DE102020118260B3 - Verfahren zum Herstellen einer optischen Vorrichtung - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Vorrichtung (200). Das Verfahren umfasst einen Schritt des Bereitstellens eines Substrates (210), an dessen erster Hauptoberfläche (212) eine Mehrzahl von Emissionseinrichtungen (220) zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung (250, 255) angeordnet ist. Das Substrat (210) ist zumindest für eine Emissionswellenlänge der von den Emissionseinrichtungen (220) emittierten Strahlung (250, 255) transparent. Auch umfasst das Verfahren einen Schritt des Aufbringens eines Absortionsmaterials (230) auf Seiten der ersten Hauptoberfläche (212) des Substrates (210). Das Absortionsmaterial (230) ist zumindest für die Emissionswellenlänge absorbierend. Das Verfahren umfasst ferner einen Schritt des Bearbeitens des Absortionsmaterials (230), um zumindest eine Emissionsfläche (227) jeder Emissionseinrichtung (220) freizulegen. Dabei wird von einer der ersten Hauptoberfläche (212) gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche (214) des Substrates (210) aus eine Positionsbestimmung freizulegender Flächen durchgeführt. Zudem umfasst das Verfahren einen Schritt des Vereinzelns des Substrates (210) in eine Mehrzahl von optischen Vorrichtungen (200) mittels eines trennenden Fertigungsprozesses, wobei jede optische Vorrichtung (200) zumindest eine Emissionseinrichtung (220) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Vorrichtung, insbesondere zum Herstellen eines optischen Visieres, insbesondere eines Reflexvisieres, mit mindestens einer solchen optischen Vorrichtung.
  • Aktuell gibt es verschiedene Methoden, um bei optischen Vorrichtungen Nebenleuchten zu unterdrücken. Beispielsweise können miniaturisierte Metallmasken genutzt werden, um Bereiche eines LED-Chips abzudecken. Auch kann zum Beispiel auf eine Rückseite von transparenten Substraten eine absorbierende Schicht aufgebracht werden. Es können beispielsweise auch kleine, schwarze Plastikkappen verwendet werden, um einen Chip und Bonddrähte abzudecken und somit einen Teil ungewollter Reflexionen zu absorbieren.
  • In der Druckschrift US 2011 / 0 298 000 A1 ist ein Chip-Packaging-Prozess offenbart, welcher zum Herstellen optischer Vorrichtungen, insbesondere von LED-Chips, verwendet werden kann.
  • Vor diesem Hintergrund wird mit dem hier vorgestellten Ansatz ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Vorrichtung, insbesondere eines optischen Visiers, insbesondere eines Reflexvisieres, mit mindestens einer solchen optischen Vorrichtung gemäß dem Hauptanspruch vorgestellt. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.
  • Gemäß Ausführungsformen kann insbesondere ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Vorrichtung bereitgestellt werden, bei dem alle Bereiche der Vorrichtung, auf die im weiteren Herstellungsverfahren nicht mehr zugegriffen wird und/oder die lediglich Nebenleuchten austreten lassen, strahlungsabsorbierend abgedeckt werden können, um unerwünschtes Nebenleuchten zu beseitigen oder zumindest zu minimieren. Das Abdecken mit einem Absorptionsmaterial kann insbesondere während des Chipprozesses auf Wafer-Ebene bzw. Waferlevel durchgeführt werden, um eine Mehrzahl oder Vielzahl von Bauelementen in einem Bearbeitungsschritt kostengünstig zu bearbeiten. Anders ausgedrückt kann beispielsweise eine optische Vorrichtung mit einer auf Wafer-Ebene fotostrukturierbaren Absorptionsschicht gegen ungewolltes Nebenleuchten durch Reflexion und/oder Lichtleitung im transparenten Substrat oder in Epitaxieschichten bereitgestellt werden.
  • Vorteilhafterweise kann gemäß Ausführungsformen des Verfahrens insbesondere unerwünschtes bzw. ungewolltes Nebenleuchten bei einer mit dem Verfahren hergestellten optischen Vorrichtung minimiert oder ganz beseitigt werden. Es können mehrere Vorrichtungen, beispielsweise bis zu mehreren tausend Vorrichtungen in einem Schritt bearbeitet werden. Insbesondere bei Standardchips kann ein Kontaktgitter vorhanden sein, das auch bei Verwendung einer herkömmlichen Metallmaske als Absorptionsabdeckung sichtbar bleiben würde und unerwünscht ist, was gemäß Ausführungsformen vermieden werden kann. Das Absorptionsmaterial, beispielsweise ein Lack, kann auch als eine Barriere für einen späteren Schwarzverguss von Bonddrähten und Substratkanten bzw. Chipkanten fungieren.
  • Beispielsweise für Reflexvisiere und ähnliche Anwendungen können gemäß Ausführungsformen mit dem Verfahren optische Vorrichtungen als LED-Punktstrahler und LED-Displays mit genau definierten Leuchtflächen bereitgestellt werden. Nebenleuchten außerhalb von vorgesehenen Leuchtflächen, das benutzerseitig wahrnehmbar ist, kann unterdrückt bzw. auf ein Minimum abgeschwächt werden. Nebenleuchten kann durch verschiedenste Ursachen entstehen, zum Beispiel Reflexion an Metallkanten der Vorrichtung bzw. auf dem LED-Chip, unpräzise Definition von Leuchtflächen, Lichtleitung durch transparente Schichten und Substrate oder dergleichen. Die Herstellung gemäß Ausführungsformen ist insbesondere für Punktstrahler und Displaychips auf transparenten Substraten geeignet, da das Absorptionsmaterial präzise appliziert werden kann, um alle Bereiche auf Chipebene abzudecken, bei denen Nebenleuchten entstehen kann und auf die im folgenden Aufbauprozess nicht mehr zugegriffen zu werden braucht. Des Weiteren können die Vorrichtungen vor einem Chipvereinzelungsprozess geschützt werden. Zudem ist die Vorrichtung in der Herstellung kostengünstig, da alle Vorrichtungen bereits auf Wafer-Ebene fertig bearbeitet und geschützt werden können.
  • Es wird ein Verfahren zum Herstellen einer optischen Vorrichtung vorgestellt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:
    • Bereitstellen eines Substrates, an dessen erster Hauptoberfläche eine Mehrzahl von Emissionseinrichtungen zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung angeordnet ist, wobei das Substrat zumindest für eine Emissionswellenlänge der von den Emissionseinrichtungen emittierten Strahlung transparent ist;
    • Aufbringen eines Absorptionsmaterials auf Seiten der ersten Hauptoberfläche des Substrates, wobei das Absorptionsmaterial zumindest für eine Emissionswellenlänge absorbierend ist;
    • Bearbeiten des Absorptionsmaterials, um zumindest eine Emissionsfläche jeder Emissionseinrichtung freizulegen, wobei von einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche des Substrates aus eine Positionsbestimmung freizulegender Flächen durchgeführt wird; und
    • Vereinzeln des Substrates in eine Mehrzahl von optischen Vorrichtungen mittels eines trennenden Fertigungsprozesses, wobei jede optische Vorrichtung zumindest eine Emissionseinrichtung aufweist.
  • Erfindungsgemäß ist in dem Verfahren das Substrat als ein Leuchtdioden-Wafer ausgeführt und/oder aus Saphir oder Galliumnitrid ausgeformt, und seine zweite Hauptoberfläche ist oder wird poliert. Desweiteren sind oder werden daran erfindungsgemäß Justagemarken für eine Positionsbestimmung erzeugt. Das Absorptionsmaterial weist erfindungsgemäß einen schwarzen Lack auf, der insbesondere ein Lötstopplack und/oder ein fotostrukturierbarer Lack sein kann.
  • Unter einer elektromagnetischen Strahlung kann beispielsweise eine Lichtemission verstanden werden, die beispielsweise durch eine Lichtquelle oder eine Laserquelle als Strahlungsquelle ausgesandt wird. Anders ausgedrückt kann die elektromagnetische Strahlung Licht im für Menschen sichtbaren Spektrum und/oder Strahlung im unsichtbaren Spektrum aufweisen. Zumindest eine der Emissionseinrichtungen kann als eine Leuchtdiode (LED) ausgeführt sein. Bei der Vorrichtung kann es sich um einen LED-Chip handeln. Die Vorrichtung kann beispielsweise als ein LED-Punktstrahler oder als ein LED-Display fungieren. Das Substrat kann im Schritt des Vereinzelns in eine Vielzahl von optischen Vorrichtungen vereinzelt werden beispielsweise mehr als zehn, mehr als 100 oder mehr als 1000 Vorrichtungen. Jede optische Vorrichtung kann zumindest eine Emissionseinrichtung und ein Teilstück des Substrates aufweisen. An der ersten Hauptoberfläche des Substrates kann zumindest ein weiteres Bauelement angeordnet sein, beispielsweise ein elektrisches, elektronisches und/oder optisches Bauelement. Die Positionsbestimmung der Absorptionsschicht kann mittels Rückseitenjustage ausgeführt werden.
  • Auch kann im Schritt des Bearbeitens das Absorptionsmaterial unter Verwendung einer Fotomaske belichtet, unter Verwendung eines Entwicklermaterials entwickelt und dadurch mindestens im Bereich der zumindest einen Emissionsfläche entfernt werden. Zum Belichten kann beispielsweise ultraviolettes Licht verwendet werden. Das Belichten kann für eine Belichtungszeitdauer von beispielsweise 10 Sekunden ausgeführt werden. Die Fotomaske kann anhand der Positionsbestimmung ausgerichtet werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass das Absorptionsmaterial auf einfache und präzise Weise mittels etablierter Prozesse bearbeitet werden kann.
  • Ferner kann im Schritt des Bearbeitens das Absorptionsmaterial bearbeitet werden, um elektrische Anschlussflächen jeder Emissionseinrichtung und zusätzlich oder alternativ mindestens eine Vereinzelungsgrenze freizulegen. Im Schritt des Vereinzelns kann das Substrat entlang der mindestens einen Vereinzelungsgrenze in die Mehrzahl von optischen Vorrichtungen getrennt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass auf einfache Weise das Absorptionsmaterial von freiliegend benötigten Flächen auf Seiten der ersten Hauptoberfläche des Substrats entfernt werden kann.
  • Gemäß einer Ausführungsform kann im Schritt des Bereitstellens ein Substrat bereitgestellt werden, an dessen zweiter Hauptoberfläche Justagemarken für die Positionsbestimmung erzeugt sind. Alternativ kann das Verfahren einen Schritt des Erzeugens von Justagemarken für die Positionsbestimmung an der zweiten Hauptoberfläche des Substrates aufweisen. Der Schritt des Erzeugens kann vor dem Schritt des Bearbeitens ausgeführt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine präzise, sichere und unaufwändige Positionsbestimmung ermöglicht werden kann, um exakt definierte Flächen von dem Absorptionsmaterial freizulegen.
  • Auch kann im Schritt des Bereitstellens ein Substrat bereitgestellt werden, dessen zweite Hauptoberfläche poliert ist. Alternativ kann das Verfahren einen Schritt des Polierens der zweiten Hauptoberfläche des Substrates aufweisen. Der Schritt des Polierens kann vor dem Schritt des Bearbeitens ausgeführt werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine genaue Positionsbestimmung ermöglicht wird, wobei Elemente an der ersten Hauptoberfläche durch das Substrat hindurch einfach und zuverlässig erfasst werden können.
  • Zudem kann das Verfahren nach dem Schritt des Vereinzelns des Substrates einen Schritt des Eingießens von Seitenkanten des Substrates jeder optischen Vorrichtung unter Verwendung eines Vergussmaterials aufweisen. Hierbei kann das Vergussmaterial zumindest für die Emissionswellenlänge absorbierend sein. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass unerwünschtes Nebenleuchten auf einfache Weise weiter verringert werden kann, wobei zudem eine Einhausung der Vorrichtung erreicht oder unterstützt werden kann.
  • Insbesondere kann im Schritt des Bereitstellens ein Substrat bereitgestellt werden, das als ein Leuchtdioden-Wafer ausgeführt ist und somit eine auf Elektrolumineszenz basierende aktive Schicht umfasst und zusätzlich oder alternativ aus Saphir oder Galliumnitrid ausgeformt ist. Zusätzlich oder alternativ kann im Schritt des Aufbringens ein Absorptionsmaterial aufgebracht werden, das einen gefärbten Lack umfasst, insbesondere einen aus der Leiterplattenherstellung bekannten Lötstopplack und zusätzlich oder alternativ fotostrukturierbaren Lack. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass eine kostengünstige optische Vorrichtung bereitgestellt werden kann, wobei unerwünschtes Nebenleuchten minimiert werden kann.
  • Beispielsweise kann im Schritt des Bereitstellens ein Substrat mit Emissionseinrichtungen bereitgestellt werden, die mittels eines halbleitertechnischen Prozesses gefertigt sind. Alternativ kann das Verfahren einen Schritt des Fertigens der Emissionseinrichtungen an dem Substrat mittels eines halbleitertechnischen Prozesses aufweisen. Bei dem halbleitertechnischen Prozess kann eine n-dotierte Epitaxieschicht an der ersten Hauptoberfläche des Substrates angeordnet werden, können ein n-Kontaktmetall als erste elektrische Anschlussfläche und eine aktive Emissionsschicht an der n-dotierten Epitaxieschicht angeordnet werden, kann die aktive Emissionsschicht mit einer p-dotierten Epitaxieschicht bedeckt werden und kann ein p-Kontaktmetall als zweite elektrische Anschlussfläche an der p-dotierten Epitaxieschicht angeordnet werden. Eine solche Ausführungsform bietet den Vorteil, dass gut etablierte und erprobte Prozesse zur kostengünstigen und präzisen Fertigung mindestens der Emissionseinrichtungen an dem Substrat verwendet werden können.
  • Dem Fachmann ist klar, dass durch Ausführen einer Ausführungsform des vorstehend genannten Verfahrens eine optische Vorrichtung hergestellt sein oder werden kann. Inbesondere kann auf diese Weise ein optisches Visier, insbesondere ein Reflexvisier, mit zumindest einem Exemplar einer Ausführungsform einer solchen optischen Vorrichtung hergestellt werden.
  • In Verbindung mit dem optischen Visier kann mindestens ein Stück einer Ausführungsform der vorstehend genannten optischen Vorrichtung vorteilhaft als Strahlungsquelle, Lichtquelle und/oder Bildquelle eingesetzt oder verwendet werden.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt
    • 1 eine schematische Darstellung einer mit dem Verfahren herstellbaren optischen Vorrichtung;
    • 2 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer mit dem Verfahren herstellbaren optischen Vorrichtung;
    • 3 ein schematisches Ablaufdiagramm von Varianten eines Herstellungsprozesses; und
    • 4 ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Herstellen einer optischen Vorrichtung.
  • In der nachfolgenden Beschreibung günstiger Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden für die in den verschiedenen Figuren dargestellten und ähnlich wirkenden Elemente gleiche oder ähnliche Bezugszeichen verwendet, wobei auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente verzichtet wird.
  • 1 zeigt eine schematische Darstellung einer optischen Vorrichtung 100. Die optische Vorrichtung 100 ist beispielsweise als ein Leuchtdiodenchip bzw. LED-Chip ausgeführt. Die Vorrichtung 100 umfasst ein Substrat 110, dass aus einem transparenten Material ausgeformt ist, beispielsweise Saphir, Galliumnitrid oder dergleichen, ferner eine n-dotierte Epitaxieschicht 120, ein n-Kontaktmetall 125, einen aktiven Bereich 130, eine p-dotierte Epitaxieschicht 140 und ein p-Kontaktmetall 145. In dem aktiven Bereich 130 wird die elektromagnetische Strahlung, hier beispielsweise Licht erzeugt. Bestimmungsgemäßes direktes Licht 150 des aktiven Bereichs 130 tritt hierbei an einer hierfür vorgesehenen Fläche aus der Vorrichtung 100 aus. Ungewolltes direktes Licht 155 des aktiven Bereichs 130 tritt an anderen Flächen aus der Vorrichtung 100 aus. Streulicht 160 tritt ebenfalls aus der Vorrichtung 100 aus. Ferner ist eine Reflexion von externem Streulicht 170 beispielhaft an dem p-Kontaktmetall 145 gezeigt.
  • 2 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer optischen Vorrichtung 200. Die optische Vorrichtung 200 ist hierbei als ein Leuchtdioden-Chip bzw. LED-Chip ausgeführt. Dabei kann die optische Vorrichtung 200 als ein LED-Punktstrahler oder LED-Display fungieren. Die optische Vorrichtung 200 kann dabei insbesondere für ein optisches Visier, wie zum Beispiel ein Reflexvisier, oder ein anderes optisches Gerät verwendet werden.
  • Von der optischen Vorrichtung 200 sind in der als schematische Schnittansicht veranschaulichten Darstellung von 2 hierbei ein Substrat 210, beispielhaft lediglich eine Emissionseinrichtung 220 und ein Absorptionsmaterial 230 gezeigt. Die Emissionseinrichtung 220 ist ausgebildet, um elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Bei der elektromagnetischen Strahlung handelt es sich beispielsweise um sichtbares Licht im für Menschen sichtbaren Spektrum oder Strahlung im für Menschen nicht sichtbaren Spektrum z. B. Infrarot. Die Emissionseinrichtung 220 ist beispielsweise als eine Leuchtdiode (LED) ausgeführt. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel kann die optische Vorrichtung 200 eine Mehrzahl von Emissionseinrichtungen 220 aufweisen.
  • Das Substrat 210 ist aus einem Substratmaterial ausgeformt, das zumindest für eine Emissionswellenlänge der von der mindestens einen Emissionseinrichtung 220 emittierten elektromagnetischen Strahlung transparent ist. Dabei ist das Substrat insbesondere aus Saphir oder Galliumnitrid ausgeformt. Das Substrat weist eine erste Hauptoberfläche 212 und eine der ersten Hauptoberfläche 212 gegenüberliegende zweite Hauptoberfläche 214 auf. Die zumindest eine Emissionseinrichtung 220 ist an der ersten Hauptoberfläche 212 des Substrates 210 angeordnet.
  • Von der zumindest einen Emissionseinrichtung 220 sind in der Darstellung von 2 lediglich beispielhaft eine n-dotierte Epitaxieschicht 222, ein n-Kontaktmetall 223, eine erste elektrische Anschlussfläche 224, eine aktive Emissionsschicht 225, eine p-dotierte Epitaxieschicht 226, eine Emissionsfläche 227, ein p-Kontaktmetall 228 und eine zweite elektrische Anschlussfläche 229 gezeigt. Insbesondere ist die zumindest eine Emissionseinrichtung 220 mittels eines halbleitertechnischen Prozesses gefertigt. Die n-dotierte Epitaxieschicht 222 ist direkt an der ersten Hauptoberfläche 212 des Substrates 210 angeordnet. Das n-Kontaktmetall 223, welches die erste elektrische Anschlussfläche 224 umfasst bzw. als dieselbe fungiert, und die aktive Emissionsschicht 225 sind an der n-dotierten Epitaxieschicht 222 angeordnet. Die aktive Emissionsschicht 225 ist mit der p-dotierten Epitaxieschicht 226 bedeckt. Das p-Kontaktmetall 228, welches die zweite elektrische Anschlussfläche 229 umfasst bzw. als dieselbe fungiert, ist an der p-dotierten Epitaxieschicht 226 angeordnet.
  • Das Absorptionsmaterial 230 ist auf Seiten der ersten Hauptoberfläche 212 des Substrates 210 aufgebracht. Genauer gesagt ist das Absorptionsmaterial 230 auf Seiten der ersten Hauptoberfläche 212 insbesondere auf die zumindest eine Emissionseinrichtung 220 aufgebracht. Das Absorptionsmaterial 230 liegt am tiefsten Punkt auf der Oberfläche der n-dotierten Epitaxieschicht 222. Das Absorptionsmaterial 230 weist einen gefärbten Lack auf, insbesondere Lötstopplack und/oder einen fotostrukturierbaren Lack. Das Absorptionsmaterial 230 ist zumindest für die Emissionswellenlänge der durch die zumindest eine Emissionseinrichtung 220 emittierten elektromagnetischen Strahlung absorbierend. Die Emissionsfläche 227 der zumindest einen Emissionseinrichtung 220 ist von dem Absorptionsmaterial 230 freigelegt. Ferner sind die erste elektrische Anschlussfläche 224 und die zweite elektrische Anschlussfläche 229 von dem Absorptionsmaterial 230 freigelegt. Anders ausgedrückt bedeckt das Absorptionsmaterial 230 die gesamte Vorrichtung 220 auf Seiten der ersten Hauptoberfläche 212 des Substrates 210 mit Ausnahme der Emissionsfläche 227 sowie der ersten elektrischen Anschlussfläche 224 und der zweiten elektrischen Anschlussfläche 229.
  • Das Absorptionsmaterial 230 ist bearbeitet, um die Emissionsfläche 227 sowie gemäß dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel die erste elektrische Anschlussfläche 224 und die zweite elektrische Anschlussfläche 229 freizulegen, insbesondere mittels Belichtung unter Verwendung einer Fotomaske, mittels Entwicklung und dadurch Entfernung im Bereich der freizulegenden Flächen. Dabei wird von der zweiten Hauptoberfläche 214 des Substrates 210 aus eine Positionsbestimmung im Hinblick auf die freizulegenden Flächen durchgeführt. Hierzu sind gemäß einem Ausführungsbeispiel an der zweiten Hauptoberfläche 214 Justagemarken für die Positionsbestimmung erzeugt. Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel ist die zweite Hauptoberfläche 214 hierzu poliert.
  • Die optische Vorrichtung 200 ist an Seitenkanten des Substrates 210 und der zumindest einen Emissionseinrichtung 220 unter Verwendung eines Vergussmaterials vergossen bzw. eingegossen, auch wenn das Vergussmaterial in der Darstellung von 2 weggelassen ist. Das Vergussmaterial ist zumindest für die Emissionswellenlänge absorbierend. Somit ist die als LED-Chip ausgeführte optische Vorrichtung 200 mit dem schwarzen Lack aufweisenden Absorptionsmaterial 230 und dem absorbieren Vergussmaterial eingehaust, um Streulicht bzw. Nebenleuchten zu verhindern oder zu minimieren.
  • Bei der elektromagnetischen Strahlung, welche durch die zumindest eine Emissionseinrichtung 220 emittiert wird, handelt es sich insbesondere um sichtbares Licht bzw. elektromagnetische Strahlung im für Menschen sichtbaren Spektrum. Es kann sich aber auch um für Menschen nicht sichtbare Strahlung wie zum Beispiel Infrarot handeln. Dabei tritt ein Teil der elektromagnetischen Strahlung als bestimmungsgemäß austretendes direktes Licht 250 über die Emissionsfläche 227 aus der Vorrichtung 200 aus. Hierbei durchläuft das bestimmungsgemäß austretende direkte Licht 250 von der aktiven Emissionsschicht 225 die p-dotierte Epitaxieschicht 226. Die Emissionsfläche 227 repräsentiert einen von dem p-Kontaktmetall 228 freiliegenden Teil einer Oberfläche der p-dotierten Epitaxieschicht 226. Ein weiterer Teil der in der aktiven Emissionsschicht 225 erzeugten elektromagnetischen Strahlung repräsentiert unerwünschtes bzw. ungewolltes direktes Licht 255, das innerhalb der Vorrichtung 200 durch Lichtleitung oder Mehrfachreflektion transportiert wird.
  • Mit anderen Worten ausgedrückt wird bei der optischen Vorrichtung 200 ein fotostrukturierbarer Lack, der vor und/oder nach einem Aushärten die Emissionswellenlänge der LED bzw. Emissionseinrichtung 220 absorbiert, selektiv für die Emissionswellenlänge oder breitbandig, als das Absorptionsmaterial 230 verwendet. Durch die Strukturierbarkeit auf Waferlevel können alle Bereiche des LED-Chips bzw. der optischen Vorrichtung 200, wie die zumindest eine Leuchtfläche bzw. Emissionsfläche 227, die Felder zum Drahtbonden bzw. die elektrischen Anschlussflächen 224 und 229 und optional Vereinzelungsgrenzen bzw. Vereinzelungsstraßen, auf die im späteren Prozessverlauf zugegriffen wird, ausgespart werden. Der Lack kann zum Beispiel ein schwarzer Lötstopplack sein, der aus der Leiterplattenfertigung bekannt ist. Für den Fall, dass der fotostrukturierbare Lack während der Strukturierung breitbandig absorbierend ist, erfolgt die Justage der Fotomaske von der Rückseite bzw. zweiten Hauptoberfläche 214 des Substrates 210 aus. Dazu ist die zweite Hauptoberfläche 214 des Substrates 210 entweder rückseitig poliert oder umfasst eine Justagemarke ausgerichtet zur Vorderseite bzw. ersten Hauptoberfläche 212, um eine korrekte Ausrichtung der Fotomaske zu erreichen.
  • 3 zeigt ein schematisches Ablaufdiagramm von Varianten eines Herstellungsprozesses. Der Herstellungsprozess ist hierbei ein Teil des Verfahrens aus 4 oder eines ähnlichen Verfahrens. Gemäß einer ersten Variante des Herstellungsprozesses wird in einem Block 301 ein epitaxierter und strukturierter LED-Wafer als Substrat mit polierter Rückseite bzw. zweiter Hauptoberfläche bereitgestellt und wird in einem Block 309 Fotolack als Absorptionsmaterial aufgebracht und über Rückseitenjustage strukturiert bzw. bearbeitet. Gemäß einer zweiten Variante des Herstellungsprozesses wird in einem Block 303 ein epitaxierter und strukturierter LED-Wafer als Substrat ohne polierte Rückseite bzw. zweiter Hauptoberfläche bereitgestellt, wird in einem Block 305 eine LED-Waferrückseite bzw. die zweite Hauptoberfläche poliert und wird in dem Block 309 Fotolack als Absorptionsmaterial aufgebracht und über Rückseitenjustage strukturiert bzw. bearbeitet. Gemäß einer dritten Variante des Herstellungsprozesses wird in dem Block 303 ein epitaxierter und strukturierter LED-Wafer als Substrat ohne polierte Rückseite bzw. zweiter Hauptoberfläche bereitgestellt, werden in einem Block 307 Justagemarken auf der Waferrückseite bzw. zweiten Hauptoberfläche angebracht bzw. erzeugt und wird in dem Block 309 Fotolack als Absorptionsmaterial aufgebracht und über Rückseitenjustage strukturiert bzw. bearbeitet.
  • 4 zeigt ein Ablaufdiagramm eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens 400 zum Herstellen einer optischen Vorrichtung. Durch Ausführen des Verfahrens 400 zum Herstellen ist die optische Vorrichtung aus 2 oder eine ähnliche optische Vorrichtung herstellbar. Das Verfahren 400 zum Herstellen umfasst einen Schritt 410 des Bereitstellens, einen Schritt 420 des Aufbringens, einen Schritt 430 des Bearbeitens und einen Schritt 440 des Vereinzelns.
  • In dem Schritt 410 des Bereitstellens wird ein Substrat bereitgestellt, an dessen erster Hauptoberfläche eine Mehrzahl von Emissionseinrichtungen zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung angeordnet ist und das zumindest für eine Emissionswellenlänge der von den Emissionseinrichtungen emittierten Strahlung transparent ist. Nachfolgend wird in dem Schritt 420 des Aufbringens auf Seiten der ersten Hauptoberfläche des Substrates ein Absorptionsmaterial aufgebracht, das zumindest für die Emissionswellenlänge absorbierend ist. Wiederum nachfolgend wird in dem Schritt 430 des Bearbeitens das Absorptionsmaterial bearbeitet, um zumindest eine Emissionsfläche jeder Emissionseinrichtung freizulegen. Dabei wird von einer der ersten Hauptoberfläche gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche des Substrates aus eine Positionsbestimmung freizulegender Flächen durchgeführt. Nachfolgend wird in dem Schritt 440 des Vereinzelns das Substrat mittels eines trennenden Fertigungsprozesses in eine Mehrzahl von optischen Vorrichtungen vereinzelt, von denen jede zumindest eine Emissionseinrichtung aufweist.
  • Insbesondere wird im Schritt 410 des Bereitstellens ein Substrat bereitgestellt, das als ein Leuchtdioden-Wafer ausgeführt ist und/oder aus Saphir oder Galliumnitrid ausgeformt ist. Insbesondere wird im Schritt 420 des Aufbringens ein Absorptionsmaterial aufgebracht, das einen gefärbten Lack aufweist, insbesondere einen Lötstopplack und/oder fotostrukturierbaren Lack. Insbesondere wird im Schritt 430 des Bearbeitens das Absorptionsmaterial unter Verwendung einer Fotomaske belichtet, unter Verwendung eines Entwicklermaterials entwickelt und mindestens im Bereich der zumindest einen Emissionsfläche entfernt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 410 des Bereitstellens ein Substrat mit Emissionseinrichtungen bereitgestellt, die mittels eines halbleitertechnischen Prozesses gefertigt sind. Alternativ umfasst gemäß einem Ausführungsbeispiel das Verfahren 400 zum Herstellen einen Schritt 406 des Fertigens der Emissionseinrichtungen an dem Substrat mittels eines halbleitertechnischen Prozesses. Der Schritt 406 des Fertigens ist hierbei vor dem Schritt 410 des Bereitstellens ausführbar.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird im Schritt 410 des Bereitstellens ein Substrat bereitgestellt, an dessen zweiter Hauptoberfläche Justagemarken für die Positionsbestimmung erzeugt sind. Alternativ umfasst gemäß einem Ausführungsbeispiel das Verfahren 400 zum Herstellen einen Schritt 402 des Erzeugens von Justagemarken für die Positionsbestimmung an der zweiten Hauptoberfläche des Substrates. Der Schritt 402 des Erzeugens ist dabei vor dem Schritt 410 des Bereitstellens, insbesondere vor dem optionalen Schritt 406 des Fertigens ausführbar.
  • Gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel wird im Schritt 410 des Bereitstellens ein Substrat bereitgestellt wird, dessen zweite Hauptoberfläche poliert ist. Alternativ umfasst gemäß einem Ausführungsbeispiel das Verfahren 400 zum Herstellen einen Schritt 404 des Polierens der zweiten Hauptoberfläche des Substrates. Der Schritt 404 des Polierens ist dabei vor dem Schritt 410 des Bereitstellens, insbesondere vor dem optionalen Schritt 406 des Fertigens ausführbar.
  • Insbesondere wird im Schritt 430 des Bearbeitens das Absorptionsmaterial bearbeitet, um auch elektrische Anschlussflächen jeder Emissionseinrichtung und/oder mindestens eine Vereinzelungsgrenze freizulegen. Im Schritt 440 des Vereinzelns wird das Substrat entlang der mindestens einen Vereinzelungsgrenze in die Mehrzahl von optischen Vorrichtungen getrennt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel umfasst das Verfahren 400 zum Herstellen einen Schritt 450 des Eingießens von Seitenkanten des Substrates jeder optischen Vorrichtung unter Verwendung eines Vergussmaterials nach dem Schritt des Vereinzelns des Substrates. Dabei ist das Vergussmaterial zumindest für die Emissionswellenlänge absorbierend. Der Schritt 450 des Eingießens ist nach dem Schritt 440 des Vereinzelns ausführbar.

Claims (5)

  1. Verfahren (400) zum Herstellen einer optischen Vorrichtung (200), wobei das Verfahren (400) folgende Schritte aufweist: Bereitstellen (410) eines Substrates (210), an dessen erster Hauptoberfläche (212) eine Mehrzahl von Emissionseinrichtungen (220) zum Emittieren elektromagnetischer Strahlung (250, 255) angeordnet ist, wobei das Substrat (210) als ein Leuchtdioden-Wafer ausgeführt ist und/oder aus Saphir oder Galliumnitrid ausgeformt ist und zumindest für eine Emissionswellenlänge der von den Emissionseinrichtungen (220) emittierten Strahlung (250, 255) transparent ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine zweite Hauptoberfläche (214) des Substrates (210) poliert ist oder das Verfahren (400) einen Schritt (404) des Polierens der zweiten Hauptoberfläche (214) des Substrates (210) beinhaltet, und dass an der zweiten Hauptoberfläche (214) des Substrates (210) Justagemarken für die Positionsbestimmung erzeugt sind oder das Verfahren (400) einen Schritt (402) des Erzeugens von Justagemarken für die Positionsbestimmung an der zweiten Hauptoberfläche (214) des Substrates (210) beinhaltet; Aufbringen (420) eines Absorptionsmaterials (230) auf Seiten der ersten Hauptoberfläche (212) des Substrates (210), wobei das Absorptionsmaterial (230) zumindest für die Emissionswellenlänge absorbierend ist und einen fotostrukturierbaren Lack aufweist; Bearbeiten (430) des Absorptionsmaterials (230), um zumindest eine Emissionsfläche (227) jeder Emissionseinrichtung (220) freizulegen, wobei von einer der ersten Hauptoberfläche (212) gegenüberliegenden zweiten Hauptoberfläche (214) des Substrates (210) aus eine Positionsbestimmung freizulegender Flächen durchgeführt wird; und Vereinzeln (440) des Substrates (210) in eine Mehrzahl von optischen Vorrichtungen (200) mittels eines trennenden Fertigungsprozesses, wobei jede optische Vorrichtung (200) zumindest eine Emissionseinrichtung (220) aufweist.
  2. Verfahren (400) gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (430) des Bearbeitens das Absorptionsmaterial (230) unter Verwendung einer Fotomaske belichtet, unter Verwendung eines Entwicklermaterials entwickelt und mindestens im Bereich der zumindest einen Emissionsfläche (227) entfernt wird.
  3. Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (430) des Bearbeitens das Absorptionsmaterial (230) bearbeitet wird, um elektrische Anschlussflächen (224, 229) jeder Emissionseinrichtung (220) und/oder mindestens eine Vereinzelungsgrenze freizulegen.
  4. Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Schritt (450) des Eingießens von Seitenkanten des Substrates (210) jeder optischen Vorrichtung (200) unter Verwendung eines Vergussmaterials nach dem Schritt (440) des Vereinzelns des Substrates (210), wobei das Vergussmaterial zumindest für die Emissionswellenlänge absorbierend ist.
  5. Verfahren (400) gemäß einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt (410) des Bereitstellens ein Substrat (210) mit Emissionseinrichtungen (220) bereitgestellt wird, die mittels eines halbleitertechnischen Prozesses gefertigt sind, oder gekennzeichnet durch einen Schritt (406) des Fertigens der Emissionseinrichtungen (220) an dem Substrat (210) mittels eines halbleitertechnischen Prozesses, wobei bei dem halbleitertechnischen Prozess eine n-dotierte Epitaxieschicht (222) an der ersten Hauptoberfläche (212) des Substrates (210) angeordnet wird, ein n-Kontaktmetall (223) als erste elektrische Anschlussfläche (224) und eine aktive Emissionsschicht (225) an der n-dotierten Epitaxieschicht (222) angeordnet werden, die aktive Emissionsschicht (225) mit einer p-dotierten Epitaxieschicht (226) bedeckt wird und ein p-Kontaktmetall (228) als zweite elektrische Anschlussfläche (229) an der p-dotierten Epitaxieschicht (226) angeordnet wird.
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