EP1547162A2

Semiconductor component and production method

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52 claims: 4 independent, 48 dependent

  1. 1
    Claims of equivalent WO 2004032247 A2 Patentansprüche 1. Halbleiterbauelement mit einer lichtemittierenden Halbleiterschicht oder einem lichtemittierenden Halbleiter- element (2) und zwei Kontaktstellen (3,8), die als eine Kontaktschicht (3) und ein Kontakt (8) ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Bauelement auf einem Trägersubstrat (7) angeordnet ist und das Trägersubstrat (7) vertikal oder horizon- tal strukturiert ist.
  2. 2
    Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem das Trägersubstrat (7) einen Trägerboden (24) aufweist, der zumindest durch einen Zwischenraum (26) und ein vertikales Strukturelement (25) räumlich von der Halbleiterschicht (2) getrennt ist.
  3. 3
    Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 oder 2, bei dem das Trägersubstrat (7) einstückig gebildet ist.
  4. 4
    Halbleiterbauelement nach Anspruch 1 bis 3, bei dem zumindest ein Strukturelement (25) sich mittig unter dem Zentrum der Halbleiterschicht (2) befindet.
  5. 5
    Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Strukturelement (25) in Querschnitt kreisförmig oder rechteckig ist.
  6. 6
    Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem das Strukturelement oder die Strukturelemente ein Aspektverhältnis von zumindest zwei aufweist/aufweisen.
  7. 7
    Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem das Verhältnis Halbleiterschichtlänge/- Strukturelementhöhe 15 nicht übersteigt.
  8. 8
    Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei dem die Zwischenräume (26) mit einem Füllmaterial (27) befüllt sind, das elastischer ist als das Material des Trägersubstrats (7) .
  9. 9
    Halbleiterbauelement nach Anspruch 1, bei dem das Trägersubstrat (7) aus einer elektrisch leitfähigen Schichtenfolge besteht, deren Schichten in der Dicke so aufeinander abgestimmt sind, dass im Schichtpa- ket einschließlich der Halbleiterschicht (2) kein oder kaum Biegemoment entsteht, wobei die Schicht mit dem kleinsten Ausdehnungskoeffizienten (20) am weitesten weg von der Halbleiterschicht (2) angeordnet ist.
  10. 10
    Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei dem zwischen dem Trägersubstrat (7) und der näher an dem Trägersubstrat (7) liegenden Kontaktstelle (3) zumindest eine Benetzungsschicht (6) ausgebildet ist.
  11. 11
    Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei dem zwischen der Kontaktstelle (3) und dem Trägersubstrat (7) oder zwischen der Kontaktstelle (3) und der Benetzungsschicht (6) zumindest eine Reflexionsschicht (4) angeordnet ist.
  12. 12
    Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei dem zwischen der Reflexionsschicht (4) und dem Trägersubstrat (7) oder zwischen der Reflexionsschicht (4) und der Benetzungsschicht (6) zumindest eine Diffusions- barriere (5) angeordnet ist.
  13. 13
    Halbleiterbauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei dem das Trägersubstrat (7) elektrisch leitfähig ist.
  14. 14
    Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Halbleiterbauelements, das die folgenden Verfahrensschritte aufweist :(a) Epitaktisches Abscheiden einer lichtemittierenden Halbleiterschicht (2) auf einem Wachstumssubstrat (1) , (b) Versehen der Halbleiterschicht (2) mit einer metallischen KontaktSchicht (3) , (c) Erzeugen einer Haft- und Benetzungsschicht (6) zumindest über der metallischen Kontaktschicht (3) , (d) Aufbringen, Erzeugen oder Abscheiden eines mechanisch stabilen Trägersubstrats (7) auf die Haft- und Benetzungsschicht (6) , (e) Trennen der Halbleiterschicht (2) von dem Wachstumssubstrat (1) , (f) Ätzen von Mesagräben (10) zur Definition von einzelnen Chips zwischen den Mesagräben (10) , wobei die Mesa- graben (10) zumindest durch die gesamte Halbleiterschicht (2) und die gesamte Kontaktschicht (3) hindurchreichen, (g) Aufbringen eines elektrischen Kontaktes (8) auf der Halbleiterschicht (2) und (h) Vereinzeln der Chips durch Trennung entlang den Mesagräben (10) .
  15. 15
    Verfahren zur Herstellung eines lichtemittierenden Halb- leiterbauelements, das die folgenden Verfahrensschritte aufweist :(a) Epitaktisches Abscheiden einer lichtemittierenden Halbleiterschicht (2) auf einem Wachstumssubstrat (1) , (b) Versehen der Halbleiterschicht (2) mit einer metallischen Kontaktschicht (3) , (ba) Ätzen von Mesagräben (10) zur Definition von einzelnen Chips zwischen den Mesagräben (10) , wobei die Mesagräben (10) zumindest durch die gesamte Halbleiterschicht (2) und die gesamte KontaktSchicht (3) hindurchreichen, (c) Erzeugen einer Haft- und Benetzungsschicht (6) zumindest über der metallischen Kontaktschicht (3) , (d) Aufbringen, Erzeugen oder Abscheiden eines mechanisch stabilen Trägersubstrats (7) " auf die Haft- und Benetzungsschicht (6) , (e) Trennen der Halbleiterschicht (2) von dem Wachstums- Substrat (1) , (f) Aufbringen eines elektrischen Kontaktes (8) auf der Halbleiterschicht (2) und (g) Vereinzeln der Chips durch Trennung entlang den Mesagräben (10) .
  16. 16
    Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, bei dem nach dem Verfahrensschritt (b) eine Reflexions- schicht (4) auf der Kontaktschicht (3) aufgebracht oder in der Kontaktschicht (3) integriert wird.
  17. 17
    Verfahren nach Anspruch 16, bei dem eine Diffusionsbarriere (5) auf der Reflexions- schicht (4) aufgebracht wird.
  18. 18
    Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 17, bei dem die Kontaktschicht gemäß Verfahrensschritt (b) , die Reflexionsschicht (4) , die Diffusionsbarriere (5) , die Benetzungsschicht (6) gemäß Verfahrensschritt (c) und/oder der Kontakt (8) gemäß Verfahrensschritt (g) bzw. (f) mit- tels Sputterns oder Aufdampfens aufgebracht werden.
  19. 19
    Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 18, bei dem - ein selektiv auflösbares Material für das Wachstumssubstrat (1) verwendet wird und - das Trennen der Halbleiterschicht (2) von dem Wachstumssubstrat (1) gemäß Verfahrensschritt (e) durch selektives Ätzen des Wachstumssubstrats (1) erfolgt.
  20. 20
    Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19 bei dem - vor dem Verfahrensschritt (a) eine Opferschicht, die aus einem selektiv auflösbaren Material besteht, auf das Wachstumssubstrat aufgebracht wird, so dass der Verfahrensschritt (a) auf dieser Opferschicht stattfindet und - das Trennen der Halbleiterschicht (2) von dem Wachstumssubstrat (1) gemäß Verfahrensschritt (e) durch selek- tives Ätzen der Opferschicht erfolgt.
  21. 21
    Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, bei dem ein bereits laminiertes Substrat als Wachstumssubstrat (1) eingesetzt wird, wobei das laminierte Sub- strat eine Haftschicht mit geeigneten Sollbruchstellen aufweist, an denen während des Verfahrensschritts (e) das Wachstumssubstrat (1) gezielt von der Halbleiterschicht (2) getrennt wird.
  22. 22
    Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, bei dem das Trennen der Halbleiterschicht (2) von dem Wachstumssubstrat (1) gemäß Verfahrensschritt (e) durch ein Laserliftoff-Verfahren erfolgt, indem die Halbleiterschicht (2) an der Grenzfläche mit dem Wachstumssubstrat (1) mittels eines Lasers zersetzt wird.
  23. 23
    Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 22, bei dem das mechanisch stabile Trägersubstrat (7) durch ein Sputterverfahren, ein CVD-Verfahren, ein galvanisches Verfahren oder stromloses Plattieren abgeschieden wird.
  24. 24
    Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 23, bei dem nach dem Verfahrensschritt (d) auf das Trägersubstrat (7) ein zusätzliches Hilfssubstrat (12) aufgebracht wird.
  25. 25
    Verfahren nach dem Anspruch 24, bei dem das zusätzliche Hilfssubstrat (12) auf das Trägersubstrat (7) mittels eines Klebeverfahrens oder Lötens befestigt wird.
  26. 26
    Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, bei dem eine zum Löten benötigte Lotschicht (11) und/oder das Hilfssubstrat (12) mittels Sputterns, Aufdampfens oder galvanisch aufgebracht werden/wird.
  27. 27
    Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 26, bei dem das Trägersubstrat (7) aus einer Schichtenfolge besteht, deren Schichten in der Dicke so aufeinander abgestimmt werden, dass die Schicht mit dem größten Elasti- zitätsmodul (21) am dünnsten ist und die Schicht mit dem kleinsten Elastizitätsmodul (20) am dicksten ist.
  28. 28
    Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 26, bei dem die gesamte Dicke des Trägersubstrats (7) und ge- gebenenfalls des Hilfssubstrats (12) und der Lot- oder Klebeschicht (11) nicht 15 Mikrometer überschreitet.
  29. 29
    Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 27, bei dem nach dem Aufbringen des Kontaktes (8) auf der Halbleiterschicht (2) gemäß Verfahrensschritt (g) bzw. (f) eine Passivierungsschicht (9) zumindest teilweise über die Halbleiterschicht (2) aufgebracht wird.
  30. 30
    Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 28, bei dem nach dem Aufbringen des Kontaktes (8) auf der Halbleiterschicht (2) gemäß Verfahrensschritt (g) bzw. (f) dreidimensionale Strukturen zur Optimierung der Lichtauskopplung auf die Halbleiterschicht (2) und/oder, wenn vorhanden, auf die Passivierungsschicht (9) aufgebracht werden.
  31. 31
    Verfahren nach Anspruch 30, bei dem die dreidimensionalen Strukturen zur Optimierung der Lichtauskopplung pyramidenförmig mit zumindest drei sichtbaren Flächen je Pyramide auf der Halbleiterschicht (2) und/oder der Passivierungsschicht (9) oder kegelförmig auf der Halbleiterschicht (2) und/oder der Passivierungsschicht (9) ausgebildet werden.
  32. 32
    Verfahren nach Anspruch 30 oder 31, bei dem die dreidimensionalen Strukturen zur Optimierung der Lichtauskopplung mittels nasschemischen oder Trocken- Ätzens erzeugt werden.
  33. 33
    Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 32, bei dem nach Verfahrensschritt (b) eine Passivierungsschicht (9) zumindest teilweise über die Halbleiterschicht (2) , die Kontaktschicht (3) und, wenn vorhanden, auch über die Reflexionsschicht (4) und die Diffusions- barriere (5) aufgebracht wird.
  34. 34
    Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 33, bei dem das Vereinzeln der Chips im Verfahrensschritt (h) bzw. (g) durch Sägen oder Laserschneiden erfolgt.
  35. 35
    Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 34, bei dem nach dem Verfahrensschritt (c) in den Mesagräben (10) auf der Benetzungsschicht (6) Trennstege (13) so aufgebracht werden, dass die Trennstege (13) die Mesagräben (10) über die gesamte Länge vollkommen füllen und die dazwischen liegende Oberfläche der Benetzungsschicht (6) überragen .
  36. 36
    Verfahren nach Anspruch 35, bei dem die Trennstege (13) mit einer Höhe von zumindest 10 Mikrometer über dem Grabenboden aufgebracht werden.
  37. 37
    Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 36, bei dem ein Photolack als Material für die Trennstege (13) verwendet wird.
  38. 38
    Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 37, bei dem die Trennstege mittels Photolithographie oder des LIGA-Verfahrens aufgebracht werden.
  39. 39
    Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 38, bei dem die Trennstege (13) so ausgebildet werden, dass sie in Querschnitt eine Spitze aufweisen.
  40. 40
    Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 39, bei dem der Verfahrensschritt (d) lediglich in den Räumen zwischen den Trennstegen (13) stattfindet und das Träger- substrat-Material bis zur Höhe der Trennstege (13) aufgebracht wird.
  41. 41
    Verfahren nach einem der Ansprüche 35 bis 39, bei dem der Verfahrensschritt (d) lediglich in den Räumen zwischen den Trennstegen (13) stattfindet und das Trägersubstrat-Material über die Höhe der Trennstege (13) hinaus aufgebracht wird.
  42. 42
    Verfahren nach Anspruch 41, bei dem nach dem Aufbringen des Kontaktes (8) auf der Halbleiterschicht (2) gemäß Verfahrensschritt (g) bzw. (f) das Material der Trennstege (13) selektiv entfernt wird.
  43. 43
    Verfahren nach Anspruch 42, bei dem das Material der Trennstege (13) mittels eines Lösungsmittels aufgelöst wird.
  44. 44
    Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 43, bei dem das Vereinzeln der Chips im Verfahrensschritt (h) bzw. (g) mittels eines Scherprozesses durchgeführt wird.
  45. 45
    Verfahren nach einem der Ansprüche 41 bis 44, bei dem während des Verfahrensschritts (h) die Chips in Streifen (17) vereinzelt werden und dann direkt von diesen Streifen (17) weg mittels eines Trenn- und Bondwerk- zeugs (18) montiert werden.
  46. 46
    Verfahren nach Anspruch 40, bei dem - vor dem Verfahrensschritt (e) das Material der Trenn- stege (13) selektiv entfernt wird, wobei Trägersubstrat- Inseln (71) entstehen, - danach die gesamte Struktur oberhalb des Wachstums- Substrats (1) samt den herausragenden freien Trägersubstrat-Inseln (71) und Mesagräben (10) von einem Hilfs- material (14) komplett überformt werden und - die Vereinzelung der Chips im Verfahrensschritt (h) bzw. (g) durchgeführt wird, indem eine Trägerfolie (15) über den elektrischen Kontakten (8) auf der Halbleiterschicht (2) aufgebracht wird und das Hilfsmaterial (14) selektiv entfernt wird.
  47. 47
    Verfahren nach Anspruch 46, bei dem ein Metall, Polymer und/oder Glas basiertes Material als das Hilfsmaterial (14) verwendet wird.
  48. 48
    Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 34, bei dem - das Aufbringen der Haft- und Benetzungsschicht (6) gemäß Verfahrensschritt (c) sich lediglich auf die Oberfläche der äußersten Schicht beschränkt, - vor dem Verfahrensschritt (d) die Mesagräben (10) kom- plett mit einer Anti-Benetzungsschicht (16) überdeckt werden, - das Aufbringen des Trägersubstrats (7) gemäß dem Verfahrensschritt (d) dementsprechend nur auf die Haft- und Benetzungsschicht (6) stattfindet und vor dem Zusammen- wachsen von benachbarten Trägersubstrat-Inseln (71) gestoppt wird, - die gesamte Struktur oberhalb des Wachstumssubstrats (1) samt den herausragenden freien Trägersubstrat-Inseln (71) und Mesagräben (10) von einem Hilfsmaterial (14) komplett überformt werden und - die Vereinzelung der Chips im Verfahrensschritt (h) bzw. (g) durchgeführt wird, indem eine Trägerfolie (15) über den elektrischen Kontakten (8) auf der Halbleiterschicht (2) aufgebracht wird und das Hilfsmaterial (14) selektiv entfernt wird.
  49. 49
    Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 48, bei dem die Erzeugung oder das Abscheiden des Trägersubstrats (7) auf die Haft- und Benetzungsschicht (6) gemäß Verfahrensschritt (d) auf die folgende Weise durchgeführt wird:- ein Photolack wird auf die Benetzungsschicht (6) aufgebracht und entsprechend durchgehend strukturiert, dass eine oder mehrere negative Formen von vertikalen Struktu- relementen (25) entstehen, - das Trägersubstrat wird in die negativen Formen und auf den Photolack bis zur Bildung eines Trägerbodens (24) oberhalb des Photolacks aufgebracht .
  50. 50
    Verfahren nach Anspruch 49, bei dem der Photolack selektiv entfernt wird. 1. Verfahren nach Anspruch 50, bei dem die durch Entfernung des Photolacks entstanden Zwischenräume (26) mit einem Füllmaterial (27) aufgefüllt werden .
  51. 51
    52. Verfahren nach Anspruch 51, bei dem ein Füllmaterial (27) elastischer als das Materi- al des TrägerSubstrats (7) verwendet wird.
  52. 52
    53. Verfahren nach einem der Ansprüche 49 bis 52, bei dem der Photolack so strukturiert wird, dass zumindest eine negative Form eines vertikalen Strukturelements unter dem Zentrum der Halbleiterschicht (2) vorgesehen ist .
Independent claims52