CN108701740A - 半导体器件和用于制造半导体器件的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种半导体器件，‑其具有：至少一个半导体芯片(10)，所述半导体芯片包括具有有源区域(12)的半导体本体(1)、转换元件(6)和载体(3)，并且载体(3)具有第一成形体(33)、第一导体本体(31)和第二导体本体(32)，并且导体本体(31，32)与有源区域(12)导电连接，并且其中转换元件(6)的背离有源区域(12)的一侧形成半导体芯片(10)的前侧(101)，并且载体(3)的背离有源区域(12)的一侧形成半导体芯片(10)的后侧(102)，并且半导体芯片的侧面(103)将前侧(101)和后侧(102)彼此连接；和‑所述半导体器件具有第二成形体(5)，其中‑半导体芯片(10)完全地穿过第二成形体(5)，使得第二成形体(5)形成围绕半导体芯片(10)的框架，并且半导体芯片(10)的前侧(101)和后侧(102)至少局部地没有第二成形体(5)，并且‑第二成形体(5)在半导体芯片(10)的侧面上至少部分地遮盖转换元件(6)的露出的面。

Description

半导体器件和用于制造半导体器件的方法

背景技术

参考文献US 2012/0119233A1描述一种半导体器件以及一种用于制造半导体器件的方法。

发明内容

要实现的目的在于：提出这种半导体器件，所述半导体器件能够尤其低成本地制造。另一要实现的目的在于：提出用于制造这种半导体器件的方法。

所述目的尤其通过根据权利要求1至14中任一项所述的半导体器件或通过根据权利要求15至19中任一项所述的方法来实现。借此，权利要求的公开内容明确地通过参引并入本说明书中。

提出一种半导体器件，尤其光电子半导体器件。光电子半导体器件能够设计用于：在运行中发射和/或检测电磁辐射，尤其光。

根据半导体器件的至少一个实施方式，半导体器件包括至少一个半导体芯片。半导体芯片能够为电子的或光电子的半导体芯片。如果半导体芯片为光电子半导体芯片，那么半导体芯片设计用于在运行中发射和/或检测电磁辐射、尤其光。半导体芯片于是例如能够为发光二极管芯片。在该情况下，半导体器件为发光二极管。

半导体芯片包括具有有源区域的半导体本体。在半导体本体的有源区域中在半导体芯片的运行中引起半导体芯片的功能，例如产生光。半导体本体例如至少部分地外延生长并且基于III-V族化合物半导体材料。

半导体芯片包括转换元件和载体，所述载体包括至少一个第一导体本体、至少一个第二导体本体和至少一个第一成形体。载体尤其为半导体芯片的一个部件或为半导体芯片的进行机械支撑的部件，所述部件给予半导体芯片其至少一部分的机械稳定性。

半导体芯片能够经由导体本体在运行中通电，其中第一导体本体和第二导体本体于是处于不同的电位。导体本体例如构成为实心体，所述实心体包含至少一种金属或由至少一种金属构成。导体本体能够为了制造载体而例如作为实心体提供，或导体本体在制造载体时例如通过无电流沉积或电镀沉积产生。导体本体的特征在于高的导电性以及高的导热性。

如果载体包括两个或更多个第一导体本体，则所述第一导体本体在半导体芯片的运行中处于相同电位。同样地，可能存在的两个或更多个第二导体本体在半导体芯片的运行中处于相同的电位，该电位与一个或多个第一导体本体所处于的电位不同。

导体本体因此能够一件式地或多件式地构成。如果导体本体多件式地构成，则多件式构成的导体本体的全部部件都处于相同的电位。

载体还包括第一成形体。第一成形体借助电绝缘材料形成。例如，第一成形体能够借助塑料材料形成。第一成形体能够将载体的导体本体在横向方向上部分地或完全地包围。横向方向在此是如下方向，所述方向平行于半导体芯片的主延伸平面伸展。在此可行的是：导体本体完全穿过第一成形体，使得导体本体分别具有至少两个相对置的露出的面，所述面不被第一成形体覆盖。导体本体能够在载体的朝向半导体本体的一侧上和载体的背离半导体本体的一侧上与第一成形体齐平。

第一成形体能够模制到导体本体上。特别地，第一成形体和导体本体之间能够存在直接的边界面。例如，第一成形体的材料为了模制到导体本体上而是能流动的并且在模制之后固化。第一成形体将第一和第二导体本体彼此电绝缘，使得经由导体本体电连接半导体本体是可行的。此外，第一成形体至少处于第一和第二导体本体之间。载体的、将载体的朝向半导体芯片的一侧和载体的背离半导体芯片的一侧彼此连接的侧面例如能够完全地借助第一成形体形成，使得导体本体仅在载体的背离半导体本体的一侧上，即在半导体芯片的后侧上，对于进一步接触是可触及的。替选地可行的是：所述侧面至少局部地通过导体本体形成。在该情况下，导体本体因此在半导体芯片的侧面上露出并且第一成形体在导体本体之间的区域中存在。

第一成形体能够一件式地构成。第一成形体能够借助基体材料形成，所述基体材料例如包括热塑性塑料和/或热固性塑料和/或环氧化物材料和/或硅树脂材料。能够将填充材料引入基体材料中，所述填充材料影响第一成形体的机械、热学和/或光学特性。

半导体芯片包括转换元件。转换元件在此包括至少一种发光转换材料，所述发光转换材料设计用于：将在运行中在半导体芯片中产生的电磁辐射转换成不同的、尤其更长波长的辐射。转换元件除了至少一种发光转换材料之外能够包括基体材料。

转换元件能够设置在半导体本体的背离载体的一侧上，特别地，在半导体本体和转换元件之间能够存在直接的边界面。在此，转换元件设置在半导体本体上，使得在运行期间在有源区域中产生的电磁辐射射到转换元件上。

半导体芯片除了半导体本体、载体和转换元件之外能够包括其他元件，即例如接触层、焊料层、钝化层和/或增附层，这些层例如能够设置在载体的背离半导体本体的后侧上。

载体的背离有源区域的一侧至少部分地形成半导体芯片的后侧。转换元件的背离有源区域的一侧至少部分地形成半导体芯片的前侧。半导体芯片的侧面是将半导体芯片的前侧和后侧彼此连接的面。

半导体器件包括第二成形体。第二成形体借助电绝缘材料构成。例如，第二成形体能够借助塑料材料形成。第二成形体能够将半导体芯片在横向方向上完全地包围。在此可行的是：半导体芯片在垂直于横向方式伸展的竖直方向上完全地穿过第二成形体。第二成形体能够模制到半导体芯片上。特别地，在第二成形体和半导体芯片之间能够存在直接的边界面。于是，尤其在转换元件和第二成形体之间存在至少一个直接的边界面。

例如，第二成形体的材料为了模制到半导体芯片上而能够是能流动的并且在模制之后固化。半导体器件的、将半导体器件的前侧和后侧彼此连接的侧面例如能够完全地通过第二成形体形成。以该方式可行的是：半导体芯片仅在其前侧和其后侧上不被第二成形体遮盖。

第二成形体能够一件式地构成。第二成形体能够借助基体材料形成，所述基体材料例如包括热塑性塑料和/或热固性塑料和/或环氧化物材料和/或硅树脂材料。特别地，成形体能够包括硅树脂、旋涂式玻璃和/或金属。能够将填充材料引入到基体材料中，所述填充材料影响第二成形体的机械、热学和/或光学特性。例如，填充材料例如能够包含TiO2或由其构成。第二成形体能够借助与第一成形体不同的材料形成。在此可行的是：第一和第二成形体具有不同的基体材料和不同的填充材料。然而也可行的是：这两个成形体例如具有相同的基体材料，然而在基体材料中的填充材料方面彼此不同。同样可行的是：这两个成形体具有不同的基体材料和在引入的填充材料方面彼此没有差别。

根据半导体器件的至少一个实施方式，第二成形体将半导体芯片在横向方向上完全地包围。这就是说，半导体芯片由第二成形体框架状地包围并且半导体器件的侧面完全地通过第二成形体形成。

根据半导体器件的至少一个实施方式，半导体芯片沿竖直方向完全地穿过第二成形体。这就是说，半导体芯片的前侧和后侧至少局部地、尤其完全地没有第二成形体的材料。

根据半导体器件的至少一个实施方式，半导体芯片的载体材料配合地与半导体本体连接。载体尤其仅在破坏半导体芯片的部件中的至少一个的情况下能够与半导体芯片的半导体本体分离。在此可行的是：载体的导体本体和第一成形体与半导体本体材料配合地连接。此外，能够将连接区域设置在载体和半导体本体之间，所述连接区域建立半导体芯片的两个部件之间的机械连接。

根据半导体器件的至少一个实施方式，有源区域与第一导体本体和第二导体本体导电连接。这就是说，经由这两个导体本体电连接半导体芯片的有源区域。在运行中，对于半导体芯片运行所需的电流流经第一和第二导体本体并且经由所述第一和第二导体本体对有源区域通电。

根据半导体器件的至少一个实施方式，第二成形体直接邻接于半导体芯片。这就是说，半导体芯片的侧面至少部分地由第二成形体覆盖。

根据半导体器件的至少一个实施方式，第二成形体直接邻接于半导体芯片的载体和/或半导体本体和/或其他元件。其他元件例如能够包括钝化层、增附层和/或镜层。换言之，第二成形体直接邻接于半导体芯片并且例如在半导体芯片的侧面上形成与所述半导体芯片的紧密的连接，使得第二成形体与半导体芯片持久机械连接。随后，第二成形体与半导体芯片的分离仅通过破坏半导体器件的部件之一是可行的。第二成形体以该方式形成用于半导体芯片的壳体，将所述半导体芯片在横向方向上嵌入所述壳体中。

根据半导体器件的至少一个实施方式，第二成形体在半导体芯片的侧面上至少部分地遮盖转换元件的露出的面。第二成形体能够与该露出的面直接机械接触。

此外，提出一种用于制造多个半导体器件的方法。借助该方法，尤其能够制造在此描述的半导体器件。这就是说，全部针对半导体器件公开的特征也针对方法公开并且反之亦然。

根据方法的至少一个实施方式，提供多个半导体芯片，其中每个半导体芯片包括半导体本体，所述半导体本体具有有源区域、转换元件和载体，所述载体具有第一导体本体、第二导体本体和第一成形体。半导体芯片尤其能够为如结合半导体器件详细描述的半导体芯片。

根据方法的至少一个实施方式，半导体芯片以转换元件所位于的一侧固定在辅助载体上。半导体芯片尤其能够借助于可热分离的或通过UV辐射可分离的粘接剂固定在辅助载体上。可热分离的粘接剂例如能够包括化合物材料，将材料的颗粒引入到所述化合物材料中，所述材料在热量下膨胀并且以该方式实现分开。

辅助载体例如能够在其背离半导体芯片的一侧上包括基本体，所述基本体借助刚性的、自承的材料，例如金属形成。在其朝向半导体芯片的一侧上能够在辅助载体上在连接层上设置薄膜，例如所谓的热分离的薄膜(例如Nitto公司的REVALPHA-胶带)或UV分离薄膜。半导体芯片横向彼此间隔开地固定在辅助载体上。

根据方法的至少一个实施方式，用第二成形体对半导体芯片环绕成形，使得第二成形体将半导体芯片在横向方向上完全包围并且第二成形体至少尤其直接地邻接于半导体芯片的侧面。附加地，相应的转换元件能够直接邻接于相应的载体和/或半导体本体。第二成形体尤其为如结合半导体器件所描述的这种第二成形体。

在此，能够施加第二成形体，使得所述第二成形体对半导体芯片在其背离辅助载体的一侧上进行遮盖，例如完全地遮盖，使得第二成形体垂直于辅助载体的主延伸平面具有如下厚度，所述厚度大于半导体芯片的厚度。在该情况下，随后打薄第二成形体，使得半导体芯片在第二成形体的背离辅助载体的一侧上露出。然而替选地也可行的是：施加第二成形体，使得半导体芯片的背离辅助载体的一侧没有残留第二成形体的材料。

根据方法的至少一个实施方式，移除辅助载体并且将由半导体芯片和第二成形体构成的装置分割成多个半导体器件，其中每个半导体器件包括至少一个半导体芯片。

根据方法的至少一个实施方式，所述方法包括如下步骤：

-提供多个半导体芯片，其中每个半导体芯片包括具有有源区域的半导体本体、转换元件和载体，所述载体具有第一导体本体、第二导体本体和第一成形体，

-将半导体芯片以转换元件所处于的侧固定在辅助载体上，

-用第二成形体对多个半导体芯片环绕成形，使得第二成形体将多个半导体芯片沿横向方向完全地包围并且第二成形体直接邻接于每个半导体芯片，

-移除辅助载体，

-分割成多个半导体器件，其中每个半导体器件包括至少一个半导体芯片。

在此，尤其能够以所给出的顺序执行所述步骤。

在此描述的半导体器件以及在此描述的方法在许多方面证实为是令人惊讶有利的。因此可行的是，对于第一成形体和第二成形体选择不同的材料，所述材料匹配于对成形体的要求。由于第二成形体侧向地包围半导体芯片进而包围第一成形体的事实，能够提出一种半导体器件，其中在运行中没有例如在有源区中产生的电磁辐射射到第一成型体上或者可忽略的、例如在有源区中产生的电磁辐射射到第一成形体上。第一成形体因此能够借助如下材料形成，所述材料例如相对于由半导体芯片在运行中产生的光或UV辐射是敏感的，但是例如由于良好的导热性和/或低的成本是有利的。

此外，不必要的是：第一成形体以特定的颜色构成或构成有特定的反射率。半导体器件的光学印象能够通过相应地选择用于形成第二成形体的材料来确定。在此例如可行的是：第二成形体构成为是黑色的、彩色的或进行反射的白色的。因为没有在半导体芯片中产生的电磁辐射能够射到第一成形体上，所以所述第一成形体借助辐射敏感的材料，即例如环氧树脂或环氧化物-硅树脂-混合材料形成。第二成形体与之不同例如能够借助硅树脂材料作为基体材料形成。

如果第二成形体完全地覆盖半导体芯片的靠外的侧面进而还有转换元件的靠外的侧面，则能够实现：电磁辐射不经由或仅以明显减小的量经由转换元件的或半导体本体的侧面从半导体器件中耦合输出。此外，通过转换元件的和/或半导体本体的侧面发射的辐射例如被完全地或部分地反射或吸收。

借助将第二成形体设置在半导体芯片的侧面上，改进半导体构件的光学参数。如果例如第二成形体构成为对于在有源区中产生的且通过转换元件转换的电磁辐射反射性的，那么由此能够形成尤其有效的半导体器件。借助将第二成形体设置在半导体芯片的侧面上，显著地降低，尤其防止横向并排设置的半导体芯片之间的串扰(英文：cross-talk)。

由于半导体芯片沿竖直方向完全地穿过第二成形体的事实，在这里所描述的半导体器件中还不需要：将其他导体本体引入到第二成形体中，所述导体本体完全地穿过所述第二成形体。这允许尤其低成本地制造半导体器件。这就是说，尤其能够弃用昂贵的金属的或半导体的过孔元件。

由于通过第二成形体平行于半导体芯片的主延伸平面相对于半导体芯片的横截面扩大半导体器件的横截面的事实，能够使用具有极其小的棱边长度，例如<0.5mm的半导体芯片，在一个半导体器件中能够存在两个或更多个所述半导体芯片。由于第二成形体和在此描述的制造方法，能够容易地操作这样小的半导体芯片并且例如能够作为SMD组件实现。

因为载体在所使用的半导体芯片中仅借助导体本体和第一成形体形成并且第二成形体同样能够借助低成本的塑料材料形成，所以能够弃用具有昂贵的半导体载体的半导体芯片或弃用昂贵的半导体芯片的壳体材料。

下面的实施方式涉及在此描述的半导体器件以及涉及在此描述的用于制造半导体器件的方法。

根据至少一个实施方式，第二成形体局部地直接邻接于半导体芯片。在该情况下，第一成形体例如构成为，使得其在横向方向上完全地包围半导体芯片的导体本体并且局部地通过第一成形体形成半导体芯片的侧面。在该情况下可行的是：第一成形体和第二成形体之间的附着能相对于机械负荷尤其耐抗地构成。

这例如能够通过如下方式实现：对于第一成形体和第二成形体的材料选择尤其良好地相互附着的材料。这例如通过如下方式而是可行的：第一成形体和第二成形体包含相同的或类似的基体材料。此外，第一成形体在其朝向第二成形体的表面上能够具有结构化部，即例如粗化部、凸起、底切和/或凹槽，所述结构化部通过如下方式提高至第二成形体的附着：第二成形体接合到第一成形体的所述结构化部中。替选地或附加地，第一成形体的直接邻接于第二成形体的面能够具有表面的化学改性部。例如，第一成形体的与第二成形体直接机械接触的表面，能够在施加第二成形体之前进行等离子处理，或者用增附剂覆层。

这例如能够通过如下方式实现：半导体芯片在其制造时通过分离方法分割，所述分离方法产生第一成形体的粗化的外表面作为分割痕迹。例如，半导体芯片能够通过锯割分割，由此能够形成第一成形体的粗化的表面，所述表面例如具有锯割沟槽。随后，第二成形体接合到所述分割痕迹中并且以该方式尤其紧密地与第一成形体连接。

此外可行的是：第一成形体包括颗粒状的填充材料，所述填充材料在成形体的外表面上露出或存在进而伸入到第二成形体中，并且以该方式在两个成形体之间制造锚固部。

还可行的是：例如，在第一成形体中通过在第一成形体的外表面上刻蚀来分离出颗粒状的填充材料，并且将所得出的凹处用第二成形体的材料填充，并且以该方式将第二成形体锚固在第一成形体中。

根据至少一个实施方式，第二成形体在半导体芯片的侧面上大于50％地，尤其完全地遮盖转换元件(6)的露出的面。转换元件的露出的面能够在竖直方向上具有不同的长度并且能够在不同大的区域中被覆盖。这就是说，露出的面的一部分能够完全不被覆盖，部分被覆盖或完全被覆盖，其中整体上，露出的面的至少50％被覆盖。

根据至少一个实施方式，第二成形体直接邻接于半导体芯片，尤其直接邻接于载体和转换元件。因此，在第二成形体和半导体芯片之间存在直接的机械接触。有利地，这提高半导体器件的机械稳定性。附加地，第二成形体具有用于半导体芯片的保护功能。例如，第二成形体保护半导体芯片免受湿气和/或机械损坏影响。

根据至少一个实施方式，第二成形体至少局部地构成为是反射光的。例如，第二成形体至少在边界面上反射性地构成，在所述边界面上第二成形体邻接于半导体芯片的半导体本体和/或转换元件。例如，第二成形体在其反射性地构成的区域中对于射到的、例如在半导体芯片中在运行中产生的电磁辐射具有至少60％、至少75％、至少80％的反射率，或对于射到的、例如在半导体芯片中在运行中产生的电磁辐射尤其具有至少90％的反射率。

对此，例如可行的是：第二成形体用散射的或反射的填充材料的颗粒，例如由氧化钛或氧化锆构成的颗粒填充。

根据至少一个实施方式，第一成形体至少局部以吸收光的方式构成。因为在当前的半导体器件中能够有利地确保：仅少量的或没有在半导体芯片中产生的电磁辐射射到第一成形体上，所以所述第一成形体能够借助如下材料形成，所述材料例如是辐射敏感的，但是为此例如具有尤其高的机械强度和/或尤其高的热强度。第二成形体的材料例如还能够用填充材料填充，所述填充材料给予第二成形体彩色的或黑色的印象，即尤其射到第一成形体上的辐射的至少50％、尤其至少75％被吸收或反射。因此，射到第一成形体上的辐射的最大50％、尤其最大25％被透射。

根据至少一个实施方式，半导体本体沿横向方向超出导体本体或与其齐平。这就是说，能够从半导体本体延伸直至第二成形体的背离半导体本体的一侧的导体本体在半导体芯片的前侧的俯视图中完全地设置在半导体本体下方并且不侧向地伸出超过半导体本体。以该方式并且尤其对于导体本体完全地由第一成形体的材料包围的情况而言，能够弃用将导体本体有时耗费地锚固在第二成形体中，并且不必与在导体本体上的尤其良好的附着相关地选择用于第二成形体的材料。因为当前也不需要穿过第二成形体的附加的金属的或半导体的过孔元件，所以这证实为是尤其有利的。

根据至少一个实施方式，转换元件侧向地超出半导体本体或与其齐平。通过该设置，在半导体本体中产生的电磁辐射不能够或仅小部分能够侧向地经过转换元件，在没有穿过转换元件的情况下从半导体器件射出。

根据至少一个实施方式，电绝缘层将载体在其背离半导体本体的一侧上以及将第二成形体在其背离半导体本体的一侧上局部地遮盖。电绝缘层在此能够包括至少一个第一开口和至少一个第二开口。电绝缘层中的开口完全地穿过电绝缘层。在开口的区域中不存在电绝缘层的材料。

电绝缘层例如借助电介质形成。电绝缘层例如能够包含如下材料之一或由如下材料之一构成：氧化物、氮化物、硅树脂、环氧树脂、聚合物。尤其也可行的是：电绝缘层借助与第一成形体和/或第二成形体相同的材料或借助与成形体中的至少一个的基体材料相同的材料形成。

电绝缘层具有如下厚度，所述厚度小于第二成形体的厚度。此外可行的是：该厚度小于第一成形体的厚度。例如，电绝缘层的厚度为第二成形体的厚度的最多10％或是第一成形体的厚度的最多10％。以该方式，电绝缘层几乎不是对于热量的阻碍，所述热量经由导体本体传导给所述电绝缘层。

通过电绝缘层的第一开口能够将第一端子与第一导体本体连接，并且第二端子能够通过电绝缘层的第二开口与第二导体本体连接。端子用于从外部接触半导体芯片并且例如设置在共同的面上，例如设置在半导体芯片的后侧上以及设置在第二成形体的后侧上，即半导体器件的后侧上。半导体芯片进而半导体器件在该情况下能够是可表面安装的。

端子借助能导电的材料形成并且能够包括一种或多种金属。特别地，端子能够具有背离半导体本体的外表面，所述外表面的特征在于良好的可连接性，例如良好的可焊接性。

替选地，两个端子施加在半导体器件的后侧上并且在两个端子之间存在电绝缘层。在该情况下，端子构成两个通过绝缘层分离的区域。端子在该情况下能够延伸直至半导体器件的侧面。

优选地，第一导体本体距第二导体本体具有第一间距，并且第一端子距第二端子具有第二间距，其中第一间距小于第二间距。导体本体因此与端子相比彼此间更近。

尤其可行的是：第二间距、即端子之间的间距，至少是第一间距的1.45倍。导体本体之间的间距于是能够为100μm或更小，例如为60μm或更小或40μm或更小。

在此，在此描述的半导体器件以及在此描述的方法基于如下认知：导体本体的横截面在平行于半导体芯片的主延伸平面的平面中对于半导体芯片的热学性能是决定性的。导体本体的横截面越大，就能够越好地经由导体本体从有源区域导出热量。特别地，导体本体的大的间距导致半导体本体的不均匀的散热进而导致效率损失。此外，不均匀的散热能够导致不均匀的发光图像以及导致半导体芯片中的局部提高的温度，这最后导致半导体芯片更快老化。

另一方面，如果经由所述导体本体从外部直接进行半导体芯片的接触，所述导体本体因此在半导体芯片的后侧上露出，那么不能将导体本体之间的间距选择得过小，因为否则没有遵守例如为了借助于焊接连接半导体芯片而需要的最小间距。在此描述的半导体器件现在令人惊讶地对如下两个提出的要求进行让步：导体本体的小的间距以改进热学特性和端子之间大的间距以简化连接工艺，尤其焊接方法。

在此处描述的半导体器件或制造方法中，在载体的以及第二成形体的背离半导体本体的后侧上施加电绝缘层，所述电绝缘层将导体本体在其背离半导体本体的一侧上绝缘并且成形半导体器件的新的电绝缘的后侧。电绝缘层在形成端子的部位处打开或不存在并且端子经由所述开口与电导体本体连接。

以该方式可行的是：构成具有足够小间距的导体本体，而在半导体器件的随后的连接工艺中不必考虑限制。电绝缘层能够在第二成形体的整个背离半导体本体的后侧上延伸，使得成形体在那里完全地由电绝缘层遮盖。

根据至少一个实施方式，电绝缘层局部地直接邻接于导体本体、端子和第一成形体以及第二成形体。电绝缘层因此能够用作为半导体器件的所提出的部件之间的进行机械连接的部件并且进一步提高半导体器件的机械稳定性。

根据半导体器件的至少一个实施方式，所述半导体器件能够包括多个在第二成形体中彼此间隔开的半导体芯片。半导体芯片在此能够是相同类型的半导体芯片，所述半导体芯片例如在运行中发射相同颜色的光。替选地可行的是：涉及不同的半导体芯片，所述半导体芯片例如能够发射不同颜色的光。

半导体芯片分别以所描述的方式嵌入第二成形体中。半导体芯片例如以串联或并联形式的电互联能够经由电绝缘层的和端子的相应的结构化进行。还可行的是：半导体芯片彼此间的互联首先能通过将半导体器件安装到相应结构化的端子载体上，例如安装到电路板上来进行。

根据方法的至少一个实施方式，多个半导体芯片设置在辅助载体上，使得每个半导体芯片的转换元件朝向辅助载体，并且每个半导体芯片的载体背离辅助载体。以该方式可行的是：将第二成形体在包覆半导体芯片之后在辅助载体上打薄，而在此不必承担半导体本体或转换元件被损坏的高风险。

根据至少一个实施方式，转换元件包括至少一种发光转换材料，所述发光转换材料设计用于：将在运行中在半导体芯片中产生的电磁辐射转换成不同波长、尤其更长波长的辐射。例如，这样制造的半导体器件随后能够在运行中放射混合光，例如白色的混合光。转换元件除了至少一种发光转换材料以外能够包括基体材料。

转换元件例如通过喷涂、刮涂或旋涂施加。替选地，转换元件能够构成为自承元件。转换元件随后能够在单独的工艺中制成并且后续地施加到半导体本体上。

在当前的方法中尤其可行的是：半导体芯片在固定在辅助载体上之前在尤其鉴于在运行中发射的光的波长预先分类。所述工艺也称作为“分选(binning)”。以该方式能够尤其准确地设定所产生的混合光的色坐标，所述混合光通过在转换元件处转换和将出自半导体芯片的初级辐射转换来产生，因为在转换元件的层厚度均匀的情况下，由半导体芯片和第二成形体构成的复合件的全部半导体芯片发射相同的或基本上相同的初级辐射。

附图说明

在下文中根据实施例和所属的附图详细阐述在此描述的半导体器件以及在此描述的方法。

图1A、1B、2和3A和3B示出在此描述的半导体器件的实施例的示意图。

图4A、4B、4C、4D、4E和4F根据示意剖视图示出在此描述的方法的实施例的方法步骤。

具体实施方式

图1A根据示意剖面图示出在此描述的半导体器件的第一实施例。半导体器件包括半导体芯片10。半导体芯片10包括半导体本体1、连接区域2、载体3以及转换元件6。半导体本体1、连接区域2以及转换元件6在图1B的局部放大图中详细示出。半导体本体1经由连接区域2机械地且电地固定和连接在载体3上。转换元件6设置在半导体本体1的背离载体3的一侧上。转换元件6的背离半导体本体1的一侧形成半导体芯片10的前侧101并且载体的背离半导体本体1的一侧形成半导体芯片10的后侧102。载体3的、连接区域2的和半导体本体1的侧面形成半导体芯片10的侧面103的至少一部分，所述侧面将前侧101和后侧10连接。

载体3包括第一导体本体31、第二导体本体32和第一成形体33。

半导体本体1例如包括例如能够n型传导地构成的第一导电区域11、有源区域12以及例如能够p型传导地构成的第二导电区域13。在半导体器件的运行中，半导体芯片的功能在有源区12中实现。例如，半导体芯片10能够为发射辐射的半导体芯片，其中在运行中在有源区域12中产生光，例如蓝光。半导体芯片10于是例如为发光二极管芯片。

半导体本体1经由连接区域2机械固定地且导电地与载体3连接。也就是说，半导体本体1仅在破坏半导体芯片10的部件中的至少一个部件的情况下才能够与载体3分离。连接区域2例如包括的第一接触区域21和第二接触区域22，经由所述第一接触区域接触半导体本体1的第二导电区域13，而经由所述第二接触区域能够接触半导体本体1的第一导电区域11。例如，第一导电区域11与第二接触层22经由过孔24接触。过孔24和第二接触层22能够通过绝缘层23与第一接触层21电分离。过孔24在此从半导体本体的背离载体3的一侧穿过第二导电区域13和有源区域12延伸到第一导电区域11中。

第一接触层21例如能够对于在有源区域12的运行中产生的电磁辐射是反射的。在一个优选的实施方式中，在有源区域中产生的电磁辐射的至少大部分射到转换元件6上。

在图1A和1B的实施例中，第一接触层21和第二接触层22局部地彼此平行地伸展并且在竖直方向V上重叠，所述竖直方向垂直于横向方向L伸展，所述横向方向平行于半导体芯片的或半导体器件的主延伸平面伸展。连接区域2能够包括其他层，所述其他层设计用于导电和/或用于半导体芯片中的其他功能，即例如电磁辐射的反射。

此外可行的是：半导体本体1和连接区域2与所示出那样不同地构成。例如，半导体本体1能够在没有过孔的情况下被接触，或连接区域2的接触层在竖直方向上不彼此上下重叠地伸展。

载体3在当前的实施例中包括第一导体本体31和第二导体本体32。第一导体本体31导电地连接到第一接触层21上并且第二导体本体32导电地连接到第二接触层22上。导体本体31、32例如借助金属形成并且电镀地产生，其中连接区域2的层能够用作为用于电镀沉积导体本体31、32的种子层。此外可行的是：导体本体31、32构成为实心体，所述实心体经由焊料层与半导体本体1连接，所述焊料层同样能够是连接区域2的部分。

导体本体31、32当前由第一成形体33沿横向方向L完全地包围并且在载体3的朝向半导体本体1的前侧上和背离半导体本体1的后侧上分别与第一成形体33齐平。在此，导体本体31、32彼此间以间距D1设置。

这种半导体芯片10的类似的实施方式例如在德国专利申请DE 102015114587.1和DE 102015115900.7中描述，其公开内容明确地通过参引并入本文。

半导体芯片10在横向方向L上完全地由第二成形体5包围，所述第二成形体直接邻接于载体3以及半导体本体1、连接区域2和转换元件6。当前，半导体芯片10在竖直方向V上完全地穿过第二成形体5。

在导体本体31、32的、第一成形体33的以及第二成形体5的背离半导体本体1的后侧上构成第一和第二端子51、52，所述端子形成用于安装和电连接半导体器件的端子。

在根据图2的实施例中，半导体器件在第二成形体5的后侧上具有电绝缘层4。电绝缘层4至少局部地覆盖第二成形体以及第一成形体33并且与成形体5、33处于直接接触。所述电绝缘层在该实施例中具有开口41、42，在所述开口中设置端子51、52的材料，所述材料例如为金属。端子51、52在开口41、42中与导体本体31、32直接接触。端子51、52彼此间以间距D2设置，所述间距大于导体本体31、32之间的间距D1。以该方式使得半导体器件的可焊接性变得容易。但是也可行的是：电绝缘层4仅存在于端子51、52之间并且不存在于构件的侧面。

结合图3A和3B的示意图描述在此描述的半导体器件的另一实施例，其中将平坦的ESD保护二极管作为ESD保护元件8一起引入到第二成形体5中并且至少部分地嵌入那里。ESD保护元件8能够在竖直方向上具有如下厚度，所述厚度例如最多对应于第二成形体5的厚度并且在该情况下完全地穿过所述第二成形体。ESD保护元件8的例如与半导体芯片10的有源区域12的反并联的互联于是能够通过将端子51、52相应地结构化进行，如这示意地在图3B的俯视图中示出。

结合图4A至4F根据示意剖面图示出用于制造半导体器件的上面描述的方法的实施例。在该方法中提供多个半导体芯片10，所述半导体芯片例如能够为发光二极管芯片，例如如其在上文中所描述，所述发光二极管芯片例如鉴于在运行中发射的电磁辐射预先分类。

半导体芯片10以转换元件6所处于的一侧朝向辅助载体7设置。辅助载体7例如包括基本体71，所述基本体借助刚性材料，例如借助金属形成。此外，辅助载体7包括连接层72，薄膜73借助所述连接层固定在基本体71上。薄膜73例如为可热分离的薄膜，所述薄膜在其背离基本体71的一侧包括可热分离的粘接剂74，借助该侧半导体芯片10以其前侧101可热分离地固定在辅助载体上。

在下一步骤(参见图4B)中，第二成形体5例如通过模塑施加，使得所述第二成形体设置在半导体芯片之间和设置在半导体芯片10之上。特别地，第二成形体覆盖半导体芯片的侧面103和后侧102。

在下一步骤(参见图4C)中，辅助载体7从第二成形体5以及半导体芯片10分离。

此后(参见图4D)进行如下方法步骤，其中第二成形体5例如通过磨削打薄，使得在其后侧上露出第一导体本体31和第二导体本体32。如果从辅助载体7起观察第二成形体5不包覆半导体芯片10，而半导体芯片10的背离辅助载体7的前侧没有第二成形体5，那么能够取消该方法步骤。例如，成形体5还能够通过传递模塑施加。在下一方法步骤(参见图4E)中能够进行端子51、52的施加，经由所述端子能够将半导体芯片10也以一个在另一个下方的方式彼此导电地连接。

随后还分割成各个半导体器件，参见图4F，所述半导体器件分别包括至少一个半导体芯片10。

本发明不通过根据实施例的描述而局限于此。更确切地说，本发明包括每个新特征以及特征的任意组合，这尤其是包含在权利要求中的特征的任意组合，即使所述特征或所述组合本身没有详尽地在权利要求中或实施例中说明时也如此。

本申请要求德国专利申请102016103059.7的优先权，其公开内容通过参引并入本文。

附图标记列表

1 半导体本体

11 第一导电区域

12 有源区域

13 第二导电区域

2 连接区域

21 第一接触层

22 第二接触层

23 绝缘层

24 过孔

3 载体

31 第一导体本体

32 第二导体本体

33 第一成形体

4 电绝缘层

41 第一开口

42 第二开口

5 第二成形体

51 第一端子

52 第二端子

6 转换元件

7 辅助载体

71 基本体

72 连接层

73 薄膜

74 粘接剂

8 ESD保护元件

10 半导体芯片

101 前侧

102 后侧

103 侧面

Claims (20)

1.一种半导体器件，

-具有至少一个半导体芯片(10)，所述半导体芯片包括具有有源区域(12)的半导体本体(1)、转换元件(6)和载体(3)，并且所述载体(3)具有第一成形体(33)、第一导体本体(31)和第二导体本体(32)，并且所述导体本体(31，32)与所述有源区域(12)导电连接，并且其中所述转换元件(6)的背离所述有源区域(12)的一侧形成所述半导体芯片(10)的前侧(101)，并且所述载体(3)的背离所述有源区域(12)的一侧形成所述半导体芯片(10)的后侧(102)，并且所述半导体芯片的侧面(103)将前侧(101)和后侧(102)彼此连接；和

-具有第二成形体(5)，其中

-所述半导体芯片(10)完全地穿过所述第二成形体(5)，使得所述第二成形体(5)形成围绕所述半导体芯片(10)的框架，并且所述半导体芯片(10)的所述前侧(101)和所述后侧(102)至少局部地没有所述第二成形体(5)，并且

-所述第二成形体(5)在所述半导体芯片(10)的所述侧面上至少部分地遮盖所述转换元件(6)的露出的面。

2.根据权利要求1所述的半导体器件，其中所述第二成形体(5)在所述半导体芯片(10)的所述侧面上大于50％地，尤其完全地遮盖所述转换元件(6)的露出的面。

3.根据上述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述第二成形体(5)直接邻接于所述半导体芯片，尤其直接邻接于所述载体(3)和所述转换元件(6)。

4.根据上述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述第二成形体(5)沿横向方向(L)完全包围所述半导体芯片10。

5.根据上述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述第二成形体(5)局部地直接邻接于所述第一成形体(33)。

6.根据上述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述第二成形体(5)至少局部地构成为是反射光的。

7.根据上述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述第一成形体(33)至少局部地构成为是吸收光的。

8.根据上述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述半导体本体(10)在横向方向上超出所述导体本体(31，32)或与其齐平。

9.根据上述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述转换元件(6)在横向方向上超出所述半导体本体(10)或与其齐平。

10.根据上述权利要求中任一项所述的半导体器件，其具有

-电绝缘层(4)，

-导电的第一端子(51)和导电的第二端子(52)，其中

-所述电绝缘层(4)将所述载体(3)在所述载体的背离所述半导体本体(1)的后侧上以及将所述第二成形体(5)局部地遮盖，

-所述第一端子(51)与所述第一导体本体(31)导电地连接，

-所述第二端子(52)与所述第二导体本体(32)导电地连接，

-所述第一导体本体(31)与所述第二导体本体(32)具有第一间距(D1)，

-所述第一端子(51)与所述第二端子(52)在所述电绝缘层(4)的背离所述半导体芯片(10)的一侧上具有第二间距(D2)，并且

-所述第一间距(D1)小于所述第二间距(D2)。

11.根据上一项权利要求所述的半导体器件，其中

-所述电绝缘层(4)包括第一开口(41)和第二开口(42)，

-所述第一端子(51)通过所述第一开口(41)与所述第一导体本体(31)导电连接，和

-所述第二端子(52)通过所述第二开口(42)与所述第二导体本体(32)导电连接。

12.根据上两项权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述电绝缘层(4)局部地直接邻接于所述导体本体(31，32)、所述端子(51，52)、所述第一成形体(33)和/或所述第二成形体(5)。

13.根据上述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述半导体器件包括多个半导体芯片(10)，所述半导体芯片横向地彼此间隔开地设置在所述第二成形体中。

14.根据上一项权利要求所述的半导体器件，其中多个、尤其全部半导体芯片(10)电串联或电并联。

15.根据上述权利要求中任一项所述的半导体器件，其中所述第二成形体(5)借助于与所述第一成形体(33)不同的材料形成。

16.一种用于制造半导体器件的方法，其具有如下步骤：

-提供多个半导体芯片(10)，其中每个所述半导体芯片(10)包括具有有源区域(12)的半导体本体(1)以及转换元件(6)和载体(3)，所述载体具有第一导体本体(31)、第二导体本体(32)和第一成形体(33)，-将所述半导体芯片(10)以所述转换元件(6)所处于的侧固定在辅助载体(7)上，

-用第二成形体(5)对所述多个半导体芯片环绕成形，使得所述第二成形体(5)沿横向方向(L)包围所述多个半导体芯片(10)并且所述第二成形体(5)至少局部地遮盖所述转换元件(6)的侧面(103)，

-移除所述辅助载体(7)，

-分割成多个半导体器件，其中每个半导体器件包括至少一个半导体芯片(10)。

17.根据上一项权利要求所述的方法，其中将所述多个半导体芯片(10)设置在所述辅助载体(7)上，使得每个半导体芯片(10)的转换元件(6)朝向所述辅助载体(7)，并且每个半导体芯片(10)的载体(3)背离所述辅助载体(7)。

18.根据权利要求15或16所述的方法，其中所述第二成形体(5)在对所述半导体芯片(10)环绕成形之后垂直于所述辅助载体(7)的主延伸平面具有如下厚度，所述厚度大于所述半导体芯片(10)的厚度。

19.根据上一项权利要求所述的方法，其中打薄所述第二成形体(5)，使得所述半导体芯片(10)在所述第二成形体(5)的背离所述辅助载体(7)的一侧上露出。

20.根据权利要求16至19中任一项所述的方法，其中制造根据权利要求1至15中任一项所述的半导体器件。