DE102017121679A1

DE102017121679A1 - Verfahren zum Vereinzeln von Halbleiterbauteilen und Halbleiterbauteil

Info

Publication number: DE102017121679A1
Application number: DE102017121679.0A
Authority: DE
Inventors: Roland Heinrich Enzmann; Lorenzo Zini; Benjamin Michaelis; Sophia Huppmann; Brendan Holland; Hubert Halbritter
Original assignee: Osram Opto Semiconductors GmbH
Current assignee: Ams Osram International GmbH
Priority date: 2017-09-19
Filing date: 2017-09-19
Publication date: 2019-03-21
Also published as: WO2019057610A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zum Vereinzeln von Halbleiterbauteilen (25) angegeben mit den Schritten:- Bereitstellen eines Trägers (11) mit einer Haupterstreckungsebene,- Aufbringen von mindestens zwei Halbleiterchips (10) auf den Träger (11),- Erzeugen von Bruchkeimen (12) im Träger (11), die entlang mindestens einer Trennachse (13) angeordnet sind, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers (11) verläuft,- Aufbringen des Trägers (11) auf eine Folie, wobei die Folie an der den Halbleiterchips (10) abgewandten Seite des Trägers (11) angeordnet ist,- Vereinzeln der mindestens zwei Halbleiterchips (10) und des Trägers (11) durch Expandieren der Folie in lateralen Richtungen (x), welche parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers (11) sind, wobei- der Träger (11) entlang mindestens einer Trennebene (14) zertrennt wird, welche von einer vertikalen Richtung (z) und der Trennachse (13) aufgespannt wird, wobei die vertikale Richtung (z) senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers (11) ist, und- in den Träger (11) mindestens eine elektrisch isolierende Isolationsschicht (15) eingebracht ist, welche sich parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers (11) erstreckt. Außerdem wird ein Halbleiterbauelement (25) angegeben.

Description

Es werden ein Verfahren zum Vereinzeln von Halbleiterbauteilen und ein Halbleiterbauteil angegeben.
Eine zu lösende Aufgabe besteht darin, ein effizientes Verfahren zum Vereinzeln von Halbleiterbauteilen anzugeben. Eine weitere zu lösende Aufgabe besteht darin, ein Halbleiterbauteil anzugeben, das effizient betrieben werden kann.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Vereinzeln von Halbleiterbauteilen umfasst das Verfahren einen Verfahrensschritt, bei dem ein Träger mit einer Haupterstreckungsebene bereitgestellt wird. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um einen Anschlussträger, eine Leiterplatte, eine bedruckte Leiterplatte oder um einen Wafer handeln. Der Träger kann ein dreidimensionaler Körper sein und beispielsweise die Form eines Quaders aufweisen. Die Haupterstreckungsebene des Trägers kann beispielsweise parallel zu einer Oberfläche des Trägers verlaufen. Der Träger kann ein Halbleitermaterial aufweisen. Beispielsweise kann der Träger mit Silizium gebildet sein, auf das und/oder in das elektrisch leitende Strukturen wie Leiterbahnen und/oder Kontaktstellen auf- und/oder eingebracht sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiter den Schritt des Aufbringens von mindestens zwei Halbleiterchips auf den Träger. Bei den zwei Halbleiterchips kann es sich um optoelektronische Halbleiterchips handeln.
Die Halbleiterchips können dazu ausgelegt sein im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, zu emittieren. Bei den Halbleiterchips handelt es sich zum Beispiel um Lumineszenzdiodenchips wie Leuchtdiodenchips oder Laserdiodenchips. Die mindestens zwei Halbleiterchips können mittelbar oder unmittelbar an einer Oberseite des Trägers auf den Träger aufgebracht und dort befestigt werden. Insbesondere können die Halbleiterchips durch Löten oder Sintern am Träger befestigt werden. Sind die Halbleiterchips mittelbar an der Oberseite des Trägers aufgebracht, kann sich zwischen dem Träger und den Halbleiterchips zumindest eine weitere Komponente befinden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiter den Schritt des Erzeugens von Bruchkeimen im Träger, die entlang mindestens einer Trennachse angeordnet sind, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers verläuft. Bei den Bruchkeimen kann es sich beispielsweise um Bereiche handeln, in welchen die Kristallstruktur des Materials des Trägers gestört ist. Bei den Bruchkeimen kann es sich weiter um Bereiche handeln, in welchen das Material des Trägers Versetzungen aufweist. Die Bruchkeime können vollständig im Träger angeordnet sein. Das bedeutet, dass die Bruchkeime vollständig vom Material des Trägers umgeben sind. Die Bruchkeime erstrecken sich dann insbesondere nicht bis zu einer Außenfläche des Trägers, sondern sind im Träger verborgen. Die Bruchkeime können direkt aneinander angrenzen. Es ist weiter möglich, dass die Bruchkeime beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Trennachse kann so angeordnet sein, dass die Bruchkeime auf oder entlang der Trennachse angeordnet sind. Die Bruchkeime können außerdem entlang von mindestens zwei Trennachsen angeordnet sein. Dabei können die mindestens zwei Trennachsen senkrecht und/oder parallel zueinander verlaufen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiter den Schritt des Aufbringens des Trägers auf eine Folie, wobei die Folie an der den Halbleiterchips abgewandten Seite des Trägers angeordnet ist. Die Folie kann eine Haupterstreckungsebene aufweisen, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers ist. Weiter kann die Folie ein elastisches oder dehnbares Material aufweisen. Das bedeutet, dass die Folie in einer lateralen Richtung, welche parallel zur Haupterstreckungsebene der Folie ist, gedehnt, expandiert oder vergrößert werden kann. Es ist auch möglich, dass die Folie in mindestens zwei lateralen Richtungen, welche parallel zur Haupterstreckungsebene der Folie sind, gedehnt, expandiert oder vergrößert werden kann. Die Folie kann zur Stabilisierung auf einem Rahmen aufgebracht sein.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Verfahren weiter den Schritt des Vereinzelns der mindestens zwei Halbleiterchips und des Trägers durch Expandieren der Folie in lateralen Richtungen, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers sind. Dabei ist der Träger derart mit der Folie verbunden, dass durch das Expandieren der Folie in lateralen Richtungen eine Kraft in lateralen Richtungen auf den Träger ausgeübt wird. Dadurch dass die Bruchkeime im Träger angeordnet sind, wird der Träger während des Expandierens der Folie entlang der Bruchkeime zertrennt. Das bedeutet, dass durch die während des Expandierens der Folie in lateralen Richtungen wirkende Kraft der Träger entlang der Bruchkeime zertrennt wird. Dabei wird der Träger derart zertrennt, dass die mindestens zwei Halbleiterchips vereinzelt werden. Somit befinden sich die zwei Halbleiterchips nach dem Vereinzeln auf unterschiedlichen Teilen des vereinzelten Trägers. Nach dem Vereinzeln befinden sich die Halbleiterchips mit dem zertrennten Träger weiterhin auf der Folie. Daher können die Halbleiterchips in dieser Anordnung weiter bearbeitet werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens wird der Träger, insbesondere im Schritt des Vereinzelns der mindestens zwei Halbleiterchips und des Trägers durch Expandieren der Folie in lateralen Richtungen, entlang mindestens einer Trennebene zertrennt, welche von einer vertikalen Richtung und der Trennachse aufgespannt wird, wobei die vertikale Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers ist. Dass die Trennebene von der vertikalen Richtung und der Trennachse aufgespannt wird, kann bedeuten, dass die Trennebene durch die vertikale Richtung und die Trennachse definiert ist. Des Weiteren liegen sowohl die vertikale Richtung als auch die Trennachse in der Trennebene. Der Träger wird während des Expandierens der Folie in lateralen Richtungen entlang der mindestens einen Trennebene zertrennt. Die Trennebene kann in lateralen Richtungen zwischen den mindestens zwei Halbleiterchips angeordnet sein. Vorteilhafterweise werden somit die Halbleiterchips beim Vereinzeln nicht beschädigt. Es ist möglich, dass der Träger entlang von mindestens zwei Trennebenen zertrennt wird, wobei die zwei Trennebenen senkrecht zueinander sind.
Durch das Vereinzeln des Trägers werden einzelne Halbleiterbauteile erzeugt, welche jeweils mindestens einen Halbleiterchip auf einem Teil des Trägers aufweisen. Dabei ist bevorzugt bei jedem der Halbleiterbauteile die Oberseite des Trägers elektrisch von einer der Oberseite abgewandten Unterseite des Trägers isoliert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens ist in den Träger mindestens eine elektrisch isolierende Isolationsschicht eingebracht, welche sich parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers erstreckt. Die Isolationsschicht kann sich durch den gesamten Träger entlang der Haupterstreckungsebene des Trägers erstrecken. Es ist weiter möglich, dass die Isolationsschicht sich teilweise durch den Träger erstreckt. Die Isolationsschicht kann vollständig im Träger angeordnet sein - das heißt, sie kann allseitig von Material des Trägers umgeben sein. Es ist außerdem möglich, dass die Isolationsschicht an einer Oberseite des Trägers angeordnet ist, wobei an der Oberseite die Halbleiterchips angeordnet sind. Es ist weiter möglich, dass die Isolationsschicht an der Unterseite des Trägers angeordnet ist. Die Isolationsschicht kann mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet sein. Die Isolationsschicht kann derart angeordnet sein, dass die Oberseite des Trägers elektrisch von der Unterseite des Trägers isoliert ist.
Durch das Einbringen der Isolationsschicht in den Träger kann der Träger ein elektrisch leitfähiges Material aufweisen, wie beispielsweise Silizium, und der Träger kann gleichzeitig so ausgebildet sein, dass die Oberseite des Trägers elektrisch von der Unterseite des Trägers isoliert ist. Falls beispielsweise die Halbleiterchips an der dem Träger abgewandten Seite elektrisch kontaktiert werden können, ist vorteilhafterweise die Oberseite des Trägers elektrisch von der Unterseite des Trägers isoliert. Somit kann eine isolierende Eigenschaft des Trägers realisiert werden, auch wenn der Träger mit einem Halbleitermaterial gebildet ist.
Vorteilhafterweise wird mit dem hier beschriebenen Verfahren der Träger derart vereinzelt, dass die Isolationsschicht während des Vereinzelns nicht oder nur geringfügig beschädigt wird. Das bedeutet, dass auch nach dem Vereinzeln die Oberseite des Trägers elektrisch von der Unterseite isoliert ist. Dadurch dass vor dem Vereinzeln die Bruchkeime im Träger erzeugt werden, kann der Träger durch die Expansion der Folie zertrennt werden. Auf diese Art und Weise wird die Isolationsschicht, die zusammen mit dem Träger vereinzelt wird, insbesondere im Bereich der Trennebene nicht oder sehr wenig gestört oder beschädigt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Verfahrens zum Vereinzeln von Halbleiterbauteilen umfasst das Verfahren das Bereitstellen eines Trägers mit einer Haupterstreckungsebene, das Aufbringen von mindestens zwei Halbleiterchips auf den Träger, das Erzeugen von Bruchkeimen im Träger, die entlang mindestens einer Trennachse angeordnet sind, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers verläuft, das Aufbringen des Trägers auf eine Folie, wobei die Folie an der den Halbleiterchips abgewandten Seite des Trägers angeordnet ist, und das Vereinzeln der mindestens zwei Halbleiterchips und des Trägers durch Expandieren der Folie in lateralen Richtungen, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers sind. Dabei wird der Träger entlang mindestens einer Trennebene zertrennt, welche von einer vertikalen Richtung und der Trennachse aufgespannt wird, wobei die vertikale Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers ist, und in den Träger ist mindestens eine elektrisch isolierende Isolationsschicht eingebracht, welche sich parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers erstreckt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird zum Erzeugen der Bruchkeime im Träger kohärente elektromagnetische Strahlung in einen ersten Bereich im Träger fokussiert, wobei der Träger zumindest teilweise transparent für die elektromagnetische Strahlung ist und wobei durch das Fokussieren der elektromagnetischen Strahlung im ersten Bereich Versetzungen im Material des Trägers entstehen. Bei der kohärenten elektromagnetischen Strahlung kann es sich beispielsweise um Laserstrahlung handeln. Um die elektromagnetische Strahlung zu fokussieren, kann zwischen einer Strahlungsquelle und dem Träger eine optische Linse angeordnet sein. Die elektromagnetische Strahlung wird derart auf den Träger gerichtet, dass der Fokus der elektromagnetischen Strahlung im Träger an einem Punkt auf der Trennachse liegt. Dazu kann der Brennpunkt der optischen Linse auf der Trennachse liegen.
Die elektromagnetische Strahlung wird vom Material des Trägers nur geringfügig oder gar nicht absorbiert. Durch die Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung in deren Fokus mit dem Material des Trägers entstehen beispielsweise Versetzungen im Material des Trägers. Es ist auch möglich, dass durch die Wechselwirkung der elektromagnetischen Strahlung mit dem Material des Trägers Risse im Bereich der Trennachse entstehen. Die Versetzungen und/oder die Risse entstehen lediglich im Bereich der Trennachse und nicht im übrigen Material des Trägers. Die Versetzungen und/oder die Risse bilden die zu erzeugenden Bruchkeime.
Um die Bruchkeime entlang der Trennachse zu erzeugen, kann die Strahlungsquelle der elektromagnetischen Strahlung in einer lateralen Richtung, welche parallel zur Trennachse ist, bewegt werden. Dabei kann die Strahlungsquelle im gepulsten Betrieb betrieben werden. Somit kann durch jeden Puls der elektromagnetischen Strahlung mindestens ein Bruchkeim erzeugt werden.
Dadurch dass der Träger zumindest teilweise transparent für die elektromagnetische Strahlung ist, wird die Entwicklung von Hitze und thermischen Spannungen im Träger vermieden. Das Fokussieren der elektromagnetischen Strahlung im Bereich der Trennachse ermöglicht eine lokale Veränderung der Struktur des Trägers ohne die übrigen Bereiche des Trägers zu beschädigen. Bevorzugt wird auch die Isolationsschicht von der elektromagnetischen Strahlung nicht beschädigt.
Der Träger kann beispielsweise mittels so genanntem „stealth dicing“ vereinzelt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform sind die Bruchkeime entlang der Trennachse und entlang einer weiteren Trennachse angeordnet, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers verläuft, und wobei die Isolationsschicht in vertikaler Richtung zwischen der Trennachse und der weiteren Trennachse angeordnet ist. Das bedeutet, dass sich die Trennachse und die weitere Trennachse in vertikaler Richtung an unterschiedlichen Punkten befinden. Es ist weiter möglich, dass die Bruchkeime entlang von mehr als zwei Trennachsen angeordnet sind. Die Trennachse und die weitere Trennachse können parallel zueinander angeordnet sein. Dadurch dass die Keime entlang mindestens einer Trennachse und einer weiteren Trennachse angeordnet sind, werden genügend Bruchkeime erzeugt, so dass der Träger entlang mindestens einer Trennebene vereinzelt werden kann. Dadurch dass die Isolationsschicht in vertikaler Richtung zwischen der Trennachse und der weiteren Trennachse angeordnet ist, wird eine ausreichende Anzahl von Bruchkeimen erzeugt, so dass die Isolationsschicht während des Zertrennens nicht beschädigt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Bruchkeime eine größere Ausdehnung in vertikaler Richtung auf als in lateralen Richtungen. Die Ausdehnung der Bruchkeime bezieht sich auf den Bereich im Träger, in welchem Versetzungen und/oder Risse erzeugt werden und in welchem die Kristallstruktur des Trägers gestört ist. Die Ausdehnung der Bruchkeime in vertikaler und in lateraler Richtung kann durch die Größe des Fokus der elektromagnetischen Strahlung gegeben sein. Da der Träger in vertikaler Richtung zertrennt wird, ist es vorteilhaft, dass die Bruchkeime in vertikaler Richtung eine größere Ausdehnung aufweisen als in lateralen Richtungen.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Träger in der Trennebene zumindest stellenweise entlang einer Kristallrichtung des Trägers zertrennt. Da der Träger im Bereich der Bruchkeime Versetzungen oder Risse aufweist, kann der Träger in diesen Bereichen durch laterale Kräfte zertrennt werden. Dabei sind die Bruchkeime derart angeordnet, dass der Träger durch das Expandieren auf der Folie entlang einer Kristallrichtung des Trägers zertrennt wird. Die Bruchkeime vereinfachen oder ermöglichen somit das Zertrennen des Trägers entlang einer Kristallrichtung des Trägers.
Durch das Zertrennen des Trägers wird in der Trennebene entlang des Trägers eine Bruchkante erzeugt. Die Bruchkante erstreckt sich somit in vertikaler Richtung oder quer zur Haupterstreckungsebene des Trägers. Dadurch dass der Träger zumindest stellenweise entlang einer Kristallrichtung des Trägers zertrennt wird, ist die Bruchkante zumindest stellenweise topographisch flach. Des Weiteren erstreckt sich die Bruchkante gerade oder geradlinig von der Oberseite zur Unterseite des Trägers. Somit erstreckt sich die Bruchkante auch gerade oder geradlinig im Bereich der Isolationsschicht. Daher werden im Bereich der Isolationsschicht Spannungsüberschläge zwischen verschiedenen Teilen des Trägers vorteilhafterweise vermieden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform wird der Träger entlang von mindestens zwei Trennebenen vereinzelt, welche quer und/oder senkrecht zueinander sind. Ist eine Vielzahl von Halbleiterchips auf dem Träger angeordnet, so können diese in zwei lateralen Richtungen vereinzelt werden. Das bedeutet, dass die zwei Trennebenen in zwei lateralen Richtungen verlaufen, welche quer und/oder senkrecht zueinander sind. Es ist weiter möglich, dass der Träger entlang von einer Vielzahl von Trennebenen vereinzelt wird, wobei eine erste Gruppe von Trennebenen quer und/oder senkrecht zu einer zweiten Gruppe von Trennebenen verläuft. Dabei ist es möglich, dass eine Trennebene der ersten Gruppe eine Vielzahl von Trennebenen der zweiten Gruppe schneidet. Somit können die Halbleiterchips effizient vereinzelt werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in den Träger mindestens eine weitere elektrisch isolierende Isolationsschicht eingebracht, welche sich parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers erstreckt. Die weitere Isolationsschicht kann sich über die gesamte Ausdehnung des Trägers erstrecken. Die Isolationsschicht und die weitere Isolationsschicht können in vertikaler Richtung an unterschiedlichen Punkten im Träger angeordnet sein. Es ist weiter möglich, dass mindestens drei Isolationsschichten im Träger angeordnet sind. Zwischen jeder der Isolationsschichten können in vertikaler Richtung Bruchkeime entlang einer Trennachse angeordnet sein. Indem eine weitere Isolationsschicht im Träger angeordnet ist, wird die Wahrscheinlichkeit von Leckströmen durch Spannungsüberschläge an der Isolationsschicht verringert. Außerdem ist somit auch bei großen Strömen oder Spannungen die Oberseite des Trägers elektrisch von der Unterseite des Trägers isoliert.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Isolationsschicht SiO₂ und/oder Si₃N₄ auf. Es ist weiter möglich, dass die Isolationsschicht AlN und/oder Al₂O₃ aufweist. Somit kann die Oberseite des Trägers elektrisch von der Unterseite des Trägers isoliert werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist die Isolationsschicht eine Dicke von mindestens 0,05 µm und höchstens 5 µm in vertikaler Richtung auf. Vorteilhafterweise kann bei dem beschriebenen Verfahren die Isolationsschicht eine Dicke aufweisen, bei welcher die Isolationsschicht auch bei großen Spannungen oder Strömen elektrisch isolierend ist.
Es wird ferner ein Halbleiterbauteil angegeben. Das Halbleiterbauteil ist bevorzugt mit einem hier beschriebenen Verfahren herstellbar. Mit anderen Worten, sämtliche für das Verfahren zum Vereinzeln von Halbleiterbauteilen offenbarte Merkmale sind auch für das Halbleiterbauteil offenbart und umgekehrt.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform des Halbleiterbauteils umfasst das Halbleiterbauteil einen Träger mit einer Haupterstreckungsebene. Bei dem Träger kann es sich beispielsweise um einen Anschlussträger, eine Leiterplatte, eine bedruckte Leiterplatte oder um einen Wafer handeln. Beispielsweise kann der Träger mit Silizium gebildet sein, auf das und/oder in das elektrisch leitende Strukturen wie Leiterbahnen und/oder Kontaktstellen auf- und/oder eingebracht sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform umfasst das Halbleiterbauteil einen Halbleiterchip, welcher auf dem Träger angeordnet ist. Bei dem Halbleiterchip kann es sich um einen optoelektronischen Halbleiterchip handeln. Der Halbleiterchip kann dazu ausgelegt sein im Betrieb elektromagnetische Strahlung, insbesondere Licht, zu emittieren. Bei dem Halbleiterchip handelt es sich zum Beispiel um einen Lumineszenzdiodenchip wie einen Leuchtdiodenchip oder einen Laserdiodenchip. Die vom Halbleiterchip im Betrieb emittierte elektromagnetische Strahlung kann an einer dem Träger abgewandten Seite des Halbleiterchips aus diesem austreten. Außerdem kann der Halbleiterchip von der dem Träger abgewandten Seiten elektrisch kontaktierbar sein. Bevorzugt ist der Halbleiterchip nicht an einer dem Halbleiterchip abgewandten Unterseite des Trägers elektrisch kontaktierbar.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist der Träger Seitenflächen auf, welche quer zur Haupterstreckungsebene des Trägers verlaufen. An den Seitenflächen kann das Material des Trägers frei liegen. Es ist auch möglich, dass die Seitenflächen in vertikaler Richtung verlaufen, wobei die vertikale Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers ist.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Seitenflächen einen ersten Bereich auf, in welchem das Material des Trägers poly-kristallin ist. Im ersten Bereich ist somit die Kristallstruktur des Trägers gestört. Es ist weiter möglich, dass das Material des Trägers im ersten Bereich Versetzungen oder Risse aufweist. Der erste Bereich kann beispielsweise durch das Erzeugen von Bruchkeimen geformt werden. Der erste Bereich kann in vertikaler Richtung eine größere Ausdehnung aufweisen als in lateralen Richtungen, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers sind.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weisen die Seitenflächen einen zweiten Bereich auf, in welchem das Material des Trägers einkristallin ist. Das bedeutet, dass im zweiten Bereich die Kristallstruktur des Materials des Trägers nicht gestört ist. Die Seitenflächen können Bruchkanten sein, an welchen das Material des Trägers entlang einer Kristallrichtung zertrennt wurde.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform ist in den Träger mindestens eine elektrisch isolierende Isolationsschicht eingebracht, welche sich parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers erstreckt. Die Isolationsschicht kann sich durch den gesamten Träger entlang der Haupterstreckungsebene des Trägers erstrecken. Die Isolationsschicht kann vollständig im Träger angeordnet sein - das heißt, sie kann allseitig von Material des Trägers umgeben sein. Es ist außerdem möglich, dass die Isolationsschicht an einer Oberseite des Trägers angeordnet ist, wobei an der Oberseite des Trägers der Halbleiterchip angeordnet ist. Es ist weiter möglich, dass die Isolationsschicht an einer Unterseite des Trägers angeordnet ist, welche von der Oberseite des Trägers abgewandt ist. Die Isolationsschicht kann mit einem elektrisch isolierenden Material gebildet sein. Die Isolationsschicht kann derart angeordnet sein, dass die Oberseite des Trägers elektrisch von der Unterseite des Trägers isoliert ist.
Bei dem hier beschriebenen Halbleiterbauteil ist vorteilhafterweise die Oberseite des Trägers elektrisch von der Unterseite des Trägers isoliert. Gleichzeitig kann der Träger ein Halbleitermaterial wie zum Beispiel Silizium aufweisen und größtenteils mit diesem gebildet sein. Somit kann das Halbleiterbauteil effizient und kostengünstig hergestellt werden.
Außerdem kann die Isolationsschicht in vertikaler Richtung dick genug sein, so dass die Oberseite des Trägers auch bei hohen Spannungen oder Strömen elektrisch von der Unterseite des Trägers isoliert ist.
Die Anordnung mindestens eines ersten und mindestens eines zweiten Bereichs an einer Seitenfläche des Halbleiterbauteils zeigt, dass zum Vereinzeln des Halbleiterbauteils Bruchkeime im Träger erzeugt wurden und dass der Träger entlang dieser Bruchkeime und entlang einer Kristallrichtung des Trägers vereinzelt wurde. Daher ist die Isolationsschicht nicht durch das Vereinzeln beschädigt. Somit werden im Betrieb des Halbleiterbauteils Spannungsüberschläge im Bereich der Isolationsschicht vermieden und das Halbleiterbauteil kann effizient betrieben werden.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform grenzt der erste Bereich direkt an den zweiten Bereich an. Da die Bruchkeime im Träger erzeugt werden, grenzt der erste Bereich, in welchem die Bruchkeime erzeugt werden, direkt an den zweiten Bereich an, in welchem keine Bruchkeime erzeugt werden. Somit ermöglicht das Erzeugen der Bruchkeime im Träger, dass der Träger entlang einer Kristallrichtung des Trägers vereinzelt wird.
Gemäß zumindest einer Ausführungsform weist das Halbleiterbauteil einen weiteren ersten Bereich auf und die Isolationsschicht ist in vertikaler Richtung zwischen dem ersten Bereich und dem weiteren ersten Bereich angeordnet, wobei die vertikale Richtung senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers ist. Das Anordnen der Isolationsschicht zwischen dem ersten Bereich und dem weiteren ersten Bereich in vertikaler Richtung ermöglicht, dass die Isolationsschicht während des Vereinzelns des Trägers nicht oder nur geringfügig beschädigt wird.
Im Folgenden werden das hier beschriebene Halbleiterbauteil und das hier beschriebene Verfahren zum Vereinzeln von Halbleiterbauteilen in Verbindung mit Ausführungsbeispielen und den dazugehörigen Figuren näher erläutert.
Mit den 1 und 2 sind Ausführungsbeispiele des Verfahrens zum Vereinzeln von Halbleiterbauteilen beschrieben.

3 zeigt eine schematische Draufsicht eines Halbleiterbauteils gemäß eines Ausführungsbeispiels.
4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Halbleiterbauteils gemäß eines Ausführungsbeispiels.

Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit den 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 zur besseren Darstellbarkeit und/oder für eine bessere Verständlichkeit übertrieben groß dargestellt sein.
In 1 ist eine schematische Schnittdarstellung eines Trägers 11 gezeigt. Gemäß einem Ausführungsbeispiel des Verfahrens zum Vereinzeln von Halbleiterbauteilen 25 sind mindestens zwei Halbleiterchips 10 an einer Oberseite 22 auf einem Träger 11 angeordnet. Der Träger 11 kann Silizium aufweisen. Zur Veranschaulichung des Verfahrens sind in 1 die Halbleiterchips 10 nicht gezeigt. Zum Erzeugen von Bruchkeimen 12 im Träger 11 wird kohärente elektromagnetische Strahlung in erste Bereiche 16 des Trägers 11 fokussiert. Der Träger 11 ist zumindest teilweise transparent für die elektromagnetische Strahlung. Bei der elektromagnetischen Strahlung kann es sich beispielsweise um Laserstrahlung handeln. Durch das Fokussieren der elektromagnetischen Strahlung werden in den ersten Bereichen 16 Versetzungen und/oder Risse im Material des Trägers 11 erzeugt, welche die Bruchkeime 12 bilden. Außerhalb der ersten Bereiche 16 kann der Träger 11 eine Kristallstruktur aufweisen. Durch die Wechselwirkung mit der elektromagnetischen Strahlung wird die Kristallstruktur in den ersten Bereichen 16 so verändert, dass diese poly-kristallin wird.
Die Bruchkeime 12 weisen in vertikaler Richtung z eine größere Ausdehnung auf als in lateralen Richtungen x, wobei die vertikale Richtung z senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers 11 ist und die lateralen Richtungen x parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers 11 sind. Die Ausdehnung der Bruchkeime 12 in vertikaler Richtung z und in lateraler Richtung x kann durch die Größe des Fokus der elektromagnetischen Strahlung gegeben sein.
Die ersten Bereiche 16 sind entlang einer Trennachse 13 im Träger 11 angeordnet. Die Trennachse 13 verläuft parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers 11. In 1 ist weiter gezeigt, dass weitere erste Bereiche 21 entlang einer weiteren Trennachse 18 im Träger 11 erzeugt werden. Dazu wird eine Strahlungsquelle 24 der elektromagnetischen Strahlung in lateraler Richtung x bewegt. Die Strahlungsquelle 24 kann im gepulsten Betrieb betrieben werden. Die Trennachse 13 ist parallel zur weiteren Trennachse 18. Die Trennachse 13 und die weitere Trennachse 18 sind an unterschiedlichen Positionen entlang der vertikalen Richtung z angeordnet.
Im Träger 11 ist weiter eine Isolationsschicht 15 angeordnet. Die Isolationsschicht 15 weist ein elektrisch isolierendes Material auf und sie erstreckt sich parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers 11 durch den gesamten Träger 11. Die Isolationsschicht 15 kann SiO₂ und/oder Si₃N₄ aufweisen und eine Dicke von mindestens 0,05 µm und höchstens 5 µm in vertikaler Richtung z aufweisen.
An die ersten Bereiche 16 grenzen zweite Bereiche 17 an, in welchen das Material des Trägers 11 einkristallin und nicht verändert durch die elektromagnetische Strahlung ist. Die Isolationsschicht 15 ist in vertikaler Richtung z zwischen der Trennachse 13 und der weiteren Trennachse 18 angeordnet.
In einem nächsten Schritt des Verfahrens wird der Träger 11 entlang mindestens einer Trennebene 14 zertrennt, welche von der vertikalen Richtung z und der Trennachse 13 aufgespannt wird. Dazu wird der Träger 11 auf einer nicht dargestellten Folie angeordnet, welche in lateralen Richtungen x expandiert wird. Durch die Expansion der Folie wirkt eine Kraft in lateralen Richtungen x auf den Träger 11. Da die Bruchkeime 12 im Träger 11 erzeugt wurden, kann der Träger 11 durch die Expansion der Folie zertrennt werden. Dabei wird der Träger 11 im Bereich der zweiten Bereiche 17 entlang einer Kristallrichtung des Trägers 11 zertrennt. Durch das Zertrennen werden einzelne Halbleiterbauteile 25 erzeugt, welche Seitenflächen 20 aufweisen, welche quer oder senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers 11 verlaufen.
Die Seitenflächen 20 weisen erste Bereiche 16 auf, in welchen das Material des Trägers 11 poly-kristallin ist. Dies sind die Bereiche, in denen die Bruchkeime 12 erzeugt wurden. Außerdem weisen die Seitenflächen 20 zweite Bereiche 17 auf, in welchen das Material des Trägers 11 einkristallin ist. In diesen Bereichen wurde der Träger 11 entlang einer Kristallrichtung zertrennt. Die ersten Bereiche 16 und die zweiten Bereiche 17 grenzen direkt aneinander an.
Mit 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens gezeigt. Der Träger 11 weist eine Isolationsschicht 15 und eine weitere Isolationsschicht 19 auf. Beide Isolationsschichten 15, 19 erstrecken sich durch den gesamten Träger 11. Die Isolationsschichten 15, 19 sind an verschiedenen Positionen in vertikaler Richtung z jeweils angrenzend an zweite Bereiche 17 angeordnet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel des Verfahrens werden erste Bereiche 16 und weitere erste Bereiche 21 im Träger 11 erzeugt. Dabei ist die Isolationsschicht 15 in vertikaler Richtung z zwischen den ersten Bereichen 16 und den weiteren ersten Bereichen 21 angeordnet. Des Weiteren ist die weitere Isolationsschicht 19 in vertikaler Richtung z zwischen weiteren ersten Bereichen 21 und weiteren ersten Bereichen 21 angeordnet.
Dadurch dass die weitere Isolationsschicht 19 im Träger 11 angeordnet ist, wird die Wahrscheinlichkeit von Leckströmen durch Spannungsüberschläge an den Isolationsschichten 15, 19 verringert. Außerdem ist somit auch bei großen Strömen oder Spannungen die Oberseite 22 des Trägers 11 elektrisch von einer der Oberseite 22 abgewandten Unterseite 23 des Trägers 11 isoliert.
3 zeigt eine schematische Draufsicht eines Halbleiterbauteils 25 gemäß eines Ausführungsbeispiels. Die Draufsicht zeigt die Oberseite 22 des Trägers 11. Die Halbleiterchips 10 des Halbleiterbauteils 25 sind dazu ausgelegt im Betrieb elektromagnetische Strahlung in Richtung der Oberseite 22 zu emittieren. An der Oberseite 22 sind zwei elektrische Kontakte 26 angeordnet. Dabei kann beispielsweise einer der Kontakte 26 elektrisch mit einem n-dotierten Bereich des Halbleiterchips 10 verbunden sein und der andere der Kontakte 26 kann elektrisch mit einem p-dotierten Bereich des Halbleiterchips 10 verbunden sein.
4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines Halbleiterbauteils 25 gemäß eines Ausführungsbeispiels. Das Halbleiterbauteil 25 weist einen Träger 11 auf, auf welchem ein Halbleiterchip 10 angeordnet ist. Der Halbleiterchip 10 kann dazu ausgelegt sein im Betrieb des Halbleiterbauteils 25 elektromagnetische Strahlung zu emittieren. An der Oberseite 22 des Trägers 11 sind zwei elektrische Kontakte 26 angeordnet. Einer der elektrischen Kontakte 26 ist an einer Strahlungsaustrittsseite des Halbleiterchips 10 elektrisch mit diesem verbunden und der andere der elektrischen Kontakte 26 ist an der der Strahlungsaustrittsseite abgewandten Seite mit dem Halbleiterchip 10 elektrisch verbunden.
Der Träger 11 weist Seitenflächen 20 auf, welche senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers 11 verlaufen. Außerdem weist der Träger 11 eine Isolationsschicht 15 und eine weitere Isolationsschicht 19 auf, welche sich parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers 11 vollständig durch diesen erstrecken. Die Seitenflächen 20 weisen einen ersten Bereich 16 auf, in welchem das Material des Trägers 11 poly-kristallin ist, da in diesen Bereichen Bruchkeime 12 erzeugt wurden. Außerdem weisen die Seitenflächen 20 zweite Bereiche 17 auf, in welchen das Material des Trägers 11 einkristallin ist, da der Träger 11 in diesen Bereichen entlang von einer Kristallrichtung des Trägers 11 zertrennt wurde. Dabei grenzen die ersten Bereiche 16 direkt an die zweiten Bereiche 17 an.
Des Weiteren weisen die Seitenflächen 20 weitere erste Bereiche 21 auf, wobei die Isolationsschicht 15 in vertikaler Richtung z zwischen den ersten Bereichen 16 und den weiteren ersten Bereichen 21 angeordnet ist. Die weitere Isolationsschicht 19 ist zwischen den weiteren ersten Bereichen 21 und weiteren ersten Bereichen 21 angeordnet.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese 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

10:: Halbleiterchip
11:: Träger
12:: Bruchkeim
13:: Trennachse
14:: Trennebene
15:: Isolationsschicht
16:: erster Bereich
17:: zweiter Bereich
18:: weitere Trennachse
19:: weitere Isolationsschicht
20:: Seitenfläche
21:: weiterer erster Bereich
22:: Oberseite
23:: Unterseite
24:: Strahlungsquelle
25:: Halbleiterbauteil
26:: elektrischer Kontakt
x:: laterale Richtung
z:: vertikale Richtung

Claims

Verfahren zum Vereinzeln von Halbleiterbauteilen (25) mit den Schritten: - Bereitstellen eines Trägers (11) mit einer Haupterstreckungsebene, - Aufbringen von mindestens zwei Halbleiterchips (10) auf den Träger (11), - Erzeugen von Bruchkeimen (12) im Träger (11), die entlang mindestens einer Trennachse (13) angeordnet sind, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers (11) verläuft, - Aufbringen des Trägers (11) auf eine Folie, wobei die Folie an der den Halbleiterchips (10) abgewandten Seite des Trägers (11) angeordnet ist, - Vereinzeln der mindestens zwei Halbleiterchips (10) und des Trägers (11) durch Expandieren der Folie in lateralen Richtungen (x), welche parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers (11) sind, wobei - der Träger (11) entlang mindestens einer Trennebene (14) zertrennt wird, welche von einer vertikalen Richtung (z) und der Trennachse (13) aufgespannt wird, wobei die vertikale Richtung (z) senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers (11) ist, und - in den Träger (11) mindestens eine elektrisch isolierende Isolationsschicht (15) eingebracht ist, welche sich parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers (11) erstreckt.
Verfahren gemäß dem vorherigen Anspruch, wobei zum Erzeugen der Bruchkeime (12) im Träger (11) kohärente elektromagnetische Strahlung in einen ersten Bereich (16) im Träger (11) fokussiert wird, wobei der Träger (11) zumindest teilweise transparent für die elektromagnetische Strahlung ist und wobei durch das Fokussieren der elektromagnetischen Strahlung im ersten Bereich (16) Versetzungen im Material des Trägers (11) entstehen.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bruchkeime (12) entlang der Trennachse (13) und entlang einer weiteren Trennachse (18) angeordnet sind, welche parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers (11) verläuft, und wobei die Isolationsschicht (15) in vertikaler Richtung (z) zwischen der Trennachse (13) und der weiteren Trennachse (18) angeordnet ist.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Bruchkeime (12) eine größere Ausdehnung in vertikaler Richtung (z) aufweisen als in lateralen Richtungen (x).
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Träger (11) in der Trennebene (14) zumindest stellenweise entlang einer Kristallrichtung des Trägers (11) zertrennt wird.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, wobei der Träger (11) entlang von mindestens zwei Trennebenen (14) vereinzelt wird, welche senkrecht zueinander sind.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem in den Träger (11) mindestens eine weitere elektrisch isolierende Isolationsschicht (19) eingebracht ist, welche sich parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers (11) erstreckt.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Isolationsschicht (15) SiO₂ und/oder Si₃N₄ aufweist.
Verfahren gemäß einem der vorherigen Ansprüche, bei dem die Isolationsschicht (15) eine Dicke von mindestens 0,05 µm und höchstens 5 µm in vertikaler Richtung (z) aufweist.
Halbleiterbauteil (25) mit: - einem Träger (11) mit einer Haupterstreckungsebene, und - einem Halbleiterchip (10), welcher auf dem Träger (11) angeordnet ist, wobei - der Träger (11) Seitenflächen (20) aufweist, welche quer zur Haupterstreckungsebene des Trägers (11) verlaufen, - die Seitenflächen (20) einen ersten Bereich (16) aufweisen, in welchem das Material des Trägers (11) poly-kristallin ist, - die Seitenflächen (20) einen zweiten Bereich (17) aufweisen, in welchem das Material des Trägers (11) einkristallin ist, und - in den Träger (11) mindestens eine elektrisch isolierende Isolationsschicht (15) eingebracht ist, welche sich parallel zur Haupterstreckungsebene des Trägers (11) erstreckt.
Halbleiterbauteil (25) gemäß Anspruch 10, bei dem der erste Bereich (16) direkt an den zweiten Bereich (17) angrenzt.
Halbleiterbauteil (25) gemäß einem der Ansprüche 10 bis 11, welches einen weiteren ersten Bereich (21) aufweist und wobei die Isolationsschicht (15) in vertikaler Richtung (z) zwischen dem ersten Bereich (16) und dem weiteren ersten Bereich (21) angeordnet ist, wobei die vertikale Richtung (z) senkrecht zur Haupterstreckungsebene des Trägers (11) ist.