TRÄGER UND BAUTEIL MIT PUFFERSCHICHT SOWIE VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINES BAUTEILS

Es wird ein Träger insbesondere für optoelektronische

Bauelemente angegeben. Außerdem wird ein Bauteil,

insbesondere ein optoelektronisches Bauteil, mit hoher mechanischer Stabilität angegeben. Des Weiteren wird ein Verfahren zur Herstellung eines Bauteils angegeben.

Bei einem Bauteil aufweisend einen Halbleiterchip, der mittels einer Verbindungsschicht auf einem metallischen Träger befestigt ist, treten bei Temperaturschwankungen aufgrund unterschiedlicher thermischer

Ausdehnungskoeffizienten auf der Trägerseite und auf der Halbleiterchipseite oft innere thermo-mechanische

Verspannungen auf. Die inneren Verspannungen können zu

Schädigungen, insbesondere zu ungewünschten Deformationen de Bauteils oder des Halbleiterchips oder des Trägers führen, wobei die Deformationen mechanische Brüche im Bauteil oder starke Verbiegungen und schließlich eine Delamination des Halbleiterchips vom Träger verursachen können.

Eine Aufgabe ist es, einen temperaturstabilen Träger und ein Bauteil mit erhöhter mechanischer Stabilität anzugeben. Eine weitere Aufgabe besteht darin, ein vereinfachtes und

effizientes Verfahren zur Herstellung eines mechanisch und thermisch stabilen Bauteils anzugeben.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Trägers weist dieser eine Pufferschicht und einen Grundkörper auf. Die Pufferschicht ist insbesondere auf dem Grundkörper

angeordnet. Der Träger ist insbesondere metallisch ausgebildet ist. Unter einem metallischen Träger wird

allgemein ein Träger verstanden, dessen Metallanteil

mindestens 50, 60, 70, 80, 90 oder mindestens 95 % des gesamten Gewichts und/oder des gesamten Volumens des Trägers beträgt. Zum Beispiel ist der Grundkörper aus einem ersten Metall gebildet oder besteht aus diesem. Die Pufferschicht kann aus einem zweiten Metall gebildet sein oder aus diesem bestehen. Insbesondere unterscheidet sich das erste Metall von dem zweiten Metall, zum Beispiel hinsichtlich der

Fließspannung.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Trägers ist dieser eine Leiterplatte. Der Grundkörper des Trägers kann einen metallischen Kern, etwa einen Leiterrahmen oder mehrere

Leiterrahmen der Leiterplatte bilden. Neben dem Grundkörper kann der Träger einen Formkörper, insbesondere einen

elektrisch isolierenden Formkörper aufweisen, der den

Grundkörper insbesondere umformt. Der Träger kann

Leiterbahnen aufweisen, die etwa auf der Montagefläche angeordnet sind. Beispielweise ist der Träger für die Montage und/oder für die elektrische Kontaktierung eines oder einer Mehrzahl von Halbleiterchips eingerichtet.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Trägers weist dieser eine erste Hauptfläche auf. Die erste Hauptfläche kann eine freiliegende Vorderseite des Trägers sein. Zum Beispiel ist die erste Hauptfläche eine Oberfläche der Pufferschicht, einer Metallisierungsschicht oder einer Verbindungsschicht. Der Träger kann eine zweite Hauptfläche aufweisen, die etwa durch eine freiliegende Rückseite des Trägers gebildet ist.

Der Träger weist insbesondere eine Montagefläche auf, die zur Aufnahme eines Bauelements, etwa eines Halbleiterchips eingerichtet ist. Zum Beispiel befindet sich die Pufferschicht zwischen der Montagefläche und dem Grundkörper. Die Montagefläche kann ein Teilbereich der ersten Hauptfläche oder die gesamte erste Hauptfläche sein. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Trägers weist die Pufferschicht eine Fließspannung aufweist, die mindestens 10 MPa und höchstens 300 MPa ist. Der Grundkörper und

Pufferschicht können hinsichtlich deren Materialauswahl derart gestaltet sein, dass eine Fließspannung des

Grundkörpers größer ist als die Fließspannung der

Pufferschicht .

Unter einer Fließspannung einer Schicht wird allgemein diejenige Normalspannung verstanden, die zum Erreichen und Aufrechterhalten des plastischen Fließens bei einachsigem

Spannungszustand der betreffenden Schicht erforderlich ist. Die Fließspannung einer Schicht kann allgemein auch als mittlere Fließspannung dieser Schicht aufgefasst werden. Die Fließspannung ist hauptsächlich vom Werkstoff, von der Größe der Verformung, der Dehnrate bzw. Verformungsrate und von der Umformungstemperatur abhängig. Die unter fachüblichen

Normbedingungen ermittelten Werte für Fließspannung für bekannte Werkstoffe können den Standardwerken entnommen werden. Im Zweifel können die Werte für Fließspannung bei einer Verformung, die 0,2 % höher liegt als die linearelastische Verformung, und bei einer Gesamtdehnrate zwischen einschließlich 10 ^~ ^/s und 10 ^~ 2/ _s oder zwischen einschließlich 10 ^~ /s _U nd 10 ^~ 4/s, etwa bei 5*10 ^~ ^/s oder bei 10-Vs, und bei Umformungstemperaturen zwischen einschließlich -50 °C und 280 °C, etwa bei einer Umformungstemperatur von 20 °C oder 75 °C ermittelt werden. In mindestens einer Ausführungsform des Trägers mit einer Pufferschicht und einem Grundkörper weist der Träger eine Montagefläche zur Aufnahme eines Halbleiterchips auf, wobei sich die Pufferschicht zwischen der Montagefläche und dem Grundkörper befindet. Die Pufferschicht weist eine

Fließspannung zwischen einschließlich 10 MPa und

einschließlich 300 MPa auf. Der Träger ist metallisch

ausgebildet. Bevorzugt ist der Grundkörper aus einem ersten Metall gebildet, wobei die Pufferschicht aus einem zweiten Metall gebildet ist, das sich von dem ersten Metall

unterscheidet. Der Grundkörper und Pufferschicht sind

hinsichtlich der Materialzusammensetzung derart gestaltet, dass eine Fließspannung des Grundkörpers größer ist als die Fließspannung der Pufferschicht.

Aufgrund der Anwesenheit der Pufferschicht kann eine

Verformung des Trägers, insbesondere des Grundkörpers, etwa in Form von Verbiegungen bei schwankenden Einsatztemperaturen minimiert werden. Auch das Fixieren, etwa das Löten des Halbleiterchips auf dem Träger zur Bildung eines stabilen Bauteils kann mit der Verwendung der Pufferschicht

zuverlässig durchgeführt werden, da die inneren mechanischen Verspannungen, die nach dem Löten und beim Abkühlen des Bauteils entstehen, zum großen Teil von der Pufferschicht aufgefangen werden können. Auch das Risiko bezüglich der

Bildung von Rissen innerhalb der Verbindungsschicht und/oder des Trägers wird reduziert.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Trägers weist dieser eine Metallisierungsschicht auf, die insbesondere eine galvanische Metallisierungsschicht ist. Die

Metallisierungsschicht grenzt insbesondere an die

Pufferschicht an. Zum Beispiel ist die Metallisierungsschicht in vertikaler Richtung zwischen dem Hauptkörper des Trägers und der Pufferschicht angeordnet. Auch ist es möglich, dass die Pufferschicht zwischen dem Hauptkörper des Trägers und der Metallisierungsschicht angeordnet ist. Die erste

Hauptfläche und/oder die Montagefläche des Trägers

können/kann durch eine Oberfläche, insbesondere durch eine zumindest bereichsweise freiliegende Oberfläche der

Metallisierungsschicht gebildet sein. Alternativ ist es möglich, dass die erste Hauptfläche und/oder die

Montagefläche des Trägers durch eine Oberfläche der

Pufferschicht oder einer auf dem Grundkörper angeordneten Verbindungsschicht gebildet sind/ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Bauteils weist dieses einen Halbleiterchip, eine Verbindungsschicht und einen Träger auf. Insbesondere ist der Halbleiterchip mittels der Verbindungsschicht, die beispielsweise eine Lotschicht ist, auf dem Träger befestigt. Der hier beschriebene Träger ist zur Bildung eines hier beschriebenen Bauteils besonders geeignet. Die im Zusammenhang mit dem Träger beschriebenen

Merkmale können daher für das Bauteil herangezogen werden und umgekehrt .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils umfasst der Halbleiterchip ein Substrat und einen auf dem Substrat angeordneten Halbleiterkörper. Insbesondere weist der

Halbleiterkörper eine Diodenstruktur auf. Zum Beispiel umfasst der Halbleiterkörper eine optisch aktive Zone, insbesondere eine p-n-Übergangszone . Im Betrieb des

Halbleiterchips ist die optisch aktive Zone insbesondere eingerichtet, elektromagnetische Strahlung im sichtbaren, ultravioletten oder im infraroten Spektralbereich zu

emittieren oder zu detektieren. Zum Beispiel ist der Halbleiterchip eine lichtemittierende Diode (LED) , etwa eine lichtemittierende Hochleistungsdiode, oder eine Photodiode.

Das Substrat kann ein Aufwachssubstrat sein, auf dem der Halbleiterkörper epitaktisch aufgewachsen ist. Auch ist es möglich, dass das Substrat verschieden von einem

Aufwachssubstrat ist. Der Halbleiterchip kann frei von einem Aufwachssubstrat sein. Das Substrat, auf dem der

Halbleiterkörper angeordnet ist, kann einen Grundkörper aufweisen, der elektrisch isolierend ausgebildet ist. Das Substrat kann insgesamt elektrisch isolierend sein.

Insbesondere ist das Substrat, insbesondere ein Grundkörper des Substrats, aus einem Material gebildet, das verschieden von einem Metall ist. Zum Beispiel basiert das Substrat oder der Grundkörper des Substrats auf einem Halbleitermaterial, etwa auf Si oder Ge, oder auf einem keramischen Material, etwa auf SiN oder SiC. Das Substrat kann zusätzlich

Füllstoffe etwa aus Kunstoffen aufweisen. Insbesondere kann das Substrat aus einer Mischung aus einem keramischen

Material und/oder Halbleitermaterial und einem Kunststoff oder mehreren Kunststoffen gebildet sein. Es ist möglich, dass mindestens 50, 60, 70, 80, oder mindestens 90 % des Gewichts und/oder des Volumens des Halbleiterchips auf das Substrat entfallen. Alternativ oder ergänzend ist es möglich, dass das Substrat einen metallischen Durchkontakt oder mehrere etwa zwei metallische Durchkontakte aufweist. In diesem Fall kann das Substrat einen Grundkörper aufweisen, der aus einem Halbleitermaterial oder aus einem elektrisch isolierenden Material gebildet ist. Der Durchkontakt oder die Mehrzahl von Durchkontakten kann sich durch den Grundkörper hindurch, etwa von einer Rückseite des Substrats bis zu einer Vorderseite des Substrats, erstrecken. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils weist dieses einen metallischen Träger auf. Der Halbleiterchip mit dem Substrat ist auf dem metallischen Träger angeordnet. Der metallische Träger kann einen Grundkörper aus Metall

aufweisen. Zum Beispiel ist der metallische Träger ein

Leiterrahmen oder eine Leiterplatte mit einem Metallkern, etwa eine Metallkernplatine. Das Bauteil wird insbesondere hauptsächlich von dem metallischen Träger mechanisch

getragen. Der metallische Träger ist insbesondere verschieden von einem allgemeinen Chipträger, der den Halbleiterkörper trägt und den Halbleiterchip stabilisiert. Zum Beispiel kann das Bauteil eine Mehrzahl von Halbleiterchips aufweisen, die jeweils ein separates Substrat enthalten und auf einem gemeinsamen metallischen Träger angeordnet sind.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils ist die Verbindungsschicht zwischen dem Halbleiterchip und dem metallischen Träger angeordnet. Bevorzugt ist die

Verbindungsschicht eine Lotschicht, insbesondere eine auf AuSn basierende Lotschicht und/oder eine indiumhaltige

Lotschicht. Durch die Verbindungsschicht kann der

Halbleiterchip auf dem metallischen Träger fixiert werden, zum Beispiel derart, dass das Substrat des Halbleiterchips dem metallischen Träger zugewandt ist. In vertikaler Richtung befindet sich das Substrat etwa zwischen dem Halbleiterkörper und dem Träger des Bauteils. Alternativ ist es möglich, dass der Halbleiterchip auf dem metallischen Träger derart fixiert ist, dass sich der Halbleiterkörper zwischen dem Substrat und dem Träger befindet.

Unter einer vertikalen Richtung wird allgemein eine Richtung verstanden, die quer insbesondere senkrecht, zu einer

Haupterstreckungsfläche des Halbleiterkörpers oder des Trägers gerichtet ist. Die vertikale Richtung ist etwa eine Wachstumsrichtung des Halbleiterkörpers. Unter einer

lateralen Richtung wird demgegenüber eine Richtung

verstanden, die entlang insbesondere parallel, zu der

Haupterstreckungsfläche des Halbleiterkörpers oder des

Trägers verläuft. Die vertikale Richtung und die laterale Richtung sind insbesondere senkrecht zueinander.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils weist der metallische Träger einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, der mindestens 1,5-mal, zweimal, dreimal, viermal, fünfmal oder mindestens zehnmal so groß ist wie ein

thermischer Ausdehnungskoeffizient des Substrats des

Halbleiterchips oder des gesamten Halbleiterchips. Im Zweifel wird unter einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten einer Schicht ein mittlerer thermischer Ausdehnungskoeffizient, etwa ein mittlerer thermischer Längenausdehnungskoeffizient dieser Schicht verstanden, der unter fachüblichen

Normbedingungen ermittelt wird. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils weist dieses eine Pufferschicht auf. Die Pufferschicht kann

zwischen dem Halbleiterchip und dem Träger angeordnet sein. Es ist möglich, dass die Pufferschicht ein Bestandteil des Trägers ist. Zum Beispiel ist die Pufferschicht im Träger integriert. Bevorzugt ist die Pufferschicht zwischen dem Grundkörper des Trägers und der Verbindungsschicht

angeordnet. Die Pufferschicht kann an den Grundkörper des Trägers und/oder an die Verbindungsschicht angrenzen.

Allgemein grenzen zwei Schichten aneinander an, wenn sie insbesondere im direkten Kontakt zueinander stehen oder sich zwischen ihnen nur eine einzige weitere Schicht, insbesondere eine Verbindungsschicht, oder eine Verbindungsstruktur befindet . Insbesondere ist die Pufferschicht hinsichtlich deren

Materialauswahl und/oder Geometrie dazu eingerichtet, innere mechanische Spannungen im Bauteil, etwa thermo-mechanische Verspannungen in der Verbindungsschicht, im Substrat, im Halbleiterchip und/oder im metallischen Träger auszugleichen oder zu reduzieren. Zweckmäßig ist die Pufferschicht gemäß einer Ausführungsform des Bauteils und/oder des Trägers aus einem duktilen Material gebildet. Zum Beispiel ist die

Pufferschicht eine duktile metallische Schicht oder eine duktile Metallschicht, die ein Metall wie Gold, Aluminium, Kupfer oder Ähnliches enthalten kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils und/oder des Trägers weist die Pufferschicht eine Fließspannung auf, die höchstens 300 MPa beträgt. Bevorzugt beträgt die

Fließspannung der Pufferschicht zwischen einschließlich 10 MPa und 300 MPa, etwa zwischen 50 MPa und 300 MPa, 100 MPa und 300 MPa, 150 MPa und 300 MPa, 200 MPa und 300 MPa oder zwischen einschließlich 10 MPa und 250 MPa, 10 MPa und 200 MPa, 10 MPa und 150 MPa, 10 MPa und 100 MPa oder zwischen einschließlich 100 MPa und 200 MPa.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils und/oder des Trägers ist die Pufferschicht grobkörnig ausgebildet. Zum Beispiel weist die Pufferschicht eine mittlere Korngröße auf, die größer als 100 nm ist, zum Beispiel zwischen

einschließlich 100 nm und 150 nm, zwischen einschließlich 100 nm und 200 nm, zwischen einschließlich 100 nm und 300 nm, oder zwischen einschließlich 100 nm und 1 ym. Die

grobkörnigen Partikel der Pufferschicht können Metalle oder Metalllegierungen sein. Insbesondere können die grobkörnigen Partikel in einem Matrixmaterial etwa aus einem Kunststoff eingebettet sein. Je nachdem wie grobkörnig die Pufferschicht ausgebildet ist, kann deren Fließgrenze eingestellt werden. Je grobkörniger die Pufferschicht ist, desto kleiner ist deren Fließspannung. In mindestens einer Ausführungsform eines Bauteils weist dieses einen Halbleiterchip, eine Pufferschicht, eine

Verbindungsschicht und einen metallischen Träger auf. Der Halbleiterchip umfasst ein Substrat und einen darauf

angeordneten Halbleiterkörper. Der metallische Träger weist einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten auf, der

mindestens 1,5-mal so groß ist wie ein thermischer

Ausdehnungskoeffizient des Substrats oder des

Halbleiterchips. Der Pufferschicht kann zwischen dem

metallischen Träger und dem Halbleiterchip angeordnet sein. Besonders bevorzugt ist der Halbleiterchip mittels der

Verbindungsschicht auf einer Montagefläche des metallischen Trägers derart befestigt, dass die Verbindungsschicht zwischen dem Halbleiterchip und der Pufferschicht angeordnet ist. Insbesondere grenzt die Verbindungsschicht an eine

Rückseite, etwa an das Substrat des Halbleiterchips an. Des Weiteren weist die Pufferschicht eine Fließspannung auf, die mindestens 10 MPa ist und höchstens 300 MPa beträgt.

Durch die Anwesenheit der Pufferschicht können innere

Verspannungen in dem Bauteil, die aufgrund unterschiedlicher thermischer Ausdehnungskoeffizienten auf der Trägerseite und auf der Halbleiterchipseite bei großen Temperaturschwankungen auftreten, reduziert werden. Eine Verformung des

Halbleiterchips und/oder des Trägers etwa in Form von

Verbiegungen kann somit bei schwankenden Einsatztemperaturen des Bauteils minimiert werden. Auch das Fixieren, etwa das Löten des Halbleiterchips auf dem Träger zur Bildung eines stabilen Bauteils kann mit der Verwendung der Pufferschicht zuverlässig durchgeführt werden, da die inneren mechanischen Verspannungen, die nach dem Löten und beim Abkühlen des

Bauteils entstehen, zum großen Teil von der Pufferschicht aufgefangen werden können. Auch das Risiko bezüglich der Bildung von Rissen innerhalb der Verbindungsschicht und/oder des Trägers wird reduziert.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils und/oder des Trägers weisen/weist das Substrat und/oder der Träger und/oder der Grundkörper des Trägers im Vergleich zu der Pufferschicht eine größere vertikale Schichtdicke auf.

Insbesondere ist die vertikale Schichtdicke des Substrats und/oder des Trägers und/oder des Grundkörpers des Trägers mindestens dreimal, fünfmal, zehnmal, zwanzigmal oder

mindestens fünfzigmal so groß wie die vertikale Schichtdicke der Pufferschicht.

Zum Beispiel weist die Pufferschicht eine vertikale

Schichtdicke zwischen einschließlich 250 nm und 50 ym auf, etwa zwischen einschließlich 1 ym und 10 ym, 2 ym und 10 ym, 3 ym und 10 ym oder zwischen einschließlich 300 nm und 5 ym, 300 nm und 3 ym oder zwischen einschließlich 10 ym und 40 ym, 1 ym und 5 ym oder zwischen einschließlich 1 ym und 3 ym. Das Substrat, der Grundkörper des Trägers und/oder der gesamte metallische Träger können/kann dagegen eine vertikale Schichtdicke von mindestens 50 ym aufweisen, zum Beispiel zwischen einschließlich 50 ym und 100 ym, 50 ym und 150 ym, 50 ym und 200 ym, 50 ym und 300 ym oder zwischen

einschließlich 50 ym und 400 ym. Es ist auch möglich, dass das Substrat und/oder der Grundkörper des Trägers und/oder der gesamte metallische Träger eine vertikale Schichtdicke größer als 400 ym aufweisen/aufweist. Der metallische Träger, insbesondere der Grundkörper des Trägers, kann als Wärmesenke für den Halbleiterchip dienen. Die Pufferschicht mit der vergleichsweise geringen vertikalen Ausdehnung weist somit einen geringen thermischen Widerstand auf, sodass die im Betrieb des Halbleiterchips erzeugte Wärme über die Pufferschicht in den metallischen Träger effizient zugeführt werden kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils und/oder des Trägers weisen/weist das Substrat und/oder der

Grundkörper des Trägers und/oder der gesamte metallische Träger im Vergleich zu der Pufferschicht eine größere

Fließspannung auf. Zum Beispiel beträgt der Unterschied mindestens 30 MPa, 40 MPa, 50 MPa, 60 MPa oder mindestens 100 MPa. Bei einer solchen Gestaltung des Bauteils oder des

Trägers werden im Vergleich zum Substrat und/oder zum

Grundkörper des metallischen Trägers das Einsetzen und

Aufrechterhalten des plastischen Fließens der Pufferschicht früher erreicht, wodurch Brüche innerhalb des Bauteils insbesondere im Bereich des Substrats oder der

Verbindungsschicht vermieden werden können. Das Substrat kann dabei aus einem Halbleitermaterial oder aus einem keramischen Material gebildet und daher im Vergleich zu der Pufferschicht und dem Grundkörper des metallischen Trägers etwa spröder ausgebildet sein.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils weist das Substrat im Vergleich zu der Pufferschicht eine größere vertikale Schichtdicke und eine größere Fließspannung

aufweist. Der metallische Träger, insbesondere der

Grundkörper des metallischen Träger kann eine größere

Fließspannung und/oder eine größere vertikale Schichtdicke aufweisen als die Pufferschicht. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils ist die Pufferschicht in Draufsicht auf den Träger zumindest

bereichsweise von dem Halbleiterchip überdeckt. Zum Beispiel überlappt der Halbleiterchip in Draufsicht vollständig mit der Pufferschicht. Mit anderen Worten weist der

Halbleiterchip insbesondere keinen Teilbereich auf, der in Draufsicht auf den Träger keine Überlappung mit der

Pufferschicht aufweist. In zumindest einer oder in allen lateralen Richtungen kann die Pufferschicht bereichsweise seitlich über den Halbleiterchip hinausragen. Die

Pufferschicht und/oder der Träger können/kann einen lateralen Querschnitt aufweisen, der mindestens genauso groß oder größer ist als ein maximaler lateraler Querschnitt des

Halbleiterchips .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils und/oder des Trägers ist der thermische Ausdehnungskoeffizient des Trägers größer als 8 ppm/K, zum Beispiel zwischen

einschließlich 8 ppm/K und 30 ppm/K. Der thermische

Ausdehnungskoeffizient des Substrats oder des Halbleiterchips kann kleiner als 15 ppm/K, etwa kleiner als 8 ppm/K, also kleiner als 8*10 ^~6 K ^_1 , zum Beispiel zwischen einschließlich 2 ppm/K und 15 ppm/ sein. Insbesondere unterscheidet sich der thermische Ausdehnungskoeffizient des metallischen Trägers oder des Grundkörpers des Trägers um mindestens 3 ppm/K, 5 ppm/K, 7 ppm/K oder um mindestens 10 ppm/K von dem

thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Substrats oder des Halbleiterchips . Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils ist das Substrat oder ein Grundkörper des Substrats des

Halbleiterchips aus einem keramischen Material, das auf SiN oder auf Sic basieren kann, oder aus einem Halbleitermaterial wie Si und Ge gebildet. Keramisches Material weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf und eignet sich besonders als Material für das Substrat einer Hochleistungsdiode. Ein solches

Substrat kann Kunststoffe und/oder metallische Durchkontakte aufweisen.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils und/oder des Trägers weist der Träger zumindest ein Material aus der Gruppe bestehend aus Ag, AI, Au, Cu, Mg, Mn, Ni, Pb, Pt, Sn, Mo, W, und Zn auf.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils und/oder des Trägers weist die Pufferschicht zumindest ein Metall auf oder besteht aus einem Metall oder einer Metalllegierung. Insbesondere kann die Pufferschicht aus einem duktilen Metall wie Au, AI, Cu oder auf einem ähnlichen Metall gebildet sein. Bevorzugt ist die Pufferschicht bezüglich deren

Materialauswahl und in Hinblick auf den Träger und/oder das Substrat derart ausgebildet, dass diese eine geringere

Fließspannung aufweist als der Träger und/oder das Substrat.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils und/oder des Trägers ist die Verbindungsschicht eine Lotschicht, zum Beispiel eine AuSn-basierte Lotschicht und/oder eine

indiumhaltige Lotschicht. Das Verbinden des Halbleiterchips mit dem Träger erfolgt bei einer Temperatur oberhalb der Schmelztemperatur des verwendeten Lots. Im Fall von AuSn ist die Schmelztemperatur um 280 °C oder größer. Beim Abkühlen reduziert sich die Größe des Bauteils, jedoch nicht

gleichmäßig im Bereich des Halbleiterchips und im Bereich des Trägers. Es hat sich herausgestellt, dass die Pufferschicht aus einem Metall oder aus einer Metalllegierung mit einer Fließspannung zwischen einschließlich 10 MPa und 300 MPa, insbesondere zwischen einschließlich 100 MPa und 300 MPa, starke Verspannungen im Bauteil über ein großes

Temperaturintervall etwa zwischen einschließlich -50 °C und 300 °C kompensieren kann. Somit lassen sich mögliche

Verbiegungen des Halbleiterchips und/oder des Trägers oder eine Delamination des Halbleiterchips bei

Temperaturschwankungen vermeiden .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils weist dieses eine Konverterschicht auf, die Phosphore, also

wellenlängenkonvertierende Leuchtstoffe enthält. Der

Halbleiterchip ist insbesondere eine Licht emittierende

Diode. Die Konverterschicht kann auf dem Halbleiterchip befestigt, etwa auf einer dem Träger abgewandten Oberfläche des Halbleiterchips angeordnet sein. Zum Beispiel ist die

Konverterschicht auf einer dem Substrat abgewandten Oberseite des Halbleiterkörpers angeordnet. Ist der Halbleiterkörper zwischen dem Substrat und dem Träger angeordnet, kann die Konverterschicht auf einer dem Halbleiterkörper abgewandten Oberseite des Substrats angeordnet sein. Insbesondere ist die Konverterschicht im Betrieb des Bauteils eingerichtet, kurzwellige insbesondere blaue oder ultraviolette Anteile der von dem Halbleiterchip emittierten elektromagnetischen

Strahlung in langwellige zum Beispiel in gelbe, grüne oder rote Anteile der elektromagnetischen Strahlung umzuwandeln.

Die Konverterschicht ist bevorzugt ein vorgefertigtes

Konverterplättchen, das eine im Rahmen der

Herstellungstoleranzen konstante vertikale Schichtdicke aufweisen kann. Das Konverterplättchen kann selbsttragend und insbesondere eben ausgebildet sein. Über eine weitere

Verbindungsschicht kann das Konverterplättchen auf dem

Halbleiterchip, etwa auf der Oberseite des Halbleiterchips, insbesondere auf der Oberseite des Halbleiterkörpers

befestigt werden. Die weitere Verbindungsschicht kann eine Haft- oder KlebstoffSchicht sein und ist insbesondere

verschieden von einer Lotschicht. Mit der Verwendung der Pufferschicht wird eine Verformung des Halbleiterchips verhindert oder zumindest reduziert, wodurch mechanische Spannungen insbesondere in der Kleberverbindung des

Konverterplättchen zum Halbleiterchip und damit auch das Risiko hinsichtlich der Farbortverschiebung reduziert werden. Mit anderen Worten können Farbortsschwankungen, die auf

Verformungen oder Verbiegungen der Konverterschicht oder des Konverterplättchens zurückzuführen sind, im Betrieb des

Bauteils vermieden oder minimiert werden. Durch die Pufferschicht werden mögliche Verbiegungen oder Verformungen des Bauteils, des Trägers oder des

Halbleiterchips verhindert oder reduziert, sodass eine stabile Verbindung zwischen dem Konverterplättchen und dem Halbleiterchip sichergestellt werden kann. Ohne die

Pufferschicht würden solche Verbiegungen oder Verformungen häufig auftreten, insbesondere wenn das Substrat und/oder der Träger eine vertikale Schichtdicke aufweisen/aufweist, die kleiner als 400 ym, insbesondere kleiner als 300 ym oder kleiner als 200 ym ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils bedeckt die Pufferschicht mindestens 90 % einer dem Träger

zugewandten Rückseite des Halbleiterchips beziehungsweise des Substrats. Beispielsweise bedeckt die Pufferschicht die

Rückseite des Halbleiterchips vollständig.. In Draufsicht weist der Träger und/oder die Pufferschicht zum Beispiel eine größere Oberfläche auf als der Halbleiterchip. Die

Pufferschicht befindet sich insbesondere nicht nur ausschließlich in den Bereichen unterhalb des Halbleiterchips und kann seitlich auf der Montagefläche des Trägers über den Halbleiterchip hinausragen. Es ist möglich, dass das Bauteil eine Mehrzahl von Halbleiterchips auf einem gemeinsamen metallischen Träger aufweist, wobei jeweils ein Teilbereich der Pufferschicht einem der Halbleiterchips eineindeutig oder mehreren Halbleiterchips zugeordnet ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils ist das Substrat zwischen dem Träger und dem Halbleiterkörper

angeordnet ist. Alternativ ist es möglich, dass der

Halbleiterkörper zwischen dem Träger und dem Substrat

angeordnet ist. Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils und/oder des Trägers ist die Pufferschicht strukturiert ausgebildet. Zum Beispiel ist die Montagefläche ein Teilbereich der ersten Hauptfläche des Trägers, wobei die Pufferschicht derart strukturiert ausgebildet ist, dass diese die Montagefläche vollständig und die erste Hauptfläche nur teilweise bedeckt. Die Größe der Montagefläche ist somit durch die

Strukturierung der Pufferschicht definiert. Alternativ kann die Pufferschicht zusammenhängend und/oder frei von Löchern ausgebildet sein. Insbesondere bedeckt die Pufferschicht in Draufsicht auf den Träger den Grundkörper des Trägers

vollständig. Mit anderen Worten kann die Pufferschicht eine der Pufferschicht zugewandte Oberfläche des Grundkörpers des Trägers und/oder die erste Hauptfläche des Trägers

vollständig bedecken.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Bauteils und/oder des Trägers ist die Pufferschicht derart strukturiert

ausgebildet, dass diese eine Öffnung oder mehrere Öffnungen aufweist. Die Öffnung kann sich entlang der vertikalen

Richtung durch die Pufferschicht hindurch oder in die

Pufferschicht hinein erstrecken. Insbesondere ist die Öffnung in der lateralen Richtung seitlich der Montagefläche

angeordnet ist. Zum Beispiel weist die Öffnung die Form eines Grabens oder eines Rahmens auf, der die Montagefläche lateral teilweise oder vollumfänglich umgibt. Die Pufferschicht kann durch die Öffnungen in eine Mehrzahl von Teilbereichen unterteilt sein. Die Teilbereiche können eine Mehrzahl von lateral beabstandeten Montageflächen für die Halbleiterchips bilden .

Gemäß zumindest einer Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines Bauteils wird das Bauteil nach der

Befestigung des Halbleiterchips oder der Mehrzahl von

Halbleiterchips auf dem Träger getempert. Zur Anpassung der Fließeigenschaften der Verbindungsschicht und/oder der

Pufferschicht kann das Bauteil bei Temperaturen zwischen einschließlich 125 °C und 200 °C getempert werden. Die

Wärmebehandlung kann über einen Zeitraum von einigen Minuten, etwa zwischen 10 Minuten und 50 Minuten, oder einigen

Stunden, etwa zwischen 1 Stunde und 10 Stunden, erfolgt werden. Die Verbindungsschicht ist etwa eine AuSn-basierte Lotschicht, deren Schmelztemperatur größer ist als die angewandten Temperaturen bei der Wärmebehandlung.

Durch die Wärmebehandlung können einerseits die inneren

Verspannungen im Bauteil und andererseits mögliche

Verbiegungen des Bauteils reduziert werden. Es hat sich herausgestellt, dass sich die Krümmung des Bauteils durch die Wärmebehandlung zusätzlich um mindestens 5 % bis zu 40 % reduzieren lässt. Das oben beschriebene Verfahren ist zur Herstellung eines hier beschriebenen Bauteils besonders geeignet. Die im

Zusammenhang mit dem Bauteil oder mit dem Träger

beschriebenen Merkmale können daher für das Verfahren

herangezogen werden und umgekehrt.

Weitere Vorteile, bevorzugte Ausführungsformen und

Weiterbildungen des Bauteils, der Trägers oder des Verfahrens ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den

Figuren 1 bis 6B erläuterten Ausführungsbeispielen. Es zeigen :

Figur 1A ein Vergleichsbeispiel für ein Bauteil ohne eine Pufferschicht in schematischer Schnittansicht,

Figur 1B ein Vergleichsbeispiel für ein Bauteil mit einer Pufferschicht in schematischer Schnittansicht,

Figuren 2A, 2B, 2C, 2D, 2E und 2F schematische Darstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele für einen Träger mit einer Pufferschicht jeweils in Schnittansicht,

Figuren 3A, 3B, 3C, 3D, 4A, 4B und 4C schematische

Darstellungen verschiedener Ausführungsbeispiele für ein Bauteil mit einer Pufferschicht jeweils in Schnittansicht, und

Figuren 5A, 5B, 5C, 5D, 6A und 6B graphische oder

tabellarische Darstellungen von Ergebnissen einiger

experimenteller Messungen und Simulationen von verschiedenen Bauteilen mit oder ohne eine Pufferschicht vor oder nach einer Wärmebehandlung, Figuren 7A und 7B schematische Darstellungen weiterer

Ausführungsbeispiele für ein Bauteil mit einer Pufferschicht jeweils in Schnittansicht, und Figur 8 schematische Darstellung eines weiteren

Ausführungsbeispiels für einen Träger mit einer

Pufferschicht .

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Figuren sind jeweils schematische Darstellungen und daher nicht unbedingt maßstabsgetreu. Vielmehr können vergleichsweise kleine Elemente und insbesondere Schichtdicken zur

Verdeutlichung übertrieben groß dargestellt sein.

In Figur 1A ist ein Vergleichsbeispiel für ein Bauteil 100 mit einem Halbleiterchip 10 auf einem Träger 9 schematisch dargestellt, wobei der Halbleiterchip 10 durch eine

Verbindungsschicht 4 auf einer ersten Hauptfläche 91 oder auf einer Montagefläche 94 des Trägers 9 befestigt ist.

Der Halbleiterchip 10 weist eine Vorderseite 101 und eine der Vorderseite 101 abgewandte Rückseite 102 auf. Eine

Vorderseite des Bauteils 100 kann durch die Vorderseite 101 des Halbleiterchips 10 gebildet sein. Zum Beispiel ist die Vorderseite 101 eine Strahlungseintrittsfläche oder eine Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips 10 oder des Bauteils 100. Insbesondere grenzt die Verbindungsschicht 4 sowohl an die Montagefläche 94 des Trägers 9 als auch an die Rückseite 102 des Halbleiterchips 10 an.

Der Halbleiterchip 10 mit einem Substrat 1, einem

Halbleiterkörper 2 und optional mit einer Konverterschicht 6 ist zum Beispiel in den Figuren 4A bis 4C schematisch

dargestellt .

In der Regel weisen der Träger 9 und der Halbleiterchip 10, insbesondere der Träger 9 und das Substrat 1 des

Halbleiterchips 10, unterschiedliche thermische

Ausdehnungskoeffizienten auf. Bei starken

Temperaturschwankungen können innere Verspannungen im Bauteil 100 entstehen, die zur Verbiegung des Bauteils 100,

insbesondere des Halbleiterchips 10, oder zum Bruch des

Bauteils 100 etwa an der Verbindungsschicht 4 führen. Eine Verbiegung des Halbleiterchips 10, der insbesondere eine LED mit einer Konverterschicht 6 ist, kann außerdem zu

unerwünschten Farbortsänderungen bei Temperaturschwankungen führen. Die Konverterschicht 6, die etwa in Form eines

Konverterplättchens ausgebildet und mittels einer weiteren Verbindungsschicht 5 auf dem Halbleiterchip 10 befestigt ist, kann aufgrund möglicher Verformung des Bauteils 100 von dem Halbleiterchip 10 abgelöst werden.

Um mögliche Brüche in der Verbindungsschicht 4 oder im

Halbleiterchip 10 aufgrund von unterschiedlichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Substrat 1, welches etwa aus Si, Ge, SiN oder SiC gebildet ist, und dem Träger 9, welcher insbesondere aus einem Metall wie Cu gebildet ist, zu vermeiden, soll eine ausreichende Bruchfestigkeit des

Bauteils 100 sichergestellt werden. Dies kann zum Beispiel durch Verwendung einer Lotverbindung mit hoher mechanischer Festigkeit zwischen dem Halbleiterchip 10 und dem Träger 9 umgesetzt werden. Um starke Farbortsänderungen des

Halbleiterchips 10 oder eine Ablösung der Konverterschicht 6 zu verhindern, soll für die Klebung der Konverterschicht 6 ein besonders gut haftender Klebstoff eingesetzt und zusätzlich eine Mindestdicke für eine weitere

Verbindungsschicht 5, die die Konverterschicht 6 am

Halbleiterchip 10 befestigt, sichergestellt werden. Trotz der oben aufgeführten Maßnahmen kann jedoch ein nicht

vernachlässigbares Qualitätsrisiko aufgrund der hohen

Verspannung in einem Bauteil 100 mit einem Halbleiterchip 10 auf einem metallischen Träger 9 bestehen.

Um solche Qualitätsrisiken zu minimieren, kann das Bauteil 100 derart gestaltet sein, dass eine Pufferschicht 3 zwischen dem Halbleiterchip 10 und dem metallischen Träger 9,

insbesondere zwischen dem Halbleiterchip 10 und einem

Hauptkörper 90 des Trägers 9, angeordnet ist. Insbesondere kann die Pufferschicht 3 als Bestandteil des Trägers 9 gebildet sein.

Gemäß dem in der Figur 1B dargestellten Vergleichsbeispiel weist das Bauteil 100 eine solche Pufferschicht 3 auf. Die Pufferschicht 3 ist in vertikaler Richtung zwischen dem

Halbleiterchip 10 und der Verbindungsschicht 4 angeordnet. Insbesondere grenzt die Pufferschicht 3 sowohl an die

Verbindungsschicht 4 als auch an den Halbleiterchip 10, insbesondere an das Substrat 1 des Halbleiterchips 10, an. Bevorzugt sind ausschließlich die Pufferschicht 3 und die Verbindungsschicht 4 zwischen der Montagefläche 94 des

Trägers 9 und der Rückseite 102 des Halbleiterchips 10 angeordnet .

Es ist möglich, dass die Pufferschicht 3 als Teil des

Halbleiterchips 10 ausgebildet ist. In diesem Fall weist der Halbleiterchip 10 die Pufferschicht 3 bereits vor dem

Anbringen des Halbleiterchips 10 auf dem Träger 9 auf. Die Pufferschicht 3 kann unmittelbar oder mittelbar auf dem Halbleiterchip 10, insbesondere auf einer Rückseite 102 des Halbleiterchips 10, zum Beispiel auf dem Substrat 1 des

Halbleiterchips 10 gebildet sein. Hierfür kann zunächst eine Startschicht der Rückseite 102, insbesondere auf auf dem Substrat 1 gebildet werden, woraufhin die Pufferschicht 3 etwa mittels eines galvanischen Verfahrens auf der

Startschicht gebildet wird. Alternativ ist es möglich, dass die Pufferschicht 3 durch ein anderes Beschichtungsverfahren gebildet wird, zum Beispiel durch ein Aufdampf- oder

Abscheideverfahren wie Gasphasenabscheidung oder durch

Sputtern. In diesem Fall kann auf eine Startschicht

verzichtet werden.

In Draufsicht kann die Pufferschicht 3 von dem Substrat 1 und/oder von dem Halbleiterkörper 2 vollständig bedeckt sein. Die Pufferschicht 3 kann mindestens 60 %, 70 %, 90 % oder mindestens 95 % einer Oberfläche der Rückseite 102 des

Halbleiterchips 10 bedecken. In zumindest einer lateralen Richtung oder in allen lateralen Richtungen kann die

Pufferschicht 3 mit dem Substrat 1 oder mit dem

Halbleiterchip 10 bündig abschließen. Ist die Pufferschicht 3 ein Bestandteil des Halbleiterchips 10, kann diese in

lateralen Richtung nicht über den Halbleiterchip 10

hinausragen. Die Ausdehnung der Pufferschicht 3 ist somit etwa durch die Größe des Halbleiterchips 10 beschränkt.

Figur 2A zeigt eine Ausführungsform eines Trägers 9. Der Träger 9 weist einen Grundkörper 90 und eine darauf

angeordnete Pufferschicht 3 auf. Zwischen der Pufferschicht 3 und dem Grundkörper 90 ist eine Metallisierungsschicht 93, insbesondere eine galvanisch aufgebrachte

Metallisierungsschicht 93, angeordnet. In Draufsicht bedeckt die Pufferschicht 3 den Grundkörper 90 und/oder die Metallisierungsschicht 93 teilweise. Insbesondere bildet die Pufferschicht 3 einen Sockel für die Aufnahme eines oder einer Mehrzahl von Halbleiterchips 10. Die Pufferschicht 3 kann mit Hilfe einer Maske oder durch nachträgliches

Strukturieren auf dem Hauptkörper 90 oder auf der

Metallisierungsschicht 93 gebildet werden.

Der Träger 9 weist eine erste Hauptfläche 91 auf, die etwa eine freiliegende Vorderseite des Trägers 9 ist. Die

Hauptfläche 91 setzt sich etwa aus Oberflächen der

Pufferschicht 3 und der Metallisierungsschicht 93 zusammen. Insbesondere ist ein Teilbereich der Hauptfläche 91 als

Montagefläche 94 des Trägers 9 ausgebildet. Zum Beispiel ist die Montagefläche 94 durch eine Oberfläche der Pufferschicht 3 gebildet. Die Montagefläche 94 in der Figur 2A ist

insbesondere eine lokale vertikale Erhöhung auf der

Hauptfläche 91 des Trägers 9. Der Träger 9 weist eine zweite Hauptfläche 92 auf, die etwa eine freiliegende Rückseite des Trägers 9 ist. Insbesondere ist die zweite Hauptfläche 92 durch eine Oberfläche des Grundkörpers 90 gebildet.

Abweichend von der Figur 2A ist es möglich, dass die

Pufferschicht 3 zwischen der Metallisierungsschicht 93 und dem Grundkörper 90 angeordnet ist. Insbesondere ist die

Pufferschicht 3 von der Metallisierungsschicht 93 lateral umformt (Figur 8) .

Das in der Figur 2B dargestellte Ausführungsbeispiel

entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 2A dargestellten Ausführungsbeispiel für einen Träger 9. Im Unterschied hierzu ist die Pufferschicht 3 mit der vertikalen Schichtdicke D3 zwischen dem Grundkörper 90 und der Metallisierungsschicht 93 angeordnet. Die Pufferschicht 3 ist zusammenhängend ausgebildet und bedeckt den Grundkörper vollständig. In

Draufsicht kann die Metallisierungsschicht 93 die

Pufferschicht 3 vollständig bedecken. Die erste Hauptfläche 91 und/oder die Montagefläche 94 sind/ist insbesondere ausschließlich durch eine Oberfläche der

Metallisierungsschicht 93 gebildet.

Das in der Figur 2C dargestellte Ausführungsbeispiel

entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 2B dargestellten Ausführungsbeispiel für einen Träger 9. Im Unterschied hierzu weist der Träger 9 zumindest eine Öffnung 95 oder eine

Mehrzahl von Öffnungen 95 auf. Insbesondere ist die

Montagefläche 94 oder ein Teilbereich der Montagefläche 94 in lateralen Richtungen von der Öffnung 95 oder von der Mehrzahl der Öffnungen 95 begrenzt.

Die Öffnung 95 oder die Mehrzahl von Öffnungen 95 kann sich durch die Pufferschicht 3 hindurch etwa in den Grundkörper 90 hinein erstrecken. Die Pufferschicht 3 ist somit strukturiert ausgebildet. In Draufsicht kann die Pufferschicht 3 weiterhin von der Metallisierungsschicht 93 bedeckt, insbesondere vollständig bedeckt sein. Die Innenwände der Öffnungen 95 können von der Metallisierungsschicht 93 bedeckt,

insbesondere vollständig bedeckt sein. Die

Metallisierungsschicht 93 kann weiterhin zusammenhängend ausgebildet und frei von Löchern sein.

Zum Beispiel wird die Metallisierungsschicht 93 erst nach dem Ausbilden der Öffnungen 95 auf die Pufferschicht 3

aufgebracht. Die Pufferschicht 3 kann strukturiert etwa mit Hilfe einer Maske auf den Hauptkörper 90 aufgebracht werden. Alternativ kann die Pufferschicht 3 zunächst als durchgehendende Schicht ausgebildet und nachträglich etwa mittels eines Ätzverfahrens strukturiert werden.

Das in der Figur 2D dargestellte Ausführungsbeispiel

entspricht etwa dem in der Figur 2C dargestellten

Ausführungsbeispiel für einen Träger 9 in Draufsicht. Die Öffnung 95 kann in Form eines Grabens oder Rahmens gestaltet sein. Insbesondere ist ein erster Teilbereich 96 der

Hauptfläche 91 in lateralen Richtungen von der Öffnung 95 umgeben, insbesondere vollumfänglich umgeben. Zum Beispiel bildet der erste Teilbereich 96, der zusammenhängend

ausgebildet ist, die Montagefläche 94. Ein zweiter

Teilbereich 97 der Hauptfläche 91 ist durch die Öffnung 95 von dem ersten Teilbereich 96 lateral beabstandet. Es hat sich herausgestellt, dass eine Unterbrechung der

Pufferschicht 3 zu einer verbesserten Pufferwirkung führt. Abweichend von der Figur 2D ist es möglich, dass der Träger 9 eine Mehrzahl von solchen lateral beabstandeten Teilbereichen 96 oder Montageflächen 94 aufweisen. Weiterhin abweichend von der Figur 2D ist es möglich, dass der Träger auf der ersten Hauptfläche elektrische Leiterbahnen und/oder elektrische Anschlussflächen für die elektrische Kontaktierung eines darauf angeordneten Bauelements aufweisen. Das in der Figur 2E dargestellte Ausführungsbeispiel

entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 2C oder 2D dargestellten Ausführungsbeispiel für einen Träger 9. Im Unterschied hierzu erstreckt sich die Öffnung 95 oder die Mehrzahl von Öffnungen 95 durch die Metallisierungsschicht 93 hindurch insbesondere in die Pufferschicht 3 hinein.

Das in der Figur 2F dargestellte Ausführungsbeispiel

entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 2E dargestellten Ausführungsbeispiel für einen Träger 9. Im Unterschied hierzu weist der Träger 9 eine Verbindungsschicht 4 auf.

Insbesondere ist die Montagefläche 94 zumindest teilweise durch eine Oberfläche der Verbindungsschicht 94 gebildet. Die in den Figuren 2A bis 2E dargestellten Ausführungsbeispiele können ebenfalls eine solche Verbindungsschicht 4 aufweisen.

In der Figur 2F ist die Montagefläche 94 eine lokale

vertikale Erhöhung auf der Hauptfläche 91, wobei die

Montagefläche 94 in lateralen Richtungen insbesondere von der Öffnung 95 oder von der Mehrzahl der Öffnungen 95 begrenzt ist. Die Verbindungsschicht 4 kann ein Verbindungsmaterial, etwa ein Lotmaterial aufweisen. Die Öffnung 95 oder die

Mehrzahl der Öffnungen 95 kann als Kriechstopp für flüssiges Verbindungsmaterial dienen und ist insbesondere eingerichtet, aufgeschmolzenes oder überschüssiges Verbindungsmaterial etwa bei der Montage eines oder einer Mehrzahl von Halbleiterchips aufzufangen .

In allen Ausführungsbeispielen kann die Pufferschicht 3 eine Materialzusammensetzung aufweisen, die zweckmäßig verschieden von einer Materialzusammensetzung des Trägers 9 und/oder des Substrats 1 ist. Bevorzugt ist die Pufferschicht 3 metallisch ausgebildet und weist eine Fließspannung zwischen

einschließlich 10 MPa und 300 MPa auf. Zweckmäßig weist die Pufferschicht 3 ein duktiles Metall wie Au, AI oder Cu oder deren Legierungen auf oder besteht aus einem oder mehreren dieser Materialien. Zur Reduzierung der Fließspannung kann Pufferschicht 3 grobkörnig etwa mit Metallkörnen größer als 100 nm ausgebildet sein. Die Pufferschicht 3 ist insbesondere verschieden von der Verbindungsschicht 4, zum Beispiel verschieden von einer Lotschicht. In den Figuren 3A, 3B, 3C und 3D sind Ausführungsbeispiele für Bauteile 100 mit einem Halbleiterchip 10 auf einem Träger 9 mit einem Hauptkörper 90 schematisch dargestellt. Zwischen dem Halbleiterchip und dem Hauptkörper 90 sind eine

Verbindungsschicht 4, eine Pufferschicht 3 und eine

Metallisierungsschicht 93 angeordnet. Die

Metallisierungsschicht 93 kann jedoch optional sein. Die Verbindungsschicht 4 grenzt insbesondere sowohl an die

Montagefläche 94 als auch an eine Rückseite 102 des

Halbleiterchips 10, etwa an das Substrat 1 an.

Das in der Figur 3A dargestellte Ausführungsbeispiel für ein Bauteil 100 entspricht dem in der Figur 2A dargestellten Ausführungsbeispiel für einen Träger 9 mit einem darauf angeordneten Halbleiterchip 10. Insbesondere ist die

Pufferschicht 3 als Sockel unterhalb des Halbleiterchips 10 gestaltet. Es ist möglich, dass der Halbleiterchip 10 in Draufsicht auf den Träger 9 die Pufferschicht 3 vollständig bedeckt. In diesem Fall ist die Pufferschicht 3

ausschließlich innerhalb einer von dem Halbleiterchip 10 überdeckten Fläche ausgebildet. Alternativ ist es möglich, dass die als Sockel ausgebildete Pufferschicht 3 entlang einer lateralen Richtung seitlich über den Halbleiterchip 10 hinausragt. Insbesondere bedeckt die Pufferschicht 3 die erste Hauptfläche 91, die Metallisierungsschicht 93 und/oder den Grundkörper 90 nur teilweise.

Die in den Figur 3B, 3C und 3D dargestellten

Ausführungsbeispiele für verschiedene Bauteile 100

entsprechen jeweils den in der Figuren 2B, 2C beziehungsweise 2E dargestellten Ausführungsbeispielen für einen Träger 9 mit einem darauf angeordneten Halbleiterchip 10. Die

Pufferschicht 3 kann seitlich über den Halbleiterchip 10 hinausragen und kann die erste Hauptfläche 91, die Metallisierungsschicht 93 und/oder den Grundkörper 90 teilweise oder vollständig bedecken. Das in der Figur 4A dargestellte Ausführungsbeispiel

entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 3A dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauteil 100. Im Unterschied hierzu ist der Halbleiterchip 10 in der Figur 4A etwas detaillierter dargestellt.

Der Halbleiterkörper 2 weist eine dem Substrat 1 abgewandte erste Halbleiterschicht 21, eine dem Substrat 1 zugewandte zweite Halbleiterschicht 22 und eine zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht angeordnete optisch aktive Zone 23 auf. Der Halbleiterkörper 2 basiert insbesondere auf einem III-V- oder auf einem II-VI-Halbleiterverbundmaterial . Die erste Halbleiterschicht 21 und die zweite Halbleiterschicht 22 können n- beziehungsweise p-leitend ausgebildet und/oder n- beziehungsweise p-dotiert sein, oder umgekehrt.

Der Halbleiterkörper 2 weist eine dem Substrat 1 abgewandte erste Hauptfläche 201 und eine dem Substrat 1 zugewandte zweite Hauptfläche 202 auf. Die erste Hauptfläche 201 und die zweite Hauptfläche 202 begrenzen den Halbleiterkörper 2 jeweils in der vertikalen Richtung. Die Konverterschicht 6 ist durch die weitere Verbindungsschicht 5 an der ersten Hauptfläche 201 des Halbleiterkörpers 2 befestigt. Eine insbesondere freiliegende Oberfläche der Konverterschicht 6 bildet die Vorderseite 101 des Halbleiterchips 10 und/oder des Bauteils 100.

Der Halbleiterchip 10 weist eine erste Kontaktschicht 71 zur elektrischen Kontaktierung der ersten Halbleiterschicht 21 und eine zweite Kontaktschicht 72 zur elektrischen Kontaktierung der zweiten Halbleiterschicht 22 auf. Die erste Kontaktschicht 71 ist in der Figur 4A auf Seiten der ersten Hauptfläche 201 und die zweite Kontaktschicht 72 auf Seiten der zweiten Hauptfläche 202 des Halbleiterkörpers 2

angeordnet. Insbesondere befindet sich die zweite

Kontaktschicht 72 bereichsweise zwischen dem Halbleiterkörper 2 und dem Substrat 1. Über die Kontaktschichten 71 und 72, die zumindest teilweise über die Vorderseite 101 des Bauteils 100 zugänglich sind, kann der Halbleiterchip 10 extern elektrisch kontaktiert werden.

Der Träger 9 kann Leiterbahnen (in den Figuren nicht

dargestellt) aufweisen, die etwa auf der Montagefläche 94 und/oder seitlich der Montagefläche 94 auf der Hauptfläche 91 des Trägers 9 angeordnet sind. Zum Beispiel können die

Kontaktschichten 71 und 72 über Bonddrähte mit den

Leiterbahnen des Trägers 9 elektrisch leitend verbunden werden. Es ist möglich, dass der Träger 9 metallische

Leiterrahmen aufweist. Insbesondere bildet der Hauptkörper 90 die Leiterrahmen, die etwa von einem Formkörper umformt sind. Der Formkörper kann elektrisch isolierend ausgebildet sein.

Das in der Figur 4B dargestellte Ausführungsbeispiel

entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 4A dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauteil 100. Im Unterschied hierzu erstreckt sich die zweite Kontaktschicht 72, die in Form eines Durchkontakts gebildet ist, etwa von der zweiten Hauptfläche 202 durch das Substrat 1 hindurch etwa bis zu der Rückseite 102 des Halbleiterchips 10. Insbesondere sind die Pufferschicht 3 und die Verbindungsschicht 4 elektrisch leitfähig ausgebildet. Der Halbleiterchip 10 kann im elektrischen Kontakt mit dem Träger 1 stehen und ist über den Träger 1 elektrisch kontaktierbar .

Abweichend von Figur 4B ist es möglich, dass das Substrat 1 elektrisch leitfähig gestaltet ist. In diesem Fall kann auf die als Durchkontakt ausgebildete zweite Kontaktschicht 72 verzichtet werden.

Das in der Figur 4C dargestellte Ausführungsbeispiel

entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 4B dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauteil 100. Im Unterschied hierzu weist der Halbleiterchip 10 eine Durchkontaktierung 70 auf, die sich etwa von der zweiten Hauptfläche 202 oder von der ersten Kontaktschicht 71 durch die zweite

Halbleiterschicht 22 und die aktive Zone 23 hindurch in die erste Halbleiterschicht 21 hinein erstreckt. Zur seitlichen elektrischen Isolierung ist die Durchkontaktierung 70 etwa von einer Isolierungsschicht 8 in lateralen Richtungen vollumfänglich umschlossen.

Gemäß Figur 4C befinden sich sowohl die erste Kontaktschicht 71 als auch die zweite Kontaktschicht 72 bereichsweise an der zweiten Hauptfläche 202. Die erste Kontaktschicht 71 ist zumindest stellenweise zwischen dem Substrat 1 und dem

Halbleiterkörper 2 angeordnet. Abweichend von der Figur 4C ist es möglich, dass sich sowohl die erste Kontaktschicht 71 als auch die zweite Kontaktschicht 72 durch das Substrat 1 hindurch erstrecken. In solchen Fällen ist der Halbleiterchip 10 ein oberflächenmontierbarer Halbleiterchip, der

ausschließlich an dessen Rückseite 102 elektrisch

kontaktierbar ist. In den Figuren 5A, 5B, 5C und 5D sind Ergebnisse einiger experimenteller Messungen (Figur 5A) und einiger Simulationen (Figuren 5B, 5C und 5D) für ein Bauteil 100 graphisch

dargestellt. Die Bezeichnungen K, N und S stehen für Krümmung des Halbleiterchips 10, die am Halbleiterchip 10 ermittelte maximale Normalspannung beziehungsweise die am Halbleiterchip ermittelte maximale Schubspannung bei Zimmertemperatur nach dem Verbindungsprozess . Die Parameter 03, M3, Tl und T2 bedeuten in der angegebenen Reihenfolge „ohne Pufferschicht 3", „mit Pufferschicht 3", „vor dem Tempern" beziehungsweise „nach dem Tempern" .

Als Probe wird ein Bauteil 100 etwa gemäß Figur 1B oder 3A aufweisend einen Halbleiterchip 10 und einen Träger 9 verwendet, wobei der Träger 9 Leiterrahmen aus Kupfer

aufweist und wobei der Halbleiterchip 10 ein Silizium- Substrat 1 umfasst und mittels einer Lotschicht 4 auf dem Träger 9 befestigt ist. Der Träger 9 oder der Grundkörper 90 des Trägers 9 weist eine Schichtdicke von zirka 150 ym auf. Die Pufferschicht 3 ist aus Gold gebildet und weist eine Schichtdicke D3 von zirka 2 ym auf.

Der Figur 5A kann entnommen werden, dass mit der Verwendung der Pufferschicht 3 die Krümmung K verringert wird. Auch lässt sich die Krümmung K des Halbleiterchips 10 und/oder des Bauteils 100 durch einen Temperprozess reduzieren, wobei die Krümmung K in Anwesenheit der Pufferschicht 3 deutlich stärker reduzieren lässt. Dieser Effekt bezüglich der

Reduzierung der Krümmung K kann ebenfalls der Figur 5B entnommen werden. Gemäß den in den Figuren 5A und 5B

dargestellten Ergebnissen weist der Halbleiterchip 10 die kleinste Krümmung K auf, wenn das Bauteil 100 eine

Pufferschicht 3 aufweist und das Bauteil 100 insbesondere nach dem Befestigen des Halbleiterchips 10 auf dem Träger 9 thermisch behandelt wird.

Im Vergleich zu der Krümmung K sind analoge Ergebnisse für die normierte Normalspannung N und die Schubspannung S in den Figuren 5C und 5D dargestellt. Dabei sind die maximale

Normalspannung N und die maximale Schubspannung S für ein Bauteil ohne die Pufferschicht 3 zum Zeitpunkt Tl auf 1 normiert. Es hat sich herausgestellt, dass das Bauteil 100 am stabilsten ist, wenn das Bauteil 100 eine Pufferschicht 3 aufweist und thermisch behandelt wird. Dabei kann die

maximale Normalspannung N oder die maximale Schubspannung S um mehr als 20 % oder um mehr als 40 % reduziert werden. Es wird außerdem festgestellt, dass die maximale

Normalspannung N mit zunehmender Schichtdicke der

Pufferschicht 3 abnimmt. Bei Schichtdicken von 0,5 ym, 1 ym und 2 ym wird in der angegebenen Reihenfolge eine maximale Normalspannung von 127 MPa, 125 MPa und 124 MPa ermittelt.

Es wird außerdem festgestellt, dass im Vergleich zu einem Bauteil 100 gemäß Figur 1B die Krümmung K, die Normalspannung N und die Schubspannung S bei einem Bauteil 100 gemäß den Figuren 3A, 3B, 3C und 3D stärker reduzieren lassen. Der Grund hierfür ist, dass sich die Pufferschicht 3 im Vergleich zu dem Bauteil gemäß Figur 1B nicht nur unmittelbar unterhalb des Halbleiterchips 10 befindet sondern auch seitlich über den Halbleiterchiprand hinausragen kann. In diesem Fall kann ein größerer Anteil der ersten Hauptfläche 91 des Trägers 9 oder die gesamte erste Hauptfläche 91 von der Pufferschicht 3 bedeckt werden, wodurch auftretende innere thermo-mechanische Verspannung besser kompensiert werden. Die Simulationen haben außerdem gezeigt, dass die Pufferwirkung zusätzlich erhöht wird, wenn die Pufferschicht 3 nicht kontinuierlich sondern - etwa wie in den Figuren 2C, 2D, 2E, 2F, 3C und 3D dargestellt -strukturiert ausgebildet ist. In diesem Fall kann die Öffnung 95 oder die Mehrzahl von Öffnungen 95 als Kompensationszonen wirken, die starke

Verformungen oder Verbiegungen des Trägers 1 verhindern.

Figuren 6A und 6B zeigen einige weitere Ergebnisse für die ermittelte Normalspannung N und die ermittelte Krümmung K zum Zeitpunkt Tl vor der thermischen Behandlung oder zum

Zeitpunkt T2 nach der thermischen Behandlung. Dabei werden Bauteile 100 mit unterschiedlichen Gestaltungen, nämlich gemäß Figur 1A, 3B oder 3C und teilweise mit

unterschiedlichen Schichtdicken D3 der Pufferschicht 3, untersucht. Es hat sich herausgestellt, dass die

Pufferwirkung der Pufferschicht 3 mit zunehmender

Schichtdicke D3 zunimmt. Eine laterale Strukturierung der Pufferschicht 3 (Figur 3C) kann die Pufferwirkung noch zusätzlich erhöhen. Außerdem führt eine thermische Behandlung zu einer signifikanten Reduzierung der Krümmung K des

Halbleiterchips 10 und der am Halbleiterchip 10 ermittelten maximalen Normalspannung N.

Das in der Figur 7A dargestellte Ausführungsbeispiel

entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 4C dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauteil 100. Im Unterschied hierzu ist der Halbleiterkörper 2 zwischen dem Substrat 1 und dem Träger 9 oder der Pufferschicht 3 angeordnet. Das

Substrat 1 befindet sich zwischen dem Halbleiterkörper 2 und der Konverterschicht 6. Insbesondere ist der Halbleiterchip 10 ein Flip-Chip. Das Substrat 1 kann strahlungsdurchlässig ausgebildet sein. Im weiteren Unterschied zu dem in der Figur 4C dargestellten Bauteil 100 weisen/weist die Pufferschicht 3 und/oder die Verbindungsschicht 4 Teilbereiche auf, die durch einen

Zwischenbereich 80 lateral beabstandet sind. Der

Zwischenbereich 80 kann mit einem elektrisch isolierenden Material gefüllt sein. Ein erster Teilbereich 41 der

Verbindungsschicht 4 ist etwa mit der ersten Kontaktschicht

71 elektrisch verbunden. Ein zweiter Teilbereich 42 der

Verbindungsschicht 4 ist etwa mit der zweiten Kontaktschicht 72 elektrisch verbunden. Ein erster Teilbereich 31 der

Pufferschicht 3 ist durch den Zwischenbereich 80 von einem zweiten Teilbereich 32 der Pufferschicht 3 lateral

beabstandet und insbesondere von diesem elektrisch isoliert. Der Zwischenbereich 80 erstreckt sich entlang der vertikalen Richtung insbesondere durch die die Pufferschicht 3 und/oder durch die Verbindungsschicht 4 hindurch.

Über die ersten Teilbereiche 31 und 41 kann die erste

Kontaktschicht 71 etwa mit einer ersten Anschlussfläche oder mit einer ersten Leiterbahn auf dem Träger 9 (in der Figur 7A nicht dargestellt) elektrisch kontaktiert werden. Über die zweiten Teilbereiche 32 und 42 kann die zweite Kontaktschicht

72 etwa mit einer zweiten Anschlussfläche oder mit einer zweiten Leiterbahn auf dem Träger 9 (in der Figur 7A nicht dargestellt) elektrisch kontaktiert werden.

Abweichend von der Figur 7A ist es möglich, dass sich die Kontaktschichten 71 und 72 durch die Pufferschicht 3 hindurch erstrecken und etwa durch eine Isolierungsschicht von der Pufferschicht 3 elektrisch isoliert sind. In diesem Fall kann die Pufferschicht 3 weiterhin zusammenhängend gestaltet sein. Es ist auch möglich, dass sich der Zwischenbereich 80 durch den Träger 9 hindurch erstrecken und den Träger 9 in zwei voneinander lateral beabstandete Teilbereiche trennt.

Das in der Figur 7B dargestellte Ausführungsbeispiel

entspricht im Wesentlichen dem in der Figur 4C dargestellten Ausführungsbeispiel für ein Bauteil 100. Im Unterschied hierzu sind sowohl die erste Kontaktschicht 71 als auch die zweite Kontaktschicht 72 als Durchkontakte durch das Substrat 1 hindurch gebildet. Die in der Figur 7B dargestellte

elektrische Kontaktierung zwischen dem Halbleiterchip 10 und dem Träger 9 entspricht der in der Figur 7A dargestellten Kontaktierung .

Durch eine Pufferschicht insbesondere aus einem duktilen Material, die zwischen einem metallischen Träger und einem auf dem Träger befestigten Halbleiterchip angeordnet ist, kann ein Bauteil aufweisend den Träger und den Halbleiterchip besonders mechanisch stabil gestaltet werden. Ein solches Bauteil ist zudem hinsichtlich dessen mechanischer Stabilität und/oder Farbortstabilität besonders unempfindlich gegenüber großen Temperaturschwankungen.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2017 119 344.8, deren

Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung der Erfindung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Die Erfindung umfasst vielmehr jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Ansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Ansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist. Bezugs zeichenliste

100 Bauteil

10 Halbleiterchip

101 Vorderseite des Halbleiterchips/ des Bauteils

102 Rückseite des Halbleiterchips

1 Substrat des Halbleiterchips

2 Halbleiterkörper

21 erste Halbleiterschicht

22 zweite Halbleiterschicht

23 optische aktive Zone

201 Oberseite des Halbleiterkörpers

202 Unterseite des Halbleiterkörpers

3 Pufferschicht

31 erster Teilbereich der Pufferschicht

32 zweiter Teilbereich der Pufferschicht

4 Verbindungsschicht

41 erster Teilbereich der Verbindungsschicht

42 zweiter Teilbereich der Verbindungsschicht

5 weitere Verbindungsschicht

6 Konverterschicht

71 erste Kontaktschicht

72 zweite Kontaktschicht

70 Durchkontaktierung

8 Isolierungsschicht

80 Zwischenbereich

9 Träger des Bauteils

90 Grundkörper des Trägers

91 erste Hauptfläche/ Vorderseite des Trägers

92 zweite Hauptfläche/ Rückseite des Trägers 93 Metallisierungsschicht

94 Montagefläche des Trägers

95 Öffnung der Pufferschicht

96 erster Teilbereich der Hauptfläche

97 zweiter Teilbereich der Hauptfläche

D3 vertikale Schichtdicke der Pufferschicht

K Krümmung

N Normalspannung

S Schubspannung

03 ohne Pufferschicht 3

M3 mit Pufferschicht 3

Tl vor dem Tempern

T2 nach dem Tempern