江南app官网下载半导体元器件pdf
栏目:江南体育app官方下载 发布时间:2023-10-31
 本发明涉及一种半导体元器件。为了避免或者补偿元器件中的热应力,该半导体元器件具有一个发光的半导体层或者一个发光的半导体元件、两个接触点和一个水平结构化的载体基片。热应力由于温度变换并且因为半导体和载体基片不同的膨胀系数在加工和运行过程中产生。使载体基片结构化从而热应力充分地被避免或者被补偿,使得元器件不产生故障。  1.半导体元器件,其具有一个发光半导体层或者一个发光半导体元件(2)和两个接触

  本发明涉及一种半导体元器件。为了避免或者补偿元器件中的热应力,该半导体元器件具有一个发光的半导体层或者一个发光的半导体元件、两个接触点和一个水平结构化的载体基片。热应力由于温度变换并且因为半导体和载体基片不同的膨胀系数在加工和运行过程中产生。使载体基片结构化从而热应力充分地被避免或者被补偿,使得元器件不产生故障。

  1.半导体元器件,其具有一个发光半导体层或者一个发光半导体元件(2)和两个接触点(3、8),这两个接触点是一个接触层(3)和一个触点(8),其中,该元器件设置在一个载体基片(7)上并且载体基片(7)水平结构化,并且载体基片(7)由一个导电的层序列构成,该层序列中的层的厚度相互协调使得包括半导体层(2)的层叠不产生或者产生很小的弯曲力矩,其中具有最小的膨胀系数的层(20)与半导体层(2)离开最远地设置。

  2.按照权利要求1的半导体元器件,其中在载体基片(7)和靠近载体基片(7)的接触点(3)之间形成至少一个浸润层(6)。

  3.按照权利要求2的半导体元器件,其中在接触点(3)和浸润层(6)之间设置至少一个反射层(4)。

  4.按照权利要求3的半导体元器件,其中在反射层(4)和浸润层(6)之间设置至少一个散射阻挡层(5)。

  5.按照权利要求1的半导体元器件,其中在接触点(3)和载体基片(7)之间设置至少一个反射层(4)。

  6.按照权利要求5的半导体元器件,其中在反射层(4)和载体基片(7)之间设置至少一个散射阻挡层(5)。

  8.按照权利要求1的半导体元器件,其中载体基片(7)的这些层的厚度这样地相互协调,使得适于下述规则:

  10.按照权利要求1的半导体元器件,其中载体基片(7)的一个层由钨制成。

  11.按照权利要求1的半导体元器件,其中载体基片(7)的一个层由铬制成。

  12.按照权利要求1的半导体元器件,其中载体基片(7)的一个层由铜制成以及载体基片(7)的一个层由钨或铬制成,其中由钨或铬制成的层与半导体层(2)离开最远地设置。

  本申请是申请号03823395.9,申请日2003年9月5日和发明名称为“半导体元器件和制造方法”的原申请的分案申请。

  这样一种元器件例如在DE10040448A1里已公开。其中描述了一种具有双面接触点和一个加强层的半导体芯片,该芯片通过一个厚的接触层和加强层被充分地加强使得为了芯片的机械稳定性不需要任何载体。此外,一个表面覆盖的、可以有选择地远离加强层的辅助载体可以应用在加强层上。有选择地去除辅助载体使得芯片不需要锯开就可以分离芯片。

  这种类型的元器件的缺点是在制造和使用过程中元器件抵抗温度变换的敏感性。这导致在相对敏感的半导体层和通常具有一个比半导体层高的膨胀系数的载体之间产生热应力。在受热时,载体基片本身比半导体膨胀得厉害,结果是元器件本身弯曲。这种热应力可以引起半导体断裂,最终导致元器件故障。

  因此,本发明的任务是开发一种本文开头所述形式的半导体元器件,这种半导体元器件至少减小在半导体层和载体或者载体基片之间的热应力。

  本发明的技术方案是提供一种半导体元器件,其具有一个发光半导体层或者一个发光半导体元件和两个接触点,这两个接触点是一个接触层和一个触点,其中,该元器件设置在一个载体基片上并且载体基片水平结构化,并且载体基片由一个导电的层序列构成,该层序列中的层的厚度相互协调使得包括半导体层的层叠不产生或者产生很小的弯曲力矩,其中具有最小的膨胀系数的层与半导体层离开最远地设置。

  按照本发明,一个半导体元器件具有一个发光的半导体层和两个电器接触点以及一个水平结构化的载体基片。设计结构化地载体基片使得特别是元器件内由于温度不同引起的应力至少部分地被补偿。

  在一个有利的实施形式中,载体基片具有垂直或水平的结构元件和一个载体底板。垂直的结构元件位于载体底板上并且通过中间区域相互分开。垂直的结构元件连接载体底板和半导体层或接触层或者一个浸润层。如果载体基片比半导体膨胀得厉害,膨胀差异可以通过结构元件的弯曲来补偿。尽管半导体层弯曲,当然它没有如在一种均匀的、没有结构化的载体基片的情况下拉伸得厉害。

  载体基片最好是整体式的。可以这样理解整体式的载体基片,载体基片不是由不同的层构成或者说载体基片具有一个尽可能均匀的组分。

  有利的是,中间区域被一种填充材料填充,这种材料比载体基片-材料更有弹性。这改善了元器件的稳定性,而不损害结构化的载体基片承受热应力的能力。

  另外一个优选的实施形式是具有一个单独的垂直的结构元件,该元件设置在半导体层或者半导体元件的中心之下。这个结构元件作为元器件的稳定核芯并且其横截面平行于载体底板,尺寸限制在使得热应力还不能导致故障。环绕这个单独的结构元件的外部空间被一种软的或者弹性的材料填充,从而可以承受热应力并且可以把热量从半导体元件中排出。

  在上述实施形式中,热应力还通过载体基片材料的选择减小,载体基片材料的膨胀系数尽可能接近半导体层的膨胀系数。

  另外一种实施形式中,载体基片具有一个多层结构。这种层序列由具有不同膨胀系数和弹性模量的材料制成。至少一个附加的载体基片层设置在第一个载体基片的下侧或者在那里压成薄片,从而可以补偿第一个载体基片上侧的拉伸。第一个载体基片的上侧比下侧更靠近半导体层。因为这些层相互固定地相连,它们必须膨胀到相同的长度。由于半导体和载体基片的不同膨胀系数和因此带来的不同的膨胀长度在加热时产生围绕层叠的一条中轴线的弯曲力矩。为了避免弯曲,这些层的厚度相互协调使得包括半导体层的每个层的弯曲力矩几乎相加为零,也就是说弯曲力矩必须本身消除。下述规则适于作为平面度(Planaritaet)的条件:

  (a)在一个成长基体上外延地沉淀出(Abscheiden)一个发光的半导体层,

  (f)腐蚀台形结构槽来限定在台形结构槽之间的单个芯片,其中台形结构槽至少分布在整个半导体层和整个接触层上,

  按照方法步骤(d),在粘合和浸润层上形成或者沉淀出一个机械性能稳定的载体基片最好借助于一种电镀方法实施。优点是可以平衡在浸润层的上表面的小的不平整性,而不产生粘合问题。

  在传统的连接技术中可能引起这种不平整的问题。借助于凡得瓦键合设置的载体基片要求例如特别平滑的上表面,从而原子力可以起作用。与此相反,尽管粘合平衡了更大的高度差异,但是通常要求使用有机材料,这些材料不耐热或者不耐溶剂的。此外,这种材料对于热量和电流具有一个微小的传导能力。

  使用钎焊方法设置载体基片没有上述的问题,但是对于污物比较敏感。在浸润层中的干扰例如会导致焊料不能粘附在这个位置上并且本身回缩。同样,更大的异物粒子使得焊料不能完全充满缝隙。在此,相关的区域可以比粒子大的多。焊料接缝中的干扰是另外一个可能的故障来源。这通过焊料的冶炼引起并且原理上没有危害,此时该结构特别在分离成长基体时承受不强烈并且不均匀的机械载荷或者热载荷。这种载荷没有出现在传统的III/V-材料体系中,因为成长基体可以通过热化学腐蚀去除。

  与此相反,由氮化物制成的半导体中,直到现在只有分离方法使用了高的热载荷(例如激光发射)和机械载荷(例如裂缝-分离)。在这些情况下,在半导体层和载体基片之间的钎焊连接更强烈地被加载并且因此容易引起上述问题。在机械分离过程中可能出现这种情况,即钎焊连接的一处薄弱位置引起钎焊层中一个寄生的裂缝并且因此会影响到半导体粘合在载体基片上。在激光发射过程中,位于成长基体和半导体(氮化物)的氮化物之间的分界面通过激光照射局部热分解。所产生的多余的热量必须通过半导体和结合层(Bondschicht)排出。当然,焊料中的裂缝致使热量堵塞更加严重并且因此导致局部过热。由于焊料的不同热膨胀系数或者局部熔化,其导致的可能结果含盖了从半导体或者触点的热损伤到形成裂缝或者分层等各种情况。由于这些原因,不需要一个钎焊层的载体基片的电镀对于基于氮化物的半导体元器件是特别有利的。

  图2a和b分别是处于热应力下元器件的示意截面图和一个弯曲晶片的示意截面图,

  图3a,b和c分别是一种按照本发明元器件的第二个实施例在不同运行条件下的示意截面图,

  图6a和b分别是一种按照本发明元器件的第五个实施例在不同运行条件下的示意截面图,

  图7a至7g是一种按照本发明方法的第一个实施例的几个方法步骤的示意截面图,

  图9a至9f是一种按照本发明方法的第二个实施例的几个方法步骤的示意截面图,

  图10a至10g是一种按照本发明方法的第三个实施例的几个方法步骤的示意截面图,

  图11a至11d是一种按照本发明方法的第四个实施例的几个方法步骤的示意截面图,

  图12a和12b分别是第四个按照本方法的实施例的一个安装方法的示意截面图,

  图13a和13b是一种按照本发明方法的第五个实施例的几个方法步骤的示意截面图。

  相同的或者相同作用的元件在图中以同样的附图标记表示。特别是层的厚度为更好的理解在图中没有按照比例示出。

  图1中示出的半导体元器件具有一个半导体层2,该层设置在一个接触点8和接触层3之间。接触层3也可以设计成一个中断的和/或结构化的层,其例如具有多个环形的表面。例如半导体层2包含氮化镓(GaN)并且触点3、8包含铂、钯或者铝。接触层3(小于大约5纳米厚)位于一个反射层4(厚约为100纳米)上,该层特别在光电应用中对于光效率是特别重要的。分别根据光的波长,反射层4可以例如具有用于红色的光谱范围的金或者用于蓝色的银和铝。如果反射层受到具有其它金属的合金的影响,那么接下来最好在反射层4上设置一个散射阻挡层5(例如由TiW(N)构成并且厚约0.5微米)。为了获得更好的粘合的效果,散射阻挡层5以一个粘合和浸润层6涂层(例如镀铬并且厚约1微米)。在浸润层6上连接一个载体基片7,该基片厚约50微米并且例如由金属制成,如特别是由镍、铬、铜和钨制成。载体基片的厚度通过元器件所需的机械稳定性和必要时所用的平衡热膨胀的措施来决定。一个钝化层9覆盖了至少半导体层2,从而保护半导体层不受污染。

  如果没有其它设定条件的话,上述材料以及尺寸也适用于其它按照本装置和本方法的实施例。

  图2a借助于箭头示出,在加热一种已知元器件时,半导体2和载体基片7的不同的膨胀系数如何在元器件内引起应力。因为半导体2的膨胀系数通常略小于载体基片7(通常是一种金属)的膨胀系数,所以载体基片7在加热的时候要比半导体膨胀得厉害。这可能在加工以及运行时导致弯曲。这种由热应力引起的如在图2a中示出的弯曲可能导致在半导体层2中产生断裂,这意味着元器件故障。图2b中示出基片23的弯曲22,也就是基片与平面的最大偏差。为了保护半导体层并且保证可加工性能,弯曲22应该限制在100微米以下。当在一种基片(直径5厘米)的弯曲超过100微米时,在碳化硅-基片上的氮化镓-外延层可能已经出现大范围的断裂。当载体基片7比大约5微米还要厚时,如果没有专门的避免热应力的措施,由温度引起的半导体2的损坏已经发生了。当载体基片7比15微米还要厚时,这种问题肯定出现。因此一个载体基片7没有任何平衡措施的时候不能超过15微米。为了在加工过程中所需的机械稳定性,这种厚度还一直需要薄下去,所以必须采取一个或者多个下文中按照本发明的措施。

  在图3a中的实施例具有一个垂直结构化的载体基片7,该基片由一个载体底板24、多个垂直的结构元件25和多个中间区域26构成。其上顺序地设置一个浸润层6、一个散射阻挡层5、一个反射层、一个接触层3和一个半导体层2。此处没有形成第二个接触点。在这个实施例中,结构元件25具有一个圆形的横截面,但是也可以采用其它形状。结构元件的高度最好以半导体2的横向尺寸按比例缩放,从而半导体宽度对结构元件-高度的比例不会超过系数15。结构元件最好具有一个至少为二的高的纵横尺寸比例(也就是高度/宽度),由此它可以更好的弯曲并且可以平衡热应力。例如,结构元件高为5-20微米并且具有一个5-10微米的直径。载体底板的厚度最好选择得和结构元件一样高并且通常在20微米和100微米之间。厚度必须在加工和运行期间给予元器件充足的机械稳定性。此外,厚度是一个时间问题、材料问题并且最后还是一个成本问题。中间区域26可以以一种在结构化期间所用的光致抗蚀剂填充、不填充(也就是空的)或者如在下文中的实施例那样以另外一种材料填充。

  在图3b中示出了处于加热状态的图3a中实施的元器件。元器件以一个非常小的载体基片-表面部分固定在一个连接印制导线上。在加热过程中,载体基片7本身比半导体层2膨胀得厉害,其中结构元件25的下部与载体底板24匹配并且上部与半导体层2的延伸匹配。结构元件通过弯曲平衡这种膨胀差异,从而在这个实施例中,结构元件本身向内弯曲。这具有这样的后果,即载体底板24的棱边和半导体层2的棱边轻微向上弯曲。当元器件或者载体基片7没有固定的时候,也是这种情况。

  与此相反,如图3c所示,当元器件平面地固定在一个电路板或者连接印制导线的棱边向下弯曲。在此,结构元件25的上部也如图3b所示的那样向内弯曲,但是因为刚性并且平面地固定的载体底板24形成半导体层2表面的一个小的凸起(src=。

  在另一个实施例中,图3a所示的元器件的中间区域26以一种填充材料27(其比载体基片7的材料更具弹性)为了改善元器件的稳定性能来填充。这在图4中示出。在此,结构元件25和载体底板24例如由镍和由金制成的填充材料27制成。其它的材料,如聚合物也可以用作填充材料27。

  图5中示出一个实施例,该实施例还提供了避免在这么一种元器件中的热弯曲应力的一种方案。图5中所示实施例的载体基片7例如由两个不同的具有不同膨胀系数和弹性模量的材料构成较薄的载体基片层20例如比厚的载体基片层21具有一个更高的弹性模量和更小的膨胀系数。通过具有更小的膨胀系数的载体基片层20和层的厚度,载体基片7在半导体层2上的拉伸局部地被补偿。例如上载体基片层21由50微米厚的铜制成并且下载体基片层20由1.3微米厚的钨或者2.7微米厚的铬制成。也可以使用超过两种不同材料。在此处没有形成第二个接触点8和可能的钝化层9。

  图6a中示出了在图4中所示元器件的一种变型。在此,载体基片7具有一个唯一的垂直的结构元件25,该结构元件中心地或者中间地设置在结构元件25下方,也就是说,与半导体层2中心对齐。这个结构元件25为元器件形成了一个稳定的核心并且尺寸限制在使得热应力还没有导致故障。例如这个结构元件25的横截面是圆形的,当元器件具有一个大约为300微米的直径时,结构元件的横截面的直径大约为100微米。结构元件25其它的形状和尺寸也是可以想像的。剩下的外部空间以一种软的材料填充,这种材料可以吸收热应力。如上边对图4所述的那样,例如镍适用于结构元件25和载体底板24并且金适用于填充材料。而填充材料应总能把热量从元器件中排出。

  图6b示出处于热应力下的图6a所示的元器件。在此,半导体层比图1所示的元器件受到更少的载荷,因为一个在强烈膨胀的载体基片和半导体层之间的小的分界面受到载荷并且因此只有极小部分作用到在图1中所示的元器件上的应力会作用到半导体层2。填充材料27不仅匹配载体基片7的膨胀而且也匹配半导体2的膨胀。

  在图7a至g中示出制造图1所示的、按照本发明的元器件方法的示意流程。所需半导体层2外延地沉淀在一个成长基体1上(参见图7a)。在这个例子中,氮化镓外延地沉淀在蓝宝石上。

  如图7b所示的那样,半导体层2随后有利地借助于汽化渗镀或者溅射设置一个接触层3。因为之后所涂覆的层不能透光,所以这层在光电元器件中可以很好地反射。但是,通常镜面金属化对半导体层3的接触不利。因此一个附加的反射层4可以设置在接触层3上,其中接触层3通过非常薄的半透明的或者设有孔的由可以更好导电的接触金属制成的层形成,从而接触层3吸收很少的光。如果镜面由具有其它金属的合金破坏,应接下来在反射层4上设置一个散射阻挡层5。反射层4和/或散射阻挡层5可以借助于汽化渗镀或者溅射来设置。

  作为最上边的层,在散射阻挡层5上设置一层粘合和浸润层6。这最好借助于汽化渗镀或者溅射进行并且可以由铬、镍或者可以导电的TiO制成。(参见附图7c)

  在粘合和浸润层6上,一个载体基片7例如借助于溅射、一种CVD方法(即一种化学气相沉淀方法)、一种电镀方法、无电流电镀或者另外一种已知的方法一直沉淀到所需的厚度。参见图7d。载体基片的厚度基本上针对在加工和运行期间所需的机械稳定性、最大允许的热应力,在半导体内出现断裂之前并且之后,是否采取如安装一个辅助基片(如下文中所述的那样)那样的措施。如果没有平衡热应力的措施,载体基片不会超过15微米的厚度。因为这个厚度对于加工来说太薄了,采用了辅助基片12。(参见图8和下文中的说明)

  载体基片7应该由一种材料制成,这种材料应该具有好的导热和导电能力以及机械稳定性。不平整性和异物粒子也应该通过载体基片7来平衡。因为沉淀可以在室内温度时进行,在加工时一种内部散射不必担心。最好使用一种电镀方法。汽化渗镀具有这样的缺点,沉淀速率相对较小并且所沉淀的层具有较小的强度。与此相反更加适合的是溅射方法、一种气相沉淀(CVD方法)和一种液相沉淀。

  如图8所示,最好在载体基片7上还设置一层钎焊层11,以便在该层上方结合另外一层辅助基片12。例如可以使用一层机械上稳固的半导体例如硅、锗、碳化硅或者一种由钼或者钨制成的金属基片。钎焊层11例如具有一种金/锌混合物。当金属层本身不是太厚或者它的镀层特别昂贵时,需要一种辅助基片12。因为钎焊层11此时与半导体层2相距很大的距离,它的不好的机械性能(如前文所述那样)不会影响分离工艺。钎焊层11和/或辅助基片12可以借助于溅射、汽化渗镀或者镀层来江南app官网下载设置。在去除成长基体1后存在这样的可能性,在选择一种低熔点的钎焊时,辅助基片12又被去除并且再次投入到这一工艺中或者被另外一个基片(例如由铝或者铜制成的便宜的基片)所替换。此外,辅助基片12也可以借助于一个粘合方法(例如src=,参见网址来固定。

  在设置了载体基片和可能采用的辅助基片后,成长基体1从半导体层2分开。按照所选的成长基体1和半导体2可以使这个加工步骤通过化学分解成长基体1、一个牺牲层(Opferschicht)、一种激光-发射的方法、一个设有理论断裂点的压成薄片的成长基体或者另外一种已知的方法来实施。

  如砷化镓(GaAs)或者硅的基片材料可以容易地被化学分解。成长基体在这里消失了。此外,半导体或者本身对于腐蚀液是惰性的或者安装有专门的防腐蚀层。另外一种方案是在半导体层2中设置一层牺牲层,该层可以有选择地被腐蚀。以这种方式,成长基体1不会消失并且又可以再次投入这一工艺中。

  用来在短波光波范围内产生光的氮化物材料体系中直到现在没有合适的化学腐蚀方法,不仅对于常见的基体、如蓝宝石或者碳化硅而且对于半导体(如氮化铝、氮化镓、氮化铟)。因此,在这里为了分离半导体层2例如使用了激光-发射的方法。在此可以这样使用,氮化镓在以一束激光照射下可以分解成镓和气态氮。具有光子能量的一束激光足够分解氮化镓,但是不足以分解成长基体。激光通过蓝宝石发射,蓝宝石在所需波长中一直都是透明的。在蓝宝石的边界层上,氮化镓被分解并且由于产生的气体和压力使半导体层2与蓝宝石-成长基体1分开。在成长基体1被分离后,元器件在图7e中显示。当然,如果在碳化硅上沉淀氮化镓,这种方法就不可能了,因为碳化硅比氮化镓具有一个更小的带隙并且因此先于氮化镓分解。

  此外还有这样一种方案,半导体层2沉积在一层已经压成薄片的成长基体1上。这样一种已经压成薄片的成长基体1(例如src=或者src=作为最上边的层具有一个粘合层,粘合层设有合适的理论断裂点。在这个点上,薄的半导体层2在设置了载体基片7之后于成长基体1分开。

  台形结构槽10至少在半导体层2和接触层3之间这样被腐蚀,即限定出台形结构江南app官网下载槽10之间的单个芯片。台形结构槽10至少分布在整个半导体层2和接触层3的范围内。台形结构槽10横截面的形状例如在图7f中显示。其它形状也是可以的。对台形结构槽10的腐蚀可以借助于图片光刻技术或者与干腐蚀相结合的其它已知方法,例如反应离子蚀刻(也就是活性离子蚀刻)。

  另外一个方法步骤中,按照图7f触点8借助于溅射或者汽化渗镀设置在半导体层2上。触点8例如含有铝。可能的线(例如由氮化硅或者氧化硅制成)借助于溅射或者一种CVD方法设置在部分半导体层2(该层没有被触点8覆盖)上并且至少设置在接触层3的侧面上。

  为了优化光输出耦合,可选择在半导体或者在钝化层9中制成三维结构。因为光首先从半导体中输出耦合,当这样一种结构在半导体层2中而不是在钝化层9中生成,其具有更好的效果。但是,改善光输出耦合的结构当然可以在这两层中生成。

  在设置触点8或者可能的钝化层9之前,例如一种角锥体结构(该结构至少在每个角锥体上具有三个可见的表面)蚀刻到半导体层2内。在半导体层2与成长基体1分开之后,半导体层2的表面一定程度上变得粗糙。

  特别是通过一种非隔热的(anisotropisch)蚀刻方法如一种反应离子蚀刻方法产生角锥体结构。但是,根据所选择的半导体,该结构也可以借助于热化学腐蚀或者干腐蚀方法生成。例如一种反应离子蚀刻方法或者ICP方法(感应耦合等离子)更适合于氮化镓的结构化,其中对于一种砷化镓-半导体也可以使用热化学腐蚀。在这样一江南app官网下载种结构化之后,触点8并且最好一层钝化层9被设置后,从而保护表面不受污染。

  最后,芯片沿着台形结构槽10例如通过锯或者激光切割来分割。图7g中示出了利用一根锯条分割的过程。

  图9a至9f是图7a至7g中所示方法的一种变型的方法步骤的部分草图。只要没有其它的说明,对上述实施例中材料和方法的规定也适用于以下实施例。把半导体层2、接触层3和反射层4设置在生长基体1上按照图7a和7b的上述说明来实施。在这种情况下,反射层4集成在接触层3中。这个组合的层借助于标记3+4在图中标出。

  如图9a所示,在半导体层2和成长基体1分离之前,台形结构槽10刻进接触-/反射层3+4和半导体层2中。当台形蚀刻工艺对一个位于其下面的层产生问题的上述特别有利。例如在上述方法中在台形蚀刻工艺之前设置散射阻挡层5、浸润层或者载体基片7,但是在这种方法中只有在台形蚀刻工艺之后并且因此不能进行蚀刻。在蚀刻之后层叠以单个小岛的形状立在成长基体1上,也就是立在接触-/反射层3+4上。接下来,一个钝化层9平坦地设置在没有被散射阻挡层覆盖的接触-/反射层3+4和半导体层2上和在部分位于台形结构槽10里的成长基体1上。

  按照图9c,载体基片7例如在浸润层6上电镀,一直达到所需厚度,从而台形结构槽10也被填满了。

  成长基体1按照上述分离方法中的一个方法与半导体层2分离。在此,部分位于台形结构槽中的钝化层9也被去除了,参见图9d。

  按照图9e,触点设置在半导体层2上。为了更好地保护半导体层2不受污染,钝化层9在半导体层2上扩宽。

  另一个按照本方法的实施例在图10a至10g中示出。这种方法直接在前述按照设置浸润层6的方法之后(比较图9b和10a)。取代载体基片7如图9c示出的那样平坦地设置,分隔接片13例如由一种光致抗蚀剂借助于图片光刻技术、光刻方法或者由一种类似的方法通过电镀成形设置。这可以这样实现,即光致抗蚀剂平坦地电镀在浸润层6上一直到厚度为10微米,从而所有台形结构槽在它的整个长度上也完全被填充。按照合适的曝光,光致抗蚀剂(位于台形结构槽之间并且位于半导体层2上边)可以有选择地被去除(参见图10b)。重要的是,这种材料可以有选择地被去除。分隔接片13可以利用先进的抗蚀系统(例如一种光刻方法或者一种合适的光致抗蚀剂如产自MicroChem公司的ma-P100或者SU-8)实现非常高的纵横比。有利的是分隔接片尽可能的窄。分隔接片13越窄,越少可利用的晶片表面通过分隔接片被浪费。这意味着,每个晶片的芯片数目增加了并且降低了成本。

  在分隔接片13之间的中间区域在半导体层2之上根据图10c例如电镀地利用一种适合作为载体基片7的材料最大填充到分隔接片的高度。然后,分隔接片借助于一种溶剂或者通过蚀刻有选择地去除。由此产生的载体基片-小岛71在图10d中示出。为了简化进一步加工所需的操作,载体基片-小岛71连同台形结构槽完全被一种辅助材料14以可以支承的厚度涂层。涂层后的元器件在图10e中示出。辅助材料14可以通过一种溅射方法、一种CVD方法、一种电镀方法、无电流电镀或者另一种已知的方法涂覆。也可以考虑使用金属、合适的聚合物(例如聚酰亚胺)或者压转安装的玻璃(src=。机械强度也可以通过在第二种基片上粘合或者钎焊来实现。但是重要的是,辅助材料14又可以有选择地被去除。

  在涂覆辅助材料14之后,成长基体1以一种已知的方法与半导体层2分开。如图10f所示,接下来把触点8设置在半导体层2上。

  元器件现在不需要机械力就可分开。一种底膜15在触点8上面设置在半导体层上并且辅助材料1例如通过蚀刻有选择地去除。然后元器件自动被分开,如图10g所示,其已经立于一个底膜15上。如果有足够的蚀刻率,这种分离过程可以非常快。与用锯分割不同的是,使用锯分隔时的时间消耗简单地与元器件的数量成比例,此处的时间消耗与元器件的数量和晶片尺寸无关。这比通过锯加工具有附加的优点,即对元器件的每个尺寸限制被去除了。也可以制造圆形的的或者四角的元器件。通过窄的分隔接片13减少了晶片表面的浪费,浪费的晶片表面作为没用的锯屑被去除了。

  图11a至11d是另一个实施例的草图,该图描述了最后提到的方法的一些变化。在这个实施例中,本方法基本上与按照在图10a至10c总结的示意图相同,除了分隔接片13上侧的横截面具有一个尖端。载体基片7没有只是涂覆到分隔接片13的高度,而是这一过程被继续下去,从而整个结构连同分隔接片13平坦地被涂层。这在图11a中示出并且可以用相同的材料如用于载体基片7的材料或者另一种材料来实行。

  被涂覆的结构应该具有足够的支承能力,使得成长基体1可以容易地被去除。触点8可以设置在半导体层2上,参见图11b。

  在分隔接片13例如借助于有机溶剂从半导体层2侧面分解之后,图11c显示元器件。因此每个芯片在一定程度上自由立在载体基片-小岛上。因为所连接的载体基片层相对较薄,元器件可以如图11d所示的那样以较小的力剪开。分隔接片的尖形的形状支承剪切过程并且还可以有利地影响到一种载体基片-材料,这种材料具有一个较小的剪切强度。

  图12a和12b示出了一个具有多列元器件的完整晶片的部分,并且还示出了多列元器件如何例如借助于热压法固定在连接印制导线断开或者中断连接并且行驶到下一区域。在此,因为只是走过很短的路程,这种方法也适合于装配具有更多件数(例如本身发亮的三原色-显示)的表面。

  图13a和13b是另外一种实施例的草图,该实施例示出了图10a至10g所示方法的另外一种方案。在此,元器件没用光致抗蚀剂并且没有结构化。浸润层6没有如图10a所示的那样设置在整个上表面上,而是在本实施例中只是在最外侧的层上设置在半导体层2上,也就是说没有待浸润的材料位于台形结构槽的侧面或者上表面上。如图13a所示,一个反浸润层16设置在台形结构槽的侧面或者上表面上。这种反浸润层16可以是电介质,如氮化硅或者氧化硅。浸润层6例如由金或者钛制成。

  例如载体基片材料(例如镍)在无电流沉积过程中只是在浸润层6上增厚。如果这一过程在台形结构槽产生之前被停止,分离的载体基片-小岛71如图13b那样显示出来。这种元器件可以如在图10d中显示的元器件那样继续加工。尽管载体基片-小岛71的不可变形不如在光致抗蚀剂方法(即在图10a至10g中所示的方法)那样好,但是为此人们节省了用于一种涂装工艺(Lackprzessierung)和曝光的费用。

  图3a、4和6a所示的按照本发明的元器件以合适的变型也可以按照本发明的方法制造出来,即按照图7、9、10、11和13所示的方法。

  为了制造在图3a、4和6a中所示的元器件,载体基片7或者载体基片-小岛71必须结构化。这种结构化例如借助于图片光刻技术、一种光刻方法或者另外一种已知的方法实现。以借助于图片光刻技术为例,在设置载体基片7之前就应该设置一层合适的光致抗蚀剂在浸润层6上,相应地被曝光并且被蚀刻,从而获得所需元器件的垂直结构元件或者结构元件25的阴模。为了使结构元件25获得高的纵横比,最好使用一种光刻方法或者一种适合的光致抗蚀剂(例如NanoTM的ma-P100或者SU-8)。

  为了制造在图4或者6a中所示的元器件,当光致抗蚀剂足够弹性时,其例如在元器件中使用光刻方法之后去除,或者中间区域26可以被一种附加的填充材料27填充。后者应该在光致抗蚀剂分解之后实施。这可以通过一种喷射法(其中例如向中间区域中注射一种热塑性塑料)通过流入一种液相的填充材料27,例如在高温下通过流入一种液相的稍后干燥或者硬化的(如环氧树脂)粘合剂或者通过另外一种已知的方法来实现。

  在图7a至7g所示的方法范围内,在达到图7c所示的制造阶段之后出现制造一种在图3a、4或者6a所示的元器件的分枝。如上文已经描述的那样,当致力于制造在图3a或者4所示的元器件时,光致抗蚀剂此处设置在浸润层6上并且利用更多结构元件25的阴模来结构化。当实现在图6a所示的元器件时,另一种方案是光致抗蚀剂利用结构元件25的一个阴模被结构化。之后,在实施上述方法中的一个方法之后沉积载体基片7,当然在光致抗蚀剂直到达到所需的载体底板24的厚度(例如50微米)。载体基片因此例如是整体式的。光致抗蚀剂可以在任何时候在分离元器件之前被分解,或者也可以不分解。当光致抗蚀剂比载体基片7的材料更有弹性或者更软,则光致抗蚀剂同时作为在图4或者6a中所示的元器件的填充材料27。否则元器件可以如图7e至7g所示的那样继续加工。

  在到达图9b所示的加工状态之后,载体基片7也可以结构化。如上所述,光致抗蚀剂设置在浸润成6上并结构化,并且设置载体基片7使得至少一个结构元件和一个中间区域成形以及形成一个载体底板24。在可选择地分解光致抗蚀剂并且可选择地使用一种填充材料27之后,可以按照图9d至9f继续加工。

  相似的是,结构化可以在到达图10b所示的制造阶段之后开始。在此,光致抗蚀剂设置在位于分隔接片13之间的浸润层6上并结构化。如上所述,载体基片7设置在位于分隔接片之间浸润层6或者在光致抗蚀剂上,从而也形成一个载体底板24。按照图10d至10g的继续加工可以在分解或没有分解光致抗蚀剂以及使用或不使用填充材料27的情况下实施。

  在图11a至11d所示的方法之后,载体基片可以如上所述地结构化。结构元件25低于分隔接片13,从而元器件在一个可能的剪切方法中可以丧失足够的机械稳定性。例如结构元件25高约15微米并且分隔接片13高约50微米。分隔接片13的高度通常可以在50微米和200微米之间,但是分隔接片13越高,那么载体基片7越厚并且需要更多的材料,这又是一个成本问题。

  按照在图13a和13b中所示的方法可以在图13a所示的浸润层6上为了制造一种在图3a、4或者6a中所示的元器件形成一个结构化的载体基片7。

  本专利申请要求德国专利申请10245631.-33的优先权,对此,它的公开内容通过引用一并合入本发明当中。

  本发明的保护范围不受借助于实施例说明的本发明的说明书所限制。相反的,本发明包括每个新的特征以及每个特征的组合,特别是包含在权利要求书的每个特征的组合,即使这种组合没有明确地在权利要求书中给出来。

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  本发明涉及一种半导体元器件。为了避免或者补偿元器件中的热应力,该半导体元器件具有一个发光的半导体层或者一个发光的半导体元件、两个接触点和一个水平结构化的载体基片。热应力由于温度变换并且因为半导体和载体基片不同的膨胀系数在加工和运行过程中产生。使载体基片结构化从而热应力充分地被避免或者被补偿,使得元器件不产生故障。 。