(57)【要約】  オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントは、１次放射を送出する活性面（２０４）と、この活性面（２０４）に配置されたコンタクト端子（１０８）とを備えた半導体チップ（２０２，２０４）を有している。活性面（２０４）にはルミネセンス変換素子（２１０）が形成されている。活性面（２０４）とルミネセンス変換素子（２１０）との間に、結合部材（２０８）が設けられている。本発明では、このようなオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法について説明する。
2013507011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法において、
１次放射を送出する活性面（２０４）と、該活性面（２０４）に配置されたコンタクト端子（１０８）とを備えた半導体チップ（２０２，２０４）を、ウェハ積層体に設けるステップと、
前記活性面（２０４）に結合部材（２０８）を形成するステップと、
１次放射の一部分を２次放射に変換するルミネセンス変換素子（２１０）を、前記結合部材（２０８）に形成するステップと、
を有することを特徴とする、
オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法。
【請求項２】
前記ウェハ積層体は処理された半導体ウェハ（２００）である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ウェハ積層体は人工的なウェハ（４００）である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記ルミネセンス変換素子（２１０）は、前記半導体チップ（２０２，４０４）の色位置に従って選択されている、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記結合部材（２０８）は、ガラス、シリコーン、酸化アルミニウムまたは接着剤のうち少なくとも１つの材料を含む、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記コンタクト端子（１０８）を露出させるステップを有する、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記コンタクト端子（１０８）の露出をレーザアブレーションによって行う、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記コンタクト端子（１０８）の露出をフォトリソグラフィプロセスによって行う、請求項６記載の方法。
【請求項９】
オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントにおいて、
１次放射を送出する活性面（２０４）と、該活性面（２０４）に配置されたコンタクト端子（１０８）とを備えた半導体積層体（２０２，４０４）と、
前記活性面（２０４）に配置されたルミネセンス変換素子（２１０）と、
前記活性面（２０４）と前記ルミネセンス変換素子（２１０）との間に設けられた結合部材（２０８）と、
を含むことを特徴とする、
オプトエレクトロニクス半導体コンポーネント。
【請求項１０】
前記コンタクト端子（１０８）は露出されている、請求項９記載のオプトエレクトロニクス半導体コンポーネント。
【請求項１１】
前記コンタクト端子（１０８）に設けられた電子的な接触接続部材（３００，３０２）を含む、請求項９または１０記載のオプトエレクトロニクス半導体コンポーネント。
【請求項１２】
前記半導体積層体（２０２，４０４）と前記ルミネセンス変換素子（２１０）を取り囲むケーシングを含む、請求項９から１１のいずれか１項記載のオプトエレクトロニクス半導体コンポーネント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法およびオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントに関する。
【０００２】
オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの一例として挙げられるコンポーネントは、ルミネセンス変換素子を有している。この種のコンポーネントはたとえば刊行物［１］から公知である。このコンポーネントには、動作中に１次放射を送出するオプトエレクトロニクス半導体チップと、この１次放射の一部分を別の波長の２次放射に変換するルミネセンス変換素子が含まれている。ルミネセンス変換素子により透過された１次放射と、生成された２次放射とが重畳された結果、合成された放射が生じる。このようにして、たとえば白色光を放射する光源を用意することができる。
【０００３】
このような半導体コンポーネントの製造において殊に問題となるのは、色空間における半導体チップの１次放射の色位置ないしは色座標にある程度の製造のバラツキが生じることである。このような状況において望まれるのは、所望の放出特性を有する光源を実現する目的で、ルミネセンス変換素子を個々の色位置ないしは色座標に応じて選択して半導体チップに割り当てることである。
【０００４】
したがって本発明の課題は、所期の色位置ないしは色座標を有する半導体コンポーネントを提供することであり、ないしは相応の半導体コンポーネントを提供することである。
【０００５】
本発明によればこの課題は、独立請求項１記載のオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法ないしは独立請求項９記載のオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントによって解決される。
【０００６】
従属請求項には、本発明によるオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法もしくはオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの有利な実施形態が示されている。
【０００７】
実施形態の説明
オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法に関する種々の実施形態は、
−１次放射を送出する活性面と、この活性面に配置されたコンタクト端子とを備えた半導体チップを、ウェハ積層体に設けるステップと、
−活性面に結合部材を形成するステップと、
−１次放射の一部分を２次放射に変換するルミネセンス変換素子を、結合部材に形成するステップを有する。
【０００８】
オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの種々の実施形態は、１次放射を送出する活性面と、この活性面に配置されたコンタクト端子とを備えた半導体積層体を有する。活性面にはルミネセンス変換素子が配置されており、活性面とルミネセンス変換素子との間に結合層が設けられている。
【０００９】
半導体チップは、半導体プロセスにおいて形成される半導体基板上の積層体である。ここではたとえばＩＩＩ−Ｖ族の半導体、ＧａＡｓ半導体あるいはＧａＮ半導体といった半導体が考えられる。半導体積層体として、基板上で成長するエピタキシャル層を用いることができる。基板にはたとえば、ＳｉＣ、サファイア、Ｇｅ、Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＧａＮまたはＧａＰなどの材料が含まれている。エピタキシャル層はたとえば四元の化合物半導体を有しており、可視光領域の青色または緑色の発光スペクトルのためにはＡｌＩｎＧａＮを有しており、あるいは可視光領域の赤色発光スペクトルのためにはＡｌＩｎＧａｐを有している。同様に、エピタキシャル層が五元の化合物半導体を有することもできる。この種の半導体はたとえばＡｌＧａＩｎＡｓＰであり、これは赤外線領域の放射の送出に用いることができる。
【００１０】
個別化の後、半導体チップに電子的な接触接続部材を設けることができ、この場合、リードフレームや支持体への取り付け、および／またはボンディグワイヤの取り付けといったプロセスステップを実行することができる。半導体チップをチップケーシングに収容した後、それを半導体コンポーネントと称する。
【００１１】
以下ではウェハ積層体とは、ケーシングに収容されていない多数の半導体チップから成る配列体のことである。ウェハ積層体を、たとえば半導体ウェハ殊に鋸挽きされていない半導体ウェハとすることができ、このウェハは多数の個別の半導体チップを有している。ウェハ積層体を支持体とすることもでき、この支持体上に、ケーシングに収容されていないがすでに個別化された半導体チップを設け、それらの半導体チップを引き続き処理できるようにすることができる。このような場合、ウェハ積層体のことを人工ウェハ（artifical wafer）と称する。半導体チップは支持体上に固定されていると有利であり、たとえばシリコーンなどの注封材料によって半導体チップの周囲が注封されていると有利である。半導体チップを固定するため、支持体の収容部に半導体チップを入れることもできる。
【００１２】
ルミネセンス変換素子を半導体チップに結合するために結合部材が用いられる。結合部材は、オプトエレクトロニクス半導体チップの活性面に配置されている。結合部材が光と熱に対し高度に安定していると有利である。典型的には結合部材の材料は、オプトエレクトロニクス半導体チップから放出されるスペクトル全体にわたり透過性のものである。典型的な結合部材として、ルミネセンス変換素子にも利用される材料たとえばそこで利用されるマトリックス材料が考慮の対象となる。結合部材として考えられる材料は、フォトリソグラフィによりパターニング可能な材料および／またはガラス、シリコーン、酸化アルミニウム、接着剤、スピン・オン・シリコン（Spin-on-Silicon SoS）、スピン・オン・ガラス（Spin-on-Glas SoG）、ベンゾシクロブテン（Benzocyclobuten BCB）などである。この結合部材を、たとえば結合層としてスピンコーディングによって形成することができる。
【００１３】
ここでルミネセンス変換素子とは、半導体チップから送出された１次放射の一部分を別の波長の放射に変換する素子のことである。この放射を２次放射と称する。ルミネセンス変換素子は、半導体チップとは別個に形成される。ルミネセンス変換素子はたとえば小片の形状を有しており、この小片を半導体チップの活性面に取り付けることができる。この小片を固定するために結合部材が用いられる。一般にルミネセンス変換素子には、放射透過性のマトリックス材料と、このマトリックス材料に取り込まれる蛍光体が含まれている。マトリックス材料によって、ルミネセンス変換素子の機械的な特性が決定される。マトリックス材料としてたとえば、放射に対し安定性があり透過性の材料が考慮の対象となる。可視領域の１次放射（光）のためには、たとえばシリコーンが考慮の対象となる。マトリックス材料を、薄片状のフレキシブルな層とすることができる。これをたとえば熱可塑性材料またはデュロプラスチック材料としてもよい。また、マトリックス材料が支持体部材によって支えられるようにしてもよいし、あるいは自立型として構成してもよい。一般にマトリックス材料の屈折率は、ルミネセンス変換素子が半導体チップに取り付けられた後、不所望な散乱作用が生じないように選定される。その際、たとえば半導体材料あるいは場合によっては設けられる結合層の屈折率が考慮される。
【００１４】
マトリックス材料に取り込まれる蛍光体は１次放射の少なくとも一部分を吸収し、別の波長範囲にある２次放射を送出する。蛍光体としてたとえば無機蛍光体が用いられ、たとえば希土類によりドーピングされたガーネットなどが用いられる。ペリレンのような有機蛍光体を用いることもでき、あるいは種々の蛍光体の混合物を用いてもよい。利用可能な多くの蛍光体が文献［２］により知られており、ここでこの文献を引用することによりその開示内容は本明細書に含まれるものとする。
【００１５】
ルミネセンス変換素子をフラットな小片として構成することができる。これを薄片としてもよい。また、ルミネセンス変換素子の出射表面をフラットに構成することができる。さらに考えられるのは、所望の光の出射を実現するのに適した出射表面をルミネセンス変換素子がもつようにすることである。この目的でルミネセンス変換素子をたとえばレンズ状に構成することができ、一例として、凸状に湾曲させた出射表面をもつようにすることができる。さらに考えられるのは、ルミネセンス変換素子が平坦な出射表面をもつようにすることであり、あるいは択一的に、適切に粗面化された出射表面をもつようにすることである。
【００１６】
種々の実施形態の基本的な着想は、すでにコンタクト端子が設けられている半導体チップにルミネセンス変換素子が形成されることである。ルミネセンス変換素子の形成が行われるのは、半導体チップがたとえばボンディングワイヤなどによって接触接続されてケーシング内にカプセル化される前である。このようにすることでたとえば、ケーシングに収容されていない白色の半導体チップを販売することができる。これに加えて、ウェハレベルパッケージ（ＷＬＰ）によってパッケージングの施された半導体チップを提供することもできる。ＷＬＰの場合、接触接続およびパッケージングのためにできるかぎり多くのステップがすでにウェハ平面上で、つまり個別化の前に実施される。つまりこの場合、半導体チップよりもほんの少しだけ大きい半導体コンポーネントが得られる。
【００１７】
この場合、ルミネセンス変換素子を、半導体チップとは別個に個別素子として製造することができる。そしてこのルミネセンス変換素子はあとから半導体チップの活性面上に取り付けられ、結合部材により固定される。したがって、すでに設けられているコンタクト端子によって１次放射のスペクトルを求めておき、ついで適切に選択したルミネセンス変換素子を半導体チップの活性面に取り付けることができる。その際、ルミネセンス変換素子の選択を以下のように行うことができる。すなわち、２次放射の特定の成分または特定のスペクトルがルミネセンス変換素子において生成されるようにし、放出された１次放射と生成された２次放射の重畳されたスペクトルが所望の発光スペクトルに相応するように、ルミネセンス変換素子を選択することができる。これによって、所期の色位置ないしは色座標を有するオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントを製造することができる。
【００１８】
本発明による方法の１つの実施形態によれば、コンタクト端子の露出が行われる。この露出は、たとえばレーザアブレーションまたはフォトリソグラフィプロセスによって行われる。コンタクト端子をあとから露出させることによって、ルミネセンス変換素子の取り付けを簡単に行えるようになる。殊に、結合部材とルミネセンス変換素子を形成する際にコンタクト端子が覆われてしまわないよう注意する必要なく、この方法を実施することができる。
【００１９】
次に、図面を参照しながら本発明による解決手段の様々な実施例について詳しく説明する。図中、参照符号の最初の数字は、その参照符号を最初に用いた図面の番号を表す。さらに図中、同じ部材や同じ特性または同等の働きをする部材や同等の特性には、同じ参照符号が用いられている。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】ウェハ上に結合されたオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントを上から見た図
【図２ａ】図１に示したウェハ上に結合されたコンポーネントを切断線Ａ−Ａに沿って見た断面図に基づき、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造におけるステップを描いた図
【図２ｂ】図１に示したウェハ上に結合されたコンポーネントを切断線Ａ−Ａに沿って見た断面図に基づき、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造におけるステップを描いた図
【図２ｃ】図１に示したウェハ上に結合されたコンポーネントを切断線Ａ−Ａに沿って見た断面図に基づき、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造におけるステップを描いた図
【図２ｄ】図１に示したウェハ上に結合されたコンポーネントを切断線Ａ−Ａに沿って見た断面図に基づき、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造におけるステップを描いた図
【図２ｅ】図１に示したウェハ上に結合されたコンポーネントを切断線Ａ−Ａに沿って見た断面図に基づき、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造におけるステップを描いた図
【図３】オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの１つの実施形態を示す図
【図４ａ】図１に示したウェハ上に結合されたコンポーネントを切断線Ａ−Ａに沿って見た断面図に基づき、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造におけるステップを描いた図
【図４ｂ】図１に示したウェハ上に結合されたコンポーネントを切断線Ａ−Ａに沿って見た断面図に基づき、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造におけるステップを描いた図
【図４ｃ】図１に示したウェハ上に結合されたコンポーネントを切断線Ａ−Ａに沿って見た断面図に基づき、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造におけるステップを描いた図
【図４ｄ】図１に示したウェハ上に結合されたコンポーネントを切断線Ａ−Ａに沿って見た断面図に基づき、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造におけるステップを描いた図
【図４ｅ】図１に示したウェハ上に結合されたコンポーネントを切断線Ａ−Ａに沿って見た断面図に基づき、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造におけるステップを描いた図
【図５】オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法の１つの実施例を示すフローチャート
【図６】オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントを製造する際に実行されるステップに関する１つの実施例を示すフローチャート
【図７】オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントを製造する際に実行されるステップに関する別の実施例を示すフローチャート
【００２１】
図１には、ウェハ上に結合されたオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントすなわちウェハ積層体１００を上から見た図が描かれている。ウェハ積層体１００を半導体ウェハとすることができる。半導体ウェハには、たとえばケイ素のような半導体材料が含まれている。オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントを製造する場合、ケイ素基板の代わりに一般にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体たとえば窒化ガリウムまたは窒化インジウムが用いられ、これらはたとえばＳｉＣ基板上でエピタキシャル成長させられる。半導体ウェハの処理において、放射を送出する活性領域を有する半導体積層が製造される。この場合、活性領域はたとえば、放射を発生させるｐｎ接合部あるいは放射を発生させる単一量子井戸構造または多重量子井戸構造を有している。多重構造および半導体コンポーネントを製造する方法は当業者に知られており、したがってこれについてはここでは詳しく説明する必要はない。電圧を加えたときに活性領域において生成される放射は、半導体チップの活性面を介して出射される。ウェハ積層体１００の平面図には活性面が描かれている。
【００２２】
ウェハ積層体１００を人工的なウェハとすることもできる。人工的なウェハは、複数の個別化された半導体チップから形成される。この目的で、複数の半導体チップを１つの共通の支持体上に設けることができ、ついでそれらの半導体チップを、たとえば注封材料などによってこの支持体に固定することができる。さらに、人工的なウェハに多数の収容部を設けることもでき、それらの収容部内に、個別化された半導体チップが活性面を上にして収容される。人工的なウェハにおけるこのような半導体チップに対し、後続の処理を行うことができる。
【００２３】
ウェハ積層体１００はチップパターンを有しており、そこには第１の半導体チップ１０２と第２の半導体チップ１０４が含まれている。これらの半導体チップ上には活性面が描かれている。さらにこれらの半導体チップには、前面に個々のコンタクト面が取り付けられている。したがって図１の場合、第１の半導体チップ１０２はその活性面に、電流分配端子１０６とコンタクト端子１０８を有している。電流分配端子１０６は、供給された電流を活性面を介して活性領域に給電するために用いられる。電流分配端子１０６と導電接続されているコンタクト端子１０８は、たとえばボンディングワイヤおよびリードフレームを介して、端子電極と接触接続するために用いられる。
【００２４】
その後、チップパターン内に配置された半導体チップにルミネセンス変換素子が取り付けられる。次に、２つの実施例に基づきこの取り付けについて詳しく説明する。
【００２５】
オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法の実施例
図２ａ〜図２ｅには、図１に示したウェハ積層体を切断線Ａ−Ａに沿って見た断面図に基づき、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造におけるステップを描いた図が示されている。
【００２６】
図２ａには、多数の半導体チップを備えた処理される半導体ウェハ２００の断面図が示されている。一例として、半導体チップ２０２もしくは半導体小片が描かれている（破線で示す）。半導体チップは活性面２０４を有しており、これは鋸挽き溝２０６によって左隣の半導体チップと隔てられている。鋸挽き溝２０６は、２つの半導体チップ間の周縁領域である。半導体ウェハ２００を互いに鋸で分離するときに所定のストライプが切り取られることになるので、このような間隔が規定される。さらにこの図には、半導体チップ２０２の表面すなわち光出射側もしくは活性面に設けられた電流分配端子１０６とコンタクト端子１０８の横断面も描かれている。個々の半導体チップを、この状態ですでに電気的に接続してそれらのスペクトル特性を測定することができる。
【００２７】
半導体ウェハ２００に半導体チップが製造された後、図２ｂに示されているように、半導体チップの活性面に結合層２０８として結合部材が取り付けられる。結合層２０８は、半導体ウェハ２００の表面の少なくとも一部分を覆っている。この結合層２０８を、個別の小片または小滴として個々の半導体チップ上に形成することも可能である。
【００２８】
図２ｃに示されている次のステップにおいて、半導体チップの活性面にルミネセンス変換素子が形成される。この場合、半導体チップ２０２には、事前に選別されたルミネセンス変換素子２１０が設けられる。ルミネセンス変換素子は、あとで送出されることになる放射に関して半導体チップ２０２にとって望ましいスペクトル特性が得られるように選別されており、たとえばＣＩＥ表色系による特定の色座標が実現されるように選別されている。ルミネセンス変換素子２１０が形成された後、この素子が半導体チップ２０２上で固定される。この目的で、たとえば結合層を硬化することができる。このような硬化は、たとえば熱および／または放射を利用して行われる。
【００２９】
図２ｄに示されている後続のステップにおいて、半導体チップのコンタクト端子１０８の露出が行われる。この露出は、図面に概略的に描かれているように、レーザアブレーションによって行うことができる。ここでレーザアブレーションとは、パルス化されたレーザ放射を当射することにより表面から材料を切除することである。この目的でレーザ光源２１２が用意され、コンタクト端子１０８が覆われているルミネセンス変換素子２１０の領域に向けて、パルス化されたレーザ放射がこの光源から放射される。この場合、実現可能なレーザ光源として、炭酸ガスレーザあるいは紫外線レーザが考慮の対象となる。
【００３０】
レーザアブレーションによって、ルミネセンス変換素子２１０と結合層２０８の材料がコンタクト端子１０８の上で蒸発することにより切除される。コンタクト端子１０８の上に生じたルミネセンス変換素子材料による汚染や残滓を取り除く目的で、たとえば高圧水洗浄および／またはＯ2-ＣＦ4洗浄プラズマなどによる洗浄方法を用いることができる。
【００３１】
コンタクト端子を露出させるために他のやり方も可能である。たとえばルミネセンス変換素子２１０の結合層２０８とマトリックス材料が、光によりパターニング可能な材料から成るようにしてもよい。このようにすれば、コンタクト端子１０８をフォトリソグラフィプロセスにより露出することができる。
【００３２】
コンタクト端子１０８を露出させた後、半導体素子２００は図２ｅに示されているステップにおいて個別化される。この目的で半導体ウェハ２００が、鋸挽き溝における鋸挽きライン２１４に沿って個別化される。レーザによる分離など他の個別化方法も可能である。個別化された後、ばらばらにされたオプトエレクトロニクス半導体コンポーネント２１６が生じる。個別化された半導体チップ２１６は接続可能なコンタクト端子１０８を有しているので、たとえば送出されるスペクトルの色温度などについて、ケーシングに収容する前にテストすることができる。また、個別化された半導体チップを、他の半導体チップとともに１つの共通のケーシング内にマルチＬＥＤモジュールとして収容することもできる。
【００３３】
図３には、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの１つの実施形態が略示されている。この場合、個別化された半導体チップ２１６が支持体３００上に取り付けられている。個別化された半導体チップ２１６は、ルミネセンス変換素子２１０によって覆われている。ルミネセンス変換素子２１０は結合層２０８を介して、個別化された半導体チップ２１６の活性面上に固定されている。また、個別化された半導体チップ２１６のコンタクト端子１０８が露出された状態になっている。このコンタクト端子１０８は、ボンディングワイヤ３０２を介して支持体３００と接続されている。支持体３００上には反射器３０４が取り付けられており、個別化された半導体チップ２１６がこの反射器３０４によって取り囲まれている。反射器３０４の開口部には注封材料３０６が埋め込まれており、この注封材料３０６は個別化された半導体チップ２１６とボンディングワイヤ３０２を囲んでいる。
【００３４】
支持体３００は、ケーシングの選定に応じてリードフレームとしてもよいし基板としてもよい。支持体はたとえば、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントを機械的に固定するために、および／または個別化された半導体チップ２１６を外部の電気接点と電気的に接続するために用いられる。
【００３５】
反射器３０４は、個別化された半導体チップ２１６から送出される放射を出射させるために用いられる。反射器が滑らかな内面を有するようにすることができる。また、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの放射性能を向上させる目的で、内面にパターニングを施すこともできる。さらに反射器３０４において、側方の内面を垂直に形成することができる。側方の内面を斜めに形成することも可能であり、たとえばこの開口部が開放されている側に向かって広がっていくように内面を形成することもできる。このようにして成形された傾斜は、支持体３００に対し垂直な方向から典型的には４゜よりも大きい角度、隔たっている。このようにすれば、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの放射性能も向上する。
【００３６】
注封材料３０６は一般に透過性材料である。注封材料３０６としてたとえば、紫外線誘導または光誘導によるカチオン硬化特性を有する透過性材料を使用することができる。注封材料３０６として、たとえばシリコーンまたはエポキシ樹脂が考慮の対象となる。さらに、ＰＭＭＡのようなアクリル樹脂あるいはシリコーン樹脂を使用してもよい。また、注封材料３０６に拡散材料を含めることができ、このようにすることで光学素子から発せられる放射を拡散させて出射させることができる。この目的で注封材料３０６に拡散粒子を含めることができ、これらの粒子は注封材料３０６中に分散される。これらの拡散粒子は、そこに当射する放射たとえば光を拡散させて散乱させるために用いられる。同様に注封材料３０６に吸収材料を含めることも可能であり、この目的は、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの光学特性を要求に応じて制御するためである。
【００３７】
図４ａ〜図４ｅには、図１に示したウェハ積層体を切断線Ａ−Ａに沿って見た断面図に基づき、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造におけるステップを描いた図が示されている。特に述べないかぎり、ここに示されていないステップを、図２ａ〜図２ｅに示した実施例における対応するステップによって補うまたは置き換えることができる。
【００３８】
まずはじめに、図２ａで示したように処理された半導体ウェハが準備される。図４ａ〜図４ｅの実施例が図２ａ〜図２ｅの実施例とは異なるのは、処理された半導体ウェハがこのステップではすでに個別化されていることである。したがってここでは、個別化された半導体チップが準備される。半導体チップ各々について色位置ないしは色座標が決められており、これはそれぞれ半導体コンポーネントから送出される放射に割り当てることができる。色座標に応じて半導体チップを分類することができる。また、半導体チップを別の基準に従い分類することも可能であり、たとえば１次放射のスペクトルのピーク波長に従い分類することができる。
【００３９】
図４ａには人工ウェハ４００が示されている。人工ウェハ４００は開口部４０２を有しており、処理されて個別化された半導体チップ４０４がこの開口部４０２に収容される。このようにして、収容された半導体チップの後続処理のための人工ウェハ４００が準備される。人工ウェハには、分類された半導体チップのセレクションが含まれている。
【００４０】
これに対する代案として人工ウェハ４００は、個別化された半導体チップ４０４を配置するポジションだけを有することもできる。このようにして配置された半導体チップは、次に注封材料によって固定される。これらのポジションを、たとえば小さい開口部４０２として識別することができる。
【００４１】
人工ウェハ４００を、図２ｂ〜図２ｄに示したステップと同様に引き続き処理することができる。また、図４ｂ〜図４ｄに示す後続のステップを、相応に図２ａ〜図２ｅに示した方法に転用することもできる。
【００４２】
図４ｂに示したステップにおいて、コンタクト端子１０８にはんだボール４０２（バンプ）が取り付けられる。これを金のような金属によって形成してもよいし、あるいはたとえば錫合金のような合金によって形成してもよい。このようにすることで、あとで行われる接触接続が簡単になる。ついで、図４ｃに示したステップにおいて結合層２０８が形成される。この場合、結合層２０８は、はんだボール４０２がその上に突出するような薄さで形成される。この結合層２０８を、個別の小片または小滴として半導体チップ４０４上に形成することも可能である。結局のところ、はんだボール４０２は結合層２０８によって覆われず、あるいはほとんど覆われない。結合層２０８の形成後、そのようにして形成されたコンポーネント表面からはんだボール４０２をほんの少し突出させるために、後続のプロセスステップにおいてはんだボール４０２を適切な厚さまで研磨することができる。
【００４３】
結合層２０８が形成された後、半導体チップ４０４上に、色位置に対応するルミネセンス変換素子２１０が設けられる。結合層２０８により、図２ｃのステップと同じようにしてルミネセンス変換素子２１０が半導体チップ４０４に固定される。図４ｃにこのプロセスが略示されている。ルミネセンス変換素子２１０は有利には開口部を有しており、ルミネセンス変換素子２１０が形成されたときに、この開口部があることではんだボール４０２が覆われない状態となる。
【００４４】
ついで、個別化された半導体チップ４０４を人工ウェハ４００の開口部４０２から取り出して、引き続き処理することができる。図４ｅにこのステップが略示されている。電気的な接触接続とケーシング内への収容が行われた後、半導体チップ４０４はたとえば図３に示したオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの一部分となる。
【００４５】
図５には、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法の１つの実施例を示すフローチャートが示されている。
【００４６】
第１のステップ５００において、１次放射を送出するための活性面と、この活性面に配置されたコンタクト端子を備えた半導体チップが準備される。半導体チップを、処理された半導体ウェハの一部分とすることができる。また、すでに個別化された半導体チップを人工ウェハに収容することもできるし、あるいはそれらの半導体チップを別々に処理することもできる。
【００４７】
第２のステップ５０２において、活性面上に結合部材が形成される。結合部材の形成は、たとえば結合層の形成によって行うことができる。ルミネセンス変換素子を結合する別の手段を設けることもできる。
【００４８】
ステップ５０４において、１次放射の一部分を２次放射に変換するためのルミネセンス変換素子が形成される。この場合、ルミネセンス変換素子は半導体チップの活性面に配置される。ルミネセンス変換素子は、結合部材によって活性面に固定される。
【００４９】
ついでステップ５０６において、コンタクト端子の露出が行われる。さらに露出前または露出後に後処理ステップが実行され、このステップにおいて、安定化のためにルミネセンス変換素子および／または結合部材が硬化される。
【００５０】
この製造方法によって、電圧を加えると１次放射の領域でも２次放射の領域でも放射を送出する半導体コンポーネントが得られる。オプションとしての別のステップにおいて、送出されるスペクトル全体をチェックすることができる。しかも、ケーシングの設けられていない半導体コンポーネントが提供され、このことによって多くの様々な用途に利用することができる。
【００５１】
図６には、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントを製造する際に実行されるステップに関する１つの実施例のフローチャートが示されている。
【００５２】
この場合、第１のステップ６００において、１つの半導体ウェハを成す複数のオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの個々の色位置が求められる。色位置を求めた後、第２のステップ６０２においてこの情報に基づき、半導体ウェハ中の対応する半導体チップのポジションとともに、半導体チップの色位置を有するウェハマップを作成することができる。ウェハマップをたとえばリストとして作成することができ、このリストには、求められたデータと求められたデータ間の関係が格納されている。
【００５３】
このウェハマップを用いることによって、半導体コンポーネントの所期の放射特性を実現する目的で、半導体チップの各々に対応するルミネセンス変換素子を割り当てることができる。第３のステップ６０４において、ルミネセンス変換素子と半導体チップとの対応づけが行われる。ついでステップ６０６において、割り当てられたルミネセンス変換素子が対応する半導体チップに設けられる。
【００５４】
図７には、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントを製造する際に実行されるステップに関する別の実施例のフローチャートが示されている。
【００５５】
ステップ７００において、半導体チップが個別化される。個別化の前または後に、半導体チップごとに１次放射の色位置ないしは色座標が求められる。この場合、たとえば１次放射のピーク波長といった他の物理的な特性も求めることができる。次に第２のステップ７０２において、個別化された半導体チップがそれらの物理的な特性に従い分類される。その際にたとえば、所定の許容偏差内で類似の物理特性を有する半導体チップをまとめてそれぞれ１つのグループを編成することができ、たとえば同等の１次放射色座標を有するグループにまとめることができる。
【００５６】
第３のステップ７０４において、分類された半導体チップが人工ウェハ内に配置される。この場合、１つのグループにまとめられた半導体チップを１つの人工ウェハ内に配置するのが有利であり、このようにすることで、半導体チップのばらつきを考慮する必要なく共通の後続処理を引き続き実施できるようになる。
【００５７】
第４のステップ７０６において、ルミネセンス変換素子が特定の色座標もしくは特定のグループの半導体チップに割り当てられ、第５のステップ７０８においてそれらの半導体チップに設けられる。
【００５８】
ルミネセンス変換素子が、複数の半導体チップに及ぶサイズを有するようにしてもよい。このようにするのが殊に有利であるのは、半導体ウェハまたはウェハ積層体が所定の許容偏差内におかれた色座標をもつ半導体チップの区域を有する場合である。したがってこの場合、あるルミネセンス変換素子を１つの区域に割り当てて、その区域にある複数の半導体チップ上に形成することができる。この変形実施例が殊に有利であるのは、半導体チップがそれらの色座標に従い分類されて配置された人工ウェハの場合である。最初に単一のルミネセンス変換素子が多数の半導体チップを覆い、それらの個所で結合手段によって固定される。続くステップにおいて、ルミネセンス変換素子が半導体チップ各々の上で、たとえばレーザ分離を行うなどして裁断される。たとえばこの裁断を、半導体チップの個別化ステップとともに実施することができる。別の実施形態によれば、この裁断は半導体チップを個別化する前に行われる。
【００５９】
既述の方法に関して、図６に示したステップを、図２ａ〜図２ｅを用いて説明した方法の実施形態とともに実施することができ、図７に示したステップを、図４ａ〜図４ｅを用いて説明した方法とともに実施することができる。ただし、前述のステップによって実現できるのであれば、あらゆるステップを要求に応じて任意に組み合わせることもできる。したがってたとえば図６に示した方法を、図４ｂ〜図４ｄを参照して説明したはんだボールの形成とともに実施することもできる。
【００６０】
最後に以下のことを述べておく。
【００６１】
基礎となる着想を具体的に示す目的で、これまでオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントおよびオプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法を、いくつかの実施例に基づき説明してきた。それらの実施例は、特定の特徴の組み合わせに限定されるものではない。いくつかの特徴や実施形態をある特別な実施例あるいはいくつかの実施例のみと関連させて説明したとしても、それらを他の実施例に基づく他の特徴とそれぞれ組み合わせることができる。また、一般的な技術的教示の実現が維持されるのであれば、実施例において説明したいくつかの特徴または特別の形態を省略したり加えたりすることも可能である。
【００６２】
また、オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法の各ステップを特定の順序で説明したけれども、本明細書で説明した方法について他の合理的ないかなる順序であっても実施することができ、その際、既述の技術的教示の着想から逸れないかぎり、ステップの省略や追加を行うこともできる。
【００６３】
文献
本明細書において以下の刊行物を引用した：
[1] WO 97/50132
[2] WO 98/12757 A1
【符号の説明】
【００６４】
１００  ウェファ積層体
１０２  第１の半導体チップ
１０４  第２の半導体チップ
１０６  電流分配端子
１０８  コンタクト端子
２００  半導体ウェハ
２０２  半導体チップ
２０４  活性面
２０６  鋸挽き溝
２０８  結合層
２１０  ルミネセンス変換素子
２１２  レーザ放射光源
２１４  鋸挽きライン
２１６  個別化された半導体チップ
３００  リードフレーム
３０２  ボンディングワイヤ
３０４  反射器
３０６  注封材料
４００  人工ウェハ
４０２  開口部
４０４  個別化された半導体チップ
【図１】
2013507011.tif 000003
【図２ａ】
2013507011.tif 000004
【図２ｂ】
2013507011.tif 000005
【図２ｃ】
2013507011.tif 000006
【図２ｄ】
2013507011.tif 000007
【図２ｅ】
2013507011.tif 000008
【図３】
2013507011.tif 000009
【図４ａ】
2013507011.tif 000010
【図４ｂ】
2013507011.tif 000011
【図４ｃ】
2013507011.tif 000012
【図４ｄ】
2013507011.tif 000013
【図４ｅ】
2013507011.tif 000014
【図５】
2013507011.tif 000015
【図６】
2013507011.tif 000016
【図７】
2013507011.tif 000017
【手続補正書】
【提出日】平成24年4月6日(2012.4.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法において、
１次放射を送出する活性面（２０４）と、該活性面（２０４）に配置されたコンタクト端子（１０８）とを備えた半導体チップ（２０２，２０４）を、ウェハ積層体に設けるステップと、
前記活性面（２０４）に結合部材（２０８）を形成するステップと、
１次放射の一部分を２次放射に変換するルミネセンス変換素子（２１０）を、前記結合部材（２０８）に形成するステップと、
を有することを特徴とする、
オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントの製造方法。
【請求項２】
前記ウェハ積層体は処理された半導体ウェハ（２００）である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記ウェハ積層体は人工的なウェハ（４００）である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記半導体チップ（２０２，２０４）の色位置を求める、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記ウェハ積層体内における各半導体チップ（２０２，２０４）の色位置とポジションに関する情報を有するウェハマップを作成する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
色位置を求める前または求めた後に前記半導体チップ（２０２，２０４）を個別化し、
前記色位置に従い半導体チップ（２０２，２０４）を分類し、
前記半導体チップ（２０２，２０４）の色位置に基づき人工ウェハ内に該半導体チップ（２０２，２０４）を配置し、たとえば所定の許容範囲内で類似の色位置を有する半導体チップ（２０２，２０４）のグループをそれぞれ形成するように配置する、
請求項４記載の方法。
【請求項７】
前記ルミネセンス変換素子（２１０）を形成するステップは、複数の半導体チップ（２０２，２０４）に及ぶルミネセンス変換素子（２１０）を形成するステップを含む、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記ルミネセンス変換素子（２１０）は、前記半導体チップ（２０２，４０４）の色位置に従って選択されている、請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
前記結合部材（２０８）は、ガラス、シリコーン、酸化アルミニウムまたは接着剤のうち少なくとも１つの材料を含む、請求項１から８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
前記コンタクト端子（１０８）を露出させるステップを有する、請求項１から９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
前記コンタクト端子（１０８）の露出をレーザアブレーションによって行う、請求項６記載の方法。
【請求項１２】
前記コンタクト端子（１０８）の露出をフォトリソグラフィプロセスによって行う、請求項６記載の方法。
【請求項１３】
オプトエレクトロニクス半導体コンポーネントにおいて、
１次放射を送出する活性面（２０４）と、該活性面（２０４）に配置されたコンタクト端子（１０８）とを備えた半導体積層体（２０２，４０４）と、
前記活性面（２０４）に配置されたルミネセンス変換素子（２１０）と、
前記活性面（２０４）と前記ルミネセンス変換素子（２１０）との間に設けられた結合部材（２０８）と、
を含むことを特徴とする、
オプトエレクトロニクス半導体コンポーネント。
【請求項１４】
前記コンタクト端子（１０８）は露出されている、請求項１３記載のオプトエレクトロニクス半導体コンポーネント。
【請求項１５】
前記半導体積層体（２０２，４０４）と前記ルミネセンス変換素子（２１０）とを取り囲むケーシングを含む、請求項１３または１４記載のオプトエレクトロニクス半導体コンポーネント。
【国際調査報告】
2013507011.tif 000018
2013507011.tif 000019
2013507011.tif 000020
2013507011.tif 000021
2013507011.tif 000022
2013507011.tif 000023