| JP06188450 | LIGHT EMITTING DIODE |
| WO/2002/001604 | OPTOELECTRONIC DEVICE WITH INTEGRATED WAVELENGTH FILTERING |
| JP2003249692 | SEMICONDUCTOR LIGHT EMITTING DEVICE |
HEINEMANN, Erik (Neptunweg 6, Regensburg, 93055, DE)
GÄRTNER, Christian (Am Karlsfeld 5c, Neutraubling, 93073, DE)
MARKYTAN, Ales (Rudolf-Schlichtinger-Straße 37, Regensburg, 93055, DE)
JEREBIC, Simon (Lutherstraße 15, Tegernheim, 93105, DE)
HEINEMANN, Erik (Neptunweg 6, Regensburg, 93055, DE)
GÄRTNER, Christian (Am Karlsfeld 5c, Neutraubling, 93073, DE)
MARKYTAN, Ales (Rudolf-Schlichtinger-Straße 37, Regensburg, 93055, DE)
| Patentansprüche 1. Halbleiterbauelement (1), das zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip (2) und einen Anschlussträger (5) mit einer Anschlussfläche (53) , auf der der Halbleiterchip (2) angeordnet ist, aufweist, wobei - auf dem Anschlussträger (5) eine Reflektorschicht (4) ausgebildet ist; - auf dem Anschlussträger (5) eine Begrenzungsstruktur (3) ausgebildet ist, die den Halbleiterchip (2) in lateraler Richtung zumindest bereichsweise umläuft; und - die Reflektorschicht (4) in lateraler Richtung zumindest bereichsweise zwischen einer Seitenfläche (21) des Halbleiterchips und der Begrenzungsstruktur (3) verläuft. 2. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, wobei die Reflektorschicht zumindest bereichsweise unmittelbar an den Halbleiterchip angrenzt. 3. Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Reflektorschicht elektrisch isolierend ausgebildet ist . 4. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Reflektorschicht in Aufsicht auf das Halbleiterbauelement vollständig innerhalb der Begrenzungsstruktur angeordnet ist. 5. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Halbleiterchip die Begrenzungsstruktur in vertikaler Richtung überragt. 6. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Anschlussfläche mittels einer Anschlussflächenschicht (530) gebildet ist und wobei die Begrenzungsstruktur mittels eines von der Anschlussfläche beabstandeten Teilbereichs (531) der Anschlussflächenschicht gebildet ist. 7. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Begrenzungsstruktur mittels einer Erhebung (32) auf dem Anschlussträger gebildet ist. 8. Halbleiterbauelement nach Anspruch 7, wobei die Erhebung mittels einer Verbindungsschicht (35) an dem Anschlussträger befestigt ist. 9. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Begrenzungsstruktur mittels einer Vertiefung (34) im Anschlussträger gebildet ist. 10. Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Begrenzungsstruktur mittels eines Bereichs (33) auf dem Anschlussträger gebildet ist, der für das Material der Reflektorschicht eine geringere Benetzbarkeit aufweist als ein auf der dem Anschlussträger zugewandten Seite an die Reflektorschicht angrenzendes Material. 11. Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements (1) mit den Schritten: a) Bereitstellen eines Anschlussträgers (3) mit einer Anschlussfläche (53) ; b) Anordnen einer Begrenzungsstruktur (3) auf dem Anschlussträger; c) Anordnen eines Halbleiterchips (2) auf der Anschlussfläche (53) ; und d) Ausbilden einer Reflektorschicht (4), die zumindest bereichsweise zwischen dem Halbleiterchip (2) und der Begrenzungsstruktur (3) verläuft. 12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem die Reflektorschicht mittels eines Dispensers aufgebracht wird. 13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Begrenzungsstruktur durch lokales Verringern der Benetzbarkeit ausgebildet wird. 14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die Begrenzungsstruktur nach dem Ausbilden der Reflektorschicht entfernt wird. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, bei dem ein Halbleiterbauelement gemäß einem der Ansprüche 1 bis 10 hergestellt wird. |
Halbleiterbauelement und Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements
Die vorliegende Anmeldung betrifft ein Halbleiterbauelement sowie ein Verfahren zur Herstellung eines
Halbleiterbauelements .
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2010 031 945.7, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Bei Strahlungsemittierenden Halbleiterbauelementen,
beispielsweise Bauelementen mit einem Lumineszenzdiodenchip zur Erzeugung von Strahlung, können, etwa an einem
Leuchtengehäuse, zurück gestreute Strahlungsanteile im
Bauelement absorbiert werden, wodurch sich insgesamt die Effizienz der Strahlungserzeugung verringert.
Insbesondere bei Bauelementen, bei denen die Halbleiterchips direkt auf einen ebenen Träger montiert sind, kann eine
Absorption durch den Träger einen wesentlichen Beitrag zu diesen Verlusten liefern.
Eine Aufgabe ist es, ein Halbleiterbauelement anzugeben, bei dem die Absorptionsverluste verringert sind. Weiterhin soll ein Verfahren zur Herstellung eines solchen
Halbleiterbauelements angegeben werden, mit dem effiziente Halbleiterbauelemente kostengünstig und zuverlässig
hergestellt werden können. Diese Aufgabe wird durch ein Halbleiterbauelement beziehungsweise ein Verfahren gemäß den unabhängigen
Patentansprüchen gelöst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß einer Ausführungsform weist ein Halbleiterbauelement zumindest einen optoelektronischen Halbleiterchip und einen Anschlussträger mit einer Anschlussfläche auf, auf der der Halbleiterchip angeordnet ist. Auf dem Anschlussträger ist eine Reflektorschicht ausgebildet. Weiterhin ist auf dem Anschlussträger eine Begrenzungsstruktur ausgebildet, die den Halbleiterchip in lateraler Richtung zumindest bereichsweise umläuft. Die Reflektorschicht verläuft in lateraler Richtung zumindest bereichsweise zwischen einer Seitenfläche des
Halbleiterchips und der Begrenzungsstruktur.
Unter einer lateralen Richtung wird in diesem Zusammenhang eine Richtung verstanden, die entlang einer
Haupterstreckungsebene des Anschlussträgers verläuft.
Mittels der Begrenzungsstruktur ist die laterale Ausdehnung der Reflektorschicht zumindest bereichsweise begrenzt. Bei der Herstellung ist die Begrenzungsstruktur dafür vorgesehen, in lateraler Richtung ein Verlaufen des Materials für die Reflektorschicht zu verhindern oder zumindest zu erschweren. Mittels der Begrenzungsstruktur kann die Reflektorschicht also in einem zuvor genau definierten Bereich auf den
Anschlussträger aufgebracht werden.
In Aufsicht auf das Halbleiterbauelement umläuft die
Begrenzungsstruktur den Halbleiterchip vorzugsweise
vollständig. Die Begrenzungsstruktur kann also eine in sich geschlossene Struktur aufweisen. Beispielsweise kann die Begrenzungsstruktur in Aufsicht auf das Halbleiterbauelement rahmenartig ausgebildet sein.
Auf der dem Anschlussträger abgewandten Seite weist der
Halbleiterchip vorzugsweise eine Strahlungsdurchtrittsfläche auf. Die Strahlungsdurchtrittsfläche ist zweckmäßigerweise zumindest bereichsweise frei von der Reflektorschicht.
Insbesondere kann die Strahlungsdurchtrittsfläche vollständig frei von Material für die Reflektorschicht ausgebildet sein.
Der Halbleiterchip ist vorzugsweise direkt, also ungehäust, auf dem Anschlussträger angeordnet und weiterhin bevorzugt an dem Anschlussträger befestigt.
Das Halbleiterbauelement kann so in vertikaler Richtung, also senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Anschlussträgers besonders kompakt ausgebildet sein.
Der Anschlussträger ist vorzugsweise eben ausgeführt.
Weiterhin bevorzugt der Halbleiterchip planar und
vorzugsweise unmittelbar auf dem Anschlussträger montiert. Das heißt, der Anschlussträger ist frei von einer
reflektorartig geformten Kavität, in der der Halbleiterchip angeordnet ist.
In einer bevorzugten Ausgestaltung bedeckt die
Reflektorschicht die Seitenfläche des Halbleiterchips
zumindest bereichsweise. Mittels der Reflektorschicht kann so vermieden werden, dass Strahlung, beispielsweise
Strahlungsanteile, die im Halbleiterchip erzeugt und in seitliche Richtung abgestrahlt werden oder Strahlungsanteile, die nach einer Rückreflexion wieder in den Halbleiterchip eingetreten sind, in seitlicher Richtung aus dem Halbleiterchip austritt. Die insgesamt durch die Strahlungsdurchtrittsflache austretende Strahlungsleistung ist so erhöht.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung grenzt die
Reflektorschicht zumindest bereichsweise unmittelbar an den Halbleiterchip an. Insbesondere kann die Reflektorschicht an die Seitenfläche des Halbleiterchips bei der Herstellung angeformt sein. Eine Seitenfläche der Reflektorschicht folgt also bezüglich ihrer Form der Seitenfläche des
optoelektronischen Halbleiterchips .
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die
Reflektorschicht elektrisch isolierend ausgebildet. Die
Gefahr eines elektrischen Kurzschlusses ist so vermindert.
Weiterhin bevorzugt ist die Reflektorschicht diffus
reflektierend ausgebildet. Die Reflektorschicht kann
beispielsweise ein Polymermaterial enthalten und für die im optoelektronischen Halbleiterchip zu erzeugende oder zu empfangende Strahlung reflektierend ausgebildet sein.
Beispielsweise kann die Reflektorschicht mit Partikeln zur Erhöhung der Reflektivität versehen sein.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die
Reflektorschicht in Aufsicht auf das Halbleiterbauelement vollständig innerhalb der Begrenzungsstruktur angeordnet. Die Begrenzungsstruktur bestimmt somit die laterale Ausdehnung der Reflektorschichten. Ein seitliches Verlaufen des
Materials für die Reflektorschicht bei der Herstellung wird also durch die Begrenzungsstruktur verhindert oder zumindest erschwert . In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung überragt der Halbleiterchip die Begrenzungsstruktur in vertikaler
Richtung. Das Halbleiterbauelement kann sich so durch eine besonders geringe Dicke auszeichnen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist die
Anschlussfläche mittels einer Anschlussflächenschicht gebildet. Die Anschlussflächenschicht ist zweckmäßigerweise elektrisch leitend ausgebildet.
Beispielsweise eignet sich für die Anschlussflächenschicht eine Schicht, die ein Metall oder eine metallische Legierung enthält .
In einer Ausgestaltungsvariante ist die Begrenzungsstruktur mittels eines von der Anschlussfläche beabstandeten
Teilbereichs der Anschlussflächenschicht gebildet. Die
Anschlussfläche und zumindest ein Teil der
Begrenzungsstruktur können bei der Herstellung somit aus einer gemeinsamen Schicht hervorgehen.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante ist die
Begrenzungsstruktur mittels einer Erhebung auf dem
Anschlussträger gebildet. Die Erhebung kann unmittelbar auf dem Anschlussträger aufgebracht sein. Davon abweichend kann die Begrenzungsstruktur, insbesondere die Erhebung,
vorgefertigt sein und mittels einer Verbindungsschicht an dem Anschlussträger befestigt sein.
In einer weiteren Ausgestaltungsvariante ist die
Begrenzungsstruktur mittels einer Vertiefung im
Anschlussträger gebildet. Bei der Herstellung des
Halbleiterbauelements sind die Vertiefung und die
Reflektorschicht vorzugsweise derart aufeinander abgestimmt, dass die Oberflächenspannung des Materials für die Reflektorschicht einem Eindringen des Materials in die
Vertiefung entgegenwirkt und vorzugsweise zumindest
weitgehend verhindert.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Begrenzungsstruktur mittels eines Bereichs des Anschlussträgers gebildet, der für das Material der Reflektorschicht eine geringere
Benetzbarkeit aufweist als ein auf der der Reflektorschicht zugewandten Seite des Anschlussträgers an die
Reflektorschicht angrenzendes Material. Der Bereich mit geringerer Benetzbarkeit des Anschlussträgers kann durch die Oberfläche des Anschlussträgers selbst oder durch eine auf den Anschlussträger aufgebrachte Schicht gebildet sein.
Der Bereich des Anschlussträgers mit verringerter
Benetzbarkeit kann unmittelbar an die Anschlussfläche
angrenzen. Weiterhin können die Anschlussfläche und der
Bereich geringer Benetzbarkeit dieselbe Dicke aufweisen, so dass die Anschlussfläche und der Bereich gemeinsam eine ebene Fläche bilden. Mit anderen Worten können die
Begrenzungsstruktur und der Bereich mit geringerer
Benetzbarkeit in vertikaler Richtung bündig miteinander abschließen .
Die Begrenzungsstruktur kann auch mehr als einen
optoelektronischen Halbleiterchip umlaufen. Weiterhin kann innerhalb einer Begrenzungsstruktur zusätzlich zu dem
optoelektronischen Halbleiterchip auch eine weitere
elektronische Komponente angeordnet sein, die nicht zur
Erzeugung oder zum Empfangen von Strahlung vorgesehen ist. Beispielsweise kann die weitere Komponente als ein
Halbleiterchip zum Schutz vor elektrostatischer Entladung (Electrostatic Discharge, ESD) vorgesehen sein. Ein solcher Halbleiterchip kann von der Reflektorschicht vollständig bedeckt sein, so dass die Gefahr einer Absorption von Licht in dem weiteren Halbleiterchip weitestgehend verringert wird.
Bei einem Verfahren zur Herstellung eines
Halbleiterbauelements wird gemäß einer Ausführungsform ein Anschlussträger mit einer Anschlussfläche bereitgestellt. Eine Begrenzungsstruktur wird auf dem Anschlussträger
angeordnet. Ein Halbleiterchip wird auf der Anschlussfläche angeordnet. Eine Reflektorschicht wird ausgebildet, die zumindest bereichsweise zwischen dem Halbleiterchip und der Begrenzungsstruktur verläuft.
Das Herstellungsverfahren muss nicht notwendigerweise in der Reihenfolge der obigen Aufzählung durchgeführt werden.
Beispielsweise können die Anschlussfläche und die
Begrenzungsstruktur in einem gemeinsamen Herstellungsschritt aus einer gemeinsamen Anschlussflächenschicht ausgebildet werden .
Weiterhin ist auch denkbar die Begrenzungsstruktur auf dem Anschlussträger erst anzuordnen, nachdem der Halbleiterchip bereits auf der Anschlussfläche angeordnet ist.
Die Begrenzungsstruktur kann auf dem Anschlussträger
ausgebildet werden, beispielsweise mittels eines Dispensers, mittels Stempeins, mittels Druckens, etwa mittels Siebdrucks, mittels eines Gießverfahrens oder mittels einer
lithographischen Strukturierung.
Alternativ oder ergänzend kann die Begrenzungsstruktur durch lokales Verringern der Benetzbarkeit ausgebildet werden. Dies kann beispielsweise durch eine Plasmabehandlung oder durch eine Beschichtung erfolgen. Eine solche Beschichtung enthält vorzugsweise ein Material mit besonders niedriger
Benetzbarkeit, beispielsweise ein floriertes Polymermaterial, etwa Polytetrafluorethylen (PTFE) .
Alternativ zu einer Begrenzungsstruktur, die im
Halbleiterbauelement verbleibt, kann die Begrenzungsstruktur auch nach dem Ausbilden der Reflektorschicht entfernt werden. Beispielsweise kann die Begrenzungsstruktur als eine,
insbesondere wieder verwendbare, vorgefertigte Struktur für das Ausbilden der Reflektorschicht temporär aufgesetzt werden. Alternativ zu einer vorgefertigten Ausgestaltung kann die Begrenzungsstruktur auf dem Anschlussträger ausgebildet und nachfolgend entfernt werden.
In einer bevorzugten Ausgestaltung wird die Reflektorschicht mittels eines Dispensers aufgebracht. Ein solches Verfahren eignet sich insbesondere für das kostengünstige und genau dosierte Aufbringen von Polymermaterial.
Das beschriebene Verfahren eignet sich besonders zur
Herstellung eines weiter oben beschriebenen
Halbleiterbauelements. Im Zusammenhang mit dem Verfahren beschriebenen Merkmale können daher auch für das
Halbleiterbauelement herangezogen werden und umgekehrt.
Weitere Merkmale, Ausgestaltungen und Zweckmäßigkeiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der
Ausführungsbeispiele in Verbindung mit den Figuren.
Es zeigen: die Figuren 1 bis 7 jeweils ein Ausführungsbeispiel für ein Halbleiterbauelement in schematischer Schnittansicht; und die Figuren 8A bis 8C ein Ausführungsbeispiel für ein
Verfahren anhand von jeweils in schematischer Schnittansicht dargestellten Zwischenschritten.
Gleiche, gleichartige oder gleichwirkende Elemente sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als
maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente und insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis übertrieben groß
dargestellt sein.
Ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Halbleiterbauelement ist in Figur 1 schematisch in Schnittansicht dargestellt. Das Halbleiterbauelement 1 weist einen Halbleiterchip 2 auf, der auf einer Anschlussfläche 53 eines Anschlussträgers 5
angeordnet ist. Der Halbleiterchip ist mittels einer
Anschlussschicht 6 an der Anschlussfläche befestigt. Der Halbleiterchip ist also in einer planaren Anordnung ungehäust an einem ebenen Anschlussträger befestigt.
Der Halbleiterchip 2 ist als ein
Lumineszenzdiodenhalbleiterchip ausgeführt, wobei ein aktiver Bereich 23 des Halbleiterchips zur Erzeugung von Strahlung vorgesehen ist. Davon abweichend kann aber auch ein
optoelektronischer Halbleiterchip Anwendung finden, der zum Empfangen von Strahlung vorgesehen ist. In lateraler Richtung ist der Halbleiterchip 2 durch eine Seitenfläche 21 begrenzt. Der Anschlussträger 5 erstreckt sich in vertikaler Richtung zwischen einer dem Halbleiterchip zugewandten ersten
Hauptfläche 51 und einer vom Halbleiterchip 2 abgewandten zweiten Hauptfläche 52. Auf der ersten Hauptfläche 51 ist eine Anschlussflächenschicht 530 ausgebildet, die im Bereich des Halbleiterchips 2 die Anschlussfläche 53 bildet. Ein von der Anschlussfläche 53 beabstandeter Teilbereich 531 der Anschlussflächenschicht 530 bildet eine Begrenzungsstruktur 3. Bei der Herstellung können die Begrenzungsstruktur und die Anschlussfläche also aus einer gemeinsamen Schicht
hervorgehen .
Für die Anschlussflächenschicht 530 eignet sich insbesondere ein elektrisch leitfähiges Material, beispielsweise ein
Metall oder ein metallische Legierung.
Auf dem Anschlussträger 5 ist eine Reflektorschicht 4
ausgebildet, die sich in lateraler Richtung von der
Seitenfläche 21 des Halbleiterchips 2 zur Begrenzungsstruktur
3 erstreckt. Die Begrenzungsstruktur 3 begrenzt somit die Ausdehnung der Reflektorschicht 4 in lateraler Richtung.
Mittels der die Seitenfläche 21 bedeckenden Reflektorschicht
4 wird vermieden, dass im Betrieb des Halbleiterbauelements im aktiven Bereich 23 erzeugte Strahlung durch die
Seitenflächen 21 aus dem Halbleiterchip 2 austritt. Die insgesamt durch einen auf einer dem Anschlussträger 5
abgewandten Seite ausgebildete Strahlungsdurchtrittsfläche 20 des Halbleiterchips 2 austretende Strahlungsleistung wird dadurch erhöht.
Weiterhin kann mittels der Reflektorschicht 4 vermieden werden, dass bereits aus dem Halbleiterbauelement 1 ausgetretene Strahlung nach einer Rückstreuung auf den
Anschlussträger 5 auftrifft und dort zumindest teilweise absorbiert wird. Die insgesamt nutzbare Strahlungsleistung ist so weitergehend erhöht.
Die Reflektorschicht 4 verhindert also, dass Strahlung auf den Anschlussträger 5 auftrifft. Dieser Anschlussträger kann somit unabhängig von seinen optischen Eigenschaften gewählt oder ausgebildet sein. Beispielsweise eignet sich für den Anschlussträger eine Leiterplatte, etwa eine gedruckte
Leiterplatte (Printed Circuit Board, PCB) . Die Leiterplatte kann starr oder flexibel ausgebildet sein. Zur Erhöhung der thermischen Leitfähigkeit kann die Leiterplatte mit einem Metallkern versehen sein.
Mittels der Reflektorschicht 4 ist auch für einen
Halbleiterchip 2, der direkt auf den Anschlussträger 5 angeordnet ist, also ungehäust und ohne eine den
Halbleiterchip 2 umgebende Kavität, die Gefahr einer
Strahlungsabsorption von rückgestreuter Strahlung an den Anschlussträger 5 minimiert.
Mittels der Begrenzungsstruktur 3 kann die laterale
Ausdehnung der Reflektorschicht 4 in exakt definierter Weise festgelegt sein, bevor das Material für die Reflektorschicht bei der Herstellung aufgebracht wird.
Die Strahlungsdurchtrittsfläche 20 ist zweckmäßigerweise frei von der Reflektorschicht 4. Auf die
Strahlungsdurchtrittsfläche 20 auftreffende Strahlung wird also nicht von der Reflektorschicht 4 am Austreten aus dem Halbleiterchip 2 gehindert. Von der gezeigten Darstellung abweichend kann die Reflektorschicht 4 jedoch im Bereich nahe der Seitenfläche 21 fertigungsbedingt bereichsweise mit
Material für die Reflektorschicht versehen sein.
In Aufsicht auf das Halbleiterbauelement 1 ist die
Begrenzungsstruktur vorzugsweise rahmenartig um den
Halbleiterchip 2 angeordnet. Vorzugsweise umläuft die
Begrenzungsstruktur den Halbleiterchip vollumfänglich. So ist auf einfache Weise gewährleistet, dass die Reflektorschicht 4 in der lateralen Ebene in jede Richtung begrenzt ist.
Die Reflektorschicht 4 ist vorzugsweise diffus reflektierend ausgebildet. Beispielsweise kann die ein Polymermaterial, etwa ein Silikon oder ein Epoxid oder eine Mischung aus einem Silikon oder einem Epoxid enthalten. Zur Steigerung der
Reflektivität kann das Polymermaterial mit Titandioxid- Partikeln versehen sein. Alternativ oder ergänzend können auch Aluminiumoxid- oder Zirkonoxid-Partikel Anwendung finden. Abhängig von der Konzentration der Partikel kann die Reflektivität der Reflektorschicht 85 % oder mehr, bevorzugt 90 % oder mehr, beispielsweise 95 % betragen.
Die Reflektorschicht 4 ist weiterhin elektrisch isolierend ausgebildet. Im Vergleich zu einer metallischen
Reflektorschicht ist so die Gefahr vermindert, dass der
Halbleiterchip 2 im Bereich der Seitenfläche 21 durch die Reflektorschicht 4 kurzgeschlossen wird.
In Aufsicht auf das Halbleiterbauelement 1 überdeckt die Reflektorschicht die Anschlussfläche 53 bereichsweise.
Insbesondere grenzt die Reflektorschicht 4 in dem lateral über den Halbleiterchip 2 hinausragenden Teil der
Anschlussfläche unmittelbar an diese an. Eine
Strahlungsabsorption durch die Anschlussfläche wird so in einfacher Weise vermieden. In vertikaler Richtung überragt der Halbleiterchip 2 die Begrenzungsstruktur 3. Die Dicke des Halbleiterbauelements 1 ist somit im Wesentlichen über die Dicke des Anschlussträgers 5 und die Dicke des Halbleiterchips 2 bestimmt, so dass das Halbleiterbauelement 1 besonders kompakt hergestellt werden kann .
Der Halbleiterchip 2, insbesondere der aktive Bereich 23 enthält vorzugsweise ein III-V-Verbindungshalbleitermaterial .
III-V-Verbindungshalbleitermaterialien sind zur
Strahlungserzeugung im ultravioletten (Al x In y Gai- x - y N) über den sichtbaren (Al x In y Gai- x - y N, insbesondere für blaue bis grüne Strahlung, oder Al x In y Gai- x - y P, insbesondere für gelbe bis rote Strahlung) bis in den infraroten (Al x In y Gai- x - y As) Spektralbereich besonders geeignet. Hierbei gilt jeweils 0 < x < l, O ^ y ^ l und x + y < 1, insbesondere mit x + 1, y + 1, x + 0 und/oder y + 0. Mit III-V-Halbleitermaterialien, insbesondere aus den genannten Materialsystemen, können weiterhin bei der Strahlungserzeugung hohe interne
Quanteneffizienzen erzielt werden.
Das in Figur 2 schematisch in Schnittansicht dargestellte zweite Ausführungsbeispiel für ein Halbleiterbauelement 1 entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist die Begrenzungsstruktur 3 mehrschichtig
ausgebildet. Auf der dem Anschlussträger 5 zugewandten Seite ist die Begrenzungsstruktur 3 wie im ersten
Ausführungsbeispiel mittels der Anschlussflächenschicht 530 gebildet. Auf der Anschlussflächenschicht 530 weist die
Begrenzungsstruktur 3 eine Begrenzungsschicht 31 auf. Über die Dicke der Begrenzungsschicht 31 ist die Dicke der Begrenzungsstruktur 3 weitgehend unabhängig von der Dicke der Anschlussflächenschicht 530 einstellbar. Für eine Erhöhung der Dicke der Begrenzungsstruktur 3 muss also nicht die Dicke der Anschlussflächenschicht 530 erhöht werden. So kann der Materialbedarf reduziert werden.
Je dicker die Begrenzungsstruktur 3 ist, desto geringer ist die Gefahr, dass Material für die Reflektorschicht 4 beim Herstellen des Halbleiterbauelements 1 über die
Begrenzungsstruktur 3 hinaus verläuft. Die Begrenzungsschicht 31 kann beispielsweise als eine galvanische Verstärkung ausgebildet sein.
Das in Figur 3 schematisch in Schnittansicht dargestellte dritte Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in Zusammenhang mit Figur 1 beschriebenen ersten
Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist die
Begrenzungsstruktur 3 mittels einer Erhebung 32 gebildet. In diesem Fall kann die Begrenzungsstruktur 3 also völlig unabhängig von der Anschlussfläche 53 ausgebildet sein.
Insbesondere kann auch Material für die Begrenzungsstruktur Anwendung finden, das elektrisch isolierend ist und für die Anschlussfläche 53 nicht geeignet wäre.
Beispielsweise eignet sich für die Erhebung ein Kunststoff, etwa ein Silikon, ein Epoxid oder ein Lack.
Eine solche Begrenzungsstruktur 3 kann beispielsweise mittels eines Dispensers, mittels eines Stempels, mittels eines
Gießverfahrens, etwas eines Spritzgießverfahrens oder eines Spritzpressverfahrens oder mittels Druckens auf den
Anschlussträger 5 aufgebracht sein. Das in Figur 4 dargestellte vierte Ausführungsbeispiel für ein Halbleiterbauelement 1 entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit Figur 3 beschriebenen dritten
Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist die
Begrenzungsstruktur 3 mittels einer Erhebung 32 gebildet, die vorgefertigt ist und nachfolgend an dem Anschlussträger 5 befestigt ist. Die Befestigung erfolgt mittels einer
Verbindungsschicht 35, beispielsweise einer Klebeschicht, die zwischen der Erhebung 32 und der ersten Hauptfläche 51 des Anschlussträgers ausgebildet ist.
Das Material für die Begrenzungsstruktur ist in diesem Fall in weiten Bereichen wählbar. Beispielsweise kann ein Metall, etwa in Form eines gestanzten Metallblechs, eine Keramik oder ein Kunststoff Anwendung finden.
Das in Figur 5 schematisch in Schnittansicht dargestellte fünfte Ausführungsbeispiel für ein Halbleiterbauelement entspricht im Wesentlichen dem in Zusammenhang mit Figur 3 beschriebenen dritten Ausführungsbeispiel.
Im Unterschied hierzu ist die Begrenzungsstruktur 3 mittels einer Beschichtung gebildet, die in einem Bereich 33 auf dem Anschlussträger 5 ausgebildet ist. Die Beschichtung ist derart ausgebildet, dass das Material für die
Reflektorschicht 4 bei deren Herstellung den Bereich 33 nicht oder zumindest im Vergleich zu einer unbehandelten
freiliegenden Hauptfläche des Anschlussträgers nur schwach benetzt .
Der Bereich 33 ist also durch eine Beschichtung des
Anschlussträgers gebildet. Die Beschichtung kann
beispielsweise ein Primer-Material enthalten, das die Benetzbarkeit der ersten Hauptfläche des Anschlussträgers verringert. Als ein Material mit geringer Benetzbarkeit eignet sich beispielsweise ein fluoriertes Polymermaterial, etwa PTFE .
Für die Beschichtung können bereits geringe Schichtdicken ausreichend sein, beispielsweise Schichtdicken zwischen einschließlich 20 nm und einschließlich 200 nm. Es können aber auch Schichtdicken von 1 ym oder mehr zweckmäßig sein.
Beim Ausbilden der Reflektorschicht wird die laterale
Ausdehnung der Reflektorschicht 4 in diesem
Ausführungsbeispiel also überwiegend aufgrund der
unterschiedlichen Benetzbarkeit gesteuert. Eine solche
Beschichtung kann auch zusätzlich zu den im Zusammenhang mit den weiteren Ausführungsbeispielen beschriebenen
Begrenzungsstrukturen Anwendung finden. Beispielsweise kann die Begrenzungsstruktur eine Erhebung sein, die mit einer Beschichtung zur Verringerung der Benetzbarkeit versehen ist.
Von dem gezeigten Ausführungsbeispiel abweichend kann der Bereich 33 auch direkt auf der ersten Hauptfläche 51 des Anschlussträgers 5 ausgebildet sein. Beispielsweise kann die erste Hauptfläche 51 durch eine Plasmabehandlung in dem
Bereich 33 lokal so modifiziert werden, dass die
Benetzbarkeit für Material für die Reflektorschicht 4
verringert ist.
Das in Figur 6 dargestellte sechste Ausführungsbeispiel für ein Halbleiterbauelement entspricht im Wesentlichen dem im Zusammenhang mit Figur 5 beschriebenen fünften
Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu grenzt der Bereich 33, durch den die Begrenzungsstruktur 3 gebildet ist, unmittelbar an die Anschlussfläche 53 an. Der Anschlussträger 5 mit der Anschlussfläche 53 kann somit mittels der
Beschichtung im Bereich 33 eingeebnet sein.
Die Anschlussfläche 53 und die Beschichtung im Bereich 33 schließen in vertikaler Richtung bündig miteinander ab, so dass eine plane Oberfläche entsteht. Die unterschiedlichen Benetzbarkeitseigenschaften, also eine geringere
Benetzbarkeit im Bereich 33, führt dazu, dass die Ausdehnung der Reflektorschicht 4 bei der Herstellung durch die
Begrenzungsstruktur 3 in lateraler Richtung begrenzt wird.
Das im Zusammenhang mit der Figur 7 beschriebene siebte
Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem im
Zusammenhang mit der Figur 3 beschriebenen dritten
Ausführungsbeispiel. Im Unterschied hierzu ist die
Begrenzungsstruktur 3 nicht mittels Erhebungen, sondern mittels Vertiefungen 34 gebildet. Die Ausdehnung der
Vertiefungen ist an das Material für die Reflektorschicht 4, insbesondere hinsichtlich deren Oberflächenspannung, derart angepasst, dass das Material der Reflektorschicht 4 in lateraler Richtung nicht über die Vertiefungen 34 hinaus verläuft .
Die Vertiefung 34 kann beispielsweise mechanisch, etwa mittels Ritzens oder Sägens oder mittels kohärenter Strahlung eingebracht werden. Alternativ kann auch ein chemisches Verfahren, beispielsweise ein nasschemisches oder ein
trockenchemisches Verfahren Anwendung finden.
Im Unterschied zum dritten Ausführungsbeispiel kann die
Begrenzungsstruktur 3 also ohne Erhebungen, die über die erste Hauptfläche 51 des Trägers in Richtung der Strahlungsdurchtrittsfläche 20 hinausragen, ausgebildet sein. In den beschriebenen Ausführungsbeispielen ist lediglich zur vereinfachten Darstellung jeweils nur ein einzelner
Halbleiterchip 2 gezeigt, der von einer Begrenzungsstruktur 3 umgeben ist. Davon abweichend können innerhalb einer
Begrenzungsstruktur aber auch mehrere Halbleiterchips
angeordnet sein. Die Halbleiterchips können optoelektronische Halbleiterchips, die zur Erzeugung oder zum Empfangen von Strahlung vorgesehen sind, oder eine elektronische Komponente sein. Eine elektronische Komponente kann zur Vermeidung von Absorption von Strahlung vollständig in die Reflektorschicht 4 eingebettet sein, so dass auch eine dem Anschlussträger 5 abgewandte Oberfläche der Komponente von der Reflektorschicht bedeckt sein kann.
Die elektronische Komponente kann beispielsweise als eine ESD-Schutzdiode für den optoelektronischen Halbleiterchip 2 ausgebildet sein.
Ein Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements ist in den Figuren 8A bis 8C schematisch anhand von
Zwischenschritten dargestellt, wobei das Verfahren lediglich exemplarisch für ein Halbleiterbauelement gezeigt ist, das gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel (Figur 2) ausgeführt ist .
Ein Anschlussträger 5 wird bereitgestellt, wobei auf dem Anschlussträger 5 eine Anschlussflächenschicht 530
ausgebildet ist. Die Anschlussflächenschicht 530 ist in zwei voneinander beabstandete Teilbereiche unterteilt, wobei ein Teilbereich die Anschlussfläche 53 bildet und ein weiterer die Anschlussfläche 53 umlaufender Teilbereich 531 für die Ausbildung einer Begrenzungsstruktur vorgesehen ist (Figur 8A) .
Auf den Teilbereich 531 wird, wie in Figur 8B dargestellt, eine Begrenzungsschicht 31 aufgebracht. Dies kann
beispielsweise mittels galvanischen Verstärkens des
Teilbereichs 531 erfolgen. Alternativ oder ergänzend kann die Begrenzungsschicht aufgedampft oder aufgesputtert werden.
Ein Halbleiterchip 2 mit einem zur Erzeugung von Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich 23 wird mittels einer
Anschlussschicht 6, beispielsweise einem Lot oder einem elektrisch leitfähigen Klebemittel, an der Anschlussfläche 53 befestigt. Nach dem Befestigen des optoelektronischen
Halbleiterchips 2 kann, wie in Figur 8C dargestellt, eine Reflektorschicht 4 derart aufgebracht werden, dass sich diese in lateraler Richtung von einer Seitenfläche 21 des
Halbleiterchips 2 zur Begrenzungsstruktur 3 hin erstreckt. Mittels der Begrenzungsstruktur 3 kann auf einfache und zuverlässige Weise vermieden werden, dass die
Reflektorschicht 4 in laterale Richtung bei der Herstellung verläuft. Bei einer vorgegebenen Materialmenge für die
Reflektorschicht ist mittels der Begrenzungsstruktur 3 also sowohl die Ausdehnung der Reflektorschicht in lateraler
Richtung als auch die Dicke der Reflektorschicht vorgegeben.
Die Reflektorschicht 4 kann so in besonders einfacher und reproduzierbarer Weise aufgebracht werden. Das Aufbringen der Reflektorschicht kann beispielsweise mittels eines Dispensers erfolgen .
Von dem beschriebenen Ausführungsbeispiel abweichend kann die Begrenzungsstruktur 3 auch nach dem Ausbilden der
Reflektorschicht 4 entfernt werden. Beispielsweise kann die Begrenzungsstruktur 3 als eine vorgefertigte Struktur
ausgebildet sein, die temporär auf den Anschlussträger 5 aufgesetzt wird. Eine solche Begrenzungsstruktur kann
beispielsweise als eine Struktur für ein Siebdruckverfahren ausgebildet sein und bei der Herstellung für eine Vielzahl von Halbleiterbauelementen wiederverwendet werden. Alternativ kann eine temporäre Begrenzungsstruktur 3 beim Entfernen zerstört werden, beispielsweise chemisch, etwa mittels Ätzens oder mittels eines Lösungsmittels.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder den Ausführungsbeispielen angegeben ist .