatts 160 angedeutet ist. Nach der Vereinzelung können die separaten Halbleiterbauelemente 100 von dem Hilfsträger 130 entfernt werden. Des Weiteren können die Halbleiterbauelemente 100 charakterisiert und hierauf basierend sortiert werden (nicht dargestellt).
  • Die 7 und 8 zeigen eine vergrößerte seitliche Schnittdarstellung und eine Aufsichtsdarstellung eines gemäß dem vorstehend beschriebenen Verfahren hergestellten strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 100. Die folgende Beschreibung von Merkmalen und Details kann in Bezug auf sämtliche der mit dem Verfahren hergestellten Halbleiterbauelemente 100 zur Anwendung kommen.
  • Das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement 100 weist einen einzelnen strahlungsemittierenden Halbleiterchip 140 mit zwei rückseitigen Kontakten 145, einen die Vorderseite 141 und die Seitenflächen 143 des Halbleiterchips 140 bedeckenden durchtrennten Teil der Konversionsschicht 110 und einen im Bereich der Rückseite auf dem Halbleiterchip 140 und auf der Konversionsschicht 110 angeordneten durchtrennten Teil der reflektiven Schicht 150 auf (vgl. 7). Die rückseitige Oberfläche der Kontakte 145 ist unbedeckt. Von oben betrachtet kann das Halbleiterbauelement 100, wie dessen Halbleiterchip 140, eine rechteckige bzw. quadratische Form besitzen (vgl. 8).
  • Im Strahlungsbetrieb des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 100, in welchem der Halbleiterchip 140 über die Kontakte 145 mit elektrischer Energie versorgt werden kann, kann der Halbleiterchip 140 eine primäre blaue Lichtstrahlung erzeugen. Die primäre Lichtstrahlung kann über die Vorderseite 141 und die Seitenflächen 143 abgegeben und in die Konversionsschicht 110 eingekoppelt werden. Mit Hilfe der Konversionsschicht 110 kann die primäre Lichtstrahlung wenigstens teilweise konvertiert werden. Je nach Ausgestaltung der Konversionsschicht 110 mit einer Art von Leuchtstoffpartikeln 121 oder unterschiedlichen Arten von Leuchtstoffpartikeln 121 kann die primäre Lichtstrahlung hierbei in eine oder mehrere langwelligere Konversionsstrahlungen umgewandelt werden. Auf diese Weise kann eine weiße Lichtstrahlung erzeugt und über die Konversionsschicht 110 des Halbleiterbauelements 100 abgegeben werden (nicht dargestellt).
  • Die an der Rückseite des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 100 vorhandene reflektive Schicht 150 dient als Reflektor, um eine rückseitige Strahlungsemission im Betrieb des Halbleiterbauelements 100 zu unterdrücken. Aufgrund des in dem Verfahren jeweils zwischen den Halbleiterchips 140 gefertigten konkaven Meniskus 181 der Konversionsschicht 110 (vgl. 4) besitzt die reflektive Schicht 150 des Halbleiterbauelements 100 in einem Bereich, in welchem die reflektive Schicht 150 an die Konversionsschicht 110 angrenzt, im Querschnitt eine in lateraler Richtung nach außen ansteigende Schichtdicke (vgl. 7). Hierbei kann die Grenzfläche zwischen der Konversionsschicht 110 und der reflektiven Schicht 150 im Wesentlichen schräg zu einer Vorderseite und Rückseite des Halbleiterbauelements 100 verlaufen. Durch diese Struktur kann mit Hilfe der reflektiven Schicht 150 zusätzlich eine seitliche Strahlungsemission verringert und dadurch die Lichtausbeute erhöht werden.
  • Bei dem strahlungsemittierenden Halbleiterbauelement 100 entfällt der Einsatz einer Klebstoffschicht zwischen der Konversionsschicht 110 und dem Halbleiterchip 140. Die Konversionsschicht 110 ist stattdessen unmittelbar auf dem Halbleiterchip 140 bzw. auf dessen Vorderseite 141 und Seitenflächen 143 angeordnet (vgl. 7). Auf diese Weise kann das Halbleiterbauelement 100 eine hohe Lebensdauer besitzen. Auch kann die von dem Halbleiterchips 140 erzeugte Primärstrahlung mit einer hohen Effizienz in die Konversionsschicht 110 eingekoppelt werden.
  • Wie in 7 angedeutet ist, kann das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement 100 derart hergestellt sein, dass eine im Bereich der Vorderseite 141 des Halbleiterchips 170 vorliegende Schichtdicke 171 der Konversionsschicht 110 mit einer im Bereich der Seitenflächen 143 vorliegenden Schichtdicke 173 der Konversionsschicht 110 übereinstimmt. Diese Ausgestaltung ermöglicht, dass das Halbleiterbauelement 100 im Betrieb eine Lichtstrahlung mit einer hohen Farborthomogenität über verschiedene Abstrahlwinkel abgeben kann.
  • Die Konversionsschicht 110 des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 100, einschließlich des die Seitenflächen 143 des Halbleiterchips 140 bedeckenden Teils der Konversionsschicht 110, kann mit einer hohen Packungsdichte an Leuchtstoffpartikeln 121 und damit mit einem hohen Partikelanteil ausgebildet sein. Dies wird durch die oben beschriebene Vorgehensweise ermöglicht, Halbleiterchips 140 auf der anfänglich planen Konversionsschicht 110 anzuordnen und die Konversionsschicht 110 anschließend neben und zwischen den Halbleiterchips 140 mit der Füllmasse 111 zu verdicken.
  • Ein Herstellen der Konversionsschicht 110 mit einem hohen Partikelanteil kann des Weiteren dadurch begünstigt werden, dass die am Anfang des Verfahrens zum Bereitstellen der Konversionsschicht 110 verwendete Konversionsmasse und die zum Verdicken der Konversionsschicht 110 eingesetzte Füllmasse 111 mit einem Lösungsmittel verdünnt sind. Hierdurch können die jeweiligen Massen hochkonzentriert sein und einen hohen Leuchtstoffanteil aufweisen. Aufgrund des Lösungsmittels kann den Massen eine für das Aufbringen geeignete geringe Viskosität verliehen werden.
  • Durch den hohen Füllgrad an Leuchtstoffpartikeln 121 kann die Konversionsschicht 110 des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 100 ferner mit einer kleinen Schichtdicke hergestellt sein. Denn durch den hohen Leuchtstoffanteil kann auch bei einer kleinen Schichtdicke eine ausreichende Strahlungskonversion erzielt werden kann.
  • Im Betrieb des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 100 kann es aufgrund von Konversionsverlusten und Abwärme des Halbleiterchips 140 zu einer Erwärmung der Konversionsschicht 110 kommen. Die vorstehend beschriebene Ausgestaltung der Konversionsschicht 110 mit einem hohen Leuchtstoffanteil und damit Partikelanteil und einer kleinen Schichtdicke ermöglicht in diesem Zusammenhang eine effiziente Entwärmung der Konversionsschicht 110, so dass wärmebedingte Effekte wie eine Verringerung der Effizienz der Strahlungskonversion und eine Farbortveränderung der erzeugbaren Lichtstrahlung zuverlässig vermieden werden können. Die Wärmeenergie der Konversionsschicht 110 kann über den Halbleiterchip 140 und die Umgebungsluft abgeführt werden.
  • Aufgrund der effizienten Entwärmung der Konversionsschicht 110 kann sich das strahlungsemittierende Halbleiterbauelement 100 durch eine hohe Robustheit auszeichnen, und kann eine hohe Lebensdauer weiter begünstigt werden. Weiterhin besteht die Möglichkeit, das Halbleiterbauelement 100 mit einer hohen Leistungsdichte zu betreiben.
  • Eine effiziente Entwärmung der Konversionsschicht 110 kann zum Beispiel erzielt werden, wenn die Konversionsschicht 110 eine Schichtdicke im Bereich von 30µm bis 120µm aufweist und ein auf das Volumen der Konversionsschicht 110 bezogener Partikelanteil von wenigstens 40% vorliegt. Günstig kann beispielsweise ein Partikelanteil von wenigstens 50%, zum Beispiel 55%, sein, wodurch sich eine effiziente Entwärmung in einem noch höheren Ausmaß bereitstellen lässt.
  • Die bei dem Halbleiterbauelement 100 vorliegende Eigenschaft einer effizienten Entwärmung der Konversionsschicht 110 kann ferner dazu genutzt werden, für die Konversionsschicht 110 ein Matrixmaterial 120 mit einem hohen Brechungsindex vorzusehen, zum Beispiel mit einem Brechungsindex von wenigstens 1,5. Für eine solche Ausgestaltung weisen die am Anfang des Verfahrens bereitgestellte Konversionsschicht 110 und die zum Verdicken der Konversionsschicht 110 verwendete 111 Füllmasse ein solches hochbrechendes Matrixmaterial 120 auf. Hierbei kann es sich zum Beispiel um ein phenylisiertes Silikonmaterial handeln. Die Verwendung eines hochbrechenden Matrixmaterials 120 ermöglicht eine effiziente Strahlungsauskopplung aus der Konversionsschicht 110 im Betrieb des Halbleiterbauelements 100. Hochbrechende Matrixmaterialien können temperaturempfindlich sein. Diese Eigenschaft kann vorliegend aufgrund der effizienten Entwärmung der Konversionsschicht 110 unschädlich sein.
  • Die oben beschriebene Verwendung eines Lösungsmittels in der zum Ausbilden der reflektiven Schicht 150 verwendeten reflektiven Masse bietet in entsprechender Weise die Möglichkeit, die reflektive Schicht 150 des strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 100 mit einer hohen Packungsdichte an Streupartikeln herzustellen. Auf diese Weise kann sich die reflektive Schicht 150 durch eine hohe Reflektivität auszeichnen.
  • Von Vorteil kann des Weiteren die oben beschriebene Nass-Prozessierung sein, gemäß welcher das Anordnen der Halbleiterchips 140, das Aufbringen der Füllmasse 111 und das Aufbringen der reflektiven Masse jeweils in einem nicht vollständig ausgehärteten Zustand der Konversionsschicht 110 durchgeführt wird, und die einzelnen Massen und Schichten erst am Ende des Verfahrens vor der Vereinzelung gemeinsam ausgehärtet werden. Auf diese Weise können die unterschiedlichen Massen und Schichten zuverlässig und fest miteinander verbunden werden.
  • Im Folgenden werden mögliche Varianten und Abwandlungen beschrieben, welche für das Herstellungsverfahren und hiermit gefertigte strahlungsemittierende Halbleiterbauelemente 100 in Betracht kommen können. Übereinstimmende Merkmale, Verfahrensschritte und Aspekte sowie gleiche und gleich wirkende Komponenten werden im Folgenden nicht erneut detailliert beschrieben. Für Details hierzu wird stattdessen auf die vorstehende Beschreibung Bezug genommen. Des Weiteren können Aspekte und Details, welche in Bezug auf eine Ausgestaltung genannt werden, auch in Bezug auf eine andere Ausgestaltung zur Anwendung kommen und können Merkmale von zwei oder mehreren Ausgestaltungen miteinander kombiniert werden.
  • Die 9 bis 12 zeigen anhand von seitlichen Schnittdarstellungen ein weiteres Verfahren zum Herstellen von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen 100. Bei diesem Verfahren wird in entsprechender Weise eine plane Konversionsschicht 110 auf einem Hilfsträger 130 bereitgestellt, und werden hierauf strahlungsemittierende Halbleiterchips 140 angeordnet, wie es oben anhand der 1, 2 erläutert wurde. Das anschließende Aufbringen einer ein Matrixmaterial 120, Leuchtstoffpartikel 121 und ein Lösungsmittel aufweisenden Füllmasse 111 in Bereichen neben und zwischen den Halbleiterchips 140 erfolgt mit einem definierten Unterverguss, so dass die verdickte Konversionsschicht 110, wie in 9 dargestellt ist, eine konkav gekrümmte Oberfläche 181 zwischen den Halbleiterchips 140 aufweist. Hierbei sind die Seitenflächen 143 der Halbleiterchips 140 mit der Konversionsschicht 110 benetzt, und reicht die Konversionsschicht 110 bis zu rückseitigen Kanten der Halbleiterchips 140.
  • Nach dem Verdunsten des Lösungsmittels und einer damit einhergehenden Volumenverkleinerung weist die Konversionsschicht 110, wie in 10 dargestellt ist, eine noch stärker konkav gekrümmte Oberfläche 181 zwischen den Halbleiterchips 140 auf. Im Anschluss hieran erfolgen die weiteren der oben beschriebenen Prozesse, d.h. ein rückseitiges Ausbilden einer reflektiven Schicht 150 auf der Konversionsschicht 110 und auf den Halbleiterchips 140 (vgl. 11), ein vollständiges Aushärten der zuvor aufgebrachten Massen und Schichten, und ein Vereinzeln des auf diese Weise gebildeten Bauelementverbunds in separate Halbleiterbauelemente 100 (vgl. 12). Bei diesen Halbleiterbauelementen 100 ist die Grenzfläche zwischen der reflektiven Schicht 150 und der Konversionsschicht 110 stärker gekrümmt bzw. stärker schräg verlaufend ausgebildet. Auf diese Weise kann eine seitliche Strahlungsemission in einem höheren Ausmaß verringert werden.
  • Die 13 bis 16 zeigen anhand von seitlichen Schnittdarstellungen ein weiteres Verfahren zum Herstellen von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen 100. Auch hierbei wird zunächst eine ebenflächige Konversionsschicht 110 auf einem Hilfsträger 130 bereitgestellt, und werden hierauf strahlungsemittierende Halbleiterchips 140 angeordnet, wie es oben anhand der 1, 2 erläutert wurde. Das anschließende Aufbringen einer ein Matrixmaterial 120, Leuchtstoffpartikel 121 und ein Lösungsmittel aufweisenden Füllmasse 111 neben und zwischen den Halbleiterchips 140 erfolgt mit einem definierten Überverguss, so dass die verdickte und bis zu rückseitigen Kanten der Halbleiterchips 140 reichende Konversionsschicht 110, wie in 13 dargestellt ist, eine konvex gekrümmte Oberfläche 182 zwischen den Halbleiterchips 140 aufweist.
  • Nach dem Verdunsten des Lösungsmittels und einer damit einhergehenden Volumenverkleinerung weist die Konversionsschicht 110, wie in 14 dargestellt ist, eine plane Oberfläche zwischen den Halbleiterchips 140 auf und schließt bündig mit den Halbleiterchips 140 ab. Im Anschluss hieran erfolgen die weiteren der oben beschriebenen Prozesse, d.h. ein rückseitiges Ausbilden einer reflektiven Schicht 150 auf der Konversionsschicht 110 und auf den Halbleiterchips 140 (vgl. 15), ein vollständiges Aushärten der zuvor aufgebrachten Massen und Schichten, und ein Vereinzeln des auf diese Weise gebildeten Bauelementverbunds in separate Halbleiterbauelemente 100 (vgl. 16). Bei diesen Halbleiterbauelementen 100 verläuft die Grenzfläche zwischen der reflektiven Schicht 150 und der Konversionsschicht 110 parallel zu einer Vorderseite und Rückseite der Bauelemente 100. Auf diese Weise kann mit Hilfe der reflektiven Schicht 150 im Wesentlichen eine rückseitige Strahlungsemission im Betrieb der Halbleiterbauelemente 100 verhindert werden.
  • 17 zeigt eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung einer Konversionsschicht 110, wie sie bei den vorstehend beschriebenen Halbleiterbauelementen 100 vorhanden sein kann. Die Konversionsschicht 110 weist ein Matrixmaterial 120 und darin eingebettete Leuchtstoffpartikel 121 zur Strahlungskonversion auf. Es liegt eine hohe Packungsdichte der Leuchtstoffpartikel 121 vor, so dass eine effiziente Wärmeleitung und dadurch eine effiziente Entwärmung der Konversionsschicht 121 möglich sind.
  • Abweichend von 17 sind Ausgestaltungen denkbar, in welchen die Konversionsschicht 110 zusätzlich einen optisch passiven Füllstoff aufweist. Hierauf wird im Folgenden näher eingegangen.
  • 18 zeigt eine seitliche Schnittdarstellung eines weiteren strahlungsemittierenden Halbleiterbauelements 100. Das Halbleiterbauelement 100 ist abweichend von der in 7 gezeigten Bauform derart hergestellt, dass eine im Bereich der Seitenflächen 143 des Halbleiterchips 140 vorliegende Schichtdicke 173 der Konversionsschicht 110 größer ist als eine im Bereich der Vorderseite 141 des Halbleiterchips 140 vorliegende Schichtdicke 171 der Konversionsschicht 110. Von oben betrachtet kann das Halbleiterbauelement 100, wie dessen Halbleiterchip 140, eine rechteckige bzw. quadratische Form besitzen.
  • Die Herstellung von Halbleiterbauelementen 100 mit dem in 18 gezeigten Aufbau kann entsprechend des anhand der 1 bis 6 erläuterten Verfahrens erfolgen, wobei die Halbleiterchips 140 mit größeren Abständen zueinander auf der Konversionsschicht 110 platziert werden. Auf diese Weise können mögliche Toleranzen beim Anordnen der Halbleiterchips 140 auf der Konversionsschicht 110 kompensiert werden. Die größeren Abstände zwischen den Halbleiterchips 140 können zu der in 18 gezeigten Bauform mit der gegenüber der Schichtdicke 171 größeren Schichtdicke 173 führen.
  • In Bezug auf die Herstellung von Halbleiterbauelementen 100 mit dem in 18 gezeigten Aufbau kann es ferner in Betracht kommen, zum Verdicken der Konversionsschicht 110 neben und zwischen den Halbleiterchips 140 eine Füllmasse 111 zu verwenden, welche zusätzlich einen transparenten partikelförmigen Füllstoff aufweist. Die Füllmasse 111 kann ferner mit einem Lösungsmittel verdünnt sein, welches nach dem Aufbringen verdunstet bzw. verdunstet werden kann.
  • Auf diese Weise kann die Konversionsschicht 110 des in 18 gezeigten Halbleiterbauelements 100 im Bereich der Seitenflächen 143 die in der vergrößerten Ausschnittsdarstellung von 19 gezeigte Ausprägung besitzen. Hierbei weist die Konversionsschicht 110 das Matrixmaterial 120, Leuchtstoffpartikel 121 und zusätzlich transparente Partikel 122 auf. Im Bereich der Vorderseite 141 kann die Konversionsschicht 110 weiterhin den in 17 gezeigten Aufbau ohne Füllstoff besitzen.
  • In dieser Ausgestaltung kann der Leuchtstoffanteil der Konversionsschicht 110 im Bereich der Vorderseite 141 des Halbleiterchips 140 dem Leuchtstoffanteil der Konversionsschicht 110 im Bereich der Seitenflächen 143 des Halbleiterchips 140 entsprechen, trotz der im Bereich der Seitenflächen 143 größeren Schichtdicke 173 der Konversionsschicht 110. Im Strahlungsbetrieb des Halbleiterbauelements 100 kann infolgedessen an diesen Stellen eine übereinstimmende Strahlungskonversion auftreten. Aufgrund der transparenten Partikel 122 kann die Konversionsschicht 110 im Bereich der Seitenflächen 143 des Halbleiterchips 140 weiterhin einen hohen Partikelanteil aufweisen. Hierbei umfasst der Partikelanteil die Leuchtstoffpartikel 121 und transparenten Füllstoffpartikel 122. Der Partikelanteil der Konversionsschicht 110 kann auch in dieser Ausgestaltung wenigstens 40% oder wenigstens 50% betragen. In 19 ist in diesem Sinne eine hohe Packungsdichte der Leuchtstoffpartikel 121 und transparenten Partikel 122 angedeutet, was eine effiziente Wärmeleitung und dadurch effiziente Entwärmung der Konversionsschicht 121 möglich macht.
  • Die transparenten Partikel 122 können zum Beispiel Kügelchen aus einem Quarzmaterial sein. Hierdurch kann eine effiziente Entwärmung der Konversionsschicht 110 begünstigt werden. Alternativ können Partikel 122 aus einem anderen transparenten Material, zum Beispiel aus einem Glasmaterial, eingesetzt werden.
  • In Bezug auf die Partikel 122 kann eine Ausgestaltung aus einem transparenten Material gewählt sein, dessen Brechungsindex nahe dem Brechungsindex des Matrixmaterials 120 ist. Auf diese Weise kann ein Auftreten einer erhöhten Streuung aufgrund der Partikel 122 vermieden werden. Dies lässt sich zuverlässig erzielen, wenn der Brechungsindexunterschied zwischen dem transparenten Material der Partikel 122 und dem Matrixmaterial 120 nicht höher als 0,1, zum Beispiel nicht höher als 0,05 ist.
  • Die anhand der 9 bis 12 und 13 bis 16 erläuterten Verfahrensabläufe können in entsprechender Weise derart abgewandelt werden, dass Halbleiterbauelemente 100 mit einer Konversionsschicht 110 ausgebildet werden, welche eine größere Schichtdicke 173 und zusätzlich transparente Partikel 122 im Bereich der Seitenflächen 143 des zugehörigen Halbleiterchips 140 aufweist.
  • Neben den oben beschriebenen und abgebildeten Ausführungsformen sind weitere Ausführungsformen vorstellbar, welche weitere Abwandlungen und/oder Kombinationen von Merkmalen umfassen können. Es ist zum Beispiel möglich, anstelle der oben angegebenen Materialien andere Materialien zu verwenden. Auch können obige Zahlenangaben durch andere Angaben ersetzt werden.
  • In Bezug auf weitere Materialien ist es gegebenenfalls möglich, dass die zum Verdicken der Konversionsschicht 110 verwendete Füllmasse 111 zusätzlich einen oder mehrere Füllstoffe aufweist, mit deren Hilfe sich zum Beispiel Fließ-, Streu- und/oder Festigkeitseigenschaften festlegen lassen. Eine Ausgestaltung mit einem oder mehreren solchen Füllstoffen kann auch in Bezug auf die am Anfang des Verfahrens bereitgestellte Konversionsschicht 110 in Betracht kommen.
  • Eine weitere mögliche Abwandlung des Verfahrens besteht darin, nach dem Bereitstellen bzw. Aufbringen einzelner Schichten oder Massen ein Zwischenhärten mit Hilfe eines Temperaturschritts durchzuführen. Ein solches Vorgehen ist zum Beispiel in Bezug auf die am Anfang des Verfahrens bereitgestellte Konversionsschicht 110 denkbar. Hierbei kann die Konversionsschicht 110 nach dem Anordnen der Halbleiterchips 140 zwischengehärtet werden, um die Halbleiterchips 140 auf der Konversionsschicht 110 zu fixieren. Bei dem Zwischenhärten kann die Konversionsschicht 110 nicht vollständig ausgehärtet werden.
  • Weitere mögliche Abwandlungen bestehen darin, für die am Anfang des Verfahrens bereitgestellte Konversionsschicht 110 und die neben und zwischen den Halbleiterchips 140 verdickten Bereiche der Konversionsschicht 110 unterschiedliche Konzentrationen und/oder unterschiedliche Arten von Leuchtstoffpartikeln 121, zum Beispiel zum Erzeugen unterschiedlicher Konversionsstrahlungen, vorzusehen. Des Weiteren können für die am Anfang bereitgestellte Konversionsschicht 110 und für die neben und zwischen den Halbleiterchips 140 verdickten Bereiche der Konversionsschicht 110 unterschiedliche Matrixmaterialien vorgesehen sein.
  • Bei einer Herstellung von Halbleiterbauelementen 100, deren Konversionsschicht 110 eine größere Schichtdicke 173 im Bereich der Seitenflächen 143 des Halbleiterchips 140 aufweist (vgl. 18), ist es möglich, in der zum Verdicken der Konversionsschicht 110 verwendeten Füllmasse 111 keinen Füllstoff, sondern stattdessen einen weniger aktiven Leuchtstoff vorzusehen. Die auf diese Weise hergestellten Halbleiterbauelemente 100 können infolgedessen im Bereich der Seitenflächen 143 des Halbleiterchips 140 einen weniger aktiven Leuchtstoff aufweisen als im Bereich der Vorderseite 141 des Halbleiterchips 140. Hierbei kann die Konversionsschicht 110 im Bereich der Seitenflächen 143 des Halbleiterchips 140 einen größeren Leuchtstoffanteil besitzen als im Bereich der Vorderseite 141. Durch die Verwendung des weniger aktiven Leuchtstoffs im Bereich der Seitenflächen 143 kann erzielt werden, dass im Bereich der Vorderseite 141 und im Bereich der Seitenflächen 143 des Halbleiterchips 140 eine übereinstimmende Strahlungskonversion auftritt. Hierbei kann die Konversionsschicht 110 auch im Bereich der Seitenflächen 143 des Halbleiterchips 140 einen hohen und ausschließlich aus Leuchtstoffpartikeln 121 zusammengesetzten Partikelanteil besitzen, so dass eine effiziente Entwärmung der Konversionsschicht 110 möglich ist.
  • Obwohl die Erfindung im Detail durch bevorzugte Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
  • Bezugszeichenliste
    • 100
    Halbleiterbauelement
    110
    Konversionsschicht
    111
    Füllmasse
    120
    Matrixmaterial
    121
    Leuchtstoffpartikel
    122
    transparenter Partikel
    130
    Hilfsträger
    140
    Halbleiterchip
    141
    Vorderseite
    142
    Rückseite
    143
    Seitenfläche
    145
    Kontakt
    150
    reflektive Schicht
    160
    Sägeblatt
    171
    Schichtdicke
    173
    Schichtdicke
    181
    konkave Krümmung
    182
    konvexe Krümmung

Claims (19)

  1. Verfahren zum Herstellen von strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen (100), umfassend: Bereitstellen einer Leuchtstoff enthaltenden Konversionsschicht (110); Anordnen von strahlungsemittierenden Halbleiterchips (140) auf der Konversionsschicht (110), wobei die Halbleiterchips (140) mit einer Vorderseite (141) auf der Konversionsschicht (110) angeordnet werden, und wobei die Halbleiterchips (140) Kontakte (145) an einer Rückseite (142) aufweisen; Verdicken der Konversionsschicht (110) neben und zwischen den Halbleiterchips (140) durch Aufbringen einer Leuchtstoff enthaltenden Füllmasse (111), wobei die verdickte Konversionsschicht (110) an die Vorderseite (141) und an Seitenflächen (143) der Halbleiterchips (140) angrenzt; Ausbilden einer reflektiven Schicht (150) auf der Konversionsschicht (110) und auf den Halbleiterchips (140) im Bereich der Rückseite (142) der Halbleiterchips (140), wobei eine rückseitige Oberfläche der Kontakte (145) der Halbleiterchips (140) unbedeckt bleibt; und Durchtrennen der reflektiven Schicht (150) und der Konversionsschicht (110) zum Bilden von vereinzelten Halbleiterbauelementen (100), welche einen einzelnen Halbleiterchip (140), einen auf der Vorderseite (141) und auf den Seitenflächen (143) des Halbleiterchips (140) angeordneten Teil der Konversionsschicht (110) und einen im Bereich der Rückseite (142) auf dem Halbleiterchip (140) und auf der Konversionsschicht (110) angeordneten Teil der reflektiven Schicht (150) aufweisen.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die strahlungsemittierenden Halbleiterchips (140) volumenemittierende Flip-Chips sind.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die verdickte Konversionsschicht (110) derart ausgebildet wird, dass eine Oberfläche der Konversionsschicht (110) zwischen den Halbleiterchips (140) konkav gekrümmt ist.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Füllmasse (111) ein Lösungsmittel aufweist, welches nach dem Aufbringen der Füllmasse (111) verdunstet.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Konversionsschicht (110) nach dem Aufbringen der Füllmasse (111) eine plane Oberfläche oder eine konkav gekrümmte Oberfläche zwischen den Halbleiterchips (140) aufweist, und wobei die Oberfläche der Konversionsschicht (110) nach dem Verdunsten des Lösungsmittels konkav gekrümmt ist.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei die Konversionsschicht (110) nach dem Aufbringen der Füllmasse (111) eine konvex gekrümmte Oberfläche zwischen den Halbleiterchips (140) aufweist, und wobei die Oberfläche der Konversionsschicht (110) nach dem Verdunsten des Lösungsmittels plan ist.
  7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausbilden der reflektiven Schicht (150) ein Aufbringen einer reflektiven Masse auf der Konversionsschicht (110) und auf den Halbleiterchips (140) umfasst, und wobei die reflektive Masse ein Lösungsmittel aufweist, welches nach dem Aufbringen der reflektiven Masse verdunstet.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Ausbilden der reflektiven Schicht (150) ein Aufbringen einer reflektiven Masse auf der Konversionsschicht (110) und auf den Halbleiterchips (140) umfasst, wobei das Anordnen der Halbleiterchips (140), das Aufbringen der Füllmasse (111) und das Aufbringen der reflektiven Masse jeweils in einem nicht vollständig ausgehärteten Zustand der Konversionsschicht (110) durchgeführt wird, und wobei vor dem Durchtrennen ein Aushärten der reflektiven Schicht (150) und der Konversionsschicht (110) durchgeführt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterbauelemente (100) derart ausgebildet werden, dass im Bereich der Vorderseite (141) und im Bereich der Seitenflächen (143) des Halbleiterchips (140) eine übereinstimmende Schichtdicke (171, 173) der Konversionsschicht (110) vorliegt.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Halbleiterbauelemente (100) derart ausgebildet werden, dass eine Schichtdicke (173) der Konversionsschicht (110) im Bereich der Seitenflächen (143) des Halbleiterchips (140) größer ist als eine Schichtdicke (171) der Konversionsschicht (110) im Bereich der Vorderseite (141) des Halbleiterchips (140).
  11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Füllmasse (111) einen transparenten Füllstoff (122) aufweist.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Konversionsschicht (110) derart ausgebildet wird, dass die Konversionsschicht (110) einen auf das Volumen bezogenen Partikelanteil von wenigstens 40% aufweist.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die bereitgestellte Konversionsschicht (110) und die Füllmasse (111) ein Matrixmaterial (120) mit einem Brechungsindex von wenigstens 1,5 aufweisen.
  14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Konversionsschicht (110) auf einem Hilfsträger (130) bereitgestellt wird.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die bereitgestellte Konversionsschicht (110) vor dem Anordnen der Halbleiterchips (140) vorcharakterisiert wird.
  16. Strahlungsemittierendes Halbleiterbauelement (100), aufweisend: einen einzelnen strahlungsemittierenden Halbleiterchip (140), wobei der Halbleiterchip (140) Kontakte (145) an einer Rückseite (142) aufweist; eine Leuchtstoff enthaltende Konversionsschicht (110), welche auf einer Vorderseite (141) und auf Seitenflächen (143) des Halbleiterchips (140) angeordnet ist; und eine im Bereich der Rückseite (142) auf dem Halbleiterchip (140) und auf der Konversionsschicht (110) angeordnete reflektive Schicht (150), wobei eine rückseitige Oberfläche der Kontakte (145) des Halbleiterchips (140) nicht mit der reflektiven Schicht (150) bedeckt ist.
  17. Halbleiterbauelement nach Anspruch 16, wobei die reflektive Schicht (150) in einem Bereich, in welchem die reflektive Schicht (150) an die Konversionsschicht (110) angrenzt, eine nach außen ansteigende Schichtdicke aufweist.
  18. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei die Konversionsschicht (110) einen auf das Volumen bezogenen Partikelanteil von wenigstens 40% aufweist.
  19. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 16 bis 18, wobei die Konversionsschicht (110) ein Matrixmaterial (120) mit einem Brechungsindex von wenigstens 1,5 aufweist.
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