Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements und derart hergestelltes optoelektronisches Bauelement

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements mit einem substratlosen Chip. Weiter betrifft die vorliegende Erfindung ein derart

hergestelltes optoelektronisches Bauelement mit einem

substratlosen Halbleiterchip.

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2012 101 463.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Bei der Herstellung von optoelektronischen Bauelementen ist es möglich Halbleiterchips zu verwenden. Diese

Halbleiterchips können auf einen Träger aufgebracht werden, um eine ausreichende Stabilität des Bauelements zu

gewährleisten. Zur elektrischen Kontaktierung des

Halbleiterchips werden dabei Durchkontaktierungen durch den Träger geführt, sodass eine elektrische Kontaktierung von der von dem Halbleiterchip abgewandten Seite des Trägers

ermöglicht wird. Bauelemente mit Durchkontaktierungen sind beispielsweise aus der Druckschrift WO 2011/039023 AI bekannt .

Es ist Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterbauelements anzugeben, das besonders kostengünstig ist. Zudem ist es Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein verbessertes

Verfahren anzugeben, mit dem ein vereinfachter Transfer von optischen Elementen auf derartige Bauelemente möglich ist. Des Weiteren ist es Aufgabe der vorliegenden Anmeldung, ein derart hergestelltes optoelektronisches Halbleiterbauelement anzugeben . Diese Aufgaben werden durch ein Verfahren zum Herstellen eines Halbleiterbauelements mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiter werden diese Aufgaben durch ein

Halbleiterbauelement mit den Merkmalen des Anspruchs 10 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen des

Herstellungsverfahrens und des Halbleiterbauelements sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Bauelements folgende Verfahrensschritte:

A) Bereitstellen eines substratlosen optoelektronischen

Halbleiterchips, der auf einer Montagefläche eines elektrisch isolierenden Trägers angeordnet ist, wobei auf der

Montagefläche zumindest zwei voneinander elektrisch isolierte elektrisch leitende Kontaktmetallisierungen aufgebracht sind,

B) Bereitstellen eines elektrisch leitenden Trägersubstrats, C) Bereitstellen eines Abdecksubstrats, das zumindest zwei elektrisch voneinander isolierte elektrisch leitende

Kontaktstrukturen aufweist,

D) Aufbringen des Trägers mit darauf angeordnetem

optoelektronischen Halbleiterchip auf dem Trägersubstrat, E) Aufbringen des Abdecksubstrats auf dem optoelektronischen Halbleiterchip und/oder auf der Montagefläche des Trägers, und F) elektrisch leitendes Verbinden der elektrisch leitenden Kontaktstrukturen mit den elektrisch leitenden

Kontaktmetallisierungen und dem elektrisch leitenden

Trägersubstrat . Bei dem vorliegenden Herstellungsverfahren wird

vorteilhafterweise auf eine Kontaktdurchführung im Träger und/oder im Trägersubstrat verzichtet. Anstelle dessen wird die Kontaktführung zum Halbleiterchip durch Umformung der elektrisch leitenden Kontaktstrukturen des Abdecksubstrats erzielt. Die Kontaktstrukturen des Abdecksubstrats werden dabei mit den bevorzugt planar auf der Montagefläche des Trägers angeordneten Kontaktmetallisierungen verbunden.

Drahtkontaktierungen, so genannte Wirebond-Kontaktierungen, wie sie herkömmlicherweise meist verwendet werden, sind vorliegend mit Vorteil nicht notwendig. Insbesondere findet eine planare Kontaktierung mit planaren Kontaktstrukturen Anwendung. Dadurch kann mit Vorteil ein sehr flaches und sehr dünnes Bauelement hergestellt werden. Zudem kann mit Vorteil ein besonders kostengünstiges Herstellungsverfahren

gewährleistet werden.

Das Trägersubstrat ist vorzugsweise ein Leadframe. Der Träger des Halbleiterchips weist vorzugsweise als Materialien AI2O3, SiN, eine Keramik, eine Multilayer Varistorkeramik oder eine Keramik auf Kunststoff-Metalllaminat mit Kontaktführungen auf die Folienrückseite auf. Die Wärmeleitfähigkeit des Trägers kann dabei durch spezielle Kontaktmetallisierungen an

gewünschte Anforderungen angepasst und optimiert werden. Das Halbleiterbauelement ist ein optoelektronisches

Bauelement, das die Umwandlung von elektrisch erzeugten Daten oder Energie in Lichtemission ermöglicht oder umgekehrt. Das Halbleiterbauelement weist einen optoelektronischen

Halbleiterchip auf, vorzugsweise einen

Strahlungsemittierenden Halbleiterchip. Der Halbleiterchip ist bevorzugt eine LED (lichtemittierende Diode) , besonders bevorzugt eine Flip-Chip-LED. Bei einer Flip-Chip-LED ist die elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips insbesondere einseitig ausgebildet. Dadurch ist mit Vorteil die

Strahlungsauskoppelfläche des Halbleiterchips frei von

Kontaktstrukturen. Auf der Strahlungsauskoppelseite des

Halbleiterchips sind somit keine absorbierenden

Kontaktstrukturen oder StromaufWeitungsschichten angeordnet, durch welche das von dem Halbleiterchip emittierte Licht zumindest teilweise absorbiert werden könnte.

Absorptionsverluste an derartigen, an der

Strahlungsauskoppelfläche angeordneten Kontaktschichten oder StromaufWeitungsschichten werden somit vorliegend vermieden, sodass sich insgesamt die Lichtemission des

Halbleiterbauelements erhöht.

Der Halbleiterchip ist vorliegend ein substratloser

Halbleiterchip. Substratlos bedeutet dabei insbesondere, dass der optoelektronische Halbleiterchip beispielsweise eine epitaktisch hergestellte Schichtenfolge umfasst, die im

Betrieb zur Erzeugung oder Detektion von elektromagnetischer Strahlung vorgesehen ist. Von der epitaktisch hergestellten Schichtenfolge des Halbleiterchips ist ein Aufwachssubstrat bevorzugt vollständig entfernt. Auf diese Weise ist ein optoelektronischer Halbleiterchip realisiert, der frei von einem Aufwachssubstrat und damit substratlos ist. Er weist vorzugsweise eine Dicke von weniger als 20 ym auf, zum

Beispiel eine Dicke zwischen einschließlich 2 ym und 6 ym. Beim substratlosen optoelektronischen Halbleiterchip kann es sich beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip, einen

Laserdiodenchip oder einen Fotodetektorchip handeln.

Der Halbleiterchip weist in dem Schichtenstapel eine aktive Schicht auf, die vorzugsweise einen pn-Übergang, eine

Doppelheterostruktur, eine Einfachquantentopfstruktur (SQW, Single quantum well) oder eine Mehrfachquantentopfstruktur (MQW, multi quantum well) zur Strahlungserzeugung umfasst. Die Bezeichnung Quantentopfstruktur entfaltet hierbei keine Bedeutung hinsichtlich der Dimensionalität der Quantisierung. Sie umfasst unter anderem Quantentröge, Quantendrähte und Quantenpunkte und jede Kombination dieser Strukturen.

Der Schichtenstapel des Halbleiterchips enthält vorzugsweise ein I I I /V-Halbleitermaterial . I I I /V-Halbleitermaterialien sind zur Strahlungserzeugung im ultravioletten, über den sichtbaren bis in den infraroten Spektralbereich besonders geeignet .

Insbesondere ist es möglich, dass der substratlose

Halbleiterchip frei von einem Aufwachssubstrat und frei von einem sonstigen Trägerkörper ist. Der substratlose

Halbleiterchip kann zum Beispiel aus einem epitaktisch gewachsenen Halbleiterkörper und darauf aufgebrachte

elektrische Kontakte bestehen. Der Halbleiterkörper ist dann selbsttragend und wird nicht von einem Trägerkörper

mechanisch gestützt. Der Halbleiterchip kann zum Beispiel durchsichtig sein. Die Verfahrensschritte A) bis F) des erfindungsgemäßen

Herstellungsverfahrens müssen nicht zwangsläufig in der angegebenen Reihenfolge durchgeführt werden. Insbesondere können einige Verfahrensschritte zeitlich parallel

durchgeführt werden. Zudem kann es sein, dass einige

Verfahrensschritte vor den anderen Verfahrensschritten stattfinden .

Das Abdecksubstrat kann neben den zwei elektrisch leitenden Kontaktstrukturen weitere Komponenten oder Elemente

aufweisen. Dabei ist es jedoch nicht zwingend erforderlich, dass das Abdecksubstrat weitere Komponenten und Elemente aufweist. Insbesondere kann das Abdecksubstrat auch lediglich aus den elektrisch leitenden Kontaktstrukturen bestehen.

Im Verfahrensschritt E) und F) werden vorzugsweise die

Kontaktstrukturen des Abdecksubstrats auf den

Kontaktmetallisierungen des Trägers direkt und unmittelbar aufgebracht und elektrisch sowie mechanisch mit diesen verbunden. Die Kontaktstrukturen des Abdecksubstrats werden somit bevorzugt auf der Montagefläche des Trägers

aufgebracht. Die elektrisch leitenden Kontaktstrukturen verbinden dabei nach dem Verfahrensschritt F) die

Kontaktmetallisierungen des Trägers mit dem elektrisch leitenden Trägersubstrat, das auf der von dem Halbleiterchip abgewandten Seite des Trägers angeordnet ist.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden das

Trägersubstrat und die Kontaktstrukturen des Abdecksubstrats einstückig ausgebildet. Die Verfahrensschritte B) und C) werden dabei also zeitgleich und mittels einer Komponente realisiert. Die Kontaktstrukturen des Abdecksubstrats bilden vorzugsweise Kontaktfähnchen des Trägersubstrats aus. Vorzugsweise ist das Trägersubstrat mit den daran angeordneten Kontaktstrukturen ein Leadframe mit

Kontaktfähnchen . Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform erfolgt das elektrisch leitende Verbinden des Verfahrensschritts F) durch Umklappen der Kontaktstrukturen des Abdecksubstrats. Sind das Trägersubstrat und die Kontaktstrukturen einstückig

ausgebildet, werden demnach die Kontaktstrukturen

beziehungsweise die Kontaktfähnchen um etwa 180° in Richtung Trägersubstrat gefaltet. Der Halbleiterchip mit Träger ist dabei auf dem Trägersubstrat angeordnet, sodass die

Kontaktstrukturen über den Halbleiterchip und den Träger gefaltet werden. Nach dem Faltvorgang ist damit zumindest der Träger zwischen Trägersubstrat und Kontaktstrukturen des Abdecksubstrats angeordnet.

Sind das Trägersubstrat und die Kontaktstrukturen des

Abdecksubstrats nicht einstückig sondern zweistückig, also als separate Komponenten ausgebildet, so werden zum

elektrisch leitenden Verbinden bevorzugt die

Kontaktstrukturen des Abdecksubstrats um den Halbleiterchip und den Träger herum zu dem Trägersubstrat geklappt. Auch in diesem Fall ist zumindest der Träger zwischen Abdecksubstrat und Trägersubstrat angeordnet.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform wird der

Träger mit darauf angeordnetem Halbleiterchip im

Verfahrensschritt D) auf das Trägersubstrat gebondet. Dadurch kann eine mechanische Befestigung des Trägers auf dem

Trägersubstrat gewährleistet werden. Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Kontaktstrukturen des Abdecksubstrats durch zumindest bereichsweises Ausstanzen aus dem Trägersubstrat hergestellt beziehungsweise gebildet. Dabei ist es möglich, dass die Kontaktstrukturen nicht vollständig aus dem Trägersubstrat ausgestanzt werden, sondern beispielsweise an einer Seite weiter mit dem Trägersubstrat mechanisch und elektrisch leitend verbunden sind, also einstückig mit dem

Trägersubstrat ausgebildet sind. In diesem Fall erfolgt das elektrisch leitende Verbinden des Verfahrensschritts F) bevorzugt durch Umklappen der Kontaktstrukturen

beziehungsweise des ausgestanzten Teils des Trägersubstrats, die die Kontaktstrukturen bilden. Alternativ werden die

Kontaktstrukturen aus dem Trägersubstrat derart bereichsweise ausgestanzt, dass wiederum eine einseitige mechanische und elektrische Verbindung besteht, wobei in diesem Fall der ausgestanzte Teil des Trägersubstrats zu den

Kontaktmetallisierungen des Trägers gebogen beziehungsweise geführt werden. Auch so kann eine planare Kontaktierung der Kontaktmetallisierungen mit dem Trägersubstrat gewährleistet werden, ohne dabei ein Umklappen der Kontaktstrukturen zwingend erforderlich zu machen.

In einer alternativen Ausführungsform können die

Kontaktstrukturen vollständig aus dem Trägersubstrat

ausgestanzt werden. In diesem Fall sind das Trägersubstrat und die Kontaktstrukturen mehrstückig und nicht einstückig und miteinander verbunden ausgebildet. In diesem Fall werden die Kontaktstrukturen im Verfahrensschritt F) durch Umklappen zu dem Trägersubstrat geführt, sodass eine elektrisch

leitende Verbindung zwischen Kontaktstrukturen,

Kontaktmetallisierungen und Trägersubstrat gewährleistet wird . Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform weist das Abdecksubstrat ein strahlungbeeinflussendes Element auf. Als strahlungbeeinflussendes Element wird insbesondere ein

Element angesehen, das die Strahlungsrichtung und/oder die Wellenlänge der von dem Halbleiterchip emittierten Strahlung beeinflusst. Beispielsweise ist ein derartiges

strahlungbeeinflussendes Element ein optisches Element, beispielsweise eine Linse, oder ein Konversionselement. In diesem Fall weist das Abdecksubstrat neben den

Kontaktstrukturen als weitere Komponente das

strahlungbeeinflussende Element auf. Im Verfahrensschritt E) ist es so mit Vorteil vereinfacht möglich, bei der Montage der Kontaktstrukturen in demselben Arbeitsschritt das

strahlungbeeinflussende Element über dem Halbleiterchip zu montieren. Das strahlungbeeinflussende Element kann dabei im Verfahrensschritt C) zur Montage vorbereitet werden.

Vorzugsweise ist das strahlungbeeinflussende Element dabei elektrisch isolierend ausgebildet und verbindet die zwei Kontaktstrukturen des Abdecksubstrats mechanisch miteinander.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform wird die elektrische Kontaktierung des Halbleiterchips und des

Bauelements frei von Durchkontaktierungen durch den Träger und das Trägersubstrat gebildet. Auf Durchkontaktierungen wird insbesondere vollständig verzichtet. Die elektrische Kontaktierung erfolgt insbesondere durch die

Kontaktstrukturen des Abdecksubstrats, die eine elektrische Verbindung zwischen Kontaktmetallisierungen des Trägers mit dem Trägersubstrat ermöglichen. So erfolgt vorteilhafterweise eine elektrische Verbindung zwischen der Montagefläche des Trägers mit der von der Montagefläche abgewandete Fläche des Trägers, an der das Trägersubstrat angeordnet ist. Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform wird das

Trägersubstrat durch eine Metallfolie gebildet. Vorzugsweise wird das Abdecksubstrat durch eine Folie mit den

Kontaktstrukturen gebildet. Beispielsweise ist das

Abdecksubstrat ein Konversionsplättchen mit darauf

angeordneten Kontaktstrukturen.

Gemäß zumindest einer weiteren Ausführungsform wird im

Verfahrensschritt A) eine Vielzahl von substratlosen

optoelektronischen Halbleiterchips auf jeweils einem Träger im Waferverbund bereitgestellt. Im Verfahrensschritt C) wird bevorzugt im Waferverbund eine Vielzahl von Abdecksubstraten mit jeweils zumindest zwei Kontaktstrukturen bereitgestellt. Die Halbleiterchips können dabei beispielsweise mittels eines Pick-and-Place-Verfahrens aus dem Waferverbund herausgenommen und auf dem gewünschten Trägersubstrat platziert werden. Auch die Abdecksubstrate können vorzugsweise aus dem Waferverbund vereinzelt werden, beispielsweise mittels Ausstanzens, und im Verfahrensschritt E) auf den jeweils vorgesehenen

Halbleiterchip beziehungsweise Träger aufgebracht werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist ein

optoelektronisches Bauelement einen elektrisch isolierenden Träger auf, der eine Montagefläche aufweist, wobei auf der

Montagefläche zumindest zwei voneinander elektrisch isolierte elektrisch leitende Kontaktmetallisierungen aufgebracht sind. Zumindest ein substratloser optoelektronischer Halbleiterchip ist auf der Montagefläche des Trägers angeordnet. Auf einem elektrisch leitenden Trägersubstrat ist der Träger mit der von der Montagefläche abgewandten Seite aufgebracht.

Elektrisch leitende Kontaktstrukturen sind mit den elektrisch leitenden Kontaktmetallisierungen des Trägers und dem elektrisch leitenden Trägersubstrat elektrisch leitend verbunden .

Die in Verbindung mit dem Herstellungsverfahren angeführten Merkmale und Vorteile finden auch in Zusammenhang mit dem Bauelement Verwendung und umgekehrt.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind der Träger und Trägersubstrat frei von Durchkontaktierungen . Die

Kontaktstrukturen werden dabei insbesondere um den Träger herum geführt, sodass die Kontaktstrukturen die

Kontaktmetallisierungen und das Trägersubstrat elektrisch leitend miteinander verbinden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind das Trägersubstrat und die Kontaktstrukturen einstückig ausgebildet. In diesem Fall sind die Kontaktstrukturen um den Träger herum gebogen beziehungsweise gefaltet, sodass die erwünschte elektrische Kontaktierung gewährleistet werden kann.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist auf der von dem Träger abgewandten Seite des Halbleiterchips ein

strahlungbeeinflussendes Element angeordnet. Das

strahlungbeeinflussende Element ist dabei bevorzugt mit den Kontaktstrukturen mechanisch verbunden. Dadurch kann mit Vorteil insgesamt eine mechanische Stabilität des Bauelements gewährleistet werden.

Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist die elektrische Kontaktierung frei von Bonddrähten. Insbesondere erfolgt die elektrische Kontaktierung über die Kontaktstrukturen, die vorzugsweise planar ausgebildet sind. Dadurch kann mit

Vorteil die Bauelementhöhe verringert werden. So können sehr dünne und flächige Bauelemente realisiert werden, deren geringe Dicke für viele Anwendungen von Vorteil ist.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Weiterbildungen der

Erfindung ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den Figuren 1 bis 10 beschriebenen Ausführungsbeispielen. Es zeigen :

Figuren 1A bis 1D jeweils schematische Ansichten eines

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen

Halbleiterbauelements im Herstellungsverfahren,

Figuren 2, 3 jeweils einen schematischen Querschnitt des

Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements der Figur 1 im fertigen

Zustand,

Figur 4 einen schematischen Querschnitt eines

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen

Halbleiterbauelements,

Figuren 5A, 5B jeweils eine schematische Ansicht eines

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen

Halbleiterbauelements ,

Figur 6 eine schematische Ansicht eines Verfahrensschrittes zum Herstellen eines erfindungsgemäßen

Halbleiterbauelements im Waferverbund, Figuren 7A bis 7D jeweils eine schematische Ansicht eines

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen

Halbleiterbauelements im Herstellungsverfahren, Figuren 8, 9 jeweils einen schematischen Querschnitt des Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Halbleiterbauelements der Figur 7 im fertigen

Zustand, und

Figur 10 einen schematischen Querschnitt eines

Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen

Halbleiterbauelements . In den Figuren können gleiche oder gleich wirkende

Bestandteile jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen sein. Die dargestellten Bestandteile und deren

Größenverhältnisse untereinander sind nicht als

maßstabsgerecht anzusehen. Vielmehr können einzelne

Bestandteile wie beispielsweise Schichten, Strukturen,

Komponenten und Bereiche zur besseren Darstellbarkeit

und/oder zum besseren Verständnis übertrieben dick oder groß dimensioniert dargestellt sein. Figur 1A zeigt eine Ansicht eines ersten Verfahrensschrittes zum Herstellen eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Bauelements. In diesem ersten Verfahrensschritt wird ein substratloser optoelektronischer Halbleiterchip 1

bereitgestellt, der eine zur Strahlungserzeugung aktive

Schicht la und eine Strahlungsauskoppelseite lb aufweist. Mit der von der Strahlungsauskoppelseite lb abgewandten Seite des Halbleiterchips ist dieser auf einem Träger 2 angeordnet. Der Träger 2 weist eine Montagefläche 2a auf, auf der der

Halbleiterchip 1 aufgebracht ist. Der Träger 2 ist ein elektrisch isolierender Träger. Das bedeutet, dass der Träger 2 aus einem elektrisch isolierenden Material besteht. Auf der Montagefläche 2a des Trägers 2 sind zwei voneinander

elektrisch isolierte elektrisch leitende Kontaktmetallisierungen 3a, 3b angeordnet. Die elektrischen Kontaktmetallisierungen 3a, 3b sind mittels eines Abstandes voneinander elektrisch isoliert. Auf der ersten

Kontaktmetallisierung 3a ist der Halbleiterchip 1 direkt aufgebracht und mit dieser elektrisch leitend und mechanisch verbunden .

In Figur 1B ist ein weiterer Verfahrensschritt zum Herstellen des optoelektronischen Bauelements gezeigt. Der

Verfahrensschritt der Figur 1B kann zeitgleich zu dem

Verfahrensschritt der Figur 1A durchgeführt werden.

Alternativ ist es auch möglich, dass die Verfahrensschritte der Figuren 1A, 1B zeitlich nacheinander erfolgen. In dem Verfahrensschritt der Figur 1B wird ein elektrisch leitendes Trägersubstrat 4 bereitgestellt. Das Trägersubstrat ist vorzugsweise ein Leadframe. Das Trägersubstrat 4 weist einen ersten elektrischen Kontaktbereich 4a und einen zweiten elektrischen Kontaktbereich 4b auf, die mittels eines

elektrisch isolierenden Materials 4c voneinander elektrisch isoliert sind. Einstückig mit dem Trägersubstrat 4 sind elektrisch leitende Kontaktstrukturen 5a, 5b eines

Abdecksubstrats 5 ausgebildet. Die Kontaktstrukturen 5a, 5b sind vorzugsweise als Kontaktfähnchen ausgebildet und jeweils elektrisch leitend und mechanisch mit jeweils einem

Kontaktbereich des Trägersubstrats 4 verbunden.

Beispielsweise ragen die Kontaktstrukturen 5a, 5b als

Kontaktstege aus dem Trägersubstrat 4 heraus. Das Abdecksubstrat 5 weist weiter ein

strahlungbeeinflussendes Element 5c auf, das die

Kontaktfähnchen 5a, 5b mechanisch miteinander verbindet. Das strahlungbeeinflussende Element 5c ist vorzugsweise ein Konversionsplättchen, das geeignet ist, die von dem Halbleiterchip emittierte Strahlung zumindest teilweise in Strahlung einer anderen Wellenlänge umzuwandeln. Dadurch kann ein Bauelement realisiert werden, das insgesamt weiße

Strahlung emittiert.

Das Abdecksubstrat 5 und das Trägersubstrat 4 bilden

vorliegend eine ebene Komponente aus. Insbesondere sind das Abdecksubstrat 5 und das Trägersubstrat 4 flächig

nebeneinander angeordnet.

In Figur IC sind weitere Verfahrensschritte gezeigt, die zum Herstellen des Bauelements durchgeführt werden. Der Träger 2 mit darauf angeordnetem Halbleiterchip 1 wird mit der von der Montagefläche des Trägers abgewandten Seite auf dem

Trägersubstrat aufgebracht und mechanisch mit diesem

verbunden. Zum Befestigen des Trägers 2 auf dem

Trägersubstrat 4 findet vorzugsweise ein Bondverfahren statt. Anschließend wird das Abdecksubstrat 5 auf dem Halbleiterchip 1 und auf der Montagefläche 2a des Trägers 2 aufgebracht. Das Aufbringen des Abdecksubstrats 4 erfolgt insbesondere durch Umklappen der Kontaktstrukturen 5a, 5b und des

Konversionsplättchens 5c in Richtung K. Insbesondere wird das Abdecksubstrat 5 in etwa um 180° in Richtung Trägersubstrat über den Träger 2 und den Halbleiterchip 1 geklappt. Durch dieses Umklappen stehen die Kontaktstrukturen 5a, 5b jeweils mit einer Kontaktmetallisierung 4a, 4b des Trägers 2 in direktem mechanischen und elektrisch leitenden Kontakt. Das Konversionsplättchen 5c steht nach dem Umklappen in direktem Kontakt mit der Strahlungsauskoppelseite lb des

Halbleiterchips 1. Durch das Umklappen der Kontaktstrukturen des Abdecksubstrats auf die Kontaktmetallisierungen des Trägers erfolgt eine elektrisch leitende Verbindung dieser Kontaktstrukturen mit den Kontaktmetallisierungen und ebenso mit dem elektrisch leitenden Trägersubstrat 4. Insbesondere werden die

Kontaktmetallisierungen dabei jeweils über die

Kontaktstrukturen mit dem Trägersubstrat beziehungsweise den Kontaktbereichen des Trägersubstrats elektrisch leitend verbunden .

Das Ausführungsbeispiel der Figur 1D zeigt das Bauelement nach dem Umklappen des Abdecksubstrats über den

Halbleiterchip und den Träger. Der Halbleiterchip und der Träger sind nach dem Umklappen zwischen Trägersubstrat 4 und Abdecksubstart 5 angeordnet. Das Konversionselement 5c des Abdecksubstrats 5 ist dabei direkt über der

Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips angeordnet. Die Kontaktfähnchen 5a, 5b sind neben dem Halbleiterchip 1 derart angeordnet, dass diese in unmittelbarem Kontakt mit jeweils einer Kontaktmetallisierung 3a, 3b des Trägers 2 stehen. Die Kontaktfähnchen führen aufgrund des Umklappprozesses an einer Seite des Trägers zu den jeweiligen Kontaktbereichen 4a, 4b des Trägersubstrats 4. In Figur 2 ist ein schematischer Querschnitt des fertig hergestellten Bauelements der Figur 1D gezeigt. Das fertig hergestellte Bauelement weist nun von unten nach oben die folgenden Komponenten auf: Kontaktbereiche 4a, 4b des

Trägersubstrats 4, Träger 2, Kontaktmetallisierungen 3a, 3b des Trägers 2, Kontaktstrukturen 5a, 5b und Halbleiterchip 1, Konversionsplättchen 5. Zur elektrischen Isolierung der einzelnen elektrischen Komponenten finden vorzugsweise

Abstände Anwendung. Der Halbleiterchip 1 ist von dem Konversionsplättchen 5, von den Kontaktstrukturen 5a, 5b und von dem Träger 2 mit darauf angeordneten

Kontaktmetallisierungen umschlossen. Dadurch kann der

Halbleiterchip mit Vorteil vor äußeren externen Einflüssen geschützt werden.

In Figur 3 ist ein seitlicher Querschnitt des fertig

hergestellten Bauelements der Figur 1D dargestellt. In dieser seitlichen Ansicht ist insbesondere die gefaltete

Kontaktführung der Kontaktstrukturen zu erkennen.

Insbesondere ist gezeigt, dass die Kontaktstrukturen 5a, 5b nach dem Faltprozess eine L-förmige Ausgestaltung aufweisen, sodass eine elektrisch leitende Verbindung der

Kontaktmetallisierungen mit dem elektrisch leitenden

Trägersubstrat gewährleistet werden kann. Das Trägersubstrat 4 und die Kontaktstrukturen 5a, 5b sind dabei einstückig ausgebildet und haben insgesamt die Form eines liegenden Us .

Durch die elektrische Kontaktierung über die

Kontaktstrukturen kann ein Bauelement realisiert werden, das frei von Durchkontaktierungen durch den Träger 2 und das Trägersubstrat 4 ist. Die Kontaktführung erfolgt insbesondere seitlich des Halbleiterchips und des Trägers. So sind mit Vorteil keine Drahtkontaktierungen notwendig, sodass sich insgesamt die Bauelementhöhe mit Vorteil verringert. Aufgrund der nicht notwendigen Durchkontaktierungen kann zudem der Herstellungsprozess vereinfacht und zugleich kostengünstig durchgeführt werden. In Figur 4 ist ein weiteres Bauelement gezeigt, das im

Wesentlichen durch ein Herstellungsverfahren gemäß dem

Ausführungsbeispiel der Figuren 1A bis 1D hergestellt ist. Der Halbleiterchip 1 ist wiederum auf einem Träger 2 angeordnet und mit elektrisch leitenden

Kontaktmetallisierungen 3a, 3b des Trägers 2 elektrisch leitend und mechanisch verbunden. Der Träger 2 ist auf einem elektrisch leitenden Trägersubstrat 4 angeordnet, das zwei Kontaktbereiche 4a, 4b aufweist. Die elektrische Verbindung zwischen Kontaktmetallisierung des Trägers und

Kontaktbereichen des Trägersubstrats erfolgt durch

Kontaktstrukturen 5a, 5b, die einstückig mit dem

Trägersubstrat 4 ausgebildet sind und mittels Umklappen die elektrisch leitende Verbindung gewährleisten. Jeweils eine

Kontaktstruktur 5a, 5b ist dabei neben dem Halbleiterchip auf einer Kontaktmetallisierung angeordnet.

Im Unterschied zu dem in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Halbleiterchip der Figur 4 eine Aufrauung oder eine dreidimensional strukturierte

Strahlungsaustrittsfläche lb auf, wodurch sich mit Vorteil die Strahlungsauskoppeleffizienz aus dem Halbleiterchip erhöht. Zudem unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel der Figur 4 dadurch, dass das Abdecksubstrat 5 kein

Konversionselement umfasst. Das Abdecksubstrat 5 ist in diesem Ausführungsbeispiel lediglich aus den elektrisch leitenden Kontaktstrukturen 5a, 5b gebildet. Das bedeutet, dass bei dem Umklappen des Abdecksubstrats lediglich die Kontaktstrukturen auf dem Träger aufgebracht werden.

In Figur 5A ist ein weiteres Ausführungsbeispiel eines fertig hergestellten Halbleiterbauelements gezeigt, das im

Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 kein strahlungbeeinflussendes Element des Abdecksubstrats umfasst. Insbesondere ist das Abdecksubstrat 5 lediglich aus den elektrisch leitenden Kontaktstrukturen 5a, 5b gebildet. Die Strahlungsaustrittsseite lb des Halbleiterchips 1 ist frei von jeglichen Komponenten. Im weiteren Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 sind die

Kontaktstrukturen 5a, 5b des Abdecksubstrats durch Ausstanzen aus dem Trägersubstrat gebildet. Das Trägersubstrat 4 weist demnach zwei ausgestanzte Bereiche 6a, 6b auf. Dabei werden die Kontaktstrukturen 5a, 5b lediglich bereichsweise

ausgestanzt, sodass zumindest an einer Seite der

Kontaktstrukturen diese weiterhin mit dem Trägersubstrat 4 elektrisch leitend und mechanisch verbunden sind. Zum

elektrisch leitenden Verbinden der Kontaktmetallisierungen 3a, 3b des Trägers 2 mit den Kontaktbereichen des

Trägersubstrats 4 werden die ausgestanzten Kontaktstrukturen 5a, 5b derart aus dem Trägersubstrat 4 herausgebogen oder gefaltet, dass die Kontaktstrukturen 5a, 5b seitlich an dem Träger 2 zu den Kontaktmetallisierungen 3a, 3b geführt sind. Die Kontaktstrukturen 5a, 5b sind dabei vorzugsweise mit dem Trägersubstrat 4 an der zu dem Halbleiterchip beziehungsweise dem Träger 2 benachbarten Seite des ausgestanzten Bereichs 6 verbunden .

Das Ausführungsbeispiel der Figur 5B unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Figur 5A dadurch, dass die

Kontaktstrukturen 5a, 5b mit dem Trägersubstrat 4 an der von dem Träger und dem Halbleiterchip 1 abgewandten Seite des ausgestanzten Bereichs mechanisch und elektrisch leitend verbunden sind. Die Kontaktstrukturen werden zum elektrischen Verbinden der Kontaktmetallisierungen mit den

Kontaktbereichen nicht umgeklappt, sondern lediglich zu den Kontaktmetallisierungen nach oben geführt. Die

Kontaktstrukturen bilden demnach eine Art Brücke zwischen

Kontaktmetallisierung und Kontaktbereich des Trägersubstrats. So kann mit Vorteil eine planare Kontaktführung realisiert werden, die nicht zwingend ein Umklappen oder Falten der Kontaktstrukturen umfasst.

Die Kontaktbereiche des Trägersubstrats 4 sind vorzugsweise mit einer KunststoffIsolierung 4c elektrisch voneinander isoliert .

Das in Figur 1 dargestellte Herstellungsverfahren kann im Waferverbund durchgeführt werden. Dabei werden eine Vielzahl von substratlosen optoelektronischen Halbleiterchips auf jeweils einem Träger bereitgestellt. Zudem werden eine

Vielzahl von Abdecksubstraten mit jeweils zumindest zwei Kontaktstrukturen im Waferverbund bereitgestellt. Ein

derartiger Waferverbund von Abdecksubstraten 5 ist

beispielsweise in Figur 6 schematisch dargestellt. Hierbei ist das Abdecksubstrat 5 einstückig mit dem Trägersubstrat 4 ausgebildet, wie es bereits in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1B erläutert ist. Vorzugsweise findet als

Trägersubstrat 4 eine Metallfolie Verwendung, die die

Kontaktstrukturen 5a, 5b des Abdecksubstrats 5 als

Kontaktfähnchen aufweist. Das Abdecksubstrat 5 weist zudem ein Konversionsplättchen 5c auf, das die Kontaktstrukturen jeweils miteinander mechanisch verbindet. Die

Konversionsplättchen 5c werden dabei auf dem Trägersubstrat 4, das bevorzugt ein Leadframe ist, vorbereitet. Insbesondere findet ein Metallkunststofflaminat Verwendung. Das

Abdecksubstrat 5 ist vorzugsweise durch eine Folie mit darauf aufgebrachten Kontaktstrukturen 5a, 5b gebildet. Beim Herstellen der einzelnen Bauelemente werden die im

Waferverbund bereitgestellten Komponenten vorzugsweise mittels eines Pick-and-Place-Verfahrens zu jeweils einem Halbleiterbauelement separiert. In dem Ausführungsbeispiel der Figuren 7A bis 7D ist ein alternatives Herstellungsverfahren gezeigt. Im

Verfahrensschritt der Figur 7A wird wiederum ein

substratloser Halbleiterchip 1 auf einem Träger 2

bereitgestellt, wobei der Träger 2 wiederum zwei elektrisch leitende Kontaktmetallisierungen auf einer Montagefläche 2a umfasst. Insbesondere entspricht das Ausführungsbeispiel der Figur 7A dem Ausführungsbeispiel der Figur 1A.

In dem weiteren Verfahrensschritt der Figur 7B wird das

Trägersubstrat 4 bereitgestellt, das die zwei voneinander elektrisch isolierten elektrisch leitenden Kontaktbereiche 4a, 4b umfasst. Zudem wird das Abdecksubstart 5

bereitgestellt, das vorliegend nicht einstückig mit dem

Trägersubstrat ausgebildet ist, sondern als separate

Komponente hergestellt wird. Das Abdecksubstrat 4 umfasst zwei elektrisch leitende und voneinander elektrisch isolierte Kontaktstrukturen 5a, 5b, die mittels einer Abdeckfolie 5c miteinander mechanisch verbunden sind. Das Abdecksubstrat 5 ist demnach vorzugsweise eine Folie mit auflaminierten

Kontaktfähnchen 5a, 5b. Vorzugsweise ist das Abdecksubstrat 5 ein Metallkunststofflaminat . Im nächsten Verfahrensschritt der Figur 7C wird der Träger mit darauf aufgebrachtem Halbleiterchip auf das

Trägersubstrat 4 aufgebondet. Anschließend wird das separate Abdecksubstrat auf den Halbleiterchip und den Träger

auflaminiert . Insbesondere werden die Kontaktstrukturen des Abdecksubstrats direkt auf den Kontaktmetallisierungen des Trägers aufgebracht und mit diesen elektrisch leitend und mechanisch verbunden. Die Abdeckfolie wird auf einer

Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips aufgebracht. Um nun eine elektrisch leitende Verbindung zwischen den

Kontaktmetallisierungen des Trägers und dem Trägersubstrat zu realisieren, werden die Kontaktstrukturen des Abdecksubstrats seitlich an dem Träger in Richtung der Kontaktbereiche des Trägersubstrats gebogen. Dadurch werden die Kontaktfähnchen des Abdecksubstrats mit den Kontaktbereichen des

Trägersubstrats elektrisch leitend verbunden. Ein Falten, wie es in dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 dargestellt ist, ist dabei mit Vorteil nicht notwendig.

Das fertig hergestellte Bauelement ist in dem

Ausführungsbeispiel der Figur 7D dargestellt. Die Abdeckfolie des Abdecksubstrats 4 kann nach dem Herstellen der elektrisch leitenden Verbindung von dem Bauelement abgelöst

beziehungsweise entfernt werden. In diesem Fall ist die

Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips frei von weiteren Komponenten. Alternativ kann die Abdeckfolie ein Konversionsplättchen sein, das auch in dem fertig

hergestellten Bauelement auf der Strahlungsaustrittsfläche des Halbleiterchips weiter Verwendung findet.

Ist das Bauelement im Waferverbund hergestellt, kann es anschließend an den Verfahrensschritt der Figur 7D mittels Ausstanzen aus dem Waferverbund separiert werden.

In dem Ausführungsbeispiel der Figur 8 ist das fertig

hergestellte Bauelement der Figur 7D im Querschnitt

dargestellt. Das so hergestellte Bauelement unterscheidet sich von dem Bauelement der Figur 2 in diesem Querschnitt nicht . In Figur 9 ist ein seitlicher Querschnitt des Bauelements der Figur 7D dargestellt. Dieser seitliche Querschnitt

unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel der Figur 3 dadurch, dass die Kontaktstrukturen 5a, 5b und das

Trägersubstrat 4 nicht einstückig ausgebildet sind. Diese zwei Komponenten sind insbesondere als separate Komponenten ausgebildet und elektrisch leitend miteinander verbunden. Die Kontaktstrukturen weisen eine umgedrehte U-förmige

Ausgestaltung auf und sind neben dem Träger mit dem

Trägersubstrat elektrisch leitend verbunden.

Im weiteren Unterschied zu dem in Figur 3 dargestellten

Ausführungsbeispiel sind die Kontaktstrukturen an beiden Seiten des Trägers in Richtung Trägersubstrat gebogen. Die Kontaktstrukturen 5a, 5b und das Trägersubstrat bilden demnach zusammen eine O-Form aus.

Eine weitere hier beschriebene Ausführungsform des Bauteils kann mehrere Halbleiterchips umfassen. Dazu können die

Chipkontakte beispielsweise mittels eines auf die Chips auflaminierten Abdecksubstrats 5 elektrisch mit den

Kontaktmetallisierungen und/oder mit den Kontaktstrukturen verbunden werden. In dem Ausführungsbeispiel der Figur 10 ist ein Bauelement mit zwei Halbleiterchips im Querschnitt dargestellt, die zum Beispiel nach dem Herstellungsverfahren aus den Figuren 7A bis 7C hergestellt sind. Dargestellt ist eine weitere Möglichkeit der Chipkontaktierung, wobei

beispielsweise elektrisch leitende Kontaktstrukturen 5b den jeweiligen Halbleiterchip 1 an dessen Oberseite kontaktieren. Eine zweite Kontaktierung der Halbleiterchips 1 ist

beispielsweise gemäß der bereits beschriebenen

Ausführungsbeispiele aus den Figuren 1 bis 9 an den

Chipunterseiten angeordnet. Eine elektrische Kontaktierung erfolgt beispielsweise mit den elektrisch leitenden

Kontaktmetallisierungen 3a. Nach dem Auflaminieren des

Abdecksubstrats 5 auf die Halbleiterchips verbinden

beispielsweise die Kontaktstrukturen 5a jeweils die

Kontaktmetallisierungen 3a mit dem Kontakt auf der Unterseite des jeweiligen Halbleiterchips und dem Trägersubstrat 4. Die Kontaktstrukturen 5b auf der Oberseite des jeweiligen

Halbleiterchips werden beispielsweise durch das Auflaminieren des Abdecksubstrats 5 mit den jeweiligen

Kontaktmetallisierung 3b und dem Trägersubstrat 4

kontaktiert. Somit kann eine Anordnung mehrerer

Halbleiterchips elektrisch kontaktiert werden.

Weiterhin ist es beispielsweise mittels Kontaktstrukturen im Abdecksubstrat möglich, mehrere Halbleiterchips miteinander zu verschalten. Dadurch können beispielsweise Chips an deren oberseitigen Kontakten durch das Abdecksubstrat miteinander verschaltet werden. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt, sondern umfasst jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den

Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn diese Merkmale oder diese Kombinationen selbst nicht explizit in den Ansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben sind.