ELEKTROMAGNETISCHER STRAHLUNG UND HALBLEITERBAUTEIL

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Pa tentanmeldung DE 10 2018 104 936.6, deren Offenbarung hiermit als in diese Anmeldung mit aufgenommen gilt.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines optischen Halbleiterbauteils zur Detektion elektromagnetischer Strahlung und ein solches Halbleiterbauteil.

Ein Spektrometer erlaubt die Detektion eines Spektrums. Es umfasst eine Mehrzahl von Photodetektoren, mittels derer je weils die Strahlung in einem Teilbereich des Messbereichs des gesamten Spektrometers erfasst wird. Solche Spektrometer kön nen ein Array von Silizium-Photodioden, beispielsweise mit in tegrierter Auswertelogik, umfassen. Zur Einstellung der Wel lenlängenselektivität der Photodioden werden Farbfilter, bei spielsweise in rot, grün, blau, oder auch für engere Bereiche Umgebungslichtsensoren (englisch „ambient light sensor", ALS) für Spektroskopieanwendungen genutzt.

Die DE 102005 061 206 zeigt eine Detektoranordnung mit einem mikroelektronischen Halbleiterchip .

Die US 2016/0204033 zeigt ein Verfahren zum Trennen von Subs traten und einen Halbleiterchip.

Die DE 102015 117 940 zeigt einen optischen Sensor.

Die WO 2016/012409 zeigt eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Mikro-Transfer-Drucken . Es stellt sich die Aufgabe, ein Halbleiterbauteil für eine Spektrometeranwendung bereitzustellen .

Ein solches Halbleiterbauteil umfasst: einen Bauteilkörper mit einem Substrat und einem integrierten Schaltkreis sowie eine Halbleiterkomponente oder eine Vielzahl von Halbleiterkompo nenten, wobei die Halbleiterkomponente oder jede aus der Viel zahl von Halbleiterkomponenten eine aktive Zone zum Strah lungsempfang und eine Abrissstelle aufweist, auf dem Bauteil körper angeordnet und elektrisch leitend mit dem integrierten Schaltkreis verbunden ist.

Die Halbleiterkomponente ist vorteilhafterweise ein Chip, der in ungehäuster Form gemeinhin auch als „Die" bezeichnet wird. Die Halbleiterkomponenten können Photodioden oder -detektoren sein, mittels derer die Strahlung in der aktiven Zone detek- tiert und ein davon strahlungsabhängiger Strom oder eine davon strahlungsabhängige Spannung bereitgestellt wird. Die Strah lung ist vorteilhafterweise Licht, sei es im infraroten, sicht baren und/oder ultravioletten Bereich.

Jede Halbleiterkomponente hat einen sensitiven Spektralbe reich. Dies ist der Wellenlängenbereich, in dem Strahlung de- tektiert wird. Abhängig von der detektierten Strahlung wird ein Strom oder eine Spannung bereitgestellt. Der sensitive Spektralbereich kann eine wellenlängenabhängige relative Emp findlichkeit haben, bei der unterschiedliche Wellenlängen gleicher Intensität unterschiedlich starke Spannungen oder Ströme generieren. Typischerweise hat der sensitive Spektral bereich eine glockenförmige Empfindlichkeit über der Wellen länge. Halbleiterkomponenten können Mikrophotodioden, das heißt Photodioden mit geringer räumlicher Ausdehnung, sein, die auf dem Bauteilkörper aufgebracht sind. Durch die Kombi nation mehrerer Halbleiterkomponenten unterschiedlicher sen sitiver Spektralbereiche kann ein Spektrometer ausgebildet werden. Dies kann durch hochintegrierte Photodioden mit engem sensitiven Spektralbereich als Halbleiterkomponenten reali siert werden, die vorzugsweise in Photodioden-Arrays auf dem Bauteilkörper angeordnet werden.

Der Bauteilkörper weist integrierte Schaltungsstrukturen, die mit den Mikrophotodioden elektrisch leitend verbunden werden können, auf. Solch ein Bauteilkörper kann auch als intelligen tes Substrat bezeichnet werden. Es ist beispielsweise aus Si lizium.

Die Halbleiterkomponente oder die Vielzahl von Halbleiterkom ponenten sind vorteilhafterweise mittels Mikrotransferdrucks auf dem Bauteilkörper aufgebracht worden.

Ein entsprechendes Verfahren zur Herstellung eines Halbleiter bauteils sieht vor: Aufbringen einer Halbleiterkomponente oder einer Vielzahl von Halbleiterkomponenten mittels Mikrotrans ferdrucks auf einen Bauteilkörper mit einem Substrat und einem integrierten Schaltkreis, wobei die Halbleiterkomponente oder jede aus der Vielzahl von Halbleiterkomponenten eine aktive Zone zum Strahlungsempfang aufweist. Dieses Verfahren erlaubt die Integration und Montage von Mikrophotodiodenstrukturen auf einem intelligenten Substrat.

Der Mikrotransferdruck ist ein paralleler Bestückungsprozess, bei dem mehrere Halbleiterkomponenten gleichzeitig auf noch im Waferverbund miteinander verbundenen Bauteilkörpern übertra gen werden. Die zu übertragenden Halbleiterkomponenten werden bei Kontakt mit einem Stempel aus einem Opferwafer herausge brochen und nach dem Transfer auf einem Zielwafer, der später zu den bestückten Bauteilkörpern vereinzelt wird, abgelegt. Die Abrisstellen an den Halbleiterkomponenten rühren von die sem Schritt her. Der Mikrotransferdruck reduziert die Kosten im Vergleich zu einer seriellen Bestückung. Die Halbleiterkom ponenten können einen stegförmigen Fortsatz mit der Abriss stelle an seinem Ende aufweisen.

In einer Ausführung umfasst die Vielzahl von Halbleiterkompo nenten zumindest eine Halbleiterkomponente, deren sensitiver Spektralbereich sich von dem einer anderen Halbleiterkompo nente aus der Vielzahl von Halbleiterkomponenten unterschei det. Durch die Anordnung mehrerer Halbleiterkomponenten mit unterschiedlichen sensitiven Spektralbereichen auf demselben Bauteilkörper lässt sich ein Halbleiterbauteil ausbilden, das als Spektrometer dient.

Bandlücken-Engineering, englisch „bandgap engineering" , fasst verschiedene Mittel zusammen, mittels derer sich der sensitive Spektralbereich einer Halbleiterkomponente auf den gewünschten Bereich einstellen lässt. Eine davon ist die gezielte Auswahl und Kombination von Halbleitermaterialien für die Halbleiter komponente. Ein maßgeschneidertes Bandbreitendesign ermöglicht die Herstellung sehr schmalbandiger Photodiodenstrukturen als Halbleiterkomponenten .

In einer Ausführung umfasst die Vielzahl von Halbleiterkompo nenten zumindest eine Halbleiterkomponente, deren Halbleiter materialsystem sich von dem einer anderen Halbleiterkomponente aus der Vielzahl von Halbleiterkomponenten unterscheidet. Die Verwendung unterschiedlicher Materialsysteme erlaubt, Halb- leiterkomponenten mit unterschiedlichen sensitiven Spektral bereichen auszubilden. Mehrere Halbleiterkomponenten mit un terschiedlichen Materialsystemen können auf demselben Bauteil körper angeordnet werden. Vorteilhafterweise umfassen die un terschiedlichen Materialsysteme zumindest eines aus der Gruppe mit Silizium, Germanium, III-V-Verbindungen und II-IV- Verbindungen . Die einzelnen Mikrophotodioden können dabei in einer entsprechenden Technologie, zum Beispiel Si-, Ge-, III- V- oder II-IV-Technologie realisiert werden. Durch Verwendung und Montage unterschiedlicher Materialsysteme kann der für Si lizium typische Wellenlängenbereich bis zirka 1000/1100 nm deutlich erweitert werden. Ebenfalls kann durch die Verwendung von anderen Materialien als Silizium eine deutlich höhere Ab- sorbanz bei dünner Schichtdicke erreicht werden.

Ferner kann ein in einem gegebenen Wellenlängenbereich absor bierendes Mittel vorgesehen sein, das auf der Halbleiterkom ponente oder der Vielzahl von Halbleiterkomponenten angeordnet ist. Solch ein Mittel ist beispielsweise eine Materialschicht auf der strahlungseinfallenden Seite der Halbleiterkomponente, die Strahlung in einem bestimmten Wellenlängenbereich absor biert, sodass die Halbleiterkomponente in diesem Wellenlängen bereich nicht mehr detektiert. Dadurch kann der sich durch das verwendete Materialsystem ergebende sensitive Spektralbereich noch schmaler gemacht werden.

Durch die Kombination von verschiedenen Mikrophotodioden mit unterschiedlichen Absorbanzwellenlängen kann ein breitbandi ges, aber selektives Detektorarray auf einem Hybridchip rea lisiert werden, um eine breitbandige Spektrometeranwendung zu ermöglichen. Durch die Verwendung von Mikrophotodioden lässt sich zudem eine hochpräzise Montage und hohe Packungsdichte realisieren . Der Bauteilkörper ist ausgebildet, die detektierte Strahlung mittels des integrierten Schaltkreises weiterzuverarbeiten. Er kann beispielsweise einen Transimpedanzverstärker oder eine Auswerteeinheit umfassen.

In einer Ausführung umfasst das Halbleiterbauteil ferner einen Diffusor oder ein lichtbrechendes Mittel, das auf der Halb leiterkomponente oder der Vielzahl von Halbleiterkomponenten angeordnet ist. Der Diffusor sorgt für eine homogene Ausleuch tung der darunter angeordneten Halbleiterkomponenten.

In einer Ausführung des Halbleiterbauteils ist die Vielzahl von Halbleiterkomponenten in einem Array von Zellen angeord net. Jede Zelle umfasst mehrere Halbleiterkomponenten. Die Zu sammenstellung der verschiedenen Typen von Halbleiterkomponen ten ist für jede Zelle gleich.

In einer Ausführung des Halbleiterbauteils umfasst diese fer ner zumindest eine aktive Zone zur Strahlungserzeugung, sodass beispielsweise strahlungsemittierende und -detektierende Halb leiterkomponenten auf demselben Bauteilkörper angeordnet sind, um sie zu einem System, beispielsweise aus RGB-LEDs und Sen soren, zu kombinieren. Der Halbleiterkörper umfasst eine Strahlung emittierende Halbleiterkomponente oder eine Vielzahl von Strahlung emittierenden Halbleiterkomponenten, wobei die Strahlung emittierende Halbleiterkomponente oder jede aus der Vielzahl von Strahlung emittierenden Halbleiterkomponenten eine aktive Zone zur Strahlungserzeugung und eine Abrissstelle aufweist, auf dem Substrat angeordnet und elektrisch leitend mit dem Bauteilkörper verbunden ist. Alternativ ist auch denk bar, die aktive Zone zur Strahlungserzeugung auf dem Bauteil körper vorzusehen. Insgesamt erlaubt das oben beschriebene Halbleiterbauteil als mikrophotodiodenbasiertes Spektrometer eine höhere Integrati onsdichte auf Bauteilebene, ermöglicht eine Kostenreduktion und eine breitere Bandbreite der Heterointegration als Spekt rometeranwendung im Vergleich zu einer Integration mehrerer Komponenten basierend nur auf Silizium oder Germanium. Im Ver gleich zu einer konventionellen Spektrometeranordnung von Si liziumphotodioden mit Filtern wird durch solch ein oben be schriebenes Halbleiterbauteil eine bessere Unterdrückung durch gezieltes Bandlücken-Engineering erreicht. Es ergibt sich eine bessere Winkelempfangscharakteristik und ein breiterer Wellen längenbereich, beispielsweise größer als 1000 nm, ist abdeck bar .

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung in den folgenden Figuren veranschaulicht.

Figur 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Halb leiterbauteils in der Schnittansicht.

Figuren 2A und 2B veranschaulichen Schritte beim Mikrotrans ferdruck anhand von Zwischenprodukten.

Figur 3 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel ei nes Halbleiterbauteils in der Aufsicht.

Figur 4 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel ei nes Halbleiterbauteils in der Schnittansicht.

Figur 5 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel ei nes Halbleiterbauteils in der Schnittansicht. Figur 6A zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Halbleiterbauteils in der Schnittansicht.

Figuren 6B und 6C veranschaulichen die Filterwirkung des Aus führungsbeispiels eines Halbleiterbauteils.

Die Figur 7 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel einer Halbleiterkomponente .

Figur 8 veranschaulicht das wellenlängenabhängige Absorptions verhalten der Halbleiterkomponente.

Figur 9 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel ei nes Halbleiterbauteils in der Schnittansicht.

Figur 1 zeigt schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Halb leiterbauteils in der Schnittansicht.

Das Halbleiterbauteil 1 umfasst einen Bauteilkörper 3 und eine Vielzahl von Halbleiterkomponenten 5, die auf dem Bauteilkör per 3 angeordnet sind.

Der Bauteilkörper 3 umfasst ein Substrat 7 mit einem inte grierten Schaltkreis 9. Er ist in diesem Ausführungsbeispiel als anwendungsspezifische integrierte Schaltung, englisch „ap- plication-specific integrated Circuit", ASIC, auf einem Sili ziumsubstrat, kurz Si-ASIC, ausgebildet. Solch ein Bauteilkör per 3 kann ein Logikgatter umfassen. Er kann als Transimpe danzverstärker oder Auswerteeinheit dienen oder Funktionen solcher Baugruppen bereitstellen . Der integrierte Schaltkreis ist elektrisch leitend mit den Halbleiterkomponenten 5 verbun den . Jede aus der Vielzahl von Halbleiterkomponenten 5 weist eine aktive Zone zum Strahlungsempfang auf, sodass sie als Photode tektor geeignet ist. Die Halbleiterkomponente 5 kann als Pho todiode geringer Größe und Dicke ausgebildet sein, die auch als Mikrophotodiode, kurz „yPD", bezeichnet wird.

Die Vielzahl von Halbleiterkomponenten 5 umfasst unterschied liche Typen von Halbleiterkomponenten 5; in diesem Ausfüh rungsbeispiel sind exemplarisch vier dargestellt. Ein Ausfüh rungsbeispiel für Photodioden sind Metall-Semikonduktor-Me- tall-Photodioden geringer Größe und Dicke, kurz als „yMSM" bezeichnet. Die photodektierenden Strukturen, die als Halb leiterkomponenten eingesetzt werden können, sind nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Die Typen von Halbleiterkomponenten 5 unterscheiden sich hinsichtlich des Wellenlängenbereichs, in dem sie Strahlung detektieren. Mit anderen Worten: Die Halbleiterkomponenten 5 unterscheiden sich hinsichtlich ihrer sensitiven Spektralbereite, sodass die Kombination verschiedener Halbleiterkomponenten 5 ermöglicht, ein Spektrometer als Halbleiterbauteil auszubilden, dessen Messbereich sich aus der Überlagerung der sensitiven Spektral bereiche ergibt.

Die Halbleiterkomponenten 5 sind in diesem Ausführungsbeispiel druckbare Mikrophotodioden, die mittels Mikrotransferdrucks auf dem ersten Halbleiterkörper aufgebracht worden sind.

Die Herstellung des Halbleiterbauteils 1 aus einem Bauteilkör per 3 und den Halbleiterkomponenten 5 mittels dieses Verfah rens wird im Folgenden anhand der Figuren 2A und 2B erläutert.

Die Herstellung des Bauteilkörpers 3 erfolgt für eine Mehrzahl von Bauteilkörpern 3 gleichzeitig und im Waferverbund. Diese Form der Herstellung erlaubt Prozessschritte für die Fertigung der Mehrzahl von Bauteilkörpern 3 parallel bei allen Bauteil körpern 3 gleichzeitig auszuführen, solange sie noch miteinan der verbunden sind. Solche Prozessschritte umfassen insbeson dere das Aufbringen oder Aufwachsen von Schichten und Struk turen sowie, falls erforderlich, auch deren teilweisen Abtrag, um den integrierten Schaltkreis 9 auszubilden. Erst in einem abschließenden Schritt werden die ersten Halbleiterkörper 3 vereinzelt und voneinander getrennt.

Im Rahmen der Fertigung werden in einem parallelen Bestückungs prozess die Halbleiterkomponenten 5 auf die Bauteilkörper 3 aufgesetzt und miteinander verbunden, solange letztere sich noch im Verbund befinden. Diese Bestückung erfolgt gleichzei tig, indem mittels eines Elastomerstempels eine Mehrzahl von Halbleiterkomponenten 5 von einem Opferwafer 52 zum Zielwafer 54 mit den noch verbundenen Bauteilkörpern 3 transferiert und auf diesen derart aufgesetzt werden, dass sich die Halbleiter komponenten 5 an ihren vorgesehenen Positionen auf den Bau teilkörpern 3 befinden. Die Stempelplatte weist eine Struktur auf, die mit Größe und Positionen der Halbleiterkomponenten 5 auf dem Zielwafer 54 korrespondiert.

Die Fertigung der Halbleiterkomponenten 5 erfolgt ebenfalls parallel im Waferverbund. Der entsprechende Wafer wird als Opferwafer 52 bezeichnet. Dabei werden die zweiten Halbleiter körper 5 jedoch nicht vereinzelt, indem der Wafer 52 getrennt wird. Die zweiten Halbleiterkörper 5 werden vielmehr auf einer Opferschicht gleichzeigt derart gefertigt, dass alle späteren Halbleiterkomponenten 5 über Haltestrukturen 30 miteinander verbunden sind. Dann wird die Opferschicht entfernt, sodass die einzelnen zweiten Halbleiterkörper 5 nur noch über die Haltestrukturen 30 miteinander und mit dem Wafersubstrat ver bunden sind, wobei freistehende Stege 32 die Halbleiterkompo nenten 5 mit einer Ankerstruktur 34, die ihrerseits mit dem Wafersubstrat verbunden ist, verbinden. Die so gefertigten Halbleiterkomponenten 5 sind im Verbund rasterförmig angeord net .

Die Dicke derart hergestellter Chips als Halbleiterkomponenten 5 kann deutlich geringer sein als bei konventionell vereinzel ten Chips und im Bereich weniger Mikrometer liegen.

Beim Paralleltransfer wird der Stempel auf die zu transferie renden Halbleiterkomponenten 5 gedrückt, sodass sie am Stempel anhaften. Sobald der Stempel sich in die Gegenrichtung bewegt, werden die Halbleiterkomponenten 5 von den Haltestrukturen 30 getrennt, indem die Stege 32 oder ihr Ansatz am zweiten Halb leiterkörper 2 abreißen. An der Halbleiterkomponente 5 bleibt eine Abrissstelle 40, die sich an einem stegförmigen Fortsatz 38, der ein Teil des Stegs 32 der Haltestruktur 30 ist, befin den kann.

Figur 2A zeigt eine schematische Darstellung des Opferwafers 52 mit einer Mehrzahl von zweiten Halbleiterkörpern 5 und der Haltestruktur 30. Die zweiten Halbleiterkörper 5 sind nach Abtrag der Opferschicht freistehend und nur über Stege 32 mit einer Ankerstruktur 34, die die Verbindung von Haltestruktur 30 und Wafersubstrat bildet, verbunden. Figur 2B zeigt eine schematische Darstellung des Zielwafers 54 mit einer Mehrzahl von ersten Halbleiterkörpern 3 im Verbund. Auf den ersten Halbleiterkörpern 3 sind bereits jeweils zwei zweite Halb leiterkörper 5 aufgesetzt, die korrespondierend ihrer Position auf dem Zielwafer 54 aus dem Opferwafer 52 herausgelöst worden und mittels des Stempels auf den Zielwafer 54 transferiert worden sind.

Beim herausgelösten zweiten Halbleiterkörper 5 befindet sich die Abrissstelle 40 an einem stegförmigen Fortsatz 38, der ein Teil des ursprünglichen Stegs 32 ist. Alternativ kann sich die Abrissstelle 40 auch direkt an einer Außenseite der Halbleiter komponente 5 befinden.

Im parallelen Bestückungsprozess wird eine Mehrzahl von Halb leiterkomponenten 5 gleichzeitig übertragen, indem sie bei Kontakt mit dem Stempel aus dem Opferwafer 52 herausgebrochen und nach dem Transfer auf dem Zielwafer 54 abgelegt werden. Dann können weitere Prozessschritte auf Waferebene ausgeführt werden .

Der Paralleltransfer reduziert die Kosten im Vergleich zur seriellen Bestückung. Der oben geschilderte parallele Bestü ckungsprozess wird auch als Mikrotransferdruck bezeichnet. Die Verwendung von druckbaren Mikrophotodioden als Halbleiterkom ponenten 5 erlaubt, eine hohe Packungsdichte bei der Wafer- Level-Montage zu erzielen.

Figur 3 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel ei nes Halbleiterbauteils in der Aufsicht.

Das Halbleiterbauteil 1 weist eine Vielzahl von Halbleiterkom ponenten 5 auf einem Bauteilkörper 3, wie beispielsweise in Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben, auf.

Die Halbleiterkomponenten 5 sind in Einheitszellen 55, die in einem Array mit Zeilen und Spalten angeordnet sind, angeord net. Jede Einheitszelle 55 umfasst die gleichen Typen von Halbleiterkomponenten 5 in vorgegebener Anordnung zueinander. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst eine Einheitszelle 55 vier verschiedene Typen von Halbleiterkomponenten 5, die in zwei Spalten und zwei Zeilen als Detektor- oder Einheitszel- lenarray angeordnet sind.

Die Einheitszellen 55 sind ebenfalls in einem Array angeord net. In Figur 3 sind exemplarisch vier Zellen 55 in jeweils zwei Spalten und Zeilen dargestellt. Das Einheitszellenarray kann sich zwecks besserer Durchmischung auf dem intelligenten Substrat 7 replizieren.

Die Typen von Halbleiterkomponenten 5 in jeder Einheitszelle 5 unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Empfangscharakteris tik. Die Überlagerung der sensitiven Spektralbereiche der Halbleiterkomponenten 5 in der Zelle 5 ergibt deren Messbe reich.

Die Typen von Halbleiterkomponenten 5 können aus unterschied lichen Materialsystemen ausgebildet sein, beispielsweise Si lizium, Germanium, Indiumphosphid, eine III-V-Verbindung oder eine II-IV-Verbindung.

Die Kombination verschiedener Materialsysteme für die Halb leiterkomponenten 5 im selben Halbleiterbauteil 1 ermöglicht zahlreiche Freiheitsgrade bei der Einstellung der sensitiven Spektralbereiche für die verschiedenen Halbleiterkomponenten 5. Der sensitive Spektralbereich kann zudem durch ein Bandlü- cken-Engineering weiter beeinflusst werden, sodass mit einer Halbleiterkomponente 5 nur ein enger Wellenlängenbereich de- tektiert wird. Die Kombinationen verschiedener schmaler sen- sitiver Spektralbereiche ermöglicht den Aufbau eines effizien ten Spektrometer-Halbleiterbauteils mit sehr guter Messgenau igkeit .

Ein alternatives oder zusätzliches Mittel, um unterschiedliche sensitive Spektralbereiche auszubilden, ist die zumindest teilweise Verwendung von Farbfiltern, die auf zumindest eini gen der Halbleiterkomponenten 5 aufgebracht sind.

Das Array von Einheitszellen 55 ermöglicht eine Ortsauflösung bei der Detektion, da jede Zelle 5 geeignet ist, das Spektrum des in ihrem Bereich einfallenden Lichts zu detektieren. Al ternativ ist es möglich, durch die Verwendung mehrere Zellen 55 statt nur weniger großflächiger Photodioden für verschie dene Wellenlängen eine bessere Durchmischung des einfallenden Lichts zu erzielen, da durch die Mittelung über mehrere Zellen 55 die Detektion nur lokaler Maxima oder Minima vermieden wird.

Figur 4 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel ei nes Halbleiterbauteils in der Schnittansicht. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden lediglich die Unterschiede zu dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel beschrieben.

Das Halbleiterbauteil 1 umfasst einen Bauteilkörper 3 und eine Vielzahl von Halbleiterkomponenten 5. In diesem Ausführungs beispiel sind acht verschiedene Typen von Mikrophotodioden als Halbleiterkomponenten 5 vorgesehen, deren sensitive Spektral bereiche sich unterscheiden.

Auf den Halbleiterkomponenten 5 ist eine Diffusoroptik 13 vor gesehen, die eine homogenere Ausleuchtung der verschiedenen Typen von Mikrophotodioden als Halbleiterkomponenten 5 ermög licht und damit die Detektionsgenauigkeit erhöht. Es sei bemerkt, dass die verschiedenen Typen von Halbleiter komponenten 5 unter der Diffusoroptik 13 auch in einem Array von Einheitszellen 55, wie oben beschrieben, angeordnet werden können .

Figur 5 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel ei nes Halbleiterbauteils 1 in der Schnittansicht. Zur Vermeidung von Wiederholungen werden lediglich die Unterschiede zu dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel beschrieben.

In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die Vielzahl von Halb leiterkomponenten 5 sich replizierende Detektorzellen 55 mit Halbleiterkörpern 5 zweier Typen. Auf den Halbleiterkomponen ten 5 ist eine abbildende Optik 16 vorgesehen, die eine Objek tivwirkung hat und das einfallende Licht auf die Halbleiter komponenten 5 lenkt. Die Ortauflösung durch die Vielzahl von Zellen ermöglicht, die Richtung des einfallenden Lichts zu detektieren. Diese Anordnung verwendet verschiedene Typen von Mikrophotodioden (im Gegensatz zu LIDAR oder ToF-Anwendungen mit identischen Mikrophotodioden) .

Es sei bemerkt, dass die verschiedenen Typen von Halbleiter komponenten 5 unter der Optik 16 auch in einem Array von Zellen 55 mit Zeilen und Spalten, wie zuvor beschrieben, angeordnet werden können.

Die Figuren 6A, 6B und 6C veranschaulichen die Filterwirkung eines Ausführungsbeispiels eines Halbleiterbauteils 1 mit ver schiedenen Mikrophotodioden als Halbleiterkomponenten 5, wie es in Figur 1 dargestellt ist. Allerdings sind in diesem Aus führungsbeispiel in Figur 6A exemplarisch sechs verschiedene Typen von Halbleiterkomponenten 5 dargestellt. Mehr oder we niger Typen, sowie deren Anordnung in einem Array von Zellen ist denkbar. Die Filterwirkung der anderen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele folgt demselben Prinzip.

Figur 6B zeigt beispielhaft die Empfindlichkeit der Mikropho todioden als Halbleiterkomponenten 55 über der Wellenlänge. Jede der in Figur 6A dargestellten Mikrophotodioden detektiert in einem Wellenlängenbereich, der sich von denen der anderen unterscheidet, wobei jedoch durch die Kombination der ver schiedenen Mikrophotodioden und der Überlagerung ihrer sensi tiven Spektren das gesamte Spektrum, in dem detektiert werden soll, abgedeckt wird. In diesem Ausführungsbeispiel überlagern sich die Spektren nicht.

Figur 6C zeigt beispielhaft die Empfindlichkeit der Mikropho todioden über der Wellenlänge in einem Ausführungsbeispiel, das sich vom vorhergehenden dadurch unterscheidet, dass die Spektren sich zumindest teilweise überlappen.

Die Figur 7 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer mittels Mikrotransferdrucks druckbaren, wellenlängenselektiven Photo diode als Halbleiterkomponente 5, deren sensitiver Spektral bereich durch Bandlücken-Engineering eingestellt worden ist.

Die Halbleiterkomponente 5 weist ein Substrat 7 und einen ers ten Kontakt 21 auf seiner Oberseite und einem zweiten Kontakt 22 auf seiner Unterseite auf. Diese Kontakte 21, 22 können n- beziehungsweise p-Kontakte sein. An der Substratoberseite ist ein Detektionsbereich 8 mit der aktiven Zone 11 vorgesehen, in dem das einfallende Licht 100 detektiert wird. Auf dem Detek tionsbereich 8 ist eine wellenlängenselektive Schicht 25 auf gebracht. Durch die Kombination zweier Materialien lässt sich Bandlücken-Engineering beispielsweise wie folgt erzielen: Der Detektionsbereich 8 ist geeignet, Strahlung unterhalb einer bestimmten Wellenlänge, beispielhaft mit Y bezeichnet, zu de- tektieren. Eine Absorptionsschicht 25 absorbiert Strahlung un terhalb einer bestimmten Wellenlänge, beispielhaft mit X be zeichnet, sodass diese Strahlung nicht mehr die aktive Zone 11 erreicht. Infolgedessen wird in der aktiven Zone 11 lediglich Strahlung im Wellenlängenbereich zwischen Y und X absorbiert, da Strahlung oberhalb des Bereichs nicht detektiert werden kann und Strahlung unterhalb des Bereichs den Detektionsbe reich 8 nicht erreicht.

Figur 8 veranschaulicht das oben beschriebene Absorptionsver halten anhand einer Darstellung der Absorption in Abhängigkeit der Wellenlänge. Obgleich im Detektionsbereich 8 der Wellen längenbereich 101 unterhalb der Wellenlänge Y detektierbar ist, wird wegen der Abschattung der Strahlung im Wellenlängen bereich 102 bis zur Wellenlänge X lediglich der Differenzbe reich 103 zwischen den Wellenlängen X und Y detektiert und absorbiert. Durch die geeignete Kombination verschiedener Ma terialien lässt sich die Empfindlichkeit einer Halbleiterkom ponente 5 und ihr sensitiver Spektralbereich gezielt einstel len .

Verschiedene Materialkombinationen erlauben unterschiedliche Empfindlichkeiten, die sich zu einem Spektrometer kombinieren lassen .

Figur 9 zeigt schematisch ein weiteres Ausführungsbeispiel ei nes Halbleiterbauteils in der Schnittansicht.

Das Halbleiterbauteil 1 weist eine Vielzahl von Halbleiterkom ponenten 5 auf einem Bauteilkörper 3, wie beispielsweise in Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben, auf. Um Wiederholungen zu vermeiden, werden lediglich die Unterschiede zu Figur 1 beschrieben .

Neben den Mikrophotodioden 5 weist dieses Ausführungsbeispiel noch Strahlung emittierende Halbleiterkomponenten 6 auf, um einen Sensor auszubilden. Jede Strahlung emittierende Halb leiterkomponente 6, die beispielsweise als LEDs ausgebildet sein kann, weist eine aktive Zone zur Strahlungserzeugung und eine Abrissstelle auf, ist auf dem Substrat angeordnet und elektrisch leitend mit dem Bauteilkörper 3 verbunden. Auch die Strahlung emittierenden Halbleiterkomponenten 6 sind druckbare Komponenten, die mittels des oben beschriebenen Mikrotransfer drucks auf dem Bauteilkörper 3 aufgebracht worden sind.

Die Merkmale der Ausführungsbeispiele sind kombinierbar. Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausfüh rungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung je des neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentan sprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kom bination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Bezugszeichenliste

1 Halbleiterbauteil

3 Bauteilkörper

5 Halbleiterkomponente

7 Substrat

8 Detektionsbereich

9 integrierter Schaltkreis

11 aktive Zone

13 Diffusoroptik

16 Optik

21, 22 Kontakt

25 AbsorptionsSchicht

30 Haltestruktur

32 Steg

34 AnkerStruktur

38 Fortsatz

40 Abrissstelle

52 Opfersubstrat

54 Zielsubstrat

55 Zelle

100 Licht

101, 102, 103 Bereich

X, Y Wellenlänge