OPTOELEKTRONISCHEN HALBLEITERBAUELEMENTS

BESCHREIBUNG

Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung DE 10 2019 106 931.9, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.

Eine lichtemittierende Diode (LED) ist eine lichtemittierende Vorrichtung, die auf Halbleitermaterialien basiert. Beispiels- weise umfasst eine LED einen pn-Übergang. Wenn Elektronen und Löcher miteinander im Bereich des pn-Übergangs rekombinieren, beispielsweise weil eine entsprechende Spannung angelegt wird, wird elektromagnetische Strahlung erzeugt.

Generell wird nach Konzepten gesucht, mit denen die Auskoppel- effizienz von optoelektronischen Halbleiterbauelementen ver- bessert werden kann.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes optoelektronisches Halbleiterbauelement, eine verbesserte optoelektronische Halbleitervorrichtung und ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines optoelektroni- schen Halbleiterbauelements zur Verfügung zu stellen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe durch den Gegenstand und das Verfahren der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind in den abhängi- gen Patentansprüchen definiert.

Eine optoelektronische Halbleitervorrichtung umfasst eine Ein- häusung, einen Leiterrahmen und ein optoelektronisches Halb- leiterbauelement. Das optoelektronische Halbleiterbauelement weist einen Träger mit einer aufgerauten ersten Hauptoberflä- che und mit einer Spiegelschicht über einer zweiten Hauptober- fläche des Trägers sowie einen optoelektronischen Halbleiter- chip auf, der über der aufgerauten ersten Hauptoberfläche an- geordnet ist. Eine Fläche des optoelektronischen Halbleiter- chips ist kleiner als eine aufgeraute Fläche des Trägers. Der Träger hat eine größere laterale Ausdehnung als der Leiterrah- men und bedeckt diesen vollständig. Die Einhäusung ist mit dem Leiterrahmen zusammengefügt. Der Leiterrahmen ist auf der Sei- te der zweiten Hauptoberfläche des Trägers angeordnet.

Beispielsweise kann ein weiterer Teil der aufgerauten ersten Hauptoberfläche zwischen dem optoelektronischen Halbleiterchip und einem Rand des Trägers angeordnet sein.

Der optoelektronische Halbleiterchip kann beispielsweise eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähig- keitstyp umfassen, wobei die erste und die zweite Halbleiter- schicht übereinander angeordnet sind.

Beispielsweise kann die erste Halbleiterschicht auf einer dem Träger zugewandten Seite angeordnet sein. Eine erste Haupt- oberfläche der ersten Halbleiterschicht kann aufgeraut sein.

Gemäß Aus führungs formen kann die Fläche des Trägers größer als das 1,5-fache der zusammengesetzten Fläche des optoelektroni- schen Halbleiterchips sein.

Beispielsweise kann der optoelektronische Halbleiterchip durch ein amorphes anorganisches Verbindungsmaterial mit der aufge- rauten ersten Hauptoberfläche des Trägers verbunden sein. Gemäß Aus führungs formen kann eine horizontale Oberfläche des Leiterrahmens, über welcher das optoelektronische Halbleiter- bauelement aufgebracht ist, in vertikaler Richtung gegenüber der Einhäusung hervorstehen. Es bildet sich somit eine Stufe zwischen Leiterrahmen und Einhäusung aus.

Gemäß Aus führungs formen kann die optoelektronische Halbleiter- vorrichtung ferner eine reflektierende Vergussmasse umfassen, die zwischen dem Träger und der Einhäusung eingebracht ist.

Die reflektierende Vergussmasse kann an den Träger angrenzen.

Ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Halb- leitervorrichtung umfasst das Ausbilden eines optoelektroni- schen Halbleiterchips, das Aufrauen einer ersten Hauptoberflä- che eines Trägers, das Ausbilden einer Spiegelschicht über ei- ner zweiten Hauptoberfläche des Trägers und das Anordnen des optoelektronischen Halbleiterchips über der aufgerauten ersten Hauptoberfläche des Trägers. Eine Fläche des optoelektroni- schen Halbleiterchips ist kleiner als eine Fläche des Trägers. Das Verfahren umfasst ferner das Aufbringen des Trägers über einem Leiterrahmen, so dass der Leiterrahmen auf der Seite der zweiten Hauptoberfläche des Trägers angeordnet ist. Dabei hat der Träger eine größere laterale Ausdehnung als der Leiterrah- men und bedeckt diesen vollständig.

Beispielsweise kann das Ausbilden der optoelektronischen Halb- leiterchips das Ausbilden einer ersten Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp über einem Wachstumssubstrat und das Ausbilden einer zweiten Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp über der ersten Halbleiterschicht umfassen.

Das Verfahren kann ferner das Aufbringen eines Zwischenträgers über der zweiten Halbleiterschicht und das Ablösen des Wachs- tumssubstrats umfassen. Beispielsweise kann der Zwischenträger derart auf die optoelektronischen Halbleiterchips aufgebracht werden, dass die optoelektronischen Halbleiterchips voneinan- der beabstandet sind.

Gemäß Aus führungs formen werden die optoelektronischen Halb- leiterchips über ein amorphes anorganisches Verbindungsmateri- al an der aufgerauten ersten Hauptoberfläche des Trägers be- festigt.

Beispielsweise ist der Leiterrahmen mit einer Einhäusung zu- sammengefügt. Eine horizontale Oberfläche des Leiterrahmens, über welcher das optoelektronische Halbleiterbauelement aufge- bracht wird, steht in vertikaler Richtung gegenüber der Ein- häusung hervor.

Das Verfahren kann ferner das Einbringen einer reflektierenden Vergussmasse zwischen dem Träger und der Einhäusung umfassen.

Ein optoelektronisches Halbleiterbauelement umfasst einen Trä- ger mit einer aufgerauten ersten Hauptoberfläche und opto- elektronische Halbleiterchips, die über der aufgerauten ersten Hauptoberfläche angeordnet sind. Eine zusammengesetzte Fläche der optoelektronischen Halbleiterchips ist kleiner als eine Fläche des Trägers, und zwischen benachbarten optoelektroni- schen Halbleiterchips ist ein Bereich der aufgerauten ersten Hauptoberfläche angeordnet.

Gemäß Aus führungs formen kann ein weiterer Teil der aufgerauten ersten Hauptoberfläche zwischen dem optoelektronischen Halb- leiterchip und einem Rand des Trägers angeordnet sein.

Beispielsweise umfassen die optoelektronische Halbleiterchips jeweils eine erste Halbleiterschicht von einem ersten Leitfä- higkeitstyp und eine zweite Halbleiterschicht von einem zwei- ten Leitfähigkeitstyp, wobei die erste und die zweite Halb- leiterschicht übereinander angeordnet sind.

Gemäß Aus führungs formen ist die erste Halbleiterschicht auf einer dem Träger zugewandten Seite angeordnet, und eine erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht ist aufgeraut.

Das optoelektronisches Halbleiterbauelement kann ferner eine dielektrische Spiegelschicht über einer zweiten Hauptoberflä- che des Trägers umfassen.

Beispielsweise ist die Oberfläche des Trägers größer als das 1,5-fache der zusammengesetzten Fläche der optoelektronischen Halbleiterchips.

Beispielsweise sind die optoelektronischen Halbleiterchips durch ein amorphes anorganisches Verbindungsmaterial mit der aufgerauten ersten Hauptoberfläche des Trägers verbunden.

Eine optoelektronische Halbleitervorrichtung umfasst eine Ein- häusung, einen Leiterrahmen („lead frame") und das optoelekt- ronische Halbleiterbauelement wie vorstehend beschrieben. Die Einhäusung ist mit dem Leiterrahmen zusammengefügt.

Beispielsweise hat der Träger des optoelektronischen Halblei- terbauelements eine größere laterale Ausdehnung als der Lei- terrahmen und bedeckt diesen vollständig. Gemäß Ausführungs- formen steht eine horizontale Oberfläche des Leiterrahmens, über welcher das optoelektronische Halbleiterbauelement aufge- bracht ist, in vertikaler Richtung gegenüber der Einhäusung hervor. Gemäß Aus führungs formen umfasst die optoelektronische Halb- leitervorrichtung ferner eine reflektierende Vergussmasse, die zwischen dem Träger und der Einhäusung eingebracht ist. Die reflektierende Vergussmasse grenzt beispielsweise an den Trä- ger an.

Gemäß weiteren Aus führungs formen umfasst eine optoelektroni- sche Halbleitervorrichtung eine Einhäusung und einen Leiter- rahmen, wobei die Einhäusung mit dem Leiterrahmen zusammenge- fügt ist. Die Halbleitervorrichtung umfasst ferner, einen Trä- ger mit einer ersten Hauptoberfläche und einen optoelektroni- schen Halbleiterchip, der über der ersten Hauptoberfläche an- geordnet ist. Eine Fläche des optoelektronischen Halbleiter- chips ist kleiner als eine Fläche des Trägers, und der Träger hat eine größere laterale Ausdehnung als der Leiterrahmen und bedeckt diesen vollständig.

Beispielsweise steht eine horizontale Oberfläche des Leiter- rahmens, über welcher das optoelektronische Halbleiterbauele- ment aufgebracht ist, in vertikaler Richtung gegenüber der Einhäusung hervor.

Ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halb- leiterbauelements umfasst das Ausbilden von optoelektronischen Halbleiterchips, Aufrauen einer ersten Hauptoberfläche eines Trägers, und Anordnen der optoelektronischen Halbleiterchips über der aufgerauten ersten Hauptoberfläche eines Trägers. Ei- ne zusammengesetzte Fläche der optoelektronischen Halbleiter- chips ist kleiner als eine Fläche des Trägers. Zwischen be- nachbarten optoelektronischen Halbleiterchips ist ein Bereich der aufgerauten ersten Hauptoberfläche angeordnet.

Das Ausbilden der optoelektronischen Halbleiterchips kann bei- spielsweise das Ausbilden einer ersten Halbleiterschicht von einem ersten Leitfähigkeitstyp über einem Wachstumssubstrat und das Ausbilden einer zweiten Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp über der ersten Halbleiterschicht umfassen.

Das Verfahren kann ferner das Aufbringen eines Zwischenträgers über der zweiten Halbleiterschicht und Ablösen des Wachs- tumssubstrats umfassen.

Gemäß Aus führungs formen wird der Zwischenträger derart auf die optoelektronischen Halbleiterchips aufgebracht, dass die opto- elektronischen Halbleiterchips voneinander beabstandet sind.

Beispielsweise werden die optoelektronischen Halbleiterchips über ein amorphes anorganisches Verbindungsmaterial an der aufgerauten ersten Hauptoberfläche des Trägers befestigt.

Gemäß weiteren Aus führungs formen umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektronischen Halbleitervorrichtung das Ausbilden eines optoelektronischen Halbleiterchips, das Anord- nen des optoelektronischen Halbleiterchips über einer ersten Hauptoberfläche eines Trägers und das Aufbringen des Trägers über einem Leiterrahmen. Dabei ist eine Fläche des optoelekt- ronischen Halbleiterchips kleiner als eine Fläche des Trägers, der Träger des optoelektronischen Halbleiterbauelements hat eine größere laterale Ausdehnung als der Leiterrahmen, und der Träger wird derart auf den Leiterrahmen aufgebracht, dass der Träger den Leiterrahmen vollständig bedeckt.

Gemäß Aus führungs formen ist der Leiterrahmen mit einer Einhäu- sung zusammengefügt, und eine horizontale Oberfläche des Lei- terrahmens, über welcher das optoelektronische Halbleiterbau- element aufgebracht wird, steht in vertikaler Richtung gegen- über der Einhäusung hervor. Gemäß weiteren Aus führungs formen umfasst das Verfahren ferner das Einbringen einer reflektierenden Vergussmasse zwischen dem Träger und der Einhäusung.

Die begleitenden Zeichnungen dienen dem Verständnis von Aus- führungsbeispielen der Erfindung. Die Zeichnungen veranschau- lichen Ausführungsbeispiele und dienen zusammen mit der Be- schreibung deren Erläuterung. Weitere Ausführungsbeispiele und zahlreiche der beabsichtigten Vorteile ergeben sich unmittel- bar aus der nachfolgenden Detailbeschreibung. Die in den

Zeichnungen gezeigten Elemente und Strukturen sind nicht not- wendigerweise maßstabsgetreu zueinander dargestellt. Gleiche Bezugszeichen verweisen auf gleiche oder einander entsprechen- de Elemente und Strukturen.

Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf ein optoelektronisches Halb- leiterbauelement gemäß Aus führungs formen .

Figur 2 zeigt eine schematische vertikale Querschnittsansicht einer optoelektronischen Halbleitervorrichtung gemäß Ausfüh- rungsformen.

Figur 3A bis 3C veranschaulichen Querschnittsansichten eines Werkstücks bei Durchführung des Verfahrens gemäß Ausführungs- formen.

Figur 4A fasst ein Verfahren gemäß Aus führungs formen zusammen.

Figur 4B fasst ein Verfahren gemäß weiteren Aus führungs formen zusammen.

In der folgenden Detailbeschreibung wird auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen, die einen Teil der Offenbarung bilden und in denen zu Veranschaulichungszwecken spezifische Ausführungsbeispiele gezeigt sind. In diesem Zusammenhang wird eine Richtungsterminologie wie "Oberseite", "Boden", "Vorder- seite", "Rückseite", "über", "auf", "vor", "hinter", "vorne", "hinten" usw. auf die Ausrichtung der gerade beschriebenen Fi- guren bezogen. Da die Komponenten der Ausführungsbeispiele in unterschiedlichen Orientierungen positioniert werden können, dient die Richtungsterminologie nur der Erläuterung und ist in keiner Weise einschränkend.

Die Beschreibung der Ausführungsbeispiele ist nicht einschrän- kend, da auch andere Ausführungsbeispiele existieren und strukturelle oder logische Änderungen gemacht werden können, ohne dass dabei vom durch die Patentansprüche definierten Be- reich abgewichen wird. Insbesondere können Elemente von im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen mit Elementen von anderen der beschriebenen Ausführungsbeispiele kombiniert werden, sofern sich aus dem Kontext nichts anderes ergibt.

Die Begriffe "Wafer" oder "Halbleitersubstrat", die in der folgenden Beschreibung verwendet sind, können jegliche auf Halbleiter beruhende Struktur umfassen, die eine Halb- leiteroberfläche hat. Wafer und Struktur sind so zu verstehen, dass sie dotierte und undotierte Halbleiter, epitaktische Halbleiterschichten, gegebenenfalls getragen durch eine Basis- unterlage, und weitere Halbleiterstrukturen einschließen. Bei- spielsweise kann eine Schicht aus einem ersten Halbleitermate- rial auf einem Wachstumssubstrat aus einem zweiten Halbleiter- material oder aus einem isolierenden Material, beispielsweise auf einem Saphirsubstrat, gewachsen sein. Weitere Beispiele für Materialien von Wachstumssubstraten umfassen Glas, Silizi- umdioxid, Quarz oder eine Keramik. Je nach Verwendungszweck kann der Halbleiter auf einem direk- ten oder einem indirekten Halbleitermaterial basieren. Bei- spiele für zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung beson- ders geeignete Halbleitermaterialien umfassen insbesondere Nitrid-Halbleiterverbindungen, durch die beispielsweise ultra- violettes, blaues oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaN, InGaN, AlN, AlGaN, AlGalnN, Al- GalnBN, Phosphid-Halbleiterverbindungen, durch die beispiels- weise grünes oder langwelligeres Licht erzeugt werden kann, wie beispielsweise GaAsP, AlGalnP, GaP, AlGaP, sowie weitere Halbleitermaterialien wie GaAs, AlGaAs, InGaAs, AlInGaAs, SiC, ZnSe, ZnO, Ga ₂ O ₃ , Diamant, hexagonales BN und Kombinationen der genannten Materialien. Das stöchiometrische Verhältnis der Verbindungshalbleitermaterialien kann variieren. Weitere Bei- spiele für Halbleitermaterialien können Silizium, Silizium- Germanium und Germanium umfassen. Im Kontext der vorliegenden Beschreibung schließt der Begriff „Halbleiter" auch organische Halbleitermaterialien ein.

Der Begriff „Substrat" umfasst generell isolierende, leitende oder Halbleitersubstrate.

Die Begriffe "lateral" und "horizontal", wie in dieser Be- schreibung verwendet, sollen eine Orientierung oder Ausrich- tung beschreiben, die im Wesentlichen parallel zu einer ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft.

Dies kann beispielsweise die Oberfläche eines Wafers oder ei- nes Chips (Die) sein.

Die horizontale Richtung kann beispielsweise in einer Ebene senkrecht zu einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von

Schichten liegen. Der Begriff "vertikal", wie er in dieser Beschreibung verwen- det wird, soll eine Orientierung beschreiben, die im Wesentli- chen senkrecht zu der ersten Oberfläche eines Substrats oder Halbleiterkörpers verläuft. Die vertikale Richtung kann bei- spielsweise einer Wachstumsrichtung beim Aufwachsen von

Schichten entsprechen.

Soweit hier die Begriffe "haben", "enthalten", "umfassen", "aufweisen" und dergleichen verwendet werden, handelt es sich um offene Begriffe, die auf das Vorhandensein der besagten Elemente oder Merkmale hinweisen, das Vorhandensein von weite- ren Elementen oder Merkmalen aber nicht ausschließen. Die un- bestimmten Artikel und die bestimmten Artikel umfassen sowohl den Plural als auch den Singular, sofern sich aus dem Zusam- menhang nicht eindeutig etwas anderes ergibt.

Im Kontext dieser Beschreibung bedeutet der Begriff

„elektrisch verbunden" eine niederohmige elektrische Verbin- dung zwischen den verbundenen Elementen. Die elektrisch ver- bundenen Elemente müssen nicht notwendigerweise direkt mitei- nander verbunden sein. Weitere Elemente können zwischen elektrisch verbundenen Elementen angeordnet sein.

Der Begriff „elektrisch verbunden" umfasst auch Tunnelkontakte zwischen den verbundenen Elementen.

Figur 1 zeigt eine Ansicht eines optoelektronischen Halblei- terbauelements 10 gemäß Aus führungs formen . Das optoelektroni- sche Halbleiterbauelement 10 umfasst einen Träger 120 mit ei- ner aufgerauten ersten Hauptoberfläche 121 und epitaktisch ausgebildete Halbleiterbereiche oder optoelektronische Halb- leiterchips 15, die über der aufgerauten ersten Hauptoberflä- che 121 angeordnet sind. Eine zusammengesetzte Fläche der optoelektronischen Halbleiterchips 15 ist dabei kleiner als eine Fläche des Trägers 120. Weiterhin ist zwischen benachbar- ten epitaktisch ausgebildeten Halbleiterbereichen 15 ein Be- reich der aufgerauten ersten Hauptoberfläche 121 angeordnet.

Die aufgeraute Oberfläche ist näher in Figur 2 veranschau- licht. Beispielsweise können die optoelektronischen Halb- leiterchips 15 in der Weise über der ersten Hauptoberfläche 121 des Trägers 120 angeordnet sein, dass ein weiterer Teil der aufgerauten ersten Hauptoberfläche 121 zwischen dem opto- elektronischen Halbleiterchip 15 und einem Rand des Trägers angeordnet ist.

Weitere Elemente des optoelektronischen Halbleiterbauelements werden nun unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher erläutert werden.

Die aufgeraute erste Hauptoberfläche 121 ist aufgeraut, so dass eine Vielzahl von gegenüber dem Trägermaterial hervorste- henden Strukturen 122 ausgebildet sind. Die hervorstehenden Strukturen können jeweils voneinander verschieden sein und können in zufälliger Weise, d.h. bei zufällig gewählten Ab- ständen zueinander angeordnet sein. Durch die Rauheit der ers- ten Hauptoberfläche 121 wird die Auskoppeleffizienz aus dem Träger 120 verbessert. Beispielsweise kann eine mittlere Rau- heit Ra die den mittleren Abstand eines Messpunktes auf der Hauptoberfläche 121 zu einer Mittellinie angibt, in einem Be- reich von 200 nm bis 2 mm liegen. Die Mittellinie kann bei- spielsweise das wirkliche Profil der ersten Hauptoberfläche 121 so schneiden, dass die Summe der Profilabweichungen (bezo- gen auf die Mittellinie) minimal wird. Die mittlere Rauheit R _a entspricht also dem arithmetischen Mittel der betragsmäßigen Abweichung von der Mittellinie.

Die optoelektronischen Halbleiterchips 15 sind derart angeord- net, dass zwischen ihnen jeweils ein Bereich der aufgerauten ersten Hauptoberfläche 121 des Trägers angeordnet ist. Weiter- hin ist ein Teil der aufgerauten ersten Hauptoberfläche 121 des Trägers jeweils zwischen den optoelektronischen Halb- leiterchips 15 und dem Rand des Trägers angeordnet. Der Träger kann beispielsweise ein Saphirträger sein. Insbesondere ist ein Material des Trägers 120 im Wesentlichen absorptionsfrei und hat einen geeigneten Brechungsindex und eine geeignete thermische Leitfähigkeit. Beispielsweise können die optoelekt- ronischen Halbleiterchips 15 über einen geeigneten Klebstoff, beispielsweise ein adaptives Verbindungsmaterial 125 (siehe vergrößerter Ausschnitt von Fig. 2) auf dem Träger 120 befes- tigt und vollflächig angebunden sein. Beispielsweise kann das Verbindungsmaterial anorganische Materialien wie beispielswei- se amorphes Aluminiumoxid oder Siliziumoxid enthalten. Gemäß weiteren Aus führungs formen kann das Verbindungsmaterial keine organischen Materialien enthalten. Beispielsweise kann der Träger 120 ein Saphirträger sein. Durch die Verwendung eines Verbindungsmaterials 125, das ein anorganisches, amorphes Ma- terial enthält, ist es möglich, eine verbesserte optische und thermische Anbindung des optoelektronischen Halbleiterchips 15 an den Träger 120 zu erzielen. Beispielsweise können Rückre- flexionen von elektromagnetischer Strahlung an der Grenzfläche zwischen Verbindungsmaterial 125 und Träger 120 vermieden wer- den .

Dadurch, dass die Fläche des Trägers 120 größer als die zusam- mengesetzte Fläche der einzelnen Halbleiterchips 15 ist, ist es möglich, den Träger 120 auch bei einer größeren Dicke zu vereinzeln. Gemäß Aus führungs formen kann eine Dicke d des Trä- gers 120 bis zu etwa 350 mm betragen. Beispielsweise kann eine Mindestdicke des Trägers etwa 50 mm betragen

Gemäß weiteren Aus führungs formen ist es auch möglich, die Halbleiterschichten der Halbleiterchips 15 direkt auf dem Trä- ger 120 auszubilden, beispielsweise wenn das Material des Trä- gers 120 als Wachstumssubstrat geeignet ist.

Gemäß Aus führungs formen kann das optoelektronische Halbleiter- bauelement 10 ferner eine dielektrische Spiegelschicht 124 auf der Seite der zweiten Hauptoberfläche 123 umfassen. Generell umfasst der Begriff „dielektrische Spiegelschicht" jegliche Anordnung, die einfallende elektromagnetische Strahlung zu ei- nem großen Grad (beispielsweise >90%) reflektiert und nicht leitend ist. Beispielsweise kann eine dielektrische Spiegel- schicht durch eine Abfolge von sehr dünnen dielektrische

Schichten mit jeweils unterschiedlichen Brechungsindizes aus- gebildet werden. Beispielsweise können die Schichten abwech- selnd einen hohen Brechungsindex (n>1,7) und einen niedrigen Brechungsindex (n<1,7) haben und als Bragg-Reflektor ausgebil- det sein. Beispielsweise kann die Schichtdicke l/4 betragen, wobei l die Wellenlänge des zu reflektierenden Lichts in dem jeweiligen Medium angibt. Die vom einfallenden Licht her gese- hene Schicht kann eine größere Schichtdicke, beispielsweise 3l/4 haben. Aufgrund der geringen Schichtdicke und des Unter- schieds der jeweiligen Brechungsindices stellt die dielektri- sche Spiegelschicht ein hohes Reflexionsvermögen bereit und ist gleichzeitig nicht leitend. Eine dielektrische Spiegel- schicht kann beispielsweise 2 bis 50 dielektrische Schichten aufweisen. Eine typische Schichtdicke der einzelnen Schichten kann etwa 30 bis 90 nm, beispielsweise etwa 50 nm betragen.

Der Schichtstapel kann weiterhin eine oder zwei oder mehrere Schichten enthalten, die dicker als etwa 180 nm, beispielswei- se dicker als 200 nm sind. Gegebenenfalls kann zusätzlich eine metallische Schicht 126, beispielsweise eine Al-Schicht, an- grenzend an die zweite Hauptoberfläche 123 des Trägers 120 an- geordnet sein. Auf diese Weise wird durch den Träger 120 ein guter Reflektor verwirklicht. Gemäß weiteren Ausgestaltungen umfasst ein optoelektronisches Halbleiterbauelement einen Träger mit einer ersten Hauptober- fläche und optoelektronische Halbleiterchips, die über der ersten Hauptoberfläche angeordnet sind. Eine zusammengesetzte Fläche der optoelektronischen Halbleiterchips ist kleiner als eine Fläche des Trägers.

Fig. 2 zeigt eine optoelektronische Vorrichtung 30, welche ein optoelektronisches Halbleiterbauelement 10 umfasst. Das opto- elektronische Halbleiterbauelement 10 kann beispielsweise wie unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschrieben aufgebaut sein. Gemäß weiteren Aus führungs formen kann das optoelektronische Halblei- terbauelement lediglich einen optoelektronischen Halbleiter- chip aufweisen, wobei eine Fläche des Halbleiterchips kleiner als eine Fläche des Trägers ist.

Die in Fig. 2 gezeigte optoelektronische Vorrichtung 30 um- fasst einen Leiterrahmen („lead frame") 150 auf dem das opto- elektronische Halbleiterbauelement 10 aufgebracht ist. Bei- spielsweise ist eine laterale Ausdehnung s2 des Trägers 120 größer als eine laterale Ausdehnung s1 des Leiterrahmens 150. Weiterhin überdeckt der Träger 120 den Leiterrahmen 150 voll- ständig. Genauer gesagt erstreckt sich ein Teil des Trägers 120 in allen horizontalen Richtungen über einen Rand des Lei- terrahmens 150 hinaus. Als Folge liegt kein Bereich der Ober- fläche des Leiterrahmens 150 frei, der durch ein reflektieren- des Material abgedeckt werden müsste. Das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 und der Leiterrahmen 150 sind bei- spielsweise derart zusammengefügt, dass die optoelektronischen Halbleiterchips 15 mit dem Leiterrahmen 150 überlappen. Anders ausgedrückt, erstrecken sich die optoelektronischen Halb- leiterchips 15 in horizontaler Richtung nicht über den Rand des Leiterrahmens hinaus. Gemäß Aus führungs formen kann eine Spiegelschicht 124, beispielsweise eine dielektrische Spiegel- Schicht wie vorstehend beschrieben, über der zweiten Haupt- oberfläche 123 des Trägers 120 angeordnet sein. Die Spiegel- schicht 124 kann beispielsweise zwischen Träger 120 und Lei- terrahmen 150 angeordnet sein. Auf diese Weise wird die in Richtung Leiterrahmen 150 emittierte Strahlung effizient re- flektiert .

Die optoelektronische Halbleitervorrichtung 30 umfasst weiter- hin eine Einhäusung 155, die mit dem Leiterrahmen 150 zusam- mengefügt ist. Beispielsweise können die Einhäusung 155, der Leiterrahmen 150 und der Träger 120 derart zusammengefügt sein, dass der Leiterrahmen 150 zu einem gewissen Ausmaß über der Einhäusung 155 vertikal hervorsteht. Genauer gesagt ist eine horizontale Oberfläche des Leiterrahmens 150 bei einer höheren vertikalen Position angeordnet als eine horizontale Oberfläche oder Montageoberfläche 156 der Einhäusung 155. Als Ergebnis bildet sich ein kleiner Spalt 158 gegenüber der Ein- häusung 155. Der Spalt 158 hat eine vertikale Ausdehnung b.

Die Einhäusung 155 kann den Leiterrahmen 150 vollständig um- schließen. Beispielsweise kann der Leiterrahmen viereckig aus- gebildet sein, und die Einhäusung 155 grenzt an alle vier Sei- ten des Leiterrahmens an. Die Einhäusung 155 kann sich entlang dem Umfang des Leiterrahmens 150 erstrecken. Die Einhäusung 155 und der Leiterrahmen 150 können derart zusammengesetzt sein, dass die Einhäusung 155 und der Leiterrahmen in vertika- ler Richtung nicht überlappen. Ein Teil der Einhäusung 155 kann in vertikaler Richtung mit dem Träger 120 überlappen. Ein Teil der Einhäusung 155 kann mit dem Teil des Trägers 120 ver- tikal überlappen, der nicht mit einem Halbleiterchip 15 be- deckt ist.

Die optoelektronische Halbleitervorrichtung 30 kann weiterhin eine reflektierende Vergussmasse 157 umfassen. Beispielsweise kann die reflektierende Vergussmasse TiO ₂ -haltiges Silikon ent- halten. Die reflektierende Vergussmasse bedeckt die Montage- oberfläche 156 der Einhäusung 155 und grenzt direkt an den Träger 120 an. Als Folge kann Absorption der emittierten elektromagnetischen Strahlung durch den Leiterrahmen oder die Einhäusung 155 vermieden werden. Weiterhin kann emittierte elektromagnetische Strahlung durch die reflektierende Verguss- masse 157 reflektiert werden, wodurch die Effizienz des Bau- elements erhöht wird.

Von dem optoelektronischen Halbleiterchip 15 emittierte elekt- romagnetische Strahlung 20 kann über eine von der Einhäusung 155 abgewandte Seite des Halbleiterchips 15 ausgegeben werden. In entsprechender Weise kann auch elektromagnetische Strahlung von den optoelektronischen Halbleiterchips 15 aufgenommen wer- den. Zuleitungen oder elektrische Kontaktelemente zum elektri- schen Anschluss der optoelektronischen Halbleiterchips 15 kön- nen beispielsweise vor oder hinter der dargestellten Zeichen- ebene angeordnet sein. Beispielsweise können Zuleitungen durch den Leiterrahmen 150 geführt werden.

Gemäß Aus führungs formen umfasst eine Halbleitervorrichtung ei- nen Leiterrahmen 150 sowie einen Träger 120 mit einer ersten Hauptoberfläche 121 und einem oder mehreren optoelektronischen Halbleiterchips, die über der ersten Hauptoberfläche 121 ange- ordnet sind. Eine (zusammengesetzte) Fläche des/der optoelekt- ronischen Halbleiterchips 15 ist kleiner als eine Fläche des Trägers 120. Der Träger 120 hat eine größere laterale Ausdeh- nung s2 als der Leiterrahmen 150 und bedeckt diesen vollstän- dig.

Insgesamt lässt sich durch diese Halbleitervorrichtung eine optoelektronische Halbleitervorrichtung mit einer verbesserten Effizienz zur Verfügung stellen. Insbesondere ist es möglich, die reflektierende Vergussmasse 157 in unmittelbarer Nähe der Auskoppeloberfläche der erzeugten elektromagnetischen Strah- lung des Trägers 120 zu positionieren. Dabei dient der über- stehende Bereich des Trägers 120 als ein Abstandshalter zwi- schen der reflektierenden Vergussmasse 157 und den Flanken des optoelektronischen Halbleiterchips 15. Als Folge wird vermie- den, dass die reflektierende Vergussmasse 157 in unmittelbare Nähe der lichtemittierenden Flanken des optoelektronischen Halbleiterchips gelangt. Bei der dargestellten Anordnung ist der Leiterrahmen 150 vollständig von dem Träger 120 und der reflektierenden Vergussmasse 157 bedeckt. In entsprechender Weise ist der Leiterrahmen effizient vor Alterung geschützt.

Beispielsweise kann eine Größe der Halbleiterchips 15 jeweils mehr als 10 x 10 mm ² , beispielsweise 500 x 500 mm ² oder 700 x

500 mm ² oder 900 x 500 mm ² betragen. Die einzelnen optoelektro- nischen Halbleiterchips 15 können zueinander identisch oder auch verschieden sein. Beispielsweise können sie Licht bei je- weils unterschiedlichen Emissionswellenlängen, z.B. rotes und blaues Licht emittieren. Der Träger kann beispielsweise eine Größe von mehr als beispielsweise 300 x 300 mm ² , beispielsweise 1 x 1 mm ² oder 3 x 3 mm ² haben. Beispielsweise kann der Träger 120 eine Fläche haben, die größer als das 1,5-fache oder das Doppelte oder das Dreifache der zusammengesetzten Fläche der optoelektronischen Halbleiterchips 15 ist.

Die zweite Hauptoberfläche 123 des Trägers 120 kann zusätzlich aufgeraut sein. Eine Schichtdicke der reflektierenden Verguss- masse 157 kann beispielsweise größer als 30 mm, beispielsweise etwa 50 mm, sein. Eine Gesamtgröße der optoelektronischen

Halbleitervorrichtung 30 mit Einhäusung 155 und Leiterrahmen

150 kann beispielsweise 3 x 3 mm ² oder mehr, beispielsweise 5 x 5 mm ² oder mehr betragen. Die Figuren 3A bis 3C veranschaulichen ein Werkstück 14 bei Durchführung eines Verfahrens zur Herstellung des beschriebe- nen optoelektronischen Halbleiterbauelements. Eine erste Halb- leiterschicht 110 von einem ersten Leitfähigkeitstyp, bei- spielsweise n-Typ, eine aktive Zone 105 sowie eine zweite Halbleiterschicht 100 von einem zweiten Leitfähigkeitstyp, beispielsweise p-Typ, können über einem geeigneten Wachs- tumssubstrat 140, beispielsweise aus GaN, epitaktisch aufge- wachsen werden. Selbstverständlich können auch Schichten aus anderen Materialsystemen verwendet werden. Anschließend wird der aufgebrachte Schichtstapel über ein Verbindungsmaterial oder einen Klebstoff 141 mit einem Zwischenträger 142 verbun- den. Gemäß Aus führungs formen werden optoelektronische Halb- leiterchips 15 über ein sogenanntes Expansions- Übertragungsverfahren auf den Träger übertragen. Dabei wird insbesondere ein Abstand zwischen benachbarten Halbleiterchips 15 vergrößert. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass einzelne Halbleiterchips aus einem Halbleiterchip-Verbund her- ausgelöst werden.

Figur 3A zeigt eine vertikale Querschnittsansicht eines Bei- spiels eines Werkstücks 14, bei dem zwei Halbleiterchips 15 mit einem Zwischenträger 142 verbunden sind. Anschließend wird der Halbleiterschichtstapel beispielsweise durch ein Laser- Lift-Off-Verfahren von dem Wachstumssubstrat 140 abgelöst. Beispielsweise kann eine erste Hauptoberfläche 110 der ersten Halbleiterschicht 110 aufgeraut werden, beispielsweise durch Ätzen in heißer KOH .

Figur 3B zeigt ein Beispiel eines sich ergebenden Werkstücks mit aufgerauter Oberfläche 111 der ersten Halbleiterschicht 110. Gemäß weiteren Aus führungs formen kann die erste Haupt- oberfläche 111 der ersten Halbleiterschicht 110 auch nicht aufgeraut werden, wie im rechtsseitigen Teil der Figur 3B ver- anschaulicht ist. Eine erste Hauptoberfläche 121 eines Trägers 120, beispielsweise eines Saphirträgers, wird aufgeraut. Dies ist im unteren Teil der Figur 3B veranschaulicht.

Sodann werden, wie in Figur 3C gezeigt ist, die beiden Halb- leiterchips 15 mit der aufgerauten Oberfläche 121 des Trägers 120 verbunden. Beispielsweise kann ein amorphes Aluminiumoxid enthaltendes Verbindungsmaterial 125 oder auch ein anderes an- organisches Verbindungsmaterial 125, beispielsweise SiO ₂ , auf der ersten Hauptoberfläche 111 der ersten Halbleiterschicht 110 aufgebracht werden. Gemäß Ausgestaltungen kann das Verbin- dungsmaterial 125 auch auf der aufgerauten Oberfläche 121 des Trägers 120 aufgebracht werden. Beispielsweise kann das Ver- bindungsmaterial 125 durch ein Verfahren wie Sputtern, durch ein PVD-Verfahren oder durch ein ALD- („atomic layer depositi- on" ) Verfahren aufgebracht werden. Weiterhin kann ein Konditi- onierungsverfahren, beispielsweise durch eine nasschemische Vorbehandlung oder ein Plasmaverfahren durchgeführt wird, durch welches die Anzahl von OH-Gruppen an der Oberfläche des Verbindungsmaterial 125 erhöht wird. Als Folge wird das Anhaf- ten des optoelektronischen Halbleiterchips 15 an dem Träger verbessert .

Durch das Verfahren werden mit einem Übertragungsschritt meh- rere Halbleiterchips auf einen Träger 120 übertragen. Bei- spielsweise können bei diesem Verfahren eine Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterchips auf ein Trägersubstrat übertragen werden. Nach der Übertragung kann das Trägersub- strat in eine Vielzahl von Trägern 120 vereinzelt werden. Fi- gur 30 zeigt eine Querschnittsansicht eines Beispiels eines sich ergebenden optoelektronischen Halbleiterbauelements 10 nach Ablösen des Zwischenträgers 142. Zur Fertigstellung der optoelektronischen Halbleitervorrich- tung 30 kann nun das optoelektronische Halbleiterbauelement 10 auf den Leiterrahmen 150, der mit der zugehörigen Einhäusung 155 (s. Figur 2) zusammengefügt ist, aufgebracht werden. So- dann wird die reflektierende Vergussmasse 157 eingebracht.

Beispielsweise kann die reflektierende Vergussmasse 157 durch ein Dispersionsverfahren aufgebracht werden. Dadurch, dass der Träger 120 einen Abstandshalter zu dem Halbleiterchip 15 dar- stellt, ist eine hohe Ortsgenauigkeit bei Einbringung der re- flektierenden Vergussmasse 157 nicht erforderlich. Als Folge können auch höhere Konzentrationen des reflektierenden Materi- als, beispielsweise TiO ₂ , in der Vergussmasse verwendet werden. Als Ergebnis kann ein höheres Reflexionsvermögen und somit ei- ne verbesserte Effizienz erhalten werden.

Figur 4A fasst ein Verfahren gemäß Aus führungs formen zusammen.

Gemäß Aus führungs formen umfasst ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterbauelements das Ausbilden (S100) von optoelektronischen Halbleiterchips, das Aufrauen (S110) einer ersten Hauptoberfläche eines Trägers, und das An- ordnen (S120) der optoelektronischen Halbleiterchips über der aufgerauten ersten Hauptoberfläche eines Trägers, wobei eine zusammengesetzte Fläche der optoelektronischen Halbleiterchips größer als eine Fläche des Trägers ist und zwischen benachbar- ten optoelektronischen Halbleiterchips ein Bereich der aufge- rauten ersten Hauptoberfläche angeordnet ist. Dabei können das Aufrauen der ersten Hauptoberfläche des Trägers und das Aus- bilden der optoelektronischen Halbleiterchips unabhängig von- einander und in beliebiger Reihenfolge erfolgen. Beispielswei- se kann das Ausbilden der optoelektronischen Halbleiterchips (S100) das Ausbilden einer ersten Halbleiterschicht (S101) von einem ersten Leitfähigkeitstyp über einem Wachstumssubstrat und das Ausbilden (S102) einer zweiten Halbleiterschicht von einem zweiten Leitfähigkeitstyp über der ersten Halbleiter- schicht umfassen.

Das Verfahren kann weiterhin das Aufbringen (S103) eines Zwi- schenträgers über der zweiten Halbleiterschicht und Ablösen (S104) des Wachstumssubstrats umfassen.

Fig. 4B fasst ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektro- nischen Halbleitervorrichtung zusammen. Gemäß Aus führungs for- men umfasst ein Verfahren zur Herstellung einer optoelektroni- schen Halbleitervorrichtung das Ausbilden (S100) eines opto- elektronischen Halbleiterchips, das Anordnen (S120) des opto- elektronischen Halbleiterchips (15) über einer ersten Haupt- oberfläche eines Trägers und das Aufbringen (S130) des Trägers über einem Leiterrahmen. Dabei ist eine Fläche des optoelekt- ronischen Halbleiterchips kleiner als eine Fläche des Trägers, der Träger des optoelektronischen Halbleiterbauelements hat eine größere laterale Ausdehnung als der Leiterrahmen, und der Träger wird derart auf den Leiterrahmen aufgebracht, dass der Träger den Leiterrahmen vollständig bedeckt.

Die hier beschriebene optoelektronische Halbleitervorrichtung kann beispielsweise eine allgemeine Beleuchtungseinrichtung sein. Die hier beschriebene optoelektronische Halbleitervor- richtung kann auch als Pflanzenbeleuchtungseinrichtung verwen- det werden.

Obwohl hierin spezifische Aus führungs formen veranschaulicht und beschrieben worden sind, werden Fachleute erkennen, dass die gezeigten und beschriebenen spezifischen Aus führungs formen durch eine Vielzahl von alternativen und/oder äquivalenten Ausgestaltungen ersetzt werden können, ohne vom Schutzbereich der Erfindung abzuweichen. Die Anmeldung soll jegliche Anpas- sungen oder Variationen der hierin diskutierten spezifischen Aus führungsformen abdecken. Daher wird die Erfindung nur durch die Ansprüche und deren Äquivalente beschränkt.

BEZUGSZE ICHENLISTE

10 optoelektronisches Halbleiterbauelement

14 Werkstück

15 optoelektronischer Halbleiterchip

20 emittierte elektromagnetische Strahlung

30 optoelektronische Halbleitervorrichtung

100 zweite Halbleiterschicht

105 aktive Zone

110 erste Halbleiterschicht

111 erste Hauptoberfläche der ersten Halbleiterschicht

120 Träger

121 erste Hauptoberfläche des Trägers

122 hervorstehende Strukturen

123 zweite Hauptoberfläche des Trägers

124 dielektrische Spiegelschicht

125 Verbindungsmaterial

126 metallische Schicht

140 Wachstumssubstrat

141 Klebstoff

142 Zwischenträger

150 Leiterrahmen

151 Oberfläche des Leiterrahmens

155 Einhäusung

156 Montageoberfläche der Einhäusung

157 reflektierende Vergussmasse

158 Spalt