WO2023241871A1 - Verfahren zur herstellung einer vielzahl optoelektronischer elemente und optoelektronisches element - Google Patents

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WO2023241871A1
WO2023241871A1 PCT/EP2023/062976 EP2023062976W WO2023241871A1 WO 2023241871 A1 WO2023241871 A1 WO 2023241871A1 EP 2023062976 W EP2023062976 W EP 2023062976W WO 2023241871 A1 WO2023241871 A1 WO 2023241871A1
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light
optoelectronic
electrical contact
electrical
integrated circuits
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PCT/EP2023/062976
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Patrick Hörner
Erwin Lang
Harald Hopperdietzel
Jens Richter
Anton Vogl
Alexander Grosch
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Ams-Osram International Gmbh
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Definitions

  • a method for producing a large number of optoelectronic elements and an optoelectronic element are specified.
  • One task of at least certain embodiments is to provide a method for producing a large number of optoelectronic elements and an optoelectronic element, whereby the optoelectronic elements can be tested in a simplified manner in the wafer composite before being separated.
  • a large number of light-emitting diodes and a large number of integrated circuits are provided.
  • the features described below for a light-emitting diode apply in particular to a large part of the large number of light-emitting diodes, preferably to all light-emitting diodes.
  • the light-emitting diode comprises a semiconductor layer stack with an active layer that generates electromagnetic radiation during operation.
  • an electrical operating current in particular is converted into electromagnetic radiation.
  • the light-emitting diode generates electromagnetic Radiation in a spectral range between infrared light and ultraviolet light, especially in the visible range.
  • the active layer in particular has a pn junction, which can be designed as a quantum well structure or as a multiple quantum well structure.
  • the term quantum well structure includes in particular any structure in which charge carriers experience a quantization of their energy states through spatial confinement.
  • the charge carriers can be enclosed in one, two or three dimensions.
  • the active layer comprises a plurality of quantum well layers with barrier layers arranged between them.
  • the semiconductor layer stack of the light-emitting diode has, for example, a II IV compound semiconductor material or consists of a II IV compound semiconductor material.
  • the III/V compound semiconductor material has at least one element from the third main group, such as B, Al, Ga, In, and one element from the fifth main group, such as N, P, As.
  • the term “III/V compound semiconductor material” includes the group of binary, ternary or quaternary compounds that contain at least one element from the third main group and at least one element from the fifth main group.
  • Examples of this are arsenide compound semiconductor materials from the Al x In y Gaixy As material system, phosphide compound semiconductor materials from the Al x In y Gaixy P material system, and nitride compound semiconductor materials from the Al x In y Gaixy N material system, where 0 ⁇ 0 ⁇ y ⁇ 1 and x+y ⁇ 1 .
  • Such binary, ternary or quaternary compounds can also be used Example have one or more dopants and additional components.
  • the integrated circuit includes, for example, an application specific integrated circuit (AS IC for short).
  • AS IC application specific integrated circuit
  • the integrated circuit has an electrical circuit for controlling and/or regulating at least one or more light-emitting diodes, as well as a driver circuit for providing the electrical operating current for the at least one light-emitting diode.
  • the integrated circuit controls or regulates a brightness of the at least one light-emitting diode during operation.
  • the integrated circuit is set up, for example, to receive electrical signals from an external control unit and/or to send electrical signals to the external control unit.
  • a wafer with a large number of electrical contact tracks is provided.
  • the electrical contact tracks are set up to electrically interconnect the large number of light-emitting diodes and the large number of integrated circuits.
  • the wafer is designed in particular to mechanically stabilize the large number of optoelectronic elements during the manufacturing process.
  • the wafer includes a stabilizing element, the glass or has a semiconductor material such as silicon, or consists of one of these materials.
  • the wafer preferably comprises a layer or a sequence of layers of a carrier material which is applied to a main surface of the stabilizing element.
  • the carrier material in particular forms a carrier for the large number of optoelectronic elements after the wafer is separated and the stabilizing element is removed.
  • the carrier material has a plastic or a polymer, in particular polyimide.
  • the carrier material is preferably flexible and/or at least partially transparent to electromagnetic radiation in the visible spectral range.
  • the electrical contact tracks are designed, for example, as metallization on the carrier material, or are arranged as a structured metallic layer within the layer sequence of the carrier material.
  • the electrical contact tracks are in particular set up for an electrical interconnection and/or for an electrical connection of the large number of light-emitting diodes and the large number of integrated circuits for testing the optoelectronic elements in the wafer composite.
  • the large number of light-emitting diodes and the large number of integrated circuits in the wafer composite can be easily connected to an electrical power supply via the electrical contact tracks.
  • the electrical contact tracks are in particular not set up for electrical contacting of isolated, operational optoelectronic elements. In other words, flows during the intended operation of an isolated Optoelectronic element no electric current along the electrical contact tracks.
  • a large number of light-emitting diodes and the large number of integrated circuits are applied to the wafer.
  • the large number of light-emitting diodes and the large number of integrated circuits are applied to the carrier material of the wafer.
  • the carrier material has, for example, electrical connection surfaces that are electrically connected, for example, to selected electrical contact tracks.
  • the light-emitting diodes and/or the integrated circuits are, for example, soldered onto the electrical connection surfaces or glued to the electrical connection surfaces with an electrically conductive adhesive.
  • the large number of light-emitting diodes and the large number of integrated circuits in the wafer composite are tested.
  • the functionality of the large number of light-emitting diodes and/or the functionality of the large number of integrated circuits in the wafer composite is checked in particular.
  • the large number of light-emitting diodes and/or the large number of integrated circuits are connected, for example via the electrical contact tracks in the wafer composite, to at least an external electrical power supply.
  • the wafer is separated into a large number of optoelectronic elements, each optoelectronic element being at least one of the light-emitting diodes and one of the integrated circuits.
  • the optoelectronic elements are separated, for example, by sawing the wafer or by cutting the wafer with a laser beam.
  • the integrated circuit regulates or controls the at least one light-emitting diode during operation of the optoelectronic element.
  • the integrated circuit sets a brightness and/or a color of the electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic element.
  • each optoelectronic element has three light-emitting diodes that emit electromagnetic radiation in the red, green or blue spectral range.
  • the integrated circuit can in particular regulate a color of the electromagnetic radiation emitted by the optoelectronic element by adjusting relative brightnesses of the three light-emitting diodes.
  • At least some of the electrical contact tracks are severed during separation.
  • at least some of the electrical contact tracks on the wafer extend over dividing lines along which the wafer is severed during separation. For example, all electrical contact tracks are severed during separation.
  • the method for producing a large number of optoelectronic elements comprises the following steps: a) providing a large number of light-emitting diodes and a large number of integrated circuits; b) Providing a wafer with a large number of electrical contact tracks which are set up to electrically interconnect the large number of light-emitting diodes and the large number of integrated circuits; c) applying the large number of light-emitting diodes and the large number of integrated circuits to the wafer; d) testing the variety of light-emitting diodes and the variety of integrated circuits in the wafer composite; e) Separating the wafer into a large number of optoelectronic elements, whereby
  • each optoelectronic element has at least one of the light-emitting diodes and one of the integrated circuits
  • the integrated circuit controls at least one light-emitting diode
  • At least part of the electrical contact tracks is severed during separation.
  • step a) The steps of the method for producing a large number of optoelectronic elements are preferably carried out in this order from step a) to step e).
  • the method described here is based, among other things, on the idea of producing the large number of optoelectronic elements in a highly dense manner in the wafer composite in order to increase the throughput of optoelectronic elements in the manufacturing process.
  • the functionality of the large number of optoelectronic elements is tested simultaneously or simultaneously during the manufacturing process. tested in parallel in the wafer composite. For example, testing already isolated optoelectronic elements complex or difficult to achieve because of a large number of optoelectronic elements and/or because of a small area of electrical connection contacts of the optoelectronic elements.
  • the functionality of the optoelectronic element is tested in conventional methods using needle cards.
  • the electrical connection contacts of the optoelectronic element are contacted with electrically conductive needles in order to establish a reversible electrical connection between the optoelectronic element and, for example, a test circuit.
  • testing using probe cards may be difficult or not possible due to the small size of the electrical connection contacts.
  • defective optoelectronic elements can be easily discovered in the wafer composite during the manufacturing process and sorted out after separation. In particular, this does not require any complex, reversible contacting of individual optoelectronic elements, for example using needle cards.
  • the electrical contact tracks are thinner and/or have a taper at points where they are severed during separation.
  • a thickness of the electrical contact track at the point where it is cut during separation is at most half of an average thickness of the electrical contact track.
  • the thickness refers in particular to a spatial extent in a direction perpendicular to the main surface of the wafer and thus perpendicular to a main plane of extension of the electrical contact tracks.
  • a taper refers in particular to an area in which the electrical contact track has a smaller width.
  • the width of the contact track at the taper is at most half of an average width of the electrical contact track.
  • the width refers in particular to a spatial extent of the electrical contact track in a direction parallel to the main surface of the wafer and perpendicular to the main extension direction of the electrical contact track.
  • the main direction of extension of the electrical contact track corresponds in particular to a direction of an electrical current flow through the electrical contact track.
  • the electrical contact track Due to the taper and/or the thinner design of the electrical contact track at the point where the electrical contact track is severed during separation, the electrical contact track in particular has a smaller cross-sectional area at this point. Due to the smaller cross-sectional area of the electrical contact track, the wafer can be separated more easily at this point, for example. Furthermore, the smaller cross-sectional area of the electrical contact track can reduce the risk of an unwanted electrical connection of the electrical contact track to an external object after separation.
  • an electrical voltage is applied across the electrical contact tracks are applied to the large number of integrated circuits or to a group of integrated circuits.
  • the group of integrated circuits includes, in particular, integrated circuits arranged next to one another, which are electrically connected to one another by an electrical contact track.
  • the integrated circuit carries out a self-test after applying the electrical voltage, in which the at least one light-emitting diode lights up.
  • a visual check is carried out so that defective optoelectronic elements are marked and/or sorted out after being separated.
  • a high-resolution camera is used to take an image of the large number of light-emitting diodes. For example, if one of the light-emitting diodes does not light up during the self-test, the corresponding optoelectronic element is defective.
  • This information can, for example, be stored together with the position of the optoelectronic element. Using this information, for example, defective optoelectronic elements are sorted out after being separated.
  • the self-test of the integrated circuit is deactivated after testing the large number of optoelectronic elements in the wafer composite.
  • the integrated circuits are designed in such a way that the self-test is only carried out when the electrical voltage is first applied. This means that the self-test function is particularly important isolated and already tested optoelectronic
  • the large number of integrated circuits are set up for information transmission via a bus and the electrical contact tracks connect the integrated circuits in the wafer composite to the bus.
  • the bus is, for example, a serial bus or a parallel bus.
  • the serial bus is set up in particular for serial data transmission, while the parallel bus is set up in particular for parallel data transmission.
  • the large number of integrated circuits or the group of integrated circuits can exchange information in the form of electrical signals with the external control unit and/or an external test unit via the bus.
  • an electrical interconnection of the integrated circuits with the bus in the wafer composite has the same architecture as an electrical interconnection of the large number of optoelectronic elements in a display device, in which each optoelectronic element forms an individually addressable pixel of the display device.
  • control unit and/or the test unit can start a test program in the large number of integrated circuits.
  • the test program checks, for example, the functionality of the integrated circuit and the light-emitting diodes electrically connected to it.
  • the integrated circuit in particular sends a status message via the bus Control unit and/or the test unit back. Using the status message, defective optoelectronic elements can be sorted out after separation.
  • a measurement is carried out, the large number of integrated circuits or a group of integrated circuits generating an electrical voltage and/or an electrical current at at least one output of the integrated circuit with which the at least one light-emitting diode is electrically connected.
  • the integrated circuit By measuring the electrical voltage and/or the electrical current, it can be determined in particular whether the light-emitting diode or an electrical connection between the integrated circuit and the light-emitting diode is defective.
  • the integrated circuit then returns information via the bus as to whether the optoelectronic element is functioning as intended. In particular, no optical inspection of the wafer is necessary during testing.
  • the method for producing a display device includes in particular the method described here for producing a large number of optoelectronic elements. All features of the method for producing a large number of optoelectronic elements are also disclosed for the method for producing a display device and vice versa.
  • the first step is to produce a display device A large number of optoelectronic elements are manufactured as described above.
  • the optoelectronic elements are then arranged on a substrate so that each optoelectronic element forms a pixel of the display device.
  • the display device is set up in particular to display information, for example in the form of an image.
  • the substrate is designed in particular to mechanically stabilize the display device. Furthermore, the substrate preferably has electrical conductor tracks.
  • the electrical conductor tracks include, for example, metallization on a surface of the substrate.
  • the electrical conductor tracks are designed in particular to connect the large number of optoelectronic elements to an external power supply. Furthermore, the large number of optoelectronic elements are preferably electrically connected to a bus via the electrical conductor tracks.
  • the bus is set up in particular to transmit information between the optoelectronic elements and the external control unit.
  • an optoelectronic element is specified.
  • the optoelectronic element can be produced in particular using the method described here for producing a large number of optoelectronic elements. All features of the optoelectronic element are also disclosed for the method for producing a large number of optoelectronic elements and vice versa.
  • the optoelectronic element has a carrier with a main surface.
  • the carrier is preferably flexible and/or at least partially transparent to electromagnetic radiation in the visible spectral range.
  • the carrier in particular comprises a plastic film, for example made of polyimide.
  • an integrated circuit and at least one light-emitting diode are applied to the main surface of the carrier.
  • the at least one light-emitting diode is electrically connected to the integrated circuit.
  • the carrier has electrical connections in the form of conductor tracks on the main surface of the carrier or within the carrier.
  • the carrier has at least one electrical contact track which extends to an edge of the main surface of the carrier. During the intended operation of the optoelectronic element, in particular no electrical current flows along the at least one contact track.
  • the optoelectronic element comprises:
  • the carrier has at least one electrical contact track which extends to an edge of the main surface of the carrier.
  • the electrical contact track is electrically connected to the integrated circuit and/or the light-emitting diode and the electrical contact track is not intended to be set up for external electrical contacting of the optoelectronic element.
  • the electrical contact path is in particular different from the electrical connection between the integrated circuit and the at least one light-emitting diode, via which the operating current of the light-emitting diode flows during operation of the optoelectronic element.
  • the electrical contact track has separation traces on the edge of the carrier.
  • the electrical contact track is severed during separation in the manufacturing process.
  • the electrical contact track on the edge of the carrier has, for example, roughening or traces of smoke as a result of sawing or cutting the wafer with a laser beam.
  • the carrier has electrical connection contacts for external electrical contacting of the optoelectronic element and the electrical connection contacts are arranged on a surface of the carrier opposite the main surface. In particular, the electrical connection contacts are spaced from the edge of the carrier.
  • the optoelectronic element can be applied, for example, to the substrate of the display device and electrically and mechanically connected via the electrical connection contacts.
  • the connection contacts are soldered onto the electrical conductor tracks and/or onto contact surfaces on the substrate of the display device or glued on with an electrically conductive adhesive.
  • the electrical connection contacts have a lateral dimension of at most 100 pm each, preferably at most 50 pm each.
  • lateral denotes a direction parallel to the main surface of the carrier.
  • the lateral extent denotes, for example, a maximum diameter of the electrical connection contact in the lateral direction.
  • the optoelectronic element Due to the small lateral extent of the electrical connection contacts, the optoelectronic element cannot be contacted, or only with difficulty, with a needle card for testing the functionality of the optoelectronic element.
  • the optoelectronic element can advantageously be tested in the wafer composite.
  • complex electrical contacting of an individual optoelectronic element for testing the optoelectronic element is advantageously not necessary.
  • the light-emitting diodes have a lateral dimension of at most 100 pm each, preferably at most 50 pm each.
  • the lateral extent denotes, for example, an edge length of the light-emitting diode.
  • the light-emitting diodes are in particular micro-LEDs, which have a particularly compact design. Electrical contacts for electrical contacting of the micro-LEDs can be arranged on one side or on two different sides of each micro-LED.
  • a micro-LED is a light-emitting diode (English “light emitting diode”, abbreviated “LED”) that has a particularly small size.
  • the micro LED is not a laser.
  • a growth substrate on which a semiconductor layer sequence of the micro-LED was epitaxially grown is removed.
  • the micro-LED does not have a growth substrate.
  • a thickness or height of the micro-LED in the growth direction of the semiconductor layer sequence is, for example, between 1.5 pm and 10 pm inclusive.
  • the micro-LED for example, has a rectangular or differently shaped radiation emission surface.
  • each is lateral extent of the radiation emission surface, for example at most 100 pm or at most 70 pm.
  • an edge length - particularly in a top view of the layers of the semiconductor layer sequence - is at most 70 pm or at most 50 pm.
  • Micro-LEDs are provided, for example, on wafers with holding structures that can be detached in a non-destructive manner for the pLED.
  • micro-LEDs are also referred to as pLEDs, p-LEDs, uLEDs, u-LEDs or micro light-emitting diodes.
  • the optoelectronic element has a lateral extent, for example an edge length, of at most 500 pm, preferably at most 250 pm.
  • the optoelectronic element has a first light-emitting diode, a second light-emitting diode and a third light-emitting diode.
  • the first light-emitting diode emits electromagnetic radiation in a red spectral range.
  • the red spectral range includes, for example, wavelengths between 570 nm and 650 nm.
  • the second light-emitting diode emits electromagnetic radiation in a green spectral range.
  • the green spectral range includes, for example, wavelengths between 500 nm and 570 nm.
  • the third light-emitting diode emits electromagnetic radiation in a blue spectral range.
  • the blue spectral range includes, for example, wavelengths between 400 nm and 500 nm.
  • the integrated circuit is set up, for example, to adjust a brightness and/or a color of the electromagnetic radiation generated by the optoelectronic element during operation. The color can be adjusted, for example, by adjusting a relative brightness between the first, second and third light-emitting diodes.
  • a display device is specified.
  • the display device is manufactured in particular using the method for producing a display device described here. All features of the display device are also disclosed for the method of producing a display device and vice versa.
  • the display device has a substrate and a large number of optoelectronic elements described above, which are arranged on a main surface of the substrate.
  • Each optoelectronic element forms an individually addressable pixel of the display device.
  • the integrated circuit in each optoelectronic element is connected to the external control device in particular via the bus.
  • the optoelectronic elements are arranged in the form of a regular or irregular two-dimensional array on the main surface of the substrate.
  • the optoelectronic elements are arranged in the form of a symbol or several symbols.
  • a distance between optoelectronic elements within different symbols can be different. There is one Distance between adjacent optoelectronic elements on the substrate is in particular greater than a distance between adjacent optoelectronic elements during the manufacturing process on the wafer before separation.
  • the optoelectronic elements in the two-dimensional array are electrically connected to the bus, for example, row by row and/or column by column.
  • the optoelectronic elements of a line or a column over the electrical conductor tracks for example, electrically connected in series in such a way that electrical signals can be passed on between adjacent optoelectronic elements via the bus (“daisy chain circuit”).
  • each optoelectronic element and thus each pixel can be individually controlled during operation of the display device.
  • the bus it is particularly not necessary to provide separate electrical conductor tracks from the control unit to each individual pixel in order to be able to control the individual pixels individually. This means that a smaller area of the substrate is advantageously covered by the electrical conductor tracks.
  • the optoelectronic elements described above can therefore advantageously be used as pixels in at least partially transparent display devices.
  • the substrate is flexible and/or transparent to electromagnetic radiation in a visible spectral range.
  • the substrate includes in particular a plastic film, for example made of polyethylene terephthalate, or PET for short. Thanks to the flexible substrate, the display device can, for example, be easily applied to a curved surface. For example, the display device can be integrated into a window with the transparent substrate.
  • Figures 1 and 2 show schematic representations of a stage of a method for producing a large number of optoelectronic elements according to various exemplary embodiments.
  • Figure 3 shows a schematic section of a wafer in one stage of a method for producing a large number of optoelectronic elements according to an exemplary embodiment.
  • Figures 4 to 6 show schematic representations of an optoelectronic element according to various exemplary embodiments.
  • Figure 7 shows a schematic representation of a display device according to an exemplary embodiment.
  • Figure 1 shows a schematic top view of the main surface of a wafer 4 after a step of a method for producing a large number of optoelectronic elements according to an exemplary embodiment, in which a large number of light-emitting diodes 2 and a large number of integrated circuits 3 on the main surface of the Wafer 4 were applied.
  • the main surface of the wafer 4 extends in the x direction and in the y direction.
  • each optoelectronic element 1 has exactly one integrated circuit 3 and three light-emitting diodes 2 after being separated in a later process step.
  • the wafer 4 is cut along the dividing lines 20.
  • the wafer 4 comprises a stabilizing element, for example made of glass, on which one or more layers of a carrier material, for example polyimide, are applied. After being separated, the carrier material forms a carrier 9 for each optoelectronic element 1 (see, for example, FIGS. 4 to 6). Electrical contact tracks 5 are arranged on the carrier material or within the carrier material and extend across dividing lines 20 . The electrical contact tracks 5 are for an electrical power supply the large number of light-emitting diodes 2 and the large number of integrated circuits 3 were set up during a functional check of the optoelectronic elements 1 in the wafer composite.
  • a stabilizing element for example made of glass
  • a carrier material for example polyimide
  • a first contact track 5 is set up to ground the integrated circuit 3 .
  • an electrical operating voltage is applied to the integrated circuit 3 and to the three light-emitting diodes 2 of an optoelectronic element 1 via a second contact track 5.
  • the electrical contact tracks 5 are arranged essentially parallel to one another and extend in the y-direction over the wafer 4 in FIG.
  • Optoelectronic elements 1 arranged next to one another in the y direction, through which a connected electrical contact track 5 passes, thus form a group that can, for example, be tested independently of other groups.
  • Test contact surfaces 19 are arranged on the edge of the wafer 4 and are electrically connected to the electrical contact tracks 5 .
  • the test contact surfaces 19 in particular have a larger surface area than electrical connection contacts 15 of an optoelectronic element 1.
  • the test contact surfaces 19 can be easily contacted with external test devices, for example needle cards.
  • the operational functionality of the integrated circuits 3 and the light-emitting diodes 2 can easily be implemented in the wafer assembly within the framework of a be checked in the subsequent process step before the wafer 4 is separated along the dividing lines 20.
  • test contact surfaces 19 can also be arranged within the wafer 4.
  • test contact surfaces 19 are set up for electrical contacting of predefined groups of optoelectronic elements 1, which are connected to one another via the electrical contact tracks.
  • an electrical voltage is applied to the integrated circuits 3 via the electrical contact tracks 5.
  • the integrated circuits 3 then carry out a self-test, in which the light-emitting diodes 2 connected to them light up. If the optoelectronic element 1 is defective, the corresponding light-emitting diodes 2 do not light up and the defective optoelectronic element 1 can be sorted out after being separated.
  • Figure 2 shows a schematic top view of the main surface of a wafer 4 after a method step according to a further exemplary embodiment.
  • additional electrical contact tracks 5 are arranged on the wafer 4 in FIG. 2, which extend in the x direction.
  • the electrical contact tracks 5 running in the x direction are electrically insulated from the electrical contact tracks 5 running in the y direction.
  • the electrical contact tracks 5 are arranged in different levels within the layer sequence of the carrier material or on opposite main surfaces 10 of the carrier 9
  • the electrical contact tracks 5 running in the x direction form a serial bus 23 to which the integrated circuits are connected.
  • Integrated circuits 3 arranged next to one another in the x direction are electrically connected in series via two parallel electrical contact tracks 5, which form the serial bus 23.
  • electrical signals can thus be exchanged between adjacent integrated circuits 3 via the serial bus 23 and/or passed on to an external test unit.
  • the integrated circuits 3 measure an electrical voltage at connections to which the light-emitting diodes 2 are connected. If a light-emitting diode 2 is defective, corresponding information is sent to the external test unit via the serial bus 23. This means that no optical inspection of the wafer is necessary during the test. After separation, defective optoelectronic elements 1 can then be sorted out.
  • FIG. 3 shows a schematic top view of a section of the main surface of a wafer 4 after a method step according to a further exemplary embodiment.
  • FIG. 3 shows two adjacent optoelectronic elements 1 on the wafer 4 before being separated along the dividing lines 20.
  • An electrical contact track 5 extends in the y direction across the dividing line 20.
  • the electrical contact track 5 has a taper 6.
  • a width of the electrical contact track 5 at the dividing line 20 has a minimum.
  • the width of the electrical contact track 5 at the dividing line 20 is at most half of an average width of the electrical contact track 5.
  • the width denotes a spatial extent of the electrical contact track 5 in the x direction.
  • Figure 4 shows a top view of the main surface 10 of a carrier 9 of an optoelectronic element 1 according to an exemplary embodiment.
  • the optoelectronic element 1 is produced in particular by separating the wafer 4 in FIG. 1 along the dividing lines 20 and comprises a carrier 9, on the main surface 10 of which an integrated circuit 3 and three light-emitting diodes 2 are arranged.
  • the first light-emitting diode 11 emits electromagnetic radiation in the red spectral range during operation
  • the second light-emitting diode 12 emits electromagnetic radiation in the green spectral range during operation
  • the third light-emitting diode 13 emits electromagnetic radiation in the blue spectral range during operation.
  • the light-emitting diodes 11, 12, 13 are electrically connected to the integrated circuit 3 via electrical connections 16, for example conductor tracks.
  • the integrated circuit 3 controls a brightness and/or a color of the electromagnetic radiation coupled out from the optoelectronic element 1.
  • the carrier 9 comprises layers made of a plastic, for example polyimide, between which electrical contact tracks 5 are arranged.
  • the electrical contact tracks 5 extend in the y direction up to an edge 14 of the optoelectronic element 1 and point there Traces of isolation on .
  • the electrical contact tracks 5 are electrically connected to a connection contact 15 for the electrical power supply of the light-emitting diodes 11 , 12 , 13 , and to connection contacts 15 for the electrical power supply of the integrated circuit 3 . However, during the intended operation of the optoelectronic element 1, no electrical current flows through the electrical contact tracks 5.
  • the optoelectronic element 1 has electrical connection contacts 15 on a rear side of the carrier 9 opposite the main surface 10, which are set up for external electrical contacting of the optoelectronic element 1.
  • the connection contacts V LED and V DD are set up to apply an electrical operating voltage to the light-emitting diodes 2 or to the integrated circuit 3, while the connection contact GND is set up to ground the integrated circuit 3.
  • the connection contacts S I01 n , S IO1 P and S IO2 n , S IO2 P are designed to connect the integrated circuit 3 to a serial bus.
  • Figure 5 shows a top view of the main surface 10 of a carrier 9 of an optoelectronic element 1 according to a further exemplary embodiment.
  • the optoelectronic element 1 is produced in particular by separating the wafer 4 in FIG. 2 along the dividing lines 20.
  • the optoelectronic element 1 in FIG. 2 has additional electrical contact tracks 5 which extend in the x direction up to the edge 14 of the carrier 9. These electrical Contact tracks 5 are electrically connected to connection contacts 15 of the integrated circuit 3, which are set up to connect the integrated circuit 3 to a serial bus. However, during the intended operation of the optoelectronic element 1, no electrical signals are transmitted via these electrical contact tracks 5. Rather, the integrated circuit 3 is electrically connected to the serial bus via the electrical connection contacts 15 on the back of the carrier 9.
  • FIG. 6 shows a schematic sectional view of an optoelectronic element 1 according to an exemplary embodiment.
  • the optoelectronic element 1 comprises a carrier 9 with a main surface 10 on which the integrated circuit 3 and a light-emitting diode 2 are arranged and are electrically connected to one another via an electrical connection 16 in the form of a conductor track.
  • an operating current of the light-emitting diode 2 flows via the electrical connection 16.
  • the carrier 9 comprises several plastic layers, for example made of polyimide, between which the electrical connection 16 is arranged. Electrical connection contacts 16 for external contacting of the optoelectronic element 1 are arranged on a side opposite the main surface 10 of the carrier 9 and are electrically connected to the integrated circuit 3 and the light-emitting diode 2 via plated-through holes 21 and a connecting means 17.
  • the connecting means 17 is, for example, a solder or an electrically conductive adhesive.
  • an electrical contact track 5 is arranged within the carrier 9 and extends to an edge 14 of the optoelectronic element 1 and has singulation traces there. The electrical contact track 5 is electrically connected in particular to a connection for powering the integrated circuit 3. However, during normal operation of the optoelectronic element 1, no electrical current flows through the electrical contact track 5.
  • a cover element 18 is arranged on a side of the integrated circuit 3 and the light-emitting diode 2 opposite the carrier 9 .
  • the cover element 18 is in particular transparent to electromagnetic radiation generated during operation and is designed to protect the optoelectronic element 1 from environmental influences, for example from moisture.
  • the cover element 18 comprises, for example, a plastic film or is formed from a plastic film, for example polyimide or silicone.
  • the carrier 9 and the cover element 18 are glued or welded together, with the light-emitting diode 2 and the integrated circuit 3 being arranged between the carrier 9 and the cover element 18.
  • Figure 7 shows a schematic top view of the main surface of a substrate 8 of a display device 7.
  • the display device 7 is set up in particular to display information in the form of an image.
  • a large number of optoelectronic elements 1 are arranged on the substrate 8 in the form of a two-dimensional array, with each optoelectronic element 1 forming an individually controllable pixel of the display device 7.
  • a distance A between adjacent optoelectronic elements 1 on the substrate 8 is greater than a distance between adjacent optoelectronic elements 1 on the wafer 4 during the process for producing the large number of optoelectronic elements 1 (see, for example, Figures 1 or 2).
  • the substrate 8 is a flexible film, for example made of polyethylene terephthalate, which is transparent to electromagnetic radiation in the visible spectral range.
  • Electrical conductor tracks 22 are arranged on the substrate 8, via which the optoelectronic elements 1 are electrically contacted. At least some of the electrical conductor tracks 22 form a serial bus 23, via which, for example, optoelectronic elements 1 arranged in a row can be connected to an external control device.
  • the optoelectronic elements 1 can be electrically connected via the electrical conductor tracks 22 in the same way as via the electrical contact tracks 5 when testing in the wafer composite during the manufacturing process (see, for example, FIG. 2).
  • the invention is not limited to the description based on the exemplary embodiments. Rather, the invention includes every new feature and every combination of features, which in particular includes every combination of features in the patent claims, even if this feature or this combination itself is not explicitly stated in the patent claims or exemplary embodiments.
  • Vdd connection contact for electrical operating voltage

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente (1) mit folgenden Schritten angegeben: a) Bereitstellen einer Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (2) und einer Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3); b) Bereitstellen eines Wafers (4) mit einer Vielzahl von elektrischen Kontaktbahnen (5), die zu einer elektrischen Verschaltung der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (2) und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) eingerichtet sind; c) Aufbringen der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (2) und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) auf den Wafer (4); d) Testen der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (2) und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) im Waferverbund; e) Vereinzeln des Wafers (4) in eine Vielzahl optoelektronischer Elemente (1), wobei - jedes optoelektronische Element (1) zumindest eine der lichtemittierenden Dioden (2) und einen der integrierten Schaltkreise (3) aufweist, - im Betrieb des optoelektronischen Elements (1) der integrierte Schaltkreis (3) die zumindest eine lichtemittierende Diode (2) steuert, und - zumindest ein Teil der elektrischen Kontaktbahnen (5) beim Vereinzeln durchtrennt werden. Des Weiteren wird ein optoelektronisches Element angegeben.

Description

Beschreibung
VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER VIELZAHL OPTOELEKTRONISCHER ELEMENTE UND OPTOELEKTRONISCHES ELEMENT
Es werden ein Verfahren zur Herstellung einer Viel zahl optoelektronischer Elemente und ein optoelektronisches Element angegeben .
Eine Aufgabe von zumindest bestimmten Aus führungs formen ist es , ein Verfahren zur Herstellung einer Viel zahl optoelektronischer Elemente und ein optoelektronisches Element anzugeben, wobei die optoelektronischen Elemente vor einer Vereinzelung in vereinfachter Weise im Waferverbund getestet werden können .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens zur Herstellung einer Viel zahl optoelektronischer Elemente werden eine Viel zahl von lichtemittierenden Dioden und eine Viel zahl von integrierten Schaltkreisen bereitgestellt . Die im Folgenden beschriebenen Merkmale für eine lichtemittierende Diode gelten insbesondere für einen Großteil der Viel zahl von lichtemittierenden Dioden, bevorzugt für alle lichtemittierenden Dioden .
Die lichtemittierende Diode umfasst einen Halbleiterschichtenstapel mit einer aktiven Schicht , die im Betrieb elektromagnetische Strahlung erzeugt . In der aktiven Schicht wird insbesondere ein elektrischer Betriebsstrom in die elektromagnetische Strahlung umgewandelt . Zum Beispiel erzeugt die lichtemittierende Diode elektromagnetische Strahlung in einem Spektralbereich zwischen infrarotem Licht und ultraviolettem Licht , insbesondere im sichtbaren Bereich .
Die aktive Schicht weist insbesondere einen pn-Übergang auf , der als Quantentopfstruktur oder als Mehrfachquantentopfstruktur ausgebildet sein kann . Im Rahmen dieser Anmeldung umfasst die Bezeichnung Quantentopfstruktur insbesondere j egliche Struktur, bei der Ladungsträger durch räumlichen Einschluss eine Quantisierung ihrer Energiezustände erfahren . Der Einschluss der Ladungsträger kann dabei in einer, zwei oder drei Dimensionen erfolgen . Beispielsweise umfasst die aktive Schicht eine Mehrzahl von Quantentopfschichten mit dazwischen angeordneten Barriereschichten .
Der Halbleiterschichtenstapel der lichtemittierende Diode weist beispielsweise ein I I I-V-Verbindungshalbleitermaterial auf oder besteht aus einem I I I-V-Verbindungshalbleiter- material . Das I I I /V-Verbindungshalbleitermaterial weist wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe , wie beispielsweise B, Al , Ga, In, und ein Element aus der fünften Hauptgruppe , wie beispielsweise N, P, As , auf . Insbesondere umfasst der Begri f f " I I I /V-Verbindungshalbleitermaterial" die Gruppe der binären, ternären oder quaternären Verbindungen, die wenigstens ein Element aus der dritten Hauptgruppe und wenigstens ein Element aus der fünften Hauptgruppe enthalten . Beispiele dafür sind Arsenidverbindungshalbleitermaterialen aus dem Materialsystem AlxInyGai-x-yAs , Phosphidverbindungshalbleitermaterialen aus dem Materialsystem AlxInyGai-x-yP, sowie Nitridverbindungshalbleitermaterialien aus dem Materialsystem AlxInyGai-x-yN, wobei 0 < x < 1 , 0 < y < 1 und x+y < 1 . Solche binäre , ternäre oder quaternäre Verbindungen können zudem zum Beispiel ein oder mehrere Dotierstof fe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen .
Die im Folgenden beschriebenen Merkmale für einen integrierten Schaltkreis gelten insbesondere für einen Großteil der Viel zahl von integrierten Schaltkreisen, bevorzugt für alle integrierten Schaltkreise . Der integrierte Schaltkreis umfasst beispielsweise eine anwendungsspezi fische integrierte Schaltung (Englisch : application speci fic integrated circuit , kurz : AS IC ) . Insbesondere weist der integrierte Schaltkreis eine elektrische Schaltung zu einer Steuerung und/oder Regelung zumindest einer oder mehrerer lichtemittierender Dioden, sowie eine Treiberschaltung zur Bereitstellung des elektrischen Betriebsstroms für die zumindest eine lichtemittierende Diode auf . Beispielsweise steuert oder regelt der integrierte Schaltkreis im Betrieb eine Helligkeit der zumindest einen lichtemittierenden Diode . Des Weiteren ist der integrierte Schaltkreis zum Beispiel dazu eingerichtet , elektrische Signale von einer externen Steuereinheit zu Empfangen und/oder elektrische Signale an die externe Steuereinheit zu senden .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens wird ein Wafer mit einer Viel zahl von elektrischen Kontaktbahnen bereitgestellt . Die elektrischen Kontaktbahnen sind zu einer elektrischen Verschaltung der Viel zahl von lichtemittierenden Dioden und der Viel zahl von integrierten Schaltkreisen eingerichtet .
Der Wafer ist insbesondere zu einer mechanischen Stabilisierung der Viel zahl optoelektronischer Elemente während des Herstellungsprozesses eingerichtet . Zum Beispiel umfasst der Wafer ein stabilisierendes Element , das Glas oder ein Halbleitermaterial wie beispielsweise Sili zium aufweist , oder aus einem dieser Materialien besteht . Des Weiteren umfasst der Wafer bevorzugt eine Schicht oder eine Schichtenfolge eines Trägermaterials , die auf einer Hauptfläche des stabilisierenden Elements aufgebracht ist . Das Trägermaterial bildet insbesondere einen Träger für die Viel zahl der optoelektronischen Elemente , nachdem der Wafer vereinzelt und das stabilisierende Element entfernt wird . Beispielsweise weist das Trägermaterial einen Kunststof f oder ein Polymer auf , insbesondere Polyimid . Bevorzugt ist das Trägermaterial flexibel und/oder zumindest teilweise transparent für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektralbereich .
Die elektrischen Kontaktbahnen sind beispielsweise als Metallisierung auf dem Trägermaterial ausgebildet , oder als strukturierte metallische Schicht innerhalb der Schichtenfolge des Trägermaterials angeordnet . Die elektrischen Kontaktbahnen sind insbesondere zu einer elektrischen Verschaltung und/oder zu einer elektrischen Verbindung der Viel zahl von lichtemittierenden Dioden und der Viel zahl von integrierten Schaltkreisen für ein Testen der optoelektronischen Elemente im Waferverbund eingerichtet . Beispielsweise können die Viel zahl von lichtemittierenden Dioden und die Viel zahl von integrierten Schaltungen im Waferverbund über die elektrischen Kontaktbahnen einfach an eine elektrische Stromversorgung angeschlossen werden .
Bestimmungsgemäß sind die elektrischen Kontaktbahnen insbesondere nicht zu einer elektrischen Kontaktierung von vereinzelten, betriebsbereiten optoelektronischen Elementen eingerichtet . In anderen Worten fließt während des bestimmungsgemäßen Betriebs eines vereinzelten optoelektronischen Elements kein elektrischer Strom entlang der elektrischen Kontaktbahnen .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens werden eine Viel zahl von lichtemittierenden Dioden und die Viel zahl von integrierten Schaltkreisen auf den Wafer aufgebracht . Insbesondere werden die Viel zahl von lichtemittierenden Dioden und die Viel zahl von integrierten Schaltkreisen auf das Trägermaterial des Wafers aufgebracht . Das Trägermaterial weist zum Beispiel elektrische Anschluss flächen auf , die beispielsweise mit ausgewählten elektrischen Kontaktbahnen elektrisch verbunden sind . Die lichtemittierenden Dioden und/oder die integrierten Schaltkreise werden zum Beispiel auf den elektrischen Anschluss flächen aufgelötet oder mit einem elektrisch leitfähigen Kleber auf die elektrischen Anschluss flächen auf geklebt .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens werden die Viel zahl von lichtemittierenden Dioden und die Viel zahl von integrierten Schaltkreisen im Waferverbund getestet . Beim Testen wird insbesondere eine Funktions fähigkeit der Viel zahl von lichtemittierenden Dioden und/oder eine Funktions fähigkeit der Viel zahl von integrierten Schaltkreisen im Waferverbund überprüft . Dafür werden die Viel zahl von lichtemittierenden Dioden und/oder die Viel zahl von integrierten Schaltkreisen beispielsweise über die elektrischen Kontaktbahnen im Waferverbund zumindest an eine externe elektrische Stromversorgung angeschlossen .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens wird der Wafer in eine Viel zahl optoelektronischer Elemente vereinzelt , wobei j edes optoelektronische Element zumindest eine der lichtemittierenden Dioden und einen der integrierten Schaltkreise aufweist . Die optoelektronischen Elemente werden zum Beispiel durch ein Sägen des Wafers oder durch ein Schneiden des Wafers mit einem Laserstrahl vereinzelt .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens regelt oder steuert der integrierte Schaltkreis im Betrieb des optoelektronischen Elements die zumindest eine lichtemittierende Diode . Insbesondere stellt der integrierte Schaltkreis eine Helligkeit und/oder eine Farbe der vom optoelektronischen Element emittierten elektromagnetischen Strahlung ein . Beispielsweise weist j edes optoelektronische Element drei lichtemittierende Dioden auf , die elektromagnetische Strahlung im roten, grünen oder blauen Spektralbereich emittieren . Der integrierte Schaltkreis kann insbesondere eine Farbe der vom optoelektronischen Element emittierten elektromagnetischen Strahlung regeln, indem relative Helligkeiten der drei lichtemittierenden Dioden eingestellt werden .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens wird zumindest ein Teil der elektrischen Kontaktbahnen beim Vereinzeln durchtrennt . Insbesondere erstreckt sich zumindest ein Teil der elektrischen Kontaktbahnen auf dem Wafer über Trennlinien hinweg, entlang derer der Wafer beim Vereinzeln durchtrennt wird . Beispielsweise werden alle elektrischen Kontaktbahnen beim Vereinzeln durchtrennt .
Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form umfasst das Verfahren zur Herstellung einer Viel zahl optoelektronischer Elemente folgende Schritte : a ) Bereitstellen einer Viel zahl von lichtemittierenden Dioden und einer Viel zahl von integrierten Schaltkreisen; b ) Bereitstellen eines Wafers mit einer Viel zahl von elektrischen Kontaktbahnen, die zu einer elektrischen Verschaltung der Viel zahl von lichtemittierenden Dioden und der Viel zahl von integrierten Schaltkreisen eingerichtet sind; c ) Aufbringen der Viel zahl von lichtemittierenden Dioden und der Viel zahl von integrierten Schaltkreisen auf den Wafer ; d) Testen der Viel zahl von lichtemittierenden Dioden und der Viel zahl von integrierten Schaltkreisen im Waferverbund; e ) Vereinzeln des Wafers in eine Viel zahl optoelektronischer Elemente , wobei
- j edes optoelektronische Element zumindest eine der lichtemittierenden Dioden und einen der integrierten Schaltkreise aufweist ,
- im Betrieb des optoelektronischen Elements der integrierte Schaltkreis die zumindest eine lichtemittierende Diode steuert , und
- zumindest ein Teil der elektrischen Kontaktbahnen beim Vereinzeln durchtrennt wird .
Bevorzugt werden die Schritte des Verfahrens zur Herstellung einer Viel zahl optoelektronischer Elemente in dieser Reihenfolge von Schritt a ) bis Schritt e ) durchgeführt .
Dem hier beschriebenen Verfahren liegt unter anderem die Idee zugrunde , die Viel zahl von optoelektronischen Elementen hochverdichtet im Waferverbund herzustellen, um einen Durchsatz an optoelektronischen Elementen im Herstellungsverfahren zu erhöhen . Insbesondere wird die Funktions fähigkeit der Viel zahl optoelektronischer Elemente bereits während des Herstellungsprozesses gleichzeitig bzw . parallel im Waferverbund getestet . Beispielsweise ist ein Testen von bereits vereinzelten optoelektronischen Elementen wegen einer großen Anzahl der optoelektronischen Elemente und/oder wegen einer kleinen Fläche von elektrischen Anschlusskontakten der optoelektronischen Elemente aufwendig oder nur schwer möglich .
Beispielsweise wird die Funktions fähigkeit des optoelektronischen Elements in herkömmlichen Verfahren mit Hil fe von Nadelkarten geprüft . Dabei werden die elektrischen Anschlusskontakte des optoelektronischen Elements mit elektrisch leitfähigen Nadeln kontaktiert , um eine reversible elektrische Verbindung zwischen dem optoelektronischen Element und beispielsweise einer Testschaltung herzustellen . Bei besonders kleinen optoelektronischen Elementen kann das Testen mittels Nadelkarten aufgrund der kleinen Ausdehnung der elektrischen Anschlusskontakte j edoch nur schwer oder nicht möglich sein .
Durch das hier beschriebene Verfahren können defekte optoelektronische Elemente bereits während des Herstellungsprozesses einfach im Waferverbund entdeckt und nach dem Vereinzeln aussortiert werden . Dafür ist insbesondere keine aufwändige , reversible Kontaktierung einzelner optoelektronischer Elemente , beispielsweise mittels Nadelkarten, notwendig .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens sind die elektrischen Kontaktbahnen an Stellen, wo sie beim Vereinzeln durchtrennt werden, dünner und/oder weisen eine Verj üngung auf . Beispielsweise beträgt eine Dicke der elektrischen Kontaktbahn an der Stelle wo sie beim Vereinzeln durchtrennt wird, höchstens die Häl fte einer mittleren Dicke der elektrischen Kontaktbahn . Hier und im Folgenden bezeichnet die Dicke insbesondere eine räumliche Ausdehnung in einer Richtung senkrecht zur Hauptfläche des Wafers und somit senkrecht zu einer Haupterstreckungsebene der elektrischen Kontaktbahnen .
Hier um im Folgenden bezeichnet eine Verj üngung insbesondere einen Bereich, in dem die elektrische Kontaktbahn eine geringere Breite aufweist . Beispielsweise beträgt die Breite der Kontaktbahn an der Verj üngung höchstens die Häl fte einer mittleren Breite der elektrischen Kontaktbahn . Dabei bezeichnet die Breite insbesondere eine räumliche Ausdehnung der elektrischen Kontaktbahn in einer Richtung parallel zur Hauptfläche des Wafers und senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung der elektrischen Kontaktbahn . Die Haupterstreckungsrichtung der elektrischen Kontaktbahn entspricht insbesondere einer Richtung eines elektrischen Stromflusses durch die elektrische Kontaktbahn .
Durch die Verj üngung und/oder die dünnere Aus führung der elektrischen Kontaktbahn an der Stelle , wo die elektrische Kontaktbahn beim Vereinzeln durchtrennt wird, weist die elektrische Kontaktbahn an dieser Stelle insbesondere eine kleinere Querschnitts fläche auf . Durch die kleinere Querschnitts fläche der elektrischen Kontaktbahn kann der Wafer an dieser Stelle beispielsweise einfacher Vereinzelt werden . Des Weiteren kann durch die kleinere Querschnitts fläche der elektrischen Kontaktbahn eine Gefahr einer ungewollten elektrischen Verbindung der elektrischen Kontaktbahn mit einem externen Gegenstand nach dem Vereinzeln verringert werden .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens wird beim Testen der Viel zahl von optoelektronischen Elementen im Waferverbund eine elektrische Spannung über die elektrischen Kontaktbahnen an die Viel zahl von integrierten Schaltkreisen oder an eine Gruppe von integrierten Schaltkreisen angelegt . Beispielsweise umfasst die Gruppe von integrierten Schaltkreisen insbesondere nebeneinander angeordnete integrierte Schaltkreise , die durch eine elektrische Kontaktbahn elektrisch miteinander verbunden sind .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens führt der integrierte Schaltkreis nach Anlegen der elektrischen Spannung einen Selbsttest durch, bei dem die zumindest eine lichtemittierende Diode auf leuchtet . Während des Selbsttests wird eine optische Kontrolle durchgeführt , so dass defekte optoelektronische Elemente markiert und/oder nach dem Vereinzeln aussortiert werden . Bei der optischen Kontrolle wird beispielsweise mit einer hochauflösenden Kamera ein Bild von der Viel zahl von lichtemittierenden Dioden aufgenommen . Wenn beispielsweise eine der lichtemittierenden Dioden während des Selbsttests nicht aufleuchtet , ist das entsprechende optoelektronische Element defekt . Diese Information kann zum Beispiel gemeinsam mit der Position des optoelektronischen Elements gespeichert werden . Anhand dieser Information werden beispielsweise defekte optoelektronische Elemente nach dem Vereinzeln aussortiert .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens wird der Selbsttest des integrierten Schaltkreises nach dem Test der Viel zahl optoelektronischer Elemente im Waferverbund deaktiviert . Beispielsweise sind die integrierten Schaltkreise derart gestaltet , dass der Selbsttest nur bei einem ersten Anlegen der elektrischen Spannung ausgeführt wird . Somit ist die Selbsttestfunktion insbesondere im vereinzelten und bereits getesteten optoelektronischen
Element deaktiviert .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens ist die Viel zahl von integrierten Schaltkreisen zu einer Informationsübertragung über einen Bus eingerichtet und die elektrischen Kontaktbahnen verbinden die integrierten Schaltkreise im Waferverbund mit dem Bus . Der Bus ist beispielsweise ein serieller Bus oder ein paralleler Bus . Der serielle Bus ist insbesondere zu einer seriellen Datenübertragung eingerichtet , während der parallele Bus insbesondere zu einer parallelen Datenübertragung eingerichtet ist .
Über den Bus können beispielsweise die Viel zahl von integrierten Schaltkreisen oder die Gruppe von integrierten Schaltkreisen Information in Form von elektrischen Signalen mit der externen Steuereinheit und/oder einer externen Testeinheit austauschen . Zum Beispiel weist eine elektrische Verschaltung der integrierten Schaltkreise mit dem Bus im Waferverbund eine gleiche Architektur auf , wie eine elektrische Verschaltung der Viel zahl optoelektronischer Elemente in einer Anzeigevorrichtung, bei der j edes optoelektronische Elemente einen individuell adressierbaren Bildpunkt der Anzeigevorrichtung bildet .
Zum Beispiel kann die Steuereinheit und/oder die Testeinheit ein Testprogramm in der Viel zahl von integrierten Schaltkreisen starten . Das Testprogramm prüft beispielsweise eine Funktions fähigkeit des integrierten Schaltkreises sowie damit elektrisch verbundener lichtemittierender Dioden . Bei Beendigung des Testprogramms gibt der integrierte Schaltkreis insbesondere eine Statusmeldung über den Bus an die Steuereinheit und/oder die Testeinheit zurück . Anhand der Statusmeldung können defekte optoelektronische Elemente nach dem Vereinzeln aussortiert werden .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des Verfahrens wird beim Testen der Viel zahl optoelektronischer Elemente im Waferverbund eine Messung durchgeführt , wobei die Viel zahl von integrierten Schaltkreisen oder eine Gruppe von integrierten Schaltkreisen eine elektrische Spannung und/oder einen elektrischen Strom an zumindest einem Ausgang des integrierten Schaltkrieses misst , mit dem die zumindest eine lichtemittierende Diode elektrisch verbunden ist . Durch Messung der elektrischen Spannung und/oder des elektrischen Stroms kann insbesondere ermittelt werden, ob die lichtemittierende Diode oder eine elektrische Verbindung zwischen dem integrierten Schaltkreis und der lichtemittierenden Diode defekt ist . Der integrierte Schaltkreis gibt anschließend über den Bus eine Information zurück, ob das optoelektronische Element bestimmungsgemäß funktioniert . Insbesondere ist hier keine optische Kontrolle des Wafers während des Testens notwendig .
Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung angegeben . Das Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung umfasst insbesondere das hier beschriebene Verfahren zur Herstellung einer Viel zahl optoelektronischer Elemente . Alle Merkmale des Verfahrens zur Herstellung einer Viel zahl optoelektronischer Elemente sind auch für das Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung of fenbart und umgekehrt .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form des Verfahrens zur
Herstellung einer Anzeigevorrichtung wird zunächst eine Viel zahl optoelektronischer Elemente wie oben beschrieben hergestellt . Die optoelektronischen Elemente werden anschließend auf einem Substrat angeordnet , sodass j edes optoelektronische Element einen Bildpunkt der Anzeigevorrichtung bildet . Die Anzeigevorrichtung ist insbesondere zur Darstellung von Information, beispielsweise in Form eines Bildes , eingerichtet .
Das Substrat ist insbesondere zu einer mechanischen Stabilisierung der Anzeigevorrichtung eingerichtet . Des Weiteren weist das Substrat bevorzugt elektrische Leiterbahnen auf . Die elektrischen Leiterbahnen umfassen beispielsweise eine Metallisierung auf einer Oberfläche des Substrats . Die elektrischen Leiterbahnen sind insbesondere zu einer Verbindung der Viel zahl optoelektronischer Elemente mit einer externen Stromversorgung eingerichtet . Des Weiteren wird die Viel zahl optoelektronischer Elemente über die elektrischen Leiterbahnen bevorzugt mit einem Bus elektrisch verbunden . Der Bus ist insbesondere zu einer Informationsübertragung zwischen den optoelektronischen Elementen und der externen Steuereinheit eingerichtet .
Durch das oben beschriebene Testen und Aussortieren defekter optoelektronischer Elemente im Herstellungsverfahren ist beispielsweise ein aufwändiger Austausch defekter Bildpunkte in der fertig hergestellten Anzeigevorrichtung nicht notwendig . Des Weiteren ist zum Beispiel eine Anordnung redundanter Bildpunkte in der Anzeigevorrichtung als Ersatz defekter Bildpunkte nicht notwendig . Somit führt das hier beschriebene Verfahren vorteilhaft zu einer Zeit- und Kostenersparnis bei der Herstellung der Anzeigevorrichtung . Des Weiteren wird ein optoelektronisches Element angegeben . Das optoelektronische Element ist insbesondere mit dem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer Viel zahl optoelektronischer Elemente herstellbar . Alle Merkmale des optoelektronischen Elements sind auch für das Verfahren zur Herstellung einer Viel zahl optoelektronischer Elemente of fenbart und umgekehrt .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist das optoelektronische Element einen Träger mit einer Hauptfläche auf . Der Träger ist bevorzugt flexibel und/oder zumindest teilweise transparent für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektralbereich . Der Träger umfasst insbesondere eine Kunststof f folie , beispielsweise aus Polyimid .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Elements sind ein integrierter Schaltkreis und zumindest eine lichtemittierende Diode auf der Hauptfläche des Trägers aufgebracht . Die zumindest eine lichtemittierende Diode ist mit dem integrierten Schaltkreis elektrisch verbunden . Beispielsweise weist der Träger elektrische Verbindungen in der Form von Leiterbahnen auf der Hauptfläche des Trägers oder innerhalb des Trägers auf .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Elements weist der Träger zumindest eine elektrische Kontaktbahn auf , die sich bis zu einem Rand der Hauptfläche des Trägers erstreckt . Während des bestimmungsgemäßen Betriebs des optoelektronischen Elements fließt insbesondere kein elektrischer Strom entlang der zumindest einen Kontaktbahn . Gemäß einer bevorzugten Aus führungs form umfasst das optoelektronische Element :
- einen Träger mit einer Hauptfläche ,
- einen integrierten Schaltkreis , der auf der Hauptfläche des Trägers aufgebracht ist , und
- zumindest eine lichtemittierende Diode , die auf der Hauptfläche des Trägers aufgebracht und mit dem integrierten Schaltkreis elektrisch verbunden ist , wobei
- der Träger zumindest eine elektrische Kontaktbahn aufweist , die sich bis zu einem Rand der Hauptfläche des Trägers erstreckt .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Elements ist die elektrische Kontaktbahn mit dem integrierten Schaltkreis und/oder der lichtemittierenden Diode elektrisch verbunden und die elektrische Kontaktbahn ist bestimmungsgemäß nicht zu einer externen elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Elements eingerichtet . Die elektrische Kontaktbahn ist insbesondere verschieden von der elektrischen Verbindung zwischen dem integrierten Schaltkreis und der zumindest einen lichtemittierenden Diode , über die während des Betriebs des optoelektronischen Elements der Betriebsstrom der lichtemittierenden Diode fließt .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Elements weist die elektrische Kontaktbahn am Rand des Trägers Vereinzelungsspuren auf . Insbesondere wird die elektrische Kontaktbahn im Herstellungsverfahren bei der Vereinzelung durchtrennt . Somit weist die elektrische Kontaktbahn am Rand des Trägers beispielsweise eine Aufrauhung oder Schmauchspuren als Folge eines Zersägens oder eines Schneidens des Wafers mit einem Laserstrahl auf . Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Elements weist der Träger elektrische Anschlusskontakte zu einer externen elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Elements auf und die elektrischen Anschlusskontakte sind auf einer der Hauptfläche gegenüberliegenden Fläche des Trägers angeordnet . Insbesondere sind die elektrischen Anschlusskontakte vom Rand des Trägers beabstandet .
Über die elektrischen Anschlusskontakte kann das optoelektronische Element beispielsweise auf das Substrat der Anzeigevorrichtung aufgebracht , sowie elektrisch und mechanisch verbunden werden . Beispielsweise werden die Anschlusskontakte auf den elektrischen Leiterbahnen und/oder auf Kontakt flächen auf dem Substrat der Anzeigevorrichtung aufgelötet oder mit einem elektrisch leitfähigen Kleber auf geklebt .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Elements weisen die elektrischen Anschlusskontakte eine laterale Ausdehnung von j eweils höchstens 100 pm, bevorzugt von j eweils höchstens 50 pm auf . Hier und im Folgenden bezeichnet „lateral" eine Richtung parallel zur Hauptfläche des Trägers . Die laterale Ausdehnung bezeichnet beispielsweise einen maximalen Durchmesser des elektrischen Anschlusskontakts in lateraler Richtung .
Durch die kleine laterale Ausdehnung der elektrischen Anschlusskontakte ist das optoelektronische Element beispielsweise nicht oder nur schwer mit einer Nadelkarte für einen Test der Funktions fähigkeit des optoelektronischen Elements kontaktierbar . Durch das oben beschriebene Herstellungsverfahren kann das optoelektronische Element j edoch vorteilhaft im Waferverbund getestet werden . Somit ist eine aufwändige elektrische Kontaktierung eines einzelnen optoelektronischen Elements zum Test des optoelektronischen Elements vorteilhaft nicht notwendig .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form des optoelektronischen Elements weisen die lichtemittierenden Dioden eine laterale Ausdehnung von j eweils höchstens 100 pm, bevorzugt von j eweils höchstens 50 pm auf . Die laterale Ausdehnung bezeichnet beispielsweise eine Kantenlänge der lichtemittierenden Diode . Die lichtemittierenden Dioden sind insbesondere Mikro-LEDs , die eine besonders kompakte Bauform aufweisen . Elektrische Kontakte zur elektrischen Kontaktierung der Mikro-LEDs können dabei auf einer Seite oder auf zwei verschiedenen Seiten j eweils einer Mikro-LED angeordnet sein .
Eine Mikro-LED ist eine Leuchtdiode ( engl . „light emitting diode" , abgekürzt „LED" ) , die eine besonders kleiner Größe aufweist . Die Mikro-LED ist insbesondere kein Laser .
Bei der Mikro-LED ist beispielsweise ein Aufwachssubstrat , auf dem eine Halbleiterschichtenfolge der Mikro-LED epitaktisch aufgewachsen wurde , entfernt . In anderen Worten weist die Mikro-LED kein Aufwachssubstrat auf . Eine Dicke oder Höhe der Mikro-LED in Wachstumsrichtung der Halbleiterschichtenfolge beträgt beispielsweise zwischen einschließlich 1 , 5 pm und einschließlich 10 pm .
Die Mikro-LED weist zum Beispiel eine rechteckige oder anders förmige Strahlungsemissions fläche auf . In Draufsicht auf die Schichten der Halbleiterschichtenfolge beträgt j ede laterale Erstreckung der Strahlungsemissions fläche beispielsweise höchstens 100 pm oder höchstens 70 pm .
Beispielsweise beträgt bei rechteckigen Mikro-LEDs eine Kantenlänge - insbesondere in Draufsicht auf die Schichten der Halbleiterschichtenfolge - höchstens 70 pm oder höchstens 50 pm . Mikro-LEDs werden zum Beispiel auf Wafern mit - für die pLED zerstörungs frei - lösbaren Haltestrukturen bereitgestellt . Mikro-LEDs werden beispielsweise auch als pLEDs , p-LEDs , uLEDs , u-LEDs oder Micro Light Emitting Diodes bezeichnet .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form weist das optoelektronische Element eine laterale Ausdehnung, beispielsweise eine Kantenlänge , von höchstens 500 pm, bevorzugt von höchstens 250 pm auf .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form weist das optoelektronische Element eine erste lichtemittierende Diode , eine zweite lichtemittierende Diode und eine dritte lichtemittierende Diode auf . Die erste lichtemittierende Diode emittiert elektromagnetische Strahlung in einem roten Spektralbereich . Der rote Spektralbereich umfasst beispielsweise Wellenlängen zwischen einschließlich 570 nm und einschließlich 650 nm . Die zweite lichtemittierende Diode emittiert elektromagnetische Strahlung in einem grünen Spektralbereich . Der grüne Spektralbereich umfasst beispielsweise Wellenlängen zwischen einschließlich 500 nm und einschließlich 570 nm . Die dritte lichtemittierende Diode emittiert elektromagnetische Strahlung in einem blauen Spektralbereich . Der blaue Spektralbereich umfasst beispielsweise Wellenlängen zwischen einschließlich 400 nm und einschließlich 500 nm . Der integrierte Schaltkreis ist beispielsweise dazu eingerichtet , eine Helligkeit und/oder eine Farbe der vom optoelektronischen Element im Betrieb erzeugten elektromagnetischen Strahlung einzustellen . Die Farbe kann beispielsweise durch Einstellen einer relativen Helligkeit zwischen der ersten, der zweiten und der dritten lichtemittierenden Diode eingestellt werden .
Des Weiteren wird eine Anzeigevorrichtung angegeben . Die Anzeigevorrichtung wird insbesondere mit dem hier beschriebenen Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung hergestellt . Alle Merkmale der Anzeigevorrichtung sind auch für das Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung of fenbart und umgekehrt .
Gemäß zumindest einer Aus führungs form weist die Anzeigevorrichtung ein Substrat sowie eine Viel zahl oben beschriebener optoelektronischer Elemente auf , die auf einer Hauptfläche des Substrats angeordnet sind . Jedes optoelektronische Element bildet einen individuell adressierbaren Bildpunkt der Anzeigevorrichtung . Der integrierte Schaltkreis in j edem optoelektronischen Element ist insbesondere über den Bus mit der externen Steuereinrichtung verbunden .
Beispielsweise sind die optoelektronischen Elemente in Form eines regelmäßigen oder unregelmäßigen zweidimensionalen Arrays auf der Hauptfläche des Substrats angeordnet . Zum Beispiel sind die optoelektronischen Elemente in Form eines Symbols oder mehrerer Symbole angeordnet . Insbesondere kann ein Abstand zwischen optoelektronischen Elementen innerhalb verschiedener Symbole unterschiedlich sein . Dabei ist ein Abstand zwischen benachbarten optoelektronischen Elementen auf dem Substrat insbesondere größer, als ein Abstand zwischen benachbarten optoelektronischen Elementen während des Herstellungsverfahrens auf dem Wafer vor der Vereinzelung .
Die optoelektronischen Elemente im zweidimensionalen Array sind beispielsweise zeilenweise und/oder spaltenweise mit dem Bus elektrisch verbunden . Dabei sind die optoelektronischen Elemente einer Zeile bzw . einer Spalte über die elektrischen Leiterbahnen zum Beispiel derart elektrisch in Serie geschalten, dass elektrische Signale zwischen benachbarten optoelektronischen Elementen über den Bus weitergegeben werden können ( „Daisy-Chain Schaltung" ) .
Durch die elektrische Verbindung der optoelektronischen Elemente mit dem Bus kann insbesondere j edes optoelektronische Element und somit j eder Bildpunkt während des Betriebs der Anzeigevorrichtung individuell angesteuert werden . Durch die Verwendung des Busses ist es insbesondere nicht notwendig, separate elektrische Leiterbahnen vom Steuergerät zu j edem einzelnen Bildpunkt vorzusehen, um die einzelnen Bildpunkte individuell ansteuern zu können . Somit wird vorteilhaft eine geringere Fläche des Substrats von den elektrischen Leiterbahnen bedeckt . Die oben beschriebenen optoelektronischen Elemente sind somit vorteilhaft als Bildpunkte in zumindest teilweise transparenten Anzeigevorrichtungen einsetzbar .
Gemäß zumindest einer weiteren Aus führungs form der Anzeigevorrichtung ist das Substrat flexibel und/oder transparent für elektromagnetische Strahlung in einem sichtbaren Spektralbereich . Das Substrat umfasst insbesondere eine Kunststof f folie , beispielsweise aus Polyethylenterephthalat , kurz PET . Durch das flexible Substrat kann die Anzeigevorrichtung beispielsweise einfach auf einer gekrümmten Oberfläche aufgebracht werden . Zum Beispiel kann die Anzeigevorrichtung mit dem transparenten Substrat in ein Fenster integriert werden .
Weitere vorteilhafte Aus führungs formen und Weiterbildungen des Verfahrens zur Herstellung einer Viel zahl optoelektronischer Elemente , des optoelektronischen Elements , des Verfahrens zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung sowie der Anzeigevorrichtung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren beschriebenen Aus führungsbeispielen .
Die Figuren 1 und 2 zeigen schematische Darstellungen eines Stadiums eines Verfahrens zur Herstellung einer Viel zahl optoelektronischer Elemente gemäß verschiedener Aus führungsbeispiele .
Figur 3 zeigt einen schematischen Ausschnitt eines Wafers in einem Stadium eines Verfahrens zur Herstellung einer Viel zahl optoelektronischer Elemente gemäß einem Aus führungsbeispiel .
Die Figuren 4 bis 6 zeigen schematische Darstellungen eines optoelektronischen Elements gemäß verschiedener Aus führungsbeispiele .
Figur 7 zeigt eine schematische Darstellung einer Anzeigevorrichtung gemäß einem Aus führungsbeispiel .
Gleiche , gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugs zeichen versehen . Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten
Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten . Vielmehr können einzelne Elemente , insbesondere Schichtdicken, zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein .
Figur 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Hauptfläche eines Wafers 4 nach einem Schritt eines Verfahrens zur Herstellung einer Viel zahl optoelektronischer Elemente gemäß einem Aus führungsbeispiel , bei dem eine Viel zahl von lichtemittierenden Dioden 2 und eine Viel zahl von integrierten Schaltkreisen 3 auf der Hauptfläche des Wafer 4 aufgebracht wurden . Die Hauptfläche des Wafers 4 erstreckt sich dabei in x-Richtung und in y-Richtung .
Die lichtemittierenden Dioden 2 und die integrierten Schaltkreise 3 sind derart auf dem Wafer 4 angeordnet , dass j edes optoelektronische Element 1 nach dem Vereinzeln in einem späteren Verfahrensschritt genau einen integrierten Schaltkreis 3 sowie drei lichtemittierende Dioden 2 aufweist . Bei dem Vereinzeln wird der Wafer 4 entlang der Trennlinien 20 durchtrennt .
Der Wafer 4 umfasst ein stabilisierendes Element , beispielsweise aus Glas , auf dem eine Schicht oder mehrere Schichten eines Trägermaterials , beispielsweise Polyimid, aufgebracht sind . Das Trägermaterial bildet nach dem Vereinzeln einen Träger 9 für j edes optoelektronische Element 1 ( siehe zum Beispiel Figuren 4 bis 6 ) . Auf dem Trägermaterial oder innerhalb des Trägermaterials sind elektrische Kontaktbahnen 5 angeordnet , die sich über Trennlinien 20 hinweg erstrecken . Die elektrischen Kontaktbahnen 5 sind zu einer elektrischen Stromversorgung der Viel zahl lichtemittierender Dioden 2 sowie der Viel zahl integrierter Schaltkreise 3 während einer Funktionsüberprüfung der optoelektronischen Elemente 1 im Waferverbund eingerichtet .
Durch j edes optoelektronische Element 1 erstrecken sich insbesondere zwei Kontaktbahnen 5 . Dabei ist eine erste Kontaktbahn 5 zur Erdung des integrierten Schaltkreises 3 eingerichtet . Über eine zweite Kontaktbahn 5 wird beispielsweise während des Testens eine elektrische Betriebsspannung an den integrierten Schaltkreis 3 sowie an die drei lichtemittierenden Dioden 2 eines optoelektronischen Elements 1 angelegt .
Die elektrischen Kontaktbahnen 5 sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet und erstrecken sich in Figur 1 in y-Richtung über den Wafer 4 . In y-Richtung nebeneinander angeordnete optoelektronische Elemente 1 , die von einer zusammenhängenden elektrischen Kontaktbahn 5 durchlaufen werden, bilden somit eine Gruppe , die beispielsweise unabhängig von anderen Gruppen getestet werden kann .
Am Rand des Wafers 4 sind Testkontakt flächen 19 angeordnet , die mit den elektrischen Kontaktbahnen 5 elektrisch verbunden sind . Die Testkontakt flächen 19 weisen insbesondere eine größere Flächenausdehnung auf , als elektrische Anschlusskontakte 15 eines optoelektronischen Elements 1 . Insbesondere sind die Testkontakt flächen 19 einfach mit externen Testeinrichtungen, beispielsweise Nadelkarten, kontaktierbar . Somit kann die betriebsgemäße Funktionsweise der integrierten Schaltkreise 3 sowie der lichtemittierenden Dioden 2 einfach im Waferverbund im Rahmen eines nachfolgenden Verfahrensschrittes überprüft werden, bevor der Wafer 4 entlang der Trennlinien 20 vereinzelt wird .
Die Testkontakt flächen 19 können auch innerhalb des Wafers 4 angeordnet sein . Beispielsweise sind Testkontakt flächen 19 zur elektrischen Kontaktierung von vordefinierten Gruppen von optoelektronischen Elementen 1 eingerichtet , die über die elektrischen Kontaktbahnen miteinander verbunden sind .
Beim Testen der optoelektronischen Elemente 1 im Waferverbund wird über die elektrischen Kontaktbahnen 5 eine elektrische Spannung an die integrierten Schaltkreise 3 angelegt . Daraufhin führen die integrierten Schaltkreise 3 einen Selbsttest durch, bei dem die daran angeschlossenen lichtemittierenden Dioden 2 aufleuchten . Falls das optoelektronische Element 1 defekt ist , leuchten die entsprechenden lichtemittierenden Dioden 2 nicht auf , und das defekte optoelektronische Element 1 kann nach dem Vereinzeln aussortiert werden .
Figur 2 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Hauptfläche eines Wafers 4 nach einem Verfahrensschritt gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel . Im Unterschied zum Aus führungsbeispiel in Figur 1 sind auf dem Wafer 4 in Figur 2 zusätzliche elektrische Kontaktbahnen 5 angeordnet , die sich in x-Richtung erstrecken . Dabei sind die in x-Richtung verlaufenden elektrischen Kontaktbahnen 5 von den in y- Richtungen verlaufenden elektrischen Kontaktbahnen 5 elektrisch isoliert . Beispielsweise sind die elektrischen Kontaktbahnen 5 in unterschiedlichen Ebenen innerhalb der Schichtenfolge des Trägermaterials oder auf gegenüberliegenden Hauptflächen 10 des Trägers 9 angeordnet
(hier nicht gezeigt ) . Die in x-Richtung verlaufenden elektrischen Kontaktbahnen 5 bilden einen seriellen Bus 23 , mit dem die integrierten Schaltkreise verbunden sind . Dabei sind in x-Richtung nebeneinander angeordnete integrierte Schaltkreise 3 über zwei parallel verlaufende elektrische Kontaktbahnen 5 elektrisch in Serie geschalten, die den seriellen Bus 23 bilden .
Während eines Tests der optoelektronischen Elemente 1 im Waferverbund können somit elektrische Signale über den seriellen Bus 23 zwischen benachbarten integrierten Schaltkreisen 3 ausgetauscht und/oder an eine externe Testeinheit weitergegeben werden . Insbesondere messen die integrierten Schaltkreise 3 während des Tests eine elektrische Spannung an Anschlüssen, mit denen die lichtemittierenden Dioden 2 verbunden sind . Falls eine lichtemittierende Diode 2 defekt ist , wird eine entsprechende Information über den seriellen Bus 23 an die externe Testeinheit gesandt . Somit ist hier beim Test keine optische Kontrolle des Wafers notwendig . Nach dem Vereinzeln können dann defekte optoelektronische Elemente 1 aussortiert werden .
Figur 3 zeigt eine schematische Draufsicht auf einen Ausschnitt der Hauptfläche eines Wafers 4 nach einem Verfahrensschritt gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel . Insbesondere zeigt Figur 3 zwei aneinander grenzende optoelektronische Elemente 1 auf dem Wafer 4 vor einem Vereinzeln entlang der Trennlinien 20 .
Eine elektrische Kontaktbahn 5 erstreckt sich in y-Richtung über die Trennlinie 20 hinweg . An der Trennlinie 20 weist die elektrische Kontaktbahn 5 eine Verj üngung 6 auf . In anderen Worten weist eine Breite der elektrischen Kontaktbahn 5 an der Trennlinie 20 ein Minimum auf . Beispielsweise beträgt die Breite der elektrischen Kontaktbahn 5 an der Trennlinie 20 höchstens die Häl fte einer mittleren Breite der elektrischen Kontaktbahn 5 . Dabei bezeichnet die Breite eine räumliche Ausdehnung der elektrischen Kontaktbahn 5 in x-Richtung .
Figur 4 zeigt eine Draufsicht auf die Hauptfläche 10 eines Trägers 9 eines optoelektronischen Elements 1 gemäß einem Aus führungsbeispiel . Das optoelektronische Element 1 wird insbesondere durch Vereinzeln des Wafers 4 in Figur 1 entlang der Trennlinien 20 hergestellt und umfasst einen Träger 9 , auf dessen Hauptfläche 10 ein integrierter Schaltkreis 3 und drei lichtemittierende Dioden 2 angeordnet sind .
Die erste lichtemittierende Diode 11 emittiert im Betrieb elektromagnetische Strahlung im roten Spektralbereich, die zweite lichtemittierende Diode 12 emittiert im Betrieb elektromagnetische Strahlung im grünen Spektralbereich und die dritte lichtemittierende Diode 13 emittiert im Betrieb elektromagnetische Strahlung im blauen Spektralbereich . Die lichtemittierenden Dioden 11 , 12 , 13 sind über elektrische Verbindungen 16 , beispielsweise Leiterbahnen, mit dem integrierten Schaltkreis 3 elektrisch verbunden . Der integrierte Schaltkreis 3 steuert im Betrieb eine Helligkeit und/oder eine Farbe der vom optoelektronischen Element 1 ausgekoppelten elektromagnetischen Strahlung .
Der Träger 9 umfasst Schichten aus einem Kunststof f , beispielsweise aus Polyimid, zwischen denen elektrische Kontaktbahnen 5 angeordnet sind . Die elektrischen Kontaktbahnen 5 erstrecken sich in y-Richtung bis zu einem Rand 14 des optoelektronischen Elements 1 und weisen dort Vereinzelungsspuren auf . Die elektrischen Kontaktbahnen 5 sind mit einem Anschlusskontakt 15 zur elektrischen Stromversorgung der lichtemittierenden Dioden 11 , 12 , 13 , sowie mit Anschlusskontakten 15 zur elektrischen Stromversorgung des integrierten Schaltkreises 3 elektrisch verbunden . Während des bestimmungsgemäßen Betriebs des optoelektronischen Elements 1 fließt allerdings kein elektrischer Strom durch die elektrischen Kontaktbahnen 5 .
Das optoelektronische Element 1 weist elektrische Anschlusskontakte 15 an einer der Hauptfläche 10 gegenüberliegenden Rückseite des Trägers 9 auf , die zur externen elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Elements 1 eingerichtet sind . Dabei sind die Anschlusskontakte VLED und VDD zum Anlegen einer elektrischen Betriebsspannung an die lichtemittierenden Dioden 2 beziehungsweise an den integrierten Schaltkreis 3 eingerichtet , während der Anschlusskontakt GND zur Erdung des integrierten Schaltkreises 3 eingerichtet ist . Die Anschlusskontakte S I01n, S IO1P und S IO2n, S IO2P sind zum Anschluss des integrierten Schaltkreises 3 an einen seriellen Bus eingerichtet .
Figur 5 zeigt eine Draufsicht auf die Hauptfläche 10 eines Trägers 9 eines optoelektronischen Elements 1 gemäß einem weiteren Aus führungsbeispiel . Das optoelektronische Element 1 wird insbesondere durch Vereinzeln des Wafers 4 in Figur 2 entlang der Trennlinien 20 hergestellt .
Im Vergleich zum optoelektronischen Element 1 in Figur 1 weist das optoelektronische Element 1 in Figur 2 zusätzliche elektrische Kontaktbahnen 5 auf , die sich in x-Richtung bis zum Rand 14 des Trägers 9 erstrecken . Diese elektrischen Kontaktbahnen 5 sind mit Anschlusskontakten 15 des integrierten Schaltkreises 3 elektrisch verbunden, die zum Anschluss des integrierten Schaltkreises 3 an einen seriellen Bus eingerichtet sind . Während des bestimmungsgemäßen Betriebs des optoelektronischen Elements 1 werden über diese elektrische Kontaktbahnen 5 j edoch keine elektrischen Signale übertragen . Vielmehr wird der integrierten Schaltkreis 3 über die elektrischen Anschlusskontakte 15 auf der Rückseite des Trägers 9 mit dem seriellen Bus elektrisch verbunden .
Figur 6 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines optoelektronischen Elements 1 gemäß einem Aus führungsbeispiel . Das optoelektronische Element 1 umfasst einen Träger 9 mit einer Hauptfläche 10 , auf der integrierter Schaltkreis 3 und eine lichtemittierende Diode 2 angeordnet , und über eine elektrische Verbindung 16 in Form einer Leiterbahn elektrisch miteinander verbunden sind .
Insbesondere fließt im Betrieb des optoelektronischen Elements 1 ein Betriebsstrom der lichtemittierenden Diode 2 über die elektrische Verbindung 16 .
Der Träger 9 umfasst mehrere Kunststof f schichten, beispielsweise aus Polyimid, zwischen denen die elektrische Verbindung 16 angeordnet ist . Elektrische Anschlusskontakte 16 zur externen Kontaktierung des optoelektronischen Elements 1 sind auf einer der Hauptfläche 10 des Trägers 9 gegenüberliegenden Seite angeordnet und über Durchkontaktierungen 21 und ein Verbindungsmittel 17 mit dem integrierten Schaltkreis 3 und der lichtemittierenden Diode 2 elektrisch verbunden . Das Verbindungsmittel 17 ist beispielsweise ein Lot oder ein elektrisch leitfähiger Kleber . Innerhalb des Trägers 9 ist des Weiteren eine elektrische Kontaktbahn 5 angeordnet , die sich bis zu einem Rand 14 des optoelektronischen Elements 1 erstreckt und dort Vereinzelungsspuren aufweist . Die elektrische Kontaktbahn 5 ist insbesondere mit einem Anschluss zur Stromversorgung des integrierten Schaltkreises 3 elektrisch verbunden . Während des bestimmungsgemäßen Betriebs des optoelektronischen Elements 1 fließt allerding kein elektrischer Strom durch die elektrische Kontaktbahn 5 .
Auf einer dem Träger 9 gegenüberliegenden Seite des integrierten Schaltkreises 3 und der lichtemittierenden Diode 2 ist ein Deckelement 18 angeordnet . Das Deckelement 18 ist insbesondere transparent für im Betrieb erzeugte elektromagnetische Strahlung und zu einem Schutz des optoelektronischen Elements 1 vor Umgebungseinflüssen, beispielsweise vor Feuchtigkeit , eingerichtet . Das Deckelement 18 umfasst beispielsweise eine Kunststof f folie , oder ist aus einer Kunststof f folie gebildet , beispielsweise aus Polyimid oder Silikon . Zum Beispiel sind der Träger 9 und das Deckelement 18 miteinander verklebt oder verschweißt , wobei die lichtemittierende Diode 2 und der integrierte Schaltkreis 3 zwischen dem Träger 9 und dem Deckelement 18 angeordnet sind .
Figur 7 zeigt eine schematische Draufsicht auf die Hauptfläche eines Substrats 8 einer Anzeigevorrichtung 7 . Die Anzeigevorrichtung 7 ist insbesondere zur Darstellung von Information in Form eines Bildes eingerichtet . Auf dem Substrat 8 ist eine Viel zahl optoelektronischer Elemente 1 in Form eines zweidimensionalen Arrays angeordnet , wobei j edes optoelektronische Element 1 einen individuell ansteuerbaren Bildpunkt der Anzeigevorrichtung 7 bildet . Insbesondere ist ein Abstand A zwischen benachbarten optoelektronischen Elementen 1 auf dem Substrat 8 größer, als ein Abstand zwischen benachbarten optoelektronischen Elementen 1 auf dem Wafer 4 während des Verfahrens zur Herstellung der Viel zahl optoelektronischer Elemente 1 ( siehe zum Beispiel Figuren 1 oder 2 ) .
Das Substrat 8 ist eine flexible Folie , beispielsweise aus Polyethylenterephthalat , die transparent für elektromagnetische Strahlung im sichtbaren Spektralbereich ist . Auf dem Substrat 8 sind elektrische Leiterbahnen 22 angeordnet , über die die optoelektronischen Elemente 1 elektrisch kontaktiert sind . Zumindest ein Teil der elektrischen Leiterbahnen 22 bilden einen seriellen Bus 23 , über den beispielsweise j eweils in einer Reihe angeordnete optoelektronische Elemente 1 an ein externes Steuergerät angeschlossen werden können . Dabei können die optoelektronischen Elemente 1 über die elektrischen Leiterbahnen 22 gleich elektrisch verschalten sein, wie über die elektrischen Kontaktbahnen 5 beim Testen im Waferverbund während des Herstellungsverfahrens ( siehe zum Beispiel Figur 2 ) .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2022 114 825 . 4 , deren Of fenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird .
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Aus führungsbeispiele auf diese beschränkt . Vielmehr umfasst die Erfindung j edes neue Merkmal sowie j ede Kombination von Merkmalen, was insbesondere j ede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet , auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
Bezugs zeichenliste
1 optoelektronisches Element
2 lichtemittierende Diode
3 integrierter Schaltkreis
4 Wafer
5 elektrische Kontaktbahn
6 Verj üngung
7 Anzeigevorrichtung
8 Substrat
9 Träger
10 Hauptfläche
11 erste lichtemittierende Diode
12 zweite lichtemittierende Diode
13 dritte lichtemittierende Diode
14 Rand
15 elektrischer Anschlusskontakt
16 elektrische Verbindung
17 Verbindungsmittel
18 Deckelement
19 Testkontakt fläche
20 Trennlinie
21 Durchkontaktierung
22 elektrische Leiterbahn
23 Bus
A Abstand
Vdd Anschlusskontakt für elektrische Betriebsspannung
VLED Anschlusskontakt für elektrische Betriebsspannung
GND Anschlusskontakt für Erdung
S I01n Anschlusskontakt für seriellen Bus
S IOlp Anschlusskontakt für seriellen Bus
S IO2n Anschlusskontakt für seriellen Bus
S IO2P Anschlusskontakt für seriellen Bus

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung einer Vielzahl optoelektronischer Elemente (1) mit den Schritten: a) Bereitstellen einer Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (2) und einer Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) ; b) Bereitstellen eines Wafers (4) mit einer Vielzahl von elektrischen Kontaktbahnen (5) , die zu einer elektrischen Verschaltung der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (2) und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) eingerichtet sind; c) Aufbringen der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (2) und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) auf den Wafer ( 4 ) ; d) Testen der Vielzahl von lichtemittierenden Dioden (2) und der Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) im Waferverbund; e) Vereinzeln des Wafers (4) in eine Vielzahl optoelektronischer Elemente (1) , wobei
- jedes optoelektronische Element (1) zumindest eine der lichtemittierenden Dioden (2) und einen der integrierten Schaltkreise (3) aufweist,
- im Betrieb des optoelektronischen Elements (1) der integrierte Schaltkreis (3) die zumindest eine lichtemittierende Diode (2) steuert, und
- zumindest ein Teil der elektrischen Kontaktbahnen (5) beim Vereinzeln durchtrennt wird.
2. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei die elektrischen Kontaktbahnen (5) an Stellen, wo die elektrischen Kontaktbahnen (5) in Schritt e) durchtrennt werden, dünner sind und/oder eine Verjüngung (6) aufweisen.
3. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei
- in Schritt d) über die elektrischen Kontaktbahnen (5) eine elektrische Spannung an die Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) oder an eine Gruppe von integrierten Schaltkreisen (3) angelegt wird,
- der integrierte Schaltkreis (3) nach Anlegen der elektrischen Spannung einen Selbsttest durchführt, bei dem die zumindest eine lichtemittierende Diode (2) aufleuchtet, und
- während des Selbsttests eine optische Kontrolle durchgeführt wird, so dass defekte optoelektronische Elemente (1) markiert und/oder nach Schritt e) aussortiert werden.
4. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei der Selbsttest des integrierten Schaltkreises (3) nach Schritt d) deaktiviert wird.
5. Verfahren nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei
- die Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) zu einer Informationsübertragung über einen Bus (23) eingerichtet sind, und
- die elektrischen Kontaktbahnen (5) die integrierten Schaltkreise (3) im Waferverbund mit dem Bus (23) verbinden.
6. Verfahren nach dem vorherigen Anspruch, wobei in Schritt d) die Vielzahl von integrierten Schaltkreisen (3) oder eine Gruppe von integrierten Schaltkreisen (3) eine elektrische Spannung und/oder einen elektrischen Strom an zumindest einem Ausgang des integrierten Schaltkrieses (3) misst, mit dem die zumindest eine lichtemittierende Diode (2) elektrisch verbunden ist, und über den Bus (23) eine Information zurück gibt, ob die zumindest eine lichtemittierende Diode (2) defekt ist.
7. Verfahren zur Herstellung einer Anzeigevorrichtung (7) mit den Schritten:
- Herstellen einer Vielzahl optoelektronischer Elemente (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
- Anordnen der optoelektronischen Elemente (1) auf einem Substrat (8) , so dass jedes optoelektronische Element (1) einen Bildpunkt der Anzeigevorrichtung (7) bildet.
8. Optoelektronisches Element (1) , aufweisend:
- einen Träger (9) mit einer Hauptfläche (10) ,
- einen integrierten Schaltkreis (3) , der auf der Hauptfläche (10) des Trägers (9) aufgebracht ist, und
- zumindest eine lichtemittierende Diode (2) , die auf der Hauptfläche (10) des Trägers (9) aufgebracht und mit dem integrierten Schaltkreis (3) elektrisch verbunden ist, wobei
- der Träger (9) zumindest eine elektrische Kontaktbahn (5) aufweist, die sich bis zu einem Rand (14) der Hauptfläche (10) des Trägers (9) erstreckt,
- die elektrische Kontaktbahn (5) mit dem integrierten Schaltkreis (3) und/oder der lichtemittierenden Diode (2) elektrisch verbunden ist, und
- die elektrische Kontaktbahn (5) bestimmungsgemäß nicht zu einer externen elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Elements (1) eingerichtet ist.
9. Optoelektronisches Element (1) nach Anspruch 8, wobei die elektrische Kontaktbahn (5) am Rand (14) des Trägers (9) Vereinzelungsspuren aufweist.
10. Optoelektronisches Element (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, wobei - der Träger (9) elektrische Anschlusskontakte (15) zu einer externen elektrischen Kontaktierung des optoelektronischen Elements (1) aufweist, und
- die elektrischen Anschlusskontakte (15) auf einer der Hauptfläche (10) gegenüberliegenden Fläche des Trägers (9) angeordnet sind.
11. Optoelektronisches Element (1) nach dem vorherigen Anspruch, wobei die elektrischen Anschlusskontakte (15) eine laterale Ausdehnung von jeweils höchstens 50 Mikrometern aufweisen.
12. Optoelektronisches Element (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 11, wobei die lichtemittierenden Dioden (2) eine laterale Ausdehnung von jeweils höchstens 100 Mikrometer aufweisen.
13. Optoelektronisches Element (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 12, wobei
- das optoelektronische Element (1) eine erste lichtemittierende Diode (11) , eine zweite lichtemittierende Diode (12) und eine dritte lichtemittierende Diode (13) aufweist,
- die erste lichtemittierende Diode (11) elektromagnetische Strahlung in einem roten Spektralbereich emittiert,
- die zweite lichtemittierende Diode (12) elektromagnetische Strahlung in einem grünen Spektralbereich emittiert, und
- die dritte lichtemittierende Diode (13) elektromagnetische Strahlung in einem blauen Spektralbereich emittiert.
14. Anzeigevorrichtung (7) , aufweisend
- ein Substrat (8) , und - eine Vielzahl von optoelektronischen Elementen (1) nach einem der Ansprüche 8 bis 13, die auf einer Hauptfläche (10) des Substrats (8) angeordnet sind, wobei
- jedes optoelektronische Element (1) einen individuell adressierbaren Bildpunkt der Anzeigevorrichtung (7) bildet.
15. Anzeigevorrichtung (7) nach dem vorherigen Anspruch, wobei das Substrat (8) flexibel und/oder transparent für elektromagnetische Strahlung in einem sichtbaren Spektralbereich ist.
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