光電子半導體器件的制作方法

專利名稱：光電子半導體器件的制作方法
光電子半導體器件
提出了一種光電子半導體器件。本專利申請要求第10 2009 023邪4. 9號德國專利申請的優先權，其公開內容通過引用結合于此。一個要解決的任務是，提出一種特別緊湊的半導體器件。根據至少一個實施形式，光電子半導體器件包括第一支承體。該支承體具有上側以及與上側對置的下側。第一支承體可以是導電材料構成的支承板，例如金屬構成的支承板，其用作半導體器件的電接觸面。第一支承體也可以借助電絕緣材料、例如陶瓷構成的基本體形成。基本體于是可以在上側和/或下側上設置有連接部和印制導線。第一支承體具有第一區域和第二區域。也就是說，第一支承體被劃分為區域，其中這些區域在至少一個物理特性方面、例如其在垂直方向上的厚度方面彼此不同。在此，“厚度”意味著兩個區域的每個的伸展，其中“垂直”表示與第一支承體的主延伸平面成直角的方向。“區域”于是在該上下文中是至少局部地構建并且形成支承體的任何三維結構。就此而言，第一區域與第二區域一同構建第一支承體。第一區域和第二區域優選直接融合，使得在第一區域和第二區域之間既不形成間隙也不形成中斷。例如，第一支承體一件式地構建， 和/或第一區域和第二區域借助相同的材料形成。根據至少一個實施形式，第一區域具有比第二區域在垂直方向上更大的厚度。根據至少一個實施形式，在第一支承體上的上側上設置有至少一個光電子半導體芯片。光電子半導體芯片例如可以是發光二極管芯片。發光二極管芯片 (Lumineszenzdiodenchip)可以是發光二極管芯片或者激光二極管芯片，其發射紫外光至紅外光范圍中的輻射。優選的是，發光二極管芯片發射在電磁輻射的光譜的可見范圍或者紫外范圍中的光。同樣地，光電子半導體芯片也可以是接收輻射的芯片，例如是光電二極管。所述至少一個光電子半導體芯片例如設置在上側上的第一區域中。根據至少一個實施形式，光電子半導體器件具有至少一個、例如恰好一個電子部件，其設置在第一支承體的下側上的第二區域中。第一區域在垂直方向上突出于在下側上的第二區域。這會意味著，第一支承體的上側是沒有凸起或者下沉的平面并且由此是“平坦”的，而下側由于第二區域通過第一區域的突起而具有凸起，例如階梯形式的凸起。換而言之，支承體在橫向方向上被劃分為至少兩個區域，其中支承體在第一區域中在垂直方向上具有比第二區域中更大的厚度。此外，所述至少一個電子部件與所述至少一個光電子半導體芯片導電連接。例如， 這可以通過如下方式實現第一支承體本身是導電的或者借助電印制導線和接觸端子而建立在電子部件和光電子半導體芯片之間的電接觸。根據光電子半導體器件的至少一個實施形式，半導體器件包括第一支承體，其具有上側以及與第一支承體的上側對置的下側，其中第一支承體具有第一區域和第二區域。 此外，光電子半導體器件具有至少一個光電子半導體芯片，其設置在第一支承體上的上側上。此外，光電子半導體器件具有至少一個電子部件，其設置在第一支承體的下側上的第二區域中。第一區域在垂直方向上具有比第二區域更大的厚度，其中在下側上，第一區域在垂直方向上突出于第二區域，并且所述至少一個電子部件導電地與至少一個光電子半導體芯片連接。這里描述的光電子半導體器件在此尤其是基于如下認識在例如半導體芯片旁將電子部件安裝在相同的面上、例如安裝在支承體的上側上是耗費位置的，因為這樣必須將上側選擇得足夠大，使得兩個部件(光電子半導體芯片和電子部件)可以共同地安裝在上側上。這尤其是導致對支承體的性質和幾何結構的限制，因為例如必須找到在半導體器件的大小和半導體器件的發射特性之間的折衷。現在為了實現特別是非常緊湊并且節省位置的半導體器件，這里描述的光電子半導體器件利用如下思想使用具有第一區域和第二區域的支承體，其中第一區域在垂直方向上具有比第二區域更大的厚度，并且在下側上在垂直方向上突出于第二區域。電子部件于是在下側上設置在第一支承體的第二區域中，其中同時將光電子半導體芯片設置在支承體的上側上。光電子半導體芯片和電子部件由此在支承體的對置的側上。通過電子部件放置在與上側對置并且由此也與半導體芯片對置的側上，能夠有利地實現至少減小支承體或者光電子半導體器件的橫向伸展。此外，構建用于安裝電子部件的下側可以用作半導體器件的電接觸標記，其中在下側上安裝有至少一個電子部件。也就是說，例如第二區域或者電子部件本身可以用作負極標記O根據至少一個實施形式，所述至少一個電子部件在垂直方向上并不突出于第一支承體。這可以意味著，第一區域突出于電子部件或者所述至少一個電子部件在橫向方向上與第一區域齊平地結束。有利的是，通過所述至少一個電子部件在垂直方向上并不突出于第一支承體而將部件的垂直伸展保持得盡可能小，因為在該情況中第一區域的厚度與所述至少一個光電子半導體芯片的垂直伸展一同地可以同時為整個半導體器件的最大垂直伸展。此外，于是在第一區域中的下側形成用于半導體器件的安裝面或者接觸面。根據光電子半導體器件的至少一個實施形式，第二區域通過在第一支承體中的底切部來形成。在該上下文中，“底切部”意味著在第一支承體中的邊緣側的凹陷，該凹陷可以從外部自由地到達并且通過第一支承體的至少兩個側面形成邊界。例如，底切部借助刻蝕、 壓印、沖壓、鋸割、銑削或者材料剝離的其他形式來引入到第一支承體中。例如，通過底切部 “突然地”、例如以階梯的形式增大了在垂直方向上從第二區域出發朝著第一區域的方向的厚度。在該上下文中，“突然”意味著，下側在橫向方向上、即平行于第一支承體的主延伸平面地從一個部位到下一個部位可預先給定地具有在垂直伸展中的變化。同樣可能的是，第二區域通過多個底切部形成，所述底切部于是構建階梯形的梯結構。于是可能的是，在一個或者多個階梯上分別安裝有電子部件。根據光電子半導體器件的至少一個實施形式，第二區域通過在第一支承體中的凹處形成。凹處是在支承體中的加深部，該加深部具有開口并且可以從下側自由到達。此外， 凹處例如具有底面和至少一個側面。底面和側面通過支承體形成。底面可以位于凹處的與開口對置的側上。開口和底面通過側面彼此連接。在該情況中也可能的是，不是僅僅一個凹處而是多個不同伸展的凹處引入到第一支承體中，它們于是分別構建階梯形的突出部分，在這些突出部分上例如分別安裝有電子部件。根據至少一個實施形式，第二區域在至少三側圍繞第一區域。同樣可能的是，第二區域完全包圍第一區域，例如框架狀地包圍第一區域。例如，構建第二區域的底切部沿著第一支承體的邊緣在三側上走向。根據光電子半導體器件的至少一個實施形式，光電子半導體芯片和電子部件分別借助接合線與另外的支承體導電連接。該另外的支承體可以由與第一支承體相同或者不同的材料形成。此外，例如關于劃分為第一區域和第二區域，該另外的支承體可以具有相同的幾何特征。例如，該另外的支承體與第一支承體一樣通過第一區域和第二區域形成，其中在該情況中第一區域也在垂直方向上在下側突出于第二區域。該電子部件或者另外的電子部件于是可以在第二區域中設置在該另外的支承體的下側上。根據至少一個實施形式，所述至少一個光電子半導體芯片在側面被殼體本體圍繞。殼體本體于是至少局部地覆蓋第一支承體和/或該另外的支承體的上側。例如，在橫向方向上，殼體本體圓形、橢圓形或者矩形地圍繞光電子半導體芯片。例如，殼體本體除了芯片安裝區域之外完全覆蓋第一支承體和/或第二支承體的表面。殼體本體可以借助熱固性材料或者熱塑性材料、例如環氧化物來形成，或者也可以借助陶瓷材料形成或者由這種材料構成。同樣可能的是，殼體本體借助硅樹脂或者其他的、例如橡膠類型的材料或者所述材料的混合物形成。根據至少一個實施形式，殼體本體至少局部地將所述至少一個電子部件成型。在該上下文中，“成型”意味著，殼體本體與電子部件直接接觸，將電子部件至少局部地包圍并且于是在殼體本體和電子部件之間既不形成間隙也不形成中斷。有利的是，電子部件通過殼體本體而被保護免受外部影響，例如濕氣或者機械負荷的影響。也就是說，第一支承體于是在下側上僅僅在第一區域中沒有殼體本體并且在第二區域中被殼體本體覆蓋。有利的是，通過將電子部件放置在第一支承體的下側上，殼體本體在第一支承體的上側上的垂直伸展除了光電子半導體芯片的垂直伸展之外不再附加地同時包括電子部件和可能的接合接觸部的垂直伸展。這導致特別扁平的殼體，因為對于殼體本體的垂直伸展而言僅僅所述至少一個光電子半導體芯片的垂直伸展還是決定性的。同樣可以實現一種殼體本體，其通過第一支承體的上側的縮小而具有小的橫向伸展。根據光電子半導體器件的至少一個實施形式，殼體本體在垂直方向上并不在下側突出于第一區域。如果電子部件不突出于第一區域，則可能的是，殼體本體也并不突出于第一區域。同樣可能的是，殼體本體在橫向方向上與第一區域中的下側齊平地結束。這能夠有利地實現，在第一支承體的下側上，第一區域的暴露的部位可以用作半導體器件的接觸面或者安裝面，而第二區域連同電子部件完全地被殼體本體覆蓋。根據光電子半導體器件的至少一個實施形式，殼體本體將第一支承體與該另外的支承體機械地連接。這可以意味著，除了第一支承體之外，該另外的支承體也在其上側或者下側以及側面上用殼體本體至少部分地覆蓋，并且殼體本體于是防止兩個支承體相對于彼此的機械滑動。有利的是，于是實現了一種器件，其例如對外部的機械作用是特別穩定的， 并且于是將第一支承體和該另外的支承體在其位置上相對于彼此穩定。此外，殼體本體可以電絕緣地在兩個支承體之間。
根據至少一個實施形式，電子部件包含或者是防止由于靜電充電而導致的損壞的保護電路。例如，電子部件可以是ESD(靜電放電)保護元件。ESD保護元件適于將例如在光電子半導體芯片的截止方向上出現的電壓尖峰導開。ESD保護元件例如是以下部件之一 變阻器、發光二極管芯片、齊納二極管、電阻器。ESD保護元件于是與光電子半導體芯片并聯或者反向并聯地連接。如果電子部件譬如是發光二極管芯片，則該發光二極管芯片與光電子半導體芯片反向并聯地連接。該發光二極管芯片于是同樣用于產生輻射。根據光電子半導體器件的至少一個實施形式，所述至少一個電子部件包含用于所述至少一個光電子半導體芯片的控制電路。借助控制電路，光電子半導體芯片例如可以對亮度和發熱進行控制。下面借助實施例和附圖
進一步闡述這里描述的器件。圖la、lb、2aJb、2C、2d和加示出了這里描述的光電子半導體器件的實施例的示意圖。在實施例和附圖中，相同或者作用相同的組成部分分別設置有相同的附圖標記。 所示的元件不能視為是合乎比例的，更確切地說，各元件可以為了更好的理解而被夸大地示出。圖Ia在沿著剖切線A-A的示意性截面圖中示出了這里描述的光電子半導體器件 100的實施例。第一支承體IA具有上側IlA以及與上側IlA對置的下側12A。此外，第一支承體IA具有第一區域Bl和第二區域B2。第二區域B2通過底切部5A 形成，其中第一區域Bl具有厚度D1，而第二區域B2具有厚度D2。底切部5A通過支承體IA 的兩個側面形成邊界，其中在側面之一上安裝有電子部件3。在第一區域Bl中在支承體IA 的上側IlA上安裝有光電子半導體芯片2。光電子半導體芯片2和電子部件3于是在支承體IA的對置的側上。在此，第一區域Bl的厚度Dl大于相加的、第二區域B2的厚度D2和電子部件3的垂直伸展。在圖Ib中借助示意性截面圖描述了根據這里描述的光電子半導體器件100的另一實施例，其中第二區域B2通過凹處13形成。在此，凹處13分別通過支承體IA的三個側面側向地形成邊界。在凹處13的底面上安裝有電子部件3。有利的是，尤其是凹處13為電子部件提供了保護避免外部影響，例如機械負荷。在圖Ia以及在圖Ib中，第二區域B2都在三個側面圍繞第一區域Bi。在圖加中借助示意性透視的側視圖進一步闡述了根據圖Ia的實施例，其帶有第一支承體1A、安裝在支承體IA的上側IlA上的光電子半導體芯片2。在該例子中，支承體 IA是金屬支承帶(例如由銅構成)，半導體芯片2通過該支承帶電接觸。此外，光電子半導體芯片2通過接合線接觸部21與另外的支承體IB導電接觸。該另外的支承體IB同樣可以是金屬支承帶(例如由銅構成)。此外可能的是，第一支承體IA和/或該另外的支承體 IB由陶瓷材料形成，其中于是光電子半導體芯片2借助施加在支承體IA和IB上的印制導線和接觸部導電接觸。此外，支承體IA和IB彼此電隔離。此外，支承體IB也具有下側12B 以及通過下側引入到第二支承體IB中的底切部5B。例如，底切部5B借助刻蝕工藝引入到支承體IB中。借助接合線接觸31，電子部件3與該另外的支承體IB導電接觸，其中底切部 5B用作接合線接觸31的接觸區域。在此，電子部件3是具有ESD保護電路的部件。
圖2b在示意性透視的俯視圖中示出了根據圖Ia和加的實施例。相比于圖Ia中示出的半導體部件100，現在半導體部件100設置有殼體本體4。殼體本體圓形地圍繞半導體芯片2并且覆蓋支承體IA和IB的上側IlA和IlB的所有暴露部位。殼體本體4將兩個支承體IA和IB以機械方式彼此連接。此外，殼體本體4用于兩個支承體IA和IB的電絕緣。在此，殼體本體4借助熱固性材料或者熱塑性材料、例如環氧化物來形成。同樣可能的是，殼體本體4可以借助陶瓷材料形成或者可以由這種材料構成。圖2c在示意性透視的仰視圖中示出了根據圖2b的實施例。又可以看到的是，安裝在底切部5A上的電子部件3，其借助接合線接觸31與該另外的支承體IB在底切部5B的區域中電接觸。此外可以看到的是，殼體本體4完全將電子部件3成型并且在橫向方向上與接觸面6齊平地結束。圖2d和2e示出了根據圖Ia和2a、2b和2c的實施例的另外的示意性側視圖或者仰視圖。本發明并未通過借助實施例的描述而受到限制。更確切地說，本發明包括任意新的特征以及特征的任意組合，尤其是權利要求中的特征的任意組合，即使該特征或者該組合本身并未明確地在權利要求或者實施例中說明。
權利要求
1.一種光電子半導體器件(100)，帶有一第一支承體(IA)，其具有上側(IlA)以及與第一支承體(IA)的上側(IlA)對置的下側(12A)，其中第一支承體(IA)具有第一區域和第二區域(B1，B2)；一至少一個光電子半導體芯片(2)，其設置在第一支承體(IA)上的上側(IlA)上；一至少一個電子部件(3)，其設置在第一支承體(IA)的下側(I2A)上的第二區域(B2) 中，其中一第一區域(Bi)在垂直方向上具有比第二區域(B》更大的厚度，一在下側(12A)上，第一區域(Bi)在垂直方向上突出于第二區域(B2)，一所述至少一個電子部件(3)與所述至少一個光電子半導體芯片(2)導電連接。
2.根據權利要求1所述的光電子半導體部件(100)，其中所述至少一個電子部件(3) 在垂直方向上并不突出于第一支承體(IA)。
3.根據權利要求1或2所述的光電子半導體部件(100)，其中第二區域(B》通過第一支承體(IA)中的底切部(5A)形成。
4.根據權利要求1或2所述的光電子半導體部件(100)，其中第二區域(B》通過第一支承體(IA)中的凹處(13)形成。
5.根據上述權利要求之一所述的光電子半導體部件(100)，其中第二區域(B》在至少三個側面上圍繞第一區域(Bi)。
6.根據上述權利要求之一所述的光電子半導體部件(100)，其中光電子半導體芯片 (2)和電子部件(3)分別借助接合線01，31)與另外的支承體(IB)導電連接。
7.根據上述權利要求之一所述的光電子半導體部件(100)，其中所述至少一個光電子半導體芯片( 被殼體本體(4)側面地圍繞。
8.根據上一權利要求所述的光電子半導體部件(100)，其中殼體本體(4)至少局部地將所述至少一個電子部件C3)成型。
9.根據權利要求7或8所述的光電子半導體部件(100)，其中殼體本體(4)在下側 (12A)上在垂直方向上并不突出于第一區域(Bi)。
10.根據權利要求7至9之一所述的光電子半導體部件(100)，其中殼體本體(4)將第一支承體(IA)與所述另外的支承體(IB)以機械方式連接。
11.根據上述權利要求之一所述的光電子半導體部件(100)，其中所述至少一個電子部件⑶包含保護電路，以避免由于靜電充電導致的損壞。
12.根據上述權利要求之一所述的光電子半導體部件(100)，其中所述至少一個電子部件(3)包含用于所述至少一個光電子半導體芯片(2)的控制電路。
全文摘要
本發明提出了一種光電子半導體器件，帶有第一支承體(1A)，其具有上側(11A)以及與第一支承體(1A)的上側(11A)對置的下側(12A)，其中第一支承體(1A)具有第一區域和第二區域(B1，B2)；至少一個光電子半導體芯片(2)，其設置在第一支承體(1A)上的上側(11A)上；至少一個電子部件(3)，其設置在第一支承體(1A)的下側(12A)上的第二區域(B2)中，其中第一區域(B1)在垂直方向上具有比第二區域(B2)更大的厚度，在下側(12A)上，第一區域(B1)在垂直方向上突出于第二區域(B2)，所述至少一個電子部件(3)與所述至少一個光電子半導體芯片(2)導電連接。
文檔編號H01L25/16GK102460696SQ201080024683
公開日2012年5月16日 申請日期2010年5月5日 優先權日2009年6月4日
發明者斯蒂芬·普羅伊斯, 邁克爾·資特茲爾斯伯爾格爾 申請人:奧斯蘭姆奧普托半導體有限責任公司