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DE102018126936A1 - Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauteilen - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauteilen Download PDF

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DE102018126936A1
DE102018126936A1 DE102018126936.6A DE102018126936A DE102018126936A1 DE 102018126936 A1 DE102018126936 A1 DE 102018126936A1 DE 102018126936 A DE102018126936 A DE 102018126936A DE 102018126936 A1 DE102018126936 A1 DE 102018126936A1
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semiconductor
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auxiliary carrier
carrier
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English (en)
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Ralph Wagner
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Ams Osram International GmbH
Original Assignee
Osram Opto Semiconductors GmbH
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Publication date
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Abstract

In einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauteilen die Schritte:- Bereitstellen eines Aufwachssubstrats (2) mit einer Vielzahl von Halbleiterkörpern (3), wobei die Halbleiterkörper (3) mit elektrischen Kontaktstrukturen (4) versehen sind und eine Trennschicht (32) umfassen,- Anbringen eines starren ersten Hilfsträgers (51) an den Halbleiterkörpern (3), wobei der erste Hilfsträger (51) mit einer ersten Ablöseschicht (61) versehen ist,- Ablösen des Aufwachssubstrats (2) mittels Laserstrahlung (L), wobei die Laserstrahlung (L) in der Trennschicht (32) absorbiert wird,- Anbringen eines starren zweiten Hilfsträgers (52) an einer dem ersten Hilfsträger (51) abgewandten Seite der Halbleiterkörper (3), wobei der zweite Hilfsträger (52) mit einer zweiten Ablöseschicht (62) versehen ist,- Ablösen des ersten Hilfsträgers (51) mittels Laserstrahlung (L), wobei die Laserstrahlung (L) in der ersten Ablöseschicht (61) absorbiert wird, und- mechanisches und elektrisches Anbringen der Halbleiterkörper (3) auf einem permanenten Träger (5).

Description

  • Es wird ein Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauteilen angegeben.
  • Eine zu lösende Aufgabe liegt darin, ein Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauteilen anzugeben, mit dem kleine Halbleiterchips effizient von einem Aufwachssubstrat auf einen Träger transferierbar sind.
  • Diese Aufgabe wird unter anderem durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der übrigen Ansprüche.
  • Insbesondere handelt es sich bei dem hier beschriebenen Verfahren um einen parallelen oder sehr schnellen seriellen Transfer von Halbleiterchips mittels eines Laserabhebeverfahrens ohne Folienprozesse und ohne mechanisch flexible Hilfsträger für kleine LED-Chips.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform dient das Verfahren zur Herstellung von einem oder zur Herstellung einer Vielzahl von optoelektronischen Halbleiterbauteilen. Bei den Halbleiterbauteilen handelt es sich beispielsweise um Leuchtdioden, kurz LEDs, um Leuchten, um Scheinwerfer oder um Displays. Insbesondere beinhalten die Halbleiterbauteile eine Vielzahl von transferierten Halbleiterchips. Es ist möglich, dass im Verlauf des Verfahrens innerhalb eines Halbleiterbauteils verschiedene Arten von Halbleiterchips verbaut werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Bereitstellens eines Aufwachssubstrats. An dem Aufwachssubstrat, beispielsweise ein Saphirsubstrat, befindet sich eine Vielzahl von Halbleiterkörpern für die Halbleiterbauteile. Die Halbleiterkörper sind bevorzugt aus einer durchgehend gewachsenen, zusammenhängenden Halbleiterschichtenfolge herausstrukturiert. Beispielsweise sind zwischen benachbarten Halbleiterkörpern Trenngräben vorhanden, die die Halbleiterschichtenfolge bevorzugt nur teilweise durchdringen. Die Trenngräben sind zum Beispiel mittels Ätzen erzeugt und reichen bevorzugt bis durch eine aktive Zone zur Erzeugung von Strahlung hindurch.
  • Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf einem III-V-Verbindungshalbleitermaterial. Bei dem Halbleitermaterial handelt es sich zum Beispiel um ein Nitrid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-n-mGamN oder um ein Phosphid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-n-mGamP oder auch um ein Arsenid-Verbindungshalbleitermaterial wie AlnIn1-n-mGamAs oder wie AlnGamIn1-n-mAskP1-k, wobei jeweils 0 ≤ n ≤ 1, 0 ≤ m ≤ 1 und n + m ≤ 1 sowie 0 ≤ k < 1 ist. Bevorzugt gilt dabei für zumindest eine Schicht oder für alle Schichten der Halbleiterschichtenfolge 0 < n ≤ 0,8, 0,4 ≤ m < 1 und n + m ≤ 0,95 sowie 0 < k ≤ 0,5. Dabei kann die Halbleiterschichtenfolge Dotierstoffe sowie zusätzliche Bestandteile aufweisen. Der Einfachheit halber sind jedoch nur die wesentlichen Bestandteile des Kristallgitters der Halbleiterschichtenfolge, also Al, As, Ga, In, N oder P, angegeben, auch wenn diese teilweise durch geringe Mengen weiterer Stoffe ersetzt und/oder ergänzt sein können.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Halbleiterkörper jeweils mit elektrischen Kontaktstrukturen versehen. Das heißt, noch am Aufwachssubstrat können die Halbleiterkörper im Prinzip elektrisch kontaktiert werden. Dabei ist es nicht erforderlich, dass die Halbleiterkörper separat handhabbare, einzelne elektrische Einheiten sind.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfassen die Halbleiterkörper hin zum Aufwachssubstrat eine Trennschicht. Die Trennschicht ist bevorzugt ein Teil der Halbleiterschichtenfolge, aus der heraus die Halbleiterkörper strukturiert sind. Besonders bevorzugt erstreckt sich die Trennschicht durchgehend über alle Halbleiterkörper hinweg. Das heißt, von den Trenngräben ist die Trennschicht bevorzugt nicht betroffen. Die Trennschicht ist zum Beispiel eine GaN-Schicht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Anbringens eines starren ersten Hilfsträgers an einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Halbleiterkörper. Insbesondere wird der erste Hilfsträger an den elektrischen Kontaktstrukturen angebracht. Dabei umfasst der erste Hilfsträger eine erste Ablöseschicht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Ablösens des Aufwachssubstrats von den Halbleiterkörpern mittels Laserstrahlung. Die Laserstrahlung wird in der Trennschicht absorbiert. Hierdurch wird die Trennschicht zersetzt. Aufgrund der Zerstörung der Trennschicht durch die Laserstrahlung geht eine mechanische Verbindung zwischen den Halbleiterkörpern und dem Aufwachssubstrat überwiegend oder vollständig verloren. Das Aufwachssubstrat selbst und andere Schichten der Halbleiterschichtenfolge, mit Ausnahme der Trennschicht, sind von dem Laserabhebeverfahren mittels der Laserstrahlung bevorzugt nicht oder nicht signifikant betroffen.
  • Nach dem Ablösen vom Aufwachssubstrat können die Halbleiterkörper zusammen mit den je zugehörigen Kontaktstrukturen bereits als Halbleiterchips aufgefasst werden. Diese Halbleiterchips sind bevorzugt prinzipiell funktionsfähig und/oder zur Lichterzeugung geeignet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Anbringens eines starren zweiten Hilfsträgers an einer dem ersten Hilfsträger abgewandten Seite der Halbleiterkörper. Das heißt, der zweite Hilfsträger wird angebracht, wo zuvor die Trennschicht und das Aufwachssubstrat sich befanden. Der zweite Hilfsträger ist mit einer zweiten Ablöseschicht versehen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren den Schritt des Ablösens des ersten Hilfsträgers mittels Laserstrahlung. Die Laserstrahlung wird in der ersten Ablöseschicht absorbiert. Mit anderen Worten erfolgt ein Laserabhebeverfahren vom ersten Hilfsträger mit Hilfe der ersten Ablöseschicht in vergleichbarer Weise wie vom Aufwachssubstrat mit Hilfe der Trennschicht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt ein mechanisches und elektrisches Anbringen der Halbleiterkörper auf mindestens einem permanenten Träger. Bei dem permanenten Träger handelt es sich beispielsweise um eine Leiterplatte und/oder um einen Ansteuerchip zur Ansteuerung der Halbleiterkörper. Je nachdem, ob weitere Hilfsträger verwendet werden, erfolgt das Ablösen der Halbleiterkörper vom zweiten Hilfsträger vor oder mit dem Anbringen an dem permanenten Träger. Der zweite Hilfsträger wird mittels Laserstrahlung mit Hilfe der zweiten Ablöseschicht in gleicher Weise abgelöst wie der erste Hilfsträger mit Hilfe der ersten Ablöseschicht.
  • In mindestens einer Ausführungsform umfasst das Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauteilen die folgenden Schritte, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge:
    • - Bereitstellen eines Aufwachssubstrats mit einer Vielzahl von Halbleiterkörpern für die Halbleiterbauteile, wobei die Halbleiterkörper jeweils mit elektrischen Kontaktstrukturen versehen sind und hin zum Aufwachssubstrat eine Trennschicht umfassen,
    • - Anbringen eines starren ersten Hilfsträgers an einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Halbleiterkörper, wobei der erste Hilfsträger mit einer ersten Ablöseschicht versehen ist,
    • - Ablösen des Aufwachssubstrats mittels Laserstrahlung, wobei die Laserstrahlung in der Trennschicht absorbiert wird,
    • - Anbringen eines starren zweiten Hilfsträgers an einer dem ersten Hilfsträger abgewandten Seite der Halbleiterkörper, wobei der zweite Hilfsträger mit einer zweiten Ablöseschicht versehen ist,
    • - Ablösen des ersten Hilfsträgers mittels Laserstrahlung, wobei die Laserstrahlung in der ersten Ablöseschicht absorbiert wird, und
    • - mechanisches und elektrisches Anbringen der Halbleiterkörper auf mindestens einem permanenten Träger.
  • Mit dem hier beschriebenen Verfahren können kleine Halbleiterchips, insbesondere LED-Chips, gehandhabt werden. Der Begriff kleine Halbleiterchips beziehen sich insbesondere auf Halbleiterchips mit lateralen Abmessungen von höchstens 130 µm oder von höchstens 500 µm. Mit Ablöseprozessen, die auf Folien und Folienträgern basieren, sind solche kleinen Halbleiterchips in der Regel nicht mit vertretbarem Aufwand ablösbar. So sind Biegeradien der üblicherweise verwendeten Folien durch die Foliendicke nach unten limitiert und damit auch das Ablösen einer Folie von kleinen Halbleiterchips. Für kleinere Biegeradien müsste die Folie dünner gestaltet sein, was aufgrund der verwendeten Wafergrößen und der nötigen Expandierung und Dehnung der Folie nicht möglich ist. Die Folien würden dann keine ausreichende Festigkeit mehr aufweisen.
  • Insbesondere für gleichzeitig auch sehr dünne Halbleiterchips ohne gebondeten Träger ist auch ein Pick-and-Place-Verfahren mit Ausstechen aus einer Folie nicht praktikabel, da die Halbleiterchips keine ausreichende mechanische Festigkeit aufweisen. Solche dünnen Halbleiterchips weisen beispielsweise eine Dicke der Halbleiterschichtenfolge unterhalb von 12 µm oder 8 µm auf und lediglich einen zum Beispiel galvanisch aufgebrachten stabilisierenden Unterbau mit einer Dicke von mindestens 5 µm und/oder von höchstens 60 µm.
  • Damit stellt der Verzicht auf Folien im Transferprozess und im Ablöseverfahren eine signifikante Vereinfachung dar. Bei kleinen Halbleiterchips stellt zudem ein paralleler Transfer von einer Vielzahl der Halbleiterchips eine erhebliche Zeitersparnis dar und verringert außerdem Probleme hinsichtlich einer Ablegegenauigkeit der Halbleiterchips.
  • Bei dem hier beschriebenen Verfahren können die Halbleiterchips im originalen Chipraster verbleiben, wie am Aufwachssubstrat vorliegend. Ferner ist die durchgängige Verwendung von harten, starren Trägern statt flexiblen Folien möglich. Es können Laserabhebeprozesse, auch als Laser-Liftoff oder kurz LLO bezeichnet, herangezogen werden, insbesondere in Kombination mit für die Laserstrahlung absorbierenden Ablöseschichten und mit abreinigbaren Klebern. Ein Transfer von Halbleiterchips mit Hilfe von Laserstrahlung, insbesondere mit Hilfe von sogenanntem Laser Induced Forward Transfer oder auch mit Hilfe von Stempeln oder Pick-and-Place-Werkzeugen ist möglich, speziell mit einer selektiven Ablösung von ausgewählten Halbleiterchips.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Halbleiterkörper in Draufsicht auf das Aufwachssubstrat gesehen eine mittlere Kantenlänge von mindestens 5 µm oder 10 µm oder 20 µm oder 40 µm auf. Alternativ oder zusätzlich liegt die mittlere Kantenlänge bei höchstens 500 µm oder 200 µm oder 130 µm oder 100 µm.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform handelt es sich bei den Halbleiterkörpern oder bei den fertig vom Aufwachssubstrat abgelösten Halbleiterkörpern um Flip-Chips. Das heißt, alle elektrischen Kontaktstrukturen zur externen elektrischen Kontaktierung des betreffenden Halbleiterkörpers befinden sich bevorzugt an einer dem Aufwachssubstrat abgewandten Seite der Halbleiterkörper. Alternativ ist es möglich, dass die Halbleiterkörper für eine elektrische Kontaktierung an beiden einander gegenüberliegenden Hauptseiten der Halbleiterkörper eingerichtet sind.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich die Trennschicht zum Ablösen des Aufwachssubstrats durchgehend über das Aufwachssubstrat und über die Halbleiterkörper hinweg. Beispielsweise ist die Trennschicht eine epitaktisch am Aufwachssubstrat gewachsene Schicht, insbesondere aus Galliumnitrid, mit einer Dicke von mindestens 50 nm oder 100 nm.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Hilfsträger mittels Verbindungsmittelschichten an den Halbleiterkörpern angebracht. Bei den Verbindungsmittelschichten handelt es sich bevorzugt um reversibel entfernbare Klebstoffe. Die Verbindungsmittelschichten sind zum Beispiel mit Hilfe von Lösungsmitteln oder durch Temperaturerhöhung entfernbar, wobei die Halbleiterkörper und die elektrischen Kontaktstrukturen nicht beeinträchtigt werden. Die Halbleiterkörper können in die betreffende Verbindungsmittelschicht teilweise oder vollständig eingebettet werden oder an der Verbindungsmittelschicht aufliegen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Verbindungsmittelschichten von den zugehörigen Ablöseschichten verschieden. Insbesondere gelangt die zum Ablösen verwendete Laserstrahlung nicht oder nicht in signifikantem Ausmaß zu den Verbindungsmittelschichten.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Verbindungsmittelschichten nach dem Entfernen des betreffenden Hilfsträgers überwiegend oder, bevorzugt, vollständig entfernt. Das heißt, in den fertigen Halbleiterbauteilen sind die Verbindungsmittelschichten für die Hilfsträger nicht mehr vorhanden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform erstreckt sich beim Ablösen des Aufwachssubstrats zumindest eine Metallisierung für die Kontaktstrukturen über alle Halbleiterkörper hinweg. Das heißt, die Metallisierung und/oder die Kontaktstrukturen überbrücken auch Gebiete zwischen den Halbleiterkörpern. Insbesondere in Bereichen zwischen den Halbleiterkörpern kann damit die zumindest eine Metallisierung deckungsgleich mit der Trennschicht verlaufen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die mindestens eine Metallisierung in den Gebieten zwischen den Halbleiterkörpern nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats in einem separaten Trennschritt zerteilt. Bei diesem Trennschritt handelt es sich bevorzugt ebenfalls um ein Lasertrennen, beispielsweise mittels Pikosekunden-Laserimpulsen. Es ist möglich, dass beim Durchtrennen der zumindest einen Metallisierung weitere Komponenten am Aufwachssubstrat ebenfalls durchtrennt werden oder dass dieser Trennschritt auf die zumindest eine Metallisierung begrenzt ist.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind Gebiete zwischen den Halbleiterkörpern beim Ablösen des Aufwachssubstrats frei von einer Metallisierung für die Kontaktstrukturen. Insbesondere liegt in diesen Gebieten zwischen den Halbleiterkörpern die Trennschicht frei oder ist die Trennschicht lediglich von einer Schutzschicht oder von einer Passivierungsschicht bedeckt. Eine solche Schutzschicht oder eine solche Passivierungsschicht weist beispielsweise eine Dicke von höchstens 500 nm auf. Demgegenüber weist die Metallisierung bevorzugt eine Dicke von mindestens 1 µm auf. Außerdem sind solche Schutzschichten oder Passivierungen bevorzugt aus dielektrischen Materialien, im Gegensatz zur Metallisierung. Solche Schutzschichten oder Passivierungen können aus organischen oder anorganischen Materialien sein.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Halbleiterkörper als Leuchtdiodenchips gestaltet. Das heißt, die Halbleiterkörper umfassen eine oder mehrere aktive Zonen zur Erzeugung einer Strahlung im bestimmungsgemäßen Betrieb der fertigen Halbleiterbauteile. Bevorzugt sind die Halbleiterkörper aus dem Materialsystem AlInGaN oder auch AlInGaP und zur Erzeugung von blauem Licht oder auch von rotem Licht eingerichtet.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird nach dem Ablösen des Aufwachssubstrats an den Halbleiterkörpern eine Aufrauung zur Verbesserung einer Lichtauskopplung erzeugt. Die Aufrauung wird insbesondere in solchen Regionen des Halbleiterkörpers erzeugt, an denen nachfolgend der zweite Hilfsträger befestigt wird. Die Aufrauung liegt insbesondere dem ersten und/oder einem dritten Hilfsträger gegenüber. Während des Erzeugens der Aufrauung ist bevorzugt der erste Hilfsträger an den Halbleiterkörpern angebracht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform erfolgt das Ablösen des zweiten Hilfsträgers mittels Laserstrahlung. Die Laserstrahlung wird in der zweiten Ablöseschicht absorbiert. Durch die Absorption der Laserstrahlung wird die zweite Ablöseschicht zersetzt, analog zur Trennschicht.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Halbleiterkörper direkt vom zweiten Hilfsträger auf den permanenten Träger übertragen. Dabei befinden sich die Halbleiterkörper bevorzugt nicht gleichzeitig an beiden Trägern. Das heißt, solange die Halbleiterkörper am zweiten Hilfsträger angebracht sind, sind die Halbleiterkörper noch nicht an den permanenten Träger. Der Transfer auf den Träger erfolgt damit bevorzugt mittels eines Ablösens vom zweiten Hilfsträger.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird nach dem Ablösen des ersten Hilfsträgers ein starrer dritter Hilfsträger angebracht. Der dritte Hilfsträger befindet sich insbesondere an den Kontaktstrukturen. Der dritte Hilfsträger wird bevorzugt angebracht, solange sich der zweite Hilfsträger noch an den Halbleiterkörpern befindet.
  • Dabei kann der zweite Hilfsträger sich an der Aufrauung befinden. Alternativ wird die Aufrauung erst nach dem Entfernen des ersten oder auch des zweiten Hilfsträgers gebildet, wenn sich die Halbleiterkörper an dem dritten Hilfsträger befinden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird eine Vielzahl der Halbleiterkörper von dem zweiten Hilfsträger oder von dem dritten Hilfsträger auf den permanenten Träger übertragen. Dies erfolgt beispielsweise mittels einer Laserstrahlung und/oder mittels eines Stempelverfahrens. An dem permanenten Träger sind dabei bevorzugt Auflageflächen und/oder elektrische Kontaktierungsflächen vorhanden, auf denen die Halbleiterkörper mit den zugehörigen Kontaktstrukturen platziert werden. Im Falle eines Stempelverfahrens kann diese Vielzahl von Halbleiterkörpern gleichzeitig übertragen werden. Im Falle der Verwendung von Laserstrahlung wird je ein Halbleiterkörper nach dem anderen oder nur wenige Halbleiterkörper gleichzeitig von dem Hilfsträger auf den permanenten Träger übertragen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Kontaktstrukturen und/oder die Halbleiterkörper vor dem Anbringen an den permanenten Träger in ein Füllmaterial eingebettet. Das Erzeugen des Füllmaterials kann erfolgen, solange sich die Halbleiterkörper noch an dem Aufwachssubstrat, an dem ersten Träger, an dem zweiten Träger oder auch an dem dritten Hilfsträger befinden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird das Füllmaterial nach dem Ablösen des Aufwachssubstrats in Gebieten zwischen den Halbleiterkörpern durchtrennt. In diesem Fall wird das Füllmaterial insbesondere erzeugt, solange das Aufwachssubstrat sich noch an den Halbleiterkörpern befindet und damit vor dem Anbringen des ersten Hilfsträgers.
  • Beim Durchtrennen des Füllmaterials in Bereichen zwischen benachbarten Halbleiterkörpern kann wiederum Laserstrahlung Anwendung finden, beispielsweise Pikosekunden-Laserstrahlung. Es ist möglich, dass das Füllmaterial im gleichen Trennschritt zerteilt wird wie die zumindest eine Metallisierung in den Gebieten zwischen benachbarten Halbleiterkörpern. Bei dem Füllmaterial handelt es sich insbesondere um einen Kunststoff.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird die Laserstrahlung zum Ablösen der Halbleiterkörper vom Aufwachssubstrat und/oder von zumindest einem der Hilfsträger über das Aufwachssubstrat und/oder über den betreffenden Hilfsträger gescannt. Dieses Scannen kann mit einem galvanischen Spiegel, mit einem Polygon-Scanner oder auch mit mehreren sich gleichzeitig über das Aufwachssubstrat und/oder den betreffenden Hilfsträger bewegenden Laserbereichen erfolgen.
  • Damit ist erreichbar, dass einzelne Halbleiterkörper oder Gruppen von Halbleiterkörpern vom Aufwachssubstrat und/oder vom betreffenden Hilfsträger abgelöst werden. Hierdurch kann beispielsweise ein Rastermaß der Halbleiterkörper beim Transfer der Halbleiterkörper vom Aufwachssubstrat auf den nachgeordneten Hilfsträger, beim Transfer von einem vorgeordneten Hilfsträger auf einen nachgeordneten Hilfsträger oder beim Transfer von einem der Hilfsträger auf den permanenten Träger beibehalten werden.
  • Das Rastermaß kann beim jeweiligen Transfer jedoch auch vergrößert werden, insbesondere um ein n-Faches, wobei n eine ganze Zahl größer oder gleich 2 und bevorzugt kleiner oder gleich 10 ist. Weiterhin ist es möglich, dass lediglich auf ihre Funktion getestete und hierdurch als funktionsfähig befundene Halbleiterkörper transferiert werden. Damit können Halbleiterbauteile mit einer Vielzahl von Halbleiterkörpern erzeugt werden, wobei die Halbleiterkörper im Halbleiterbauteil nur eine geringe Fehlerquote aufzeigen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform werden die Halbleiterkörper, die auf dem Aufwachssubstrat gewachsen wurden, auf mehrere verschiedene permanente Träger verteilt. Ferner ist es möglich, dass pro permanenten Träger mehrere Aufwachssubstrate verwendet werden, um Halbleiterkörper auf den betreffenden permanenten Träger zu platzieren. Die auf den permanenten Träger zu platzierenden Halbleiterkörper können baugleich sein oder auch voneinander verschieden gestaltet sein, beispielsweise zur Erzeugung unterschiedlicher Farben. So können an dem Träger zum Beispiel rot-grün-blau-Pixel, kurz RGB-Pixel, aufgebaut werden.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird auf jedem Träger eine Vielzahl der Halbleiterkörper angebracht. Ein mittlerer Abstand zwischen benachbarten Halbleiterkörpern an dem jeweiligen Träger ist bevorzugt klein. Zum Beispiel liegt dieser mittlere Abstand bei höchstens 0,2 mm oder 50 µm oder 20 µm oder 10 µm.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird vor dem Anbringen der Halbleiterkörper auf dem mindestens einen permanenten Träger und/oder auf einen der Hilfsträger ein Testen der Halbleiterkörper durchgeführt. Dieses Testen erfolgt bevorzugt nach dem Ablösen des ersten Hilfsträgers. Das heißt, beim Testen befinden sich die Halbleiterkörper bevorzugt an dem zweiten Hilfsträger oder auch an dem dritten Hilfsträger.
  • Alternativ oder zusätzlich ist es möglich, dass insbesondere nach dem Ablösen des ersten Hilfsträgers eine materialabtragende Bearbeitung der Kontaktstrukturen erfolgt. Das heißt, die Kontaktstrukturen können beispielsweise planarisiert und/oder abgeschliffen werden. Diese materialabtragende Bearbeitung erfolgt bevorzugt, solange sich die Halbleiterkörper an dem zweiten Hilfsträger oder an dem dritten Hilfsträger befinden. Neben oder anstatt einer materialabtragenden Bearbeitung können auch Beschichtungen aufgebracht werden, zum Beispiel für eine bessere Lötkontaktierung der Kontaktstrukturen oder als Schutzschichten.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Trennschicht und/oder die Ablöseschichten oder zumindest eine Ablöseschicht aus einem Nitrid wie Siliziumnitrid oder Galliumnitrid und/oder aus einem Oxid, insbesondere einem Metalloxid wie Zinkoxid. Damit lassen sich im nahen ultravioletten Spektralbereich absorbierende Ablöseschichten und Trennschichten erzielen.
  • Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Hilfsträger oder ist zumindest einer der Hilfsträger aus Saphir, Quarzglas oder einem Glas. Bevorzugt sind die Hilfsträger und das Aufwachssubstrat dazu eingerichtet, dass die Laserstrahlung zum Ablösen des Aufwachssubstrats oder des betreffenden Hilfsträgers durch das Aufwachssubstrat oder durch den betreffenden Hilfsträger hindurch gestrahlt wird. Das heißt, das Aufwachssubstrat und/oder die Hilfsträger sind für die zum Ablösen verwendeten Laserstrahlung durchlässig und nicht signifikant absorbierend.
  • Nachfolgend wird ein hier beschriebenes Herstellungsverfahren unter Bezugnahme auf die Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Gleiche Bezugszeichen geben dabei gleiche Elemente in den einzelnen Figuren an. Es sind dabei jedoch keine maßstäblichen Bezüge dargestellt, vielmehr können einzelne Elemente zum besseren Verständnis übertrieben groß dargestellt sein.
  • Es zeigen:
    • 1 bis 10 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens,
    • 11 bis 14 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens,
    • 15 bis 18 schematische Schnittdarstellungen von Verfahrensschritten eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens,
    • 19 eine schematische Schnittdarstellung eines Verfahrensschritts eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens,
    • 20 eine schematische Schnittdarstellung eines Verfahrensschritts eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens,
    • 21 eine schematische Schnittdarstellung eines Verfahrensschritts eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens,
    • 22 eine schematische Schnittdarstellung eines Verfahrensschritts eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen Herstellungsverfahrens, und
    • 23 eine schematische Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels eines hier beschriebenen optoelektronischen Halbleiterbauteils.
  • In den 1 bis 10 ist ein Ausführungsbeispiel eines hier beschriebenen Verfahrens illustriert. Gemäß 1 wird ein Aufwachssubstrat 2 bereitgestellt. Bei dem Aufwachssubstrat 2 handelt es sich insbesondere um ein Saphirsubstrat.
  • An dem Aufwachssubstrat 2 befindet sich eine Halbleiterschichtenfolge, die zu Halbleiterkörpern 3 strukturiert ist. Die Halbleiterschichtenfolge basiert bevorzugt auf AlInGaN. Über alle Halbleiterkörper 3 hinweg erstreckt sich durchgehend eine Trennschicht 32. Die Trennschicht 32 kann sich direkt oder nahe dem Aufwachssubstrat 2 befinden. Beispielsweise ist die Trennschicht 32 eine GaN-Schicht.
  • Zwischen benachbarten Halbleiterkörpern 3 befindet sich eine Vereinzelungsgasse 91. Im Bereich der Vereinzelungsgasse 91 wurde das Material der Halbleiterschichtenfolge, aus der die Halbleiterkörper 3 sind, beispielsweise mittels Ätzen entfernt.
  • Seitenflächen der einzelnen Halbleiterkörper 3 sowie ein dem Aufwachssubstrat 2 abgewandte Seite der Trennschicht 32 sind bevorzugt von einer Passivierung 83 bedeckt. Die Passivierung 83 ist beispielsweise eine Oxidschicht wie eine Siliziumdioxidschicht. Eine Dicke der Passivierung 83 liegt beispielsweise bei mindestens 40 nm und/oder bei höchstens 300 nm.
  • An den dem Aufwachssubstrat 2 abgewandten Seiten der Halbleiterkörper 3 befindet sich je zumindest eine Metallisierung 40 für elektrische Kontaktstrukturen 4. Über die Kontaktstrukturen 4 sind die Halbleiterkörper 3 elektrisch anschließbar. Die Kontaktstrukturen 4, die in den Figuren jeweils nur stark vereinfacht illustriert sind, beinhalten bevorzugt sowohl einen Anodenkontakt als auch einen Kathodenkontakt. Damit können die Halbleiterkörper 3 zusammen mit den Kontaktstrukturen 4 als Flip-Chips gestaltet sein.
  • Eine innere Struktur der Kontaktstrukturen 4 sowie der Metallisierung 40 ist in den Figuren jeweils nicht illustriert. Insbesondere sind eventuell vorhandene Durchkontaktierungen durch eine aktive Zone der Halbleiterkörper 3 hindurch sowie elektrisch isolierende Schichten zwischen den Anodenkontakten und den Kathodenkontakten der Kontaktstruktur 4 nicht dargestellt. Weiterhin ist nicht gezeichnet, dass die Metallisierung 40 sowie die Kontaktstrukturen 4 bevorzugt durch mehrere aufeinander folgende Metallschichten gebildet sind. Die Kontaktstrukturen 4 sind beispielsweise durch Aufdampfen in Kombination mit Galvanisieren erzeugt.
  • Die Kontaktstrukturen 4 sind beispielsweise durch Fototechnik strukturierte Galvanikschichten. Es ist möglich, dass die Kontaktstrukturen 4 nur dünn ausgeprägt sind und beispielsweise durch dünne lötbare Metallisierungen an den Halbleiterkörpern 3 gebildet sind. In diesem Fall weisen die Kontaktstrukturen 4 beispielsweise eine Dicke von höchstens 2 µm auf. Alternativ zu Metallen können die Kontaktstrukturen 4 auch elektrisch leitfähige Oxide wie ITO aufweisen oder hieraus gebildet sein.
  • Laterale Abmessungen der Halbleiterkörper 3 liegen beispielsweise zwischen einschließlich 30 µm und 130 µm. Eine Dicke der Halbleiterkörper 3 zusammen mit den zugehörigen Kontaktstrukturen 4 liegt zum Beispiel bei mindestens 30 µm und/oder bei höchstens 70 µm. Das heißt, die Halbleiterkörper 3 zusammen mit den Kontaktstrukturen 4 sind vergleichsweise dünn. Eine Dicke der Trennschicht 32 beträgt bevorzugt mindestens 100 nm. Eine Breite der Vereinzelungsgassen 91 zwischen den Halbleiterkörpern 3 beträgt bevorzugt mindestens 0,5 µm oder 1 µm oder 5 µm und/oder höchstens 70 µm oder 50 µm oder 20 µm. Diese Werte können einzeln oder in Kombination auch in allen anderen Ausführungsbeispielen gelten.
  • Im Verfahrensschritt der 2 ist illustriert, dass an den Kontaktstrukturen 4 ein temporärer, mechanisch starrer erster Hilfsträger 51 angebracht wird. An dem ersten Hilfsträger 51 befindet sich eine erste Ablöseschicht 61. Die Ablöseschicht 61 ist zur Absorption von Laserstrahlung eingerichtet. Die Ablöseschicht 61 ist beispielsweise aus ZnO oder SiN. Gleiches kann für alle anderen Ablöseschichten 62, 63 gelten.
  • An der ersten Ablöseschicht 61 befindet sich eine erste Verbindungsmittelschicht 71. Die Verbindungsmittelschicht 71 ist durch einen Klebstoff gebildet. Mittels der ersten Verbindungsmittelschicht 71 haftet der erste Hilfsträger 51 an den Halbleiterkörpern 3 und damit indirekt an dem Aufwachssubstrat 2. Es ist möglich, dass die Kontaktstrukturen 4 teilweise in die erste Verbindungsmittelschicht 71 eingedrückt sind.
  • Im Schritt der 3 ist illustriert, dass durch das Aufwachssubstrat 2 hindurch eine Laserstrahlung L auf die Trennschicht 32 gestrahlt und darin absorbiert wird. Hierdurch zersetzt sich die Trennschicht 32 mindestens teilweise und das Aufwachssubstrat 2 ist ablösbar. Nach dem Ablösen der Halbleiterkörper 3 kann das Aufwachssubstrat 2 gereinigt und mitverwendet werden.
  • Die nur noch an dem ersten Hilfsträger 51 angebrachten Halbleiterkörper 3 sind in 4 zu sehen. Durch die Halbleiterkörper 3 mit den zugehörigen Kontaktstrukturen 4 sind somit am ersten Hilfsträger 51 Halbleiterchips 10 gebildet.
  • Der erste Hilfsträger 51 ist beispielsweise ein starres Substrat aus Saphir, Glas oder Quarzglas, wie auch in allen anderen Ausführungsbeispielen. Bevorzugt ist der erste Hilfsträger 51 transparent für nahultraviolette Strahlung, beispielsweise für Laserstrahlung L um 355 nm. Entsprechendes kann für alle anderen Hilfsträger 52, 53 gelten.
  • Im optionalen Verfahrensschritt der 5 ist dargestellt, dass an den Halbleiterkörpern 3 eine Aufrauhung 81 erzeugt wird. Dies erfolgt beispielsweise über KOH-Ätzung. Die Kontaktstrukturen 4, die Passivierung 83 sowie die Komponenten 51, 61, 71 bleiben vom Erzeugen der Aufrauhung bevorzugt unbeeinflusst.
  • Im Verfahrensschritt der 6 ist dargestellt, dass insbesondere an den Aufrauhungen 83 ein temporärer zweiter Hilfsträger 52 aufgebracht wird. Wie auch der erste Hilfsträger 51 ist der zweite Hilfsträger 52 mechanisch starr und kann aus den gleichen Materialien gebildet sein wie der erste Hilfsträger 51. Auch an dem zweiten Hilfsträger 52 befindet sich eine zweite Ablöseschicht 62, gefolgt von einer zweiten Verbindungsmittelschicht 72.
  • Im Verfahrensschritt der 7 wird der erste Hilfsträger 51 samt der ersten Ablöseschicht 61 und der ersten Verbindungsmittelschicht 71 abgelöst. Das Ablösen des ersten Hilfsträgers 61 erfolgt bevorzugt mittels Laserstrahlung, die durch den ersten Hilfsträger 51 hindurch auf die erste Ablöseschicht 61 gestrahlt und in dieser absorbiert wird, wodurch die erste Ablöseschicht 61 zersetzt wird. Dieser Ablöseschritt ist analog zum Schritt der 3.
  • Nach dem Ablösen des Hilfsträgers 51 mittels Zersetzen der Ablöseschicht 61 werden bevorzugt Reste der Ablöseschicht 61 sowie das Verbindungsmittel 71 entfernt, beispielsweise mittels eines Lösungsmittels oder durch Temperaturerhöhung. Dabei bleibt die zweite Verbindungsmittelschicht 72 bevorzugt intakt oder zumindest funktionsfähig. Insbesondere ist es möglich, die chemischen Eigenschaften der Verbindungsmittel 71, 72 so zu wählen, dass die Verbindungsmittel 71, 72 unabhängig voneinander ablösbar sind.
  • In 8 ist ein weiterer optionaler Verfahrensschritt gezeigt. Dabei können die Kontaktstrukturen 4 abgeschliffen, poliert und/oder beschichtet werden, um eine effizientere elektrische Kontaktierung zu erreichen. Weiterhin ist es möglich, zusätzliche Passivierungsschichten oder Schutzschichten an den Kontaktstrukturen 4, an den Halbleiterkörpern 3 und/oder an der Passivierung 83 anzubringen.
  • Außerdem ist in 8 illustriert, dass optional ein Testen der Halbleiterkörper 3 erfolgen kann. Dazu können Kontaktnadeln 84 an den Kontaktstrukturen 4 angebracht werden. Alternativ zu Nadeln 84 können auch Matrixkontakte verwendet werden. Die Halbleiterkörper 3 zusammen mit den Kontaktstrukturen 4 bilden also bereits funktionierende Halbleiterchips 10, insbesondere LED-Chips.
  • Eine von den Halbleiterkörpern 3 erzeugte Strahlung R ist beispielsweise durch den zweiten Hilfsträger 52 hindurch detektierbar. Um eine Messung von erzeugter Strahlung R zu ermöglichen, sind bevorzugt die Komponenten 52, 62, 72 durchlässig oder zumindest teilweise durchlässig für die erzeugte Strahlung R.
  • Im Verfahrensschritt gemäß der 9 erfolgt ein Ablösen bestimmter Halbleiterchips 10a vom zweiten Hilfsträger 52. Dieses Ablösen ist insbesondere ein selektiver Einzelchipablöseprozess oder ein Multichip-Ablöseprozess auf ein Zielsubstrat, also auf den permanenten Träger 5.
  • Insbesondere kann ein sogenannter LIFT-Prozess verwendet werden, was für Laser Induced Forward Transfer steht. Dazu wird beispielsweise mittels eines Excimer-Lasers die Laserstrahlung L nur an bestimmten Halbleiterchips 10a eingestrahlt. Diese Halbleiterchips 10a werden schwerkraftgetrieben und/oder getrieben durch Prozessgase, die beim Zersetzen der betreffenden Ablöseschicht entstehen, auf den Träger 5 gebracht.
  • Insbesondere wenn ein vorangehendes Testen und beispielsweise Klassifizieren der Halbleiterchips 10 erfolgt ist, können lediglich ausgewählte, passend charakterisierte Halbleiterchips 10a gezielt von dem Zwischenträger 52 auf den Träger 5 platziert werden. Andere Halbleiterchips 10b können vorerst an dem Zwischenträger 52 verbleiben und auf einen anderen Träger aufgebracht werden, nicht gezeichnet.
  • Es ist möglich, dass sich beim Transfer des Halbleiterchips 10a bereits andere Halbleiterchips 10c an dem Träger 5 befinden. Ein Abstand zwischen benachbarten Halbleiterchips 10a, 10b an dem Zwischenträger 52 kann von einem Abstand der auf den Träger 5 platzierten Halbleiterchips 10a, 10c verschieden sein und ist im Wesentlichen frei einstellbar.
  • An dem Träger 5 befindet sich beispielsweise eine Lotschicht 85 wie ein Haftlot. Eine optionale Strukturierung der Lotschicht 85 ist in 9 zur Vereinfachung der Darstellung nicht gezeichnet. Ist die Lotschicht 85 strukturiert, so kann bei einem Löten der Halbleiterchips 10a, 10c eine Selbstjustage erfolgen, da die Halbleiterchips 10a, 10c auf Lötkontaktflächen gezogen und geradegerückt werden können.
  • Nach dem Anbringen auf dem Träger 5 erfolgt bevorzugt ein abschließendes Reinigen und/oder Ablösen von Resten der Schichten 62, 72.
  • Das Ablösen gemäß 9 erfolgt beispielsweise mittels eines Polygonscanners, eines Galvanikspiegels und/oder mit Hilfe mehrerer Laserspots. Damit können defekte und/oder unpassende Halbleiterchips 10a, 10b an dem Zwischenträger 52 verbleiben.
  • In den 11 bis 14 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Herstellungsverfahrens gezeigt. Dabei folgen die Schritte der 11 bis 14 bevorzugt dem Schritt der 7 oder auch dem Schritt der 8 nach und stellen insbesondere Alternativen zu den Schritten der 9 und 10 dar. Insofern gelten die Ausführungen zu den vorangehenden Figuren entsprechend.
  • In 11 ist illustriert, dass ein dritter temporärer, mechanisch starrer Zwischenträger 53 angebracht wird, an dem sich eine dritte Ablöseschicht 63 und eine dritte Verbindungsmittelschicht 73 befindet. Für die Komponenten 53, 63, 73 gelten die obigen Ausführungen zu den Komponenten 51, 61, 71 sowie 52, 62, 72 entsprechend.
  • In 12 ist gezeigt, dass der zweite Hilfsträger 52 samt den Komponenten 62, 72 entfernt ist. Damit liegen die Halbleiterkörper 3 mit der optionalen Aufrauung 81 frei.
  • Ein Ablösen vom dritten Hilfsträger 53 erfolgt wiederum mittels Laserstrahlung L durch Zerstören der dritten Ablöseschicht 63. Die Platzierung auf den Träger 5 erfolgt beispielsweise mittels eines Transferwerkzeugs 86, das ein Stempel sein kann. Bevorzugt können mittels des Transferwerkzeugs 86 viele der Halbleiterchips 10a gleichzeitig auf den Träger 5 transferiert werden.
  • Die resultierende Anordnung am Träger 5 ist schematisch in 14 illustriert, wobei das Transferwerkzeug 86 noch eingezeichnet ist.
  • Zum Beispiel das Verfahren der 11 bis 14 lässt sich somit insbesondere wie folgt zusammenfassen:
    • - Frontend-Prozessierung, solange die Halbleiterkörper 3 noch auf dem Aufwachssubstrat 2 sind, wobei eine zusammenhängende GaN-Trennschicht 32 vorhanden ist und die Kontaktstrukturen 4 oder eine Rückseitenmetallisierung 40 erzeugt werden. Eine Vereinzelung erfolgt durch Fototechnik, siehe 1, oder es wird eine zusammenhängende Galvanikschicht, beispielsweise aus Nickel, herangezogen, siehe 15.
    • - Es erfolgt eine Verbindung mit einem ersten starren Hilfsträger 51 mit einem dünnen Kleber 71.
    • - Es erfolgt ein Laserabhebeverfahren, auch als Laser-Liftoff oder kurz LLO bezeichnet, mittels der GaN-Schicht 32.
    • - Optional wird eine KOH-Aufrauung der Halbleiterkörper 3 oder eine andere Prozessierung der GaN-Seite durchgeführt.
    • - Es erfolgt eine Verbindung mit dem starren zweiten Hilfsträger 52 mit einem dünnen Kleber 72.
    • - Es erfolgt eine Laserabhebung vom ersten Zwischenträger 51, bevorzugt vollflächig, mittels der Schicht 61, die bevorzugt aus SiN oder aus ZnO ist.
    • - Es erfolgt eine Reinigung der ehemals dem Aufwachssubstrat 2 zugewandten Seite.
    • - Optional erfolgt eine Probemessung und/oder eine Lichtmessung durch den zweiten Hilfsträger 52 hindurch, wobei eine Kontaktierung an den Kontaktstrukturen 4 erfolgen kann.
    • - Es erfolgt optional eine Verbindung mit einem dritten Hilfsträger 53 mit einem dünnen Kleber 73.
    • - Es erfolgt eine vollflächige Laserabhebung des zweiten Zwischenträgers 52 über die SiN-Schicht oder ZnO-Schicht 62.
    • - Es erfolgt eine Reinigung der Seite, an der sich der dritte Hilfsträger 63 befand.
    • - Es können Backend-Prozesse durchgeführt werden, wie ein Chiptransfer mittels Stempeln oder per LIFT direkt auf ein Zielsubstrat 5 und/oder einen Kunstwafer 5, wobei mittels einer Einzelchip-Laserabhebung jeweils gezielt einzelne Chips 10 oder Gruppen von Chips 10 abgelöst und transferiert werden können.
  • Die 15 bis 18 betreffen Verfahrensschritte, die alternativ zu den Schritten der 1 bis 4 durchgeführt werden können. Gemäß 15 erstreckt sich die mindestens eine Metallisierung 40 anders als in 1 im Wesentlichen über das gesamte Aufwachssubstrat 2 hinweg, speziell über den Bereich der Vereinzelungsgassen 91 hinweg.
  • Nachfolgend wird der erste Zwischenträger 51 aufgebracht, siehe 16. Daraufhin erfolgt das Ablösen des Aufwachssubstrats. Das Ablösen des Aufwachssubstrats 2 erfolgt bevorzugt analog zum Verfahrensschritt der 3.
  • In 17 ist ein weiterer Verfahrensschritt illustriert. Mittels einer Laserstrahlung L2, bevorzugt einer Pikosekunden-Laserstrahlung oder auch einer Femtosekunden-Laserstrahlung, wird die Metallisierung 40 zerteilt. Dadurch resultieren weitere Vereinzelungsgassen 92 zwischen den Halbleiterkörpern 3, sodass die Halbleiterchips 10 gebildet werden. Die weiteren Vereinzelungsgassen 92 weisen beispielsweise eine Breite von höchstens 5 µm oder 2 µm auf und können damit schmäler sein als die ersten Vereinzelungsgassen 91, die in 1 veranschaulicht sind.
  • Zum Unterteilen in die Halbleiterchips 10 beim Trennen der Metallisierung 40 können optional nicht gezeichnete Schutzschichten vorhanden sein, die insbesondere ansonsten freiliegende Bereiche der Halbleiterkörper 3 oder auch den gesamten Kunstwafer bedecken.
  • Die der 18 nachfolgenden Verfahrensschritte können entsprechend der 5 bis 10 oder auch gemäß der 11 bis 14 erfolgen.
  • In 19 ist ein optionaler Verfahrensschritt illustriert, der sowohl in den Verfahren gemäß der 15 bis 18 als auch in Verfahren gemäß der 1 bis 10 oder auch der 11 bis 14 durchgeführt werden kann. Dabei wird ein Leuchtstoff 87 an den Halbleiterkörpern 3 angebracht. Das Anbringen des Leuchtstoffs 87 ist beispielsweise ein Aufdrucken oder auch ein Auflaminieren. Abweichend von der Darstellung der 19 kann der Leuchtstoff 87 auch zu einem anderen Verfahrensschritt aufgebracht werden.
  • In 20 ist illustriert, dass beispielsweise das erste Verbindungsmittel 71 nicht nur als dünne Schicht aufgebracht werden kann, sondern dass das erste Verbindungsmittel 71 die Halbleiterchips 3 und optional die Kontaktstrukturen 4 vollständig oder nahezu vollständig einbetten kann. Entsprechendes kann für die anderen Verbindungsmittel 72, 73 gelten.
  • In 21 ist illustriert, dass zusätzlich ein Füllmaterial 82 angebracht wird. Das Füllmaterial 82 ist beispielsweise ein Kunststoff. Die Kontaktstrukturen 4 können in das Füllmaterial 82 eingebettet werden, sodass das Füllmaterial 82 direkt an die Kontaktstrukturen 4 angeformt wird. Mit dem Anbringen des Füllmaterials 82 oder auch mit einer nachfolgenden, nicht dargestellten Planarisierung können das Füllmaterial 82 sowie die Kontaktstrukturen 4 in Richtung weg von den Halbleiterkörpern 3 bündig miteinander abschließen.
  • Das Füllmaterial 82 kann zusammen mit der Metallisierung 40 in einem Verfahrensschritt analog zur 17 durchteilt werden. Wie auch im Verfahren der 15 bis 18 kann ein solches Füllmaterial 82 auch beim Verfahren gemäß der 1 bis 10 und entsprechend gemäß der 11 bis 14 herangezogen werden.
  • Abweichend von 21 ist in 22 illustriert, dass das Füllmaterial 82 auch erst anbringbar ist, wenn sich die Halbleiterchips 10 an einem der Hilfsträger 51, 52, 53 befinden. Das Füllmaterial 82 braucht nicht erzeugt zu werden, wenn der erste Hilfsträger 51 vorhanden ist, sondern kann alternativ auch erst am zweiten Hilfsträger 52 oder am dritten Hilfsträger 53 erzeugt werden.
  • In 23 ist eine alternative Kontaktierung der Halbleiterchips 10 illustriert, die entsprechend auch in allen anderen Ausführungsbeispielen herangezogen werden kann. Dabei handelt es sich bei den Halbleiterchips 10 nicht um Flip-Chips, sondern um Halbleiterchips mit elektrischen Kontaktflächen an einander gegenüberliegenden Hauptseiten. Eine Kontaktierung hin zu Kontaktierungsflächen 89 am Träger 5 erfolgt beispielsweise mittels Bonddrähten 88.
  • Die in den Figuren gezeigten Komponenten folgen, sofern nicht anders kenntlich gemacht, bevorzugt in der angegebenen Reihenfolge jeweils unmittelbar aufeinander. Sich in den Figuren nicht berührende Schichten sind bevorzugt voneinander beabstandet. Soweit Linien parallel zueinander gezeichnet sind, sind die entsprechenden Flächen bevorzugt ebenso parallel zueinander ausgerichtet. Ebenfalls, soweit nicht anders kenntlich gemacht, sind die relativen Positionen der gezeichneten Komponenten zueinander in den Figuren korrekt wiedergegeben.
  • Die hier beschriebene 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 Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    optoelektronisches Halbleiterbauteil
    10
    Halbleiterchip
    2
    Aufwachssubstrat
    3
    Halbleiterkörper
    32
    Trennschicht
    4
    elektrische Kontaktstruktur
    40
    Metallisierung
    5
    permanenter Träger
    51
    temporärer erster Hilfsträger
    52
    temporärer zweiter Hilfsträger
    53
    temporärer dritter Hilfsträger
    61
    erste Ablöseschicht
    62
    zweite Ablöseschicht
    63
    dritte Ablöseschicht
    71
    erste Verbindungsmittelschicht
    72
    zweite Verbindungsmittelschicht
    73
    dritte Verbindungsmittelschicht
    81
    Aufrauung
    82
    Füllmaterial
    83
    Passivierung
    84
    Kontaktnadel
    85
    Lotschicht
    86
    Stempel
    87
    Leuchtstoff
    88
    Bonddraht
    89
    Kontaktierungsfläche
    91
    Vereinzelungsgasse zwischen Halbleiterkörpern
    92
    Vereinzelungsgasse zwischen Halbleiterchips
    L
    Laserstrahlung
    R
    in den Halbleiterkörpern erzeugte Strahlung

Claims (16)

  1. Verfahren zur Herstellung von optoelektronischen Halbleiterbauteilen (1) mit den folgenden Schritten in der angegebenen Reihenfolge: - Bereitstellen eines Aufwachssubstrats (2) mit einer Vielzahl von Halbleiterkörpern (3) für die Halbleiterbauteile (1), wobei die Halbleiterkörper (3) jeweils mit elektrischen Kontaktstrukturen (4) versehen sind und hin zum Aufwachssubstrat (2) eine Trennschicht (32) umfassen, - Anbringen eines starren ersten Hilfsträgers (51) an einer dem Aufwachssubstrat (2) abgewandten Seite der Halbleiterkörper (3), wobei der erste Hilfsträger (51) mit einer ersten Ablöseschicht (61) versehen ist, - Ablösen des Aufwachssubstrats (2) mittels Laserstrahlung (L), wobei die Laserstrahlung (L) in der Trennschicht (32) absorbiert wird, - Anbringen eines starren zweiten Hilfsträgers (52) an einer dem ersten Hilfsträger (51) abgewandten Seite der Halbleiterkörper (3), wobei der zweite Hilfsträger (52) mit einer zweiten Ablöseschicht (62) versehen ist, - Ablösen des ersten Hilfsträgers (51) mittels Laserstrahlung (L), wobei die Laserstrahlung (L) in der ersten Ablöseschicht (61) absorbiert wird, und - mechanisches und elektrisches Anbringen der Halbleiterkörper (3) auf mindestens einem permanenten Träger (5) .
  2. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Halbleiterkörper (3) in Draufsicht auf das Aufwachssubstrat (2) gesehen eine mittlere Kantenlänge zwischen einschließlich 10 µm und 140 µm aufweisen, und wobei die vom Aufwachssubstrat (2) abgelösten Halbleiterkörper (3) zusammen mit den zugehörigen elektrischen Kontaktstrukturen (4) Flip-Chips sind, sodass alle elektrischen Kontaktstrukturen (4) zur externen elektrischen Kontaktierung an einer dem Aufwachssubstrat (2) abgewandten Seite der Halbleiterkörper (2) angebracht werden.
  3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Trennschicht (32) zum Ablösen des Aufwachssubstrats (2) durchgehend über das Aufwachssubstrat (2) erstreckt.
  4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Hilfsträger (51, 52, 53) mittels Verbindungsmittelschichten (71, 72, 73) an den Halbleiterkörpern (3) angebracht werden, wobei die Verbindungsmittelschichten (71, 72, 73) von den Ablöseschichten (61, 62, 63) verschieden sind und nach dem Entfernen des betreffenden Hilfsträgers (51, 52, 53) vollständig entfernt werden, und wobei die Verbindungsmittelschichten (71, 72, 73) von der Laserstrahlung (L) zum Entfernen des betreffenden Hilfsträgers (51, 52, 53) nicht beeinträchtigt werden.
  5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich beim Ablösen des Aufwachssubstrats (2) eine Metallisierung (40) für die Kontaktstrukturen (4) über alle Halbleiterkörper (3) hinweg erstreckt und Gebiete zwischen den Halbleiterkörpern (3) überbrückt.
  6. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Metallisierung (40) in den Gebieten zwischen den Halbleiterkörpern (3) nach dem Entfernen des Aufwachssubstrats (2) in einem separaten Trennschritt zerteilt wird.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei beim Ablösen des Aufwachssubstrats (2) Gebiete zwischen den Halbleiterkörpern (3) frei von einer Metallisierung (40) für die Kontaktstrukturen (4) sind.
  8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Halbleiterkörper (3) als Leuchtdioden gestaltet werden und nach dem Ablösen des ersten Hilfsträgers (51) an den Halbleiterkörpern (3) eine Aufrauung (81) zur Verbesserung einer Lichtauskopplung erzeugt wird.
  9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Ablösen des zweiten Hilfsträgers (52) mittels Laserstrahlung (L) erfolgt und die Laserstrahlung (L) in der zweiten Ablöseschicht (62) absorbiert wird, und wobei die Halbleiterkörper (3) direkt vom zweiten Hilfsträger (52) auf den permanenten Träger (5) übertragen werden.
  10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei nach dem Ablösen des ersten Hilfsträgers (51) ein starrer dritter Hilfsträger (53) angebracht wird, sodass sich der dritte Hilfsträger (53) an den Kontaktstrukturen (53) befindet, und wobei nachfolgend ein Ablösen des zweiten Hilfsträgers (52) mittels Laserstrahlung (L) erfolgt und die Laserstrahlung (L) in der zweiten Ablöseschicht (62) absorbiert wird.
  11. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei mittels Laserstrahlung (L) und/oder mittels eines Stempelverfahrens eine Vielzahl der Halbleiterkörper (3) von dem dritten Hilfsträger (53) auf den permanenten Träger (5) übertragen werden.
  12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Kontaktstrukturen (4) vor dem Anbringen an dem permanenten Träger (5) in ein Füllmaterial (82) eingebettet werden, wobei das Füllmaterial (82) nach dem Ablösen des Aufwachssubstrats (2) in Gebieten zwischen den Halbleiterkörpern (3) durchtrennt wird.
  13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Laserstrahlung (L) zum Ablösen der Halbleiterkörper (3) vom Aufwachssubstrat (2) und/oder zum Ablösen von zumindest einem der Hilfsträger (51, 52, 53) über das Aufwachssubstrat (2) und/oder über den betreffenden Hilfsträger (51, 52, 53) gescannt wird, sodass nur einzelne Halbleitkörper (3) vom Aufwachssubstrat (2) und/oder vom betreffenden Hilfsträger (51, 52, 53) abgelöst werden.
  14. Verfahren nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Halbleiterköper (3), die auf dem Aufwachssubstrat (2) gewachsen wurden, auf mehrere verschiedene permanente Träger (5) verteilt werden, wobei auf jedem Träger (5) eine Vielzahl der Halbleiterkörper (3) angebracht wird und ein mittlerer Abstand zwischen benachbarten Halbleiterkörpern (3) an dem jeweiligen Träger (5) höchstens 0,2 mm beträgt.
  15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei nach dem Ablösen des ersten Hilfsträgers (51) und vor dem Anbringen der Halbleiterkörper (3) auf dem mindestens einen permanenten Träger (5) ein Testen der Halbleiterkörper (3) und/oder eine materialabtragende Bearbeitung der Kontaktstrukturen (4) durchgeführt wird.
  16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei - das Aufwachssubstrat (2) aus Saphir ist, - die Halbleiterkörper (3) auf AlInGaN basieren, - die Trennschicht (3) und die Ablöseschichten (61, 62, 63) je aus Siliziumnitrid, Galliumnitrid und/oder Zinkoxid sind, - die Hilfsträger (51, 52, 53) aus Saphir, Quarzglas oder Glas sind und die Laserstrahlung (L) zum Ablösen des betreffenden Hilfsträgers (51, 52, 53) durch diesen hindurchgeführt wird, und - die Kontaktstrukturen (4) aus mehreren Metallen zusammengesetzt sind.
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