DE102005020059B3 - Technik zur Verbesserung thermischer und mechanischer Eigenschaften eines Unterfütterungsmaterials einer Substrat/Chipanordnung - Google Patents

Technik zur Verbesserung thermischer und mechanischer Eigenschaften eines Unterfütterungsmaterials einer Substrat/Chipanordnung Download PDF

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Abstract

Während der Herstellung eines Unterfütterungsmaterials, das zwischen einem Trägersubstrat und einem Halbleiterchip vorgesehen ist, wird eine gemeinsame Bewegung von Teilchen, die in dem Unterfütterungsmaterial enthalten sind, in Richtung auf den Halbleiterchip in Gang gesetzt, wodurch das thermische und mechanische Verhalten des Unterfütterungsmaterials eingestellt wird. Beispielsweise wird durch Anwenden einer externen Kraft, etwa der Schwerkraft, eine Verarmungszone in Bezug auf die Füllteilchen in der Nähe des Trägersubstrats geschaffen, während eine hohe Teilchenkonzentration in der Nähe des Halbleiterchips erhalten wird. Somit kann die Umverteilung der thermischen und mechanischen Spannung mittels des Unterfütterungsmaterials verbessert werden.

Description

  • GEBIET DER VORLIEGENDEN ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Herstellung von Halbleiterbauelementen und betrifft insbesondere das Einbringen von Schaltungschips in ein Gehäuse mittels Anbringen eines Trägersubstrats an einem Chip unter Anwendung eines Unterfütterungsmaterials.
  • In dem Maße, wie Halbleiterhersteller fortschreiten, chipinterne Strukturelemente in der Größe zu reduzieren, wird die Notwendigkeit zur Kontaktierung dieser Strukturelemente mit reduzierter Größe ein immer wichtigerer Aspekt. Die größenreduzierten Strukturelemente, die zum Zwecke einer erhöhten Funktionalität, d. h. im Allgemeinen einer erhöhten Anzahl an Eingängen und Ausgängen (I/O-Anzahl), einer integrierten Schaltung vorgesehen werden, können in ihrer Anzahl erhöht werden, wobei die Chipgröße beibehalten wird, oder andererseits kann die Chipgröße verringert werden, während die Funktionalität (und die I/O-Anzahl) der integrierten Schaltung beibehalten wird. In beiden Fällen wird jedoch die Dichte der Eingänge und Ausgänge (I/O) erhöht. Für eine konventionelle Kontaktflächenanordnung am Chiprand wird somit der resultierende Abstand der Kontaktflächen, d. h. der Abstand zwischen der Mitte zweier benachbarter Kontaktflächen, entsprechend verringert.
  • Halbleiterbauelemente mit integrierter Schaltung werden typischerweise auf geeigneten Substraten oder Scheiben, etwa Siliziumscheiben, SOI- (Silizium auf Isolator) Scheiben, Glasscheiben, und dergleichen hergestellt, wobei für gewöhnlich eine große Anzahl einzelner Halbleiterbauelemente, etwa CPU's, Speicherchips, ASICS (anwendungsspezifische IC's) und dergleichen gleichzeitig auf der Scheibe hergestellt werden. Abhängig von der Komplexität der betrachteten Halbleiterbauelemente können bis zu 500 oder mehr miteinander in Beziehung stehende Prozesse erforderlich sein, um die Halbleiterbauelemente auf Scheibenebene fertigzustellen. Auf Grund ökonomischer Vorgaben werden Strukturgrößen von einzelnen Schaltungselementen, etwa von Transistoren, ständig verringert, um damit die Packungsdichte pro Einheitsfläche der Scheibe zu erhöhen, wobei gleichzeitig Scheiben mit größerer Oberfläche verwendet werden, um die Produktionsausbeute zu erhöhen, da die meisten äußerst komplexen Herstellungsprozesse auf Scheibenebene und nicht auf Chipebene ausgeführt werden. Typischerweise kann mit einem Ansteigen der Packungsdichte für die einzelnen Schaltungselemente auch die Komplexität der einzelnen Halbleiterbauelemente größer werden, wodurch häufig eine größere Anzahl an Eingangs/Ausgangsanschlüssen zur Kontaktherstellung mit der Peripherie erforderlich ist. Das Einbringen der einzelnen Halbleiterbauelemente in ein Gehäuse nach dem Schneiden der Scheibe spielt ebenso eine wichtige Rolle im Hinblick auf die Kosteneffizienz des gesamten Herstellungsprozesses sowie in Bezug auf das Bauteilverhalten und dessen Zuverlässigkeit. Eine Technik zum Einbringen in ein Gehäuse wurde jüngst zu einem Standardverfahren, d. h. zumindest für äußerst komplexe Halbleiterbauelemente, wobei jedes Halbleiterbauelement mit einer speziell gestalteten Kontaktschicht, die auch häufig als „Höckerschicht" bezeichnet wird, versehen wird. Die Höckerschicht umfasst typischerweise mehrere Kontaktflächen mit anhaftenden Höckern oder Lothöckern, die den thermischen oder elektrischen Kontakt zu darunter liegenden Schaltungselementen bereitstellen, oder die im Hinblick auf die mechanische Stabilität des Halbleiterbauelements in dem Gehäuse vorgesehen werden. Das Halbleiterbauelement kann dann direkt an einem geeigneten Trägersubstrat oder einer Schaltungsplatine angebracht werden, die ein Kontaktflächenarray aufweist, das der Gestalt der Höckerschicht des Halbleiterbauelements entspricht, wobei das Kontaktieren des Trägersubstrats und des Halbleiterbauelements verwirklicht werden kann, indem das Höckermaterial oder der Klebstoff verflüssigt wird, wodurch im Wesentlichen gleichzeitig alle Lothöcker mit den entsprechenden Kontaktflächen auf dem Trägersubstrat verbunden werden. Somit werden im Gegensatz zu herkömmlichen Drahtverbindungstechniken äußerst kurze elektrische Verbindungen zwischen dem Halbleiterbauelement und dem Trägersubstrat in äußerst effizienter Weise verwirklicht, wodurch Verbindungen mit geringem Widerstand und mit geringer parasitärer Induktivität bereitgestellt werden, wobei ferner die gesamte Halbleiteroberfläche im Wesentlichen für das Bereitstellen von Kontaktflächen verfügbar ist, im Gegensatz zu traditionellen Drahtverbindungstechniken, die im Wesentlichen auf den Chiprand beschränkt sind.
  • Trotz der vielen Vorteile dieser Technik zum Einbringen in ein Gehäuse im Vergleich zu beispielsweise konventionellen Drahtverbindungstechniken können sich Probleme aus der Tatsache ergeben, dass die Eigenschaften des Substratmaterials deutlich das Gesamtver halten des Halbleiterbauelements im Gehäuse beeinflussen können. Insbesondere der thermische Ausdehnungskoeffizient (CTE), der Leiterwiderstand, die Dielektrizitätskonstante, der dielektrische Verlustwinkel und die thermische Leitfähigkeit des Trägersubstratmaterials müssen Berücksichtigung finden, wenn geeignete Trägermaterialien ausgewählt werden, um in geeigneter Weise Materialkosten gegenüber dem Verhalten des Bauteils und dessen Zuverlässigkeit abzuwägen. Beispielsweise hat eine Fehlanpassung zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Gehäuses oder der Schaltungsplatine und dem Chip einen deutlichen Einfluss auf die Produktzuverlässigkeit. Die Fehlanpassung in der thermischen Ausdehnung kann Scherungsspannungen hervorrufen, die wiederum einen Ausfall der elektrischen Verbindungen zur Folge haben können.
  • 1 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 100 mit einem Halbleiterchip 110, der direkt mit einem Trägersubstrat 120 verbunden ist. Der Halbleiterchip 110 kann mehrere Kontaktflächen 111 aufweisen, die in einem entsprechenden Muster angeordnet sind, das mit einem entsprechenden Muster von Kontaktflächen 121, die auf dem Trägersubstrat 120 ausgebildet sind, übereinstimmt. Entsprechende Kontaktflächen 111 und 121 können mittels eines Lotmaterials 130 oder eines leitenden Klebermaterials verbunden werden, wodurch eine elektrische Verbindung, die auch als 120 bezeichnet ist, zwischen dem Halbleiterchip 110 und dem Trägersubstrat 120 hergestellt wird. Des weiteren wird in vielen Halbleiterbauelementen, die einen Halbleiterchip und ein Trägersubstrat aufweisen, die direkt miteinander verbunden sind, ein Füll- bzw. Unterfütterungsmaterial zwischen den beiden Komponenten vorgesehen, um die thermischen und mechanischen Eigenschaften sowie die Integrität im Hinblick auf Umwelteinflüsse zu verbessern. In dem gezeigten Beispiel ist ein Füllmaterial, das auch als Unterfütterungsmaterial 140 bezeichnet ist, zwischen dem Halbleiterchip 110 und dem Trägersubstrat 120 vorgesehen. Das Unterfütterungsmaterial 140 kann Teilchen 141 aufweisen, die im Wesentlichen die thermischen und mechanischen Eigenschaften des Unterfütterungsmaterials 140, etwa die thermische Leitfähigkeit und den thermischen Ausdehnungskoeffizienten bestimmen. Das Unterfütterungsmaterial 140 wird in vielen Anwendungen vorgesehen, um die Differenzen im Hinblick auf die thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Halbleiterchip 110 und dem Trägersubstrat 120 zu kompensieren. Beispielsweise kann der Halbleiterchip 110 im Wesentlichen aus einem halbleitenden Material, etwa Silizium aufgebaut sein und kann einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von ungefähr drei Teilen pro Million pro Grad Celsius (ppm/C) aufweisen, während das Trägersubstrat 120 einen anderen Koeffi zienten, mit etwa einer Abweichung von nur wenigen ppm/C für ein Siliziumoxidkeramiksubstrat oder auch einen Koeffizienten in einer Größenordnung von ungefähr 17 bis 22 ppm/C für organische Substrate aufweisen kann, die aus FR4 aufgebaut sind, das häufig auf Grund seines günstigen Preises und der guten Hochfrequenzeigenschaften verwendet wird. Wenn daher im Wesentlichen die gesamte Fläche des Halbleiterchips 110 an das Trägersubstrat 120 gekoppelt wird, erzeugt die effektive thermische mechanische Spannung, die während des Betriebs des Halbleiterbauelements 110 erzeugt wird, einen „Gradienten" des effektiven zusammengesetzten thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Halbleiterchip 110 und dem Trägersubstrat 120, wodurch die Zuverlässigkeit des Bauelements 110 vergrößert wird, da die Wahrscheinlichkeit eines vorzeitigen Ausfalls einer der elektrischen Verbindungen 130 deutlich reduziert ist.
  • Ein typischer Prozessablauf zur Herstellung des Bauelements 110 kann wie folgt ausgeführt werden. Nach der Fertigstellung des Halbleiterchips 110 durch Bilden von Schaltungselementen (nicht gezeigt) und entsprechenden Metallisierungsschichten (nicht gezeigt), die elektrisch mit zumindest einigen der Kontaktflächen 111 verbunden sind, die Lothöcker oder Lotkugeln aufweisen, werden die entsprechenden Chips 110 geschnitten, um damit den vereinzelten Halbleiterchip 110 bereitzustellen. Danach werden das Trägersubstrat 120 und der Halbleiterchip 110 zueinander ausgerichtet, kontaktiert und wärmebehandelt, um die Lothöcker oder Lotkugeln oder andere Höcker, die aus leitendem Kleber aufgebaut sind, zu verflüssigen, um damit die elektrischen Verbindungen 130 zu schaffen. Als nächstes wird ein Vorstufenmaterial des Unterfütterungsmaterials 140, beispielsweise in Form eines viskosen Epoxydharzes mit den Teilchen 141, die in Form von Silika-Teilchen vorgesehen sein können, aufgebracht, indem ein flüssiges Vorstufenmaterial entlang einem einzelnen Rand oder entlang zweier benachbarter Ränder des Spaltes zwischen dem Halbleiterchip 110 und dem Trägersubstrat 120 verteilt wird. Die Oberflächenspannung zieht dann das flüssige Vorstufenmaterial unter den Chip und durch das Array aus elektrischen Verbindungen 130. Da die Flüssigkeitsströmung im Wesentlichen durch Kapillarwirkung gesteuert ist, kann der gesamte Prozess zum Verteilen des flüssigen Vorstufenmaterials zwischen dem Halbleiterchip 110 und dem Trägersubstrat 120 einige Minuten beanspruchen, wobei die Fluidströmung durch die Spaltbreite, die Musterkonfiguration der elektrischen Verbindungen 130, die Substrattemperatur und dem Temperaturgradienten, die Viskosität des flüssigen Vorstufenmaterials, Flussmittelkontaminierung, dem Verteilungsmuster, das zum Aufbringen des flüssigen Vorstufenmaterials verwendet wird, und dergleichen beeinflusst ist. Da nach kann das Bauelement 110 wärmebehandelt werden, beispielsweise in einem Ofen bei Temperaturen von ungefähr 130° bis 175° C, um das flüssige Vorstufenmaterial auszuhärten und um das Unterfütterungsmaterial 140 zu bilden. Während des Prozesses des Einfüllens des flüssigen Vorstufenmaterials sowie während der Wärmebehandlung zum Aushärten der Flüssigkeit können sich die Teilchen 141 bewegen und an einer Grenzfläche 122 zwischen dem Material 140 und dem darunter liegenden Trägersubstrat 120 ansammeln. Da die Teilchen 141 die thermischen und mechanischen Eigenschaften des Unterfütterungsmaterials 140, beispielsweise den thermischen Ausdehnungskoeffizienten, merklich beeinflussen, kann eine unerwünschte thermomechanische Spannung während des Betriebs des Bauelements 110 erzeugt werden, da der thermische Ausdehnungskoeffizient des Unterfütterungsmaterials 140 an der Grenzfläche 122 auf Grund der angesammelten Teilchen 141 klein sein kann, wohingegen der thermische Ausdehnungskoeffizient des darunter liegenden Trägersubstrats 120 deutlich höher sein kann, wodurch die Fähigkeit des „Umverteilens" der thermischen und mechanischen Spannungen des Unterfütterungsmaterials 140 beeinträchtigt wird.
  • Die US 6,049,038 entwickelt aus diesem Ansammeln von Teilchen ein vorteilhaftes Verfahren.
  • Angesichts der zuvor beschriebenen Situation besteht ein Bedarf für eine verbesserte Technik, die das Herstellen von Halbleiterbauelementen in Gehäusen mit einem Unterfütterungsmaterial ermöglicht, wobei eines oder mehrere der zuvor erkannten Probleme vermieden werden können oder deren Wirkungen zumindest reduziert werden können.
  • ÜBERBLICK ÜBER DIE ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung richtet sich im Allgemeinen an eine Technik, die das Herstellen von Halbleiterbauelementen mit Gehäuse mit einer direkten elektrischen Verbindung zwischen Halbleiterchip und Trägersubstrat erlaubt, wobei ein Unterfütterungsmaterial dazwischen angeordnet ist, wobei die thermischen und mechanischen Eigenschaften des Unterfütterungsmaterials effizienter im Vergleich zu konventionellen Techniken eingestellt werden können. Zu diesem Zweck kann die kollektive Bewegung von Teilchen, die in dem Unterfütterungsmaterial enthalten sind, durch eine äußere Kraft so gesteuert werden, um ein Konzentrationsprofil der Teilchen in dem Unterfütterungsmaterial einzustellen.
  • Gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Gemäß einer noch weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren die Merkmale des Anspruchs 10.
  • Die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1 und des Anspruchs 10 sind bekannt aus der US 6,049,038 .
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Weitere Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird; es zeigen:
  • 1 schematisch eine Querschnittsansicht eines konventionellen Halbleiterbauelements im Gehäuse, wobei ein Unterfütterungsmaterial zwischen einem Halbleiterchip und einem Trägersubstrat vorgesehen ist;
  • 2a und 2b schematisch Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements im Gehäuse während unterschiedlicher Herstellungsphasen gemäß anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
  • 3a und 3b schematisch ein Halbleiterbauelement während der Ausbildung eines Unterfütterungsmaterials zwischen einem Halbleiterchip und einem Trägersubstrat gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung;
  • 4 schematisch ein Halbleiterbauelement während der Ausbildung eines Unterfütterungsmaterials während eine steuerbare externe Kraft gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung angewendet wird; und
  • 5 zeigt einen Graphen, der mehrere gewünschte Teilchenverteilungen repräsentiert, die beim Steuern einer externen Kraft zum Einstellen einer Teilchenkonzentration in einem Unterfütterungsmaterial gemäß anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwendet werden können.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den Zeichnungen dargestellt sind, sollte es selbstverständlich sein, dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung auf die speziellen anschaulichen offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar, deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert ist.
  • Im Allgemeinen beruht die vorliegende Erfindung auf dem Konzept, dass beim Bilden eines Unterfütterungsmaterials, das Teilchen enthält, die typischerweise vorgesehen sind, die thermischen und mechanischen Gesamteigenschaften des Unterfütterungsmaterials einzustellen, die Konzentration der Teilchen innerhalb des Unterfütterungsmaterials auf der Grundlage einer externen Kraft eingestellt oder gesteuert werden kann, die gemeinsam auf die Teilchen wirkt, wodurch eine gemeinsame Bewegung oder eine gemeinsame Driftbewegung der Teilchen erzeugt wird, wobei das viskose Unterfütterungsmaterial aufgebracht wird, während das Trägersubstrat und Halbleiterchip vertikal angeordnet sind, wobei der Halbleiterchip unter dem Trägersubstrat positioniert ist. Wie zuvor erläutert ist, kann die direkte Verbindung eines Halbleiterbauelements und eines Trägersubstrats während des Betriebs des Bauelements zu merklichen thermomechanischen Spannungen führen, wenn die thermischen Ausdehnungskoeffizienten beider Komponenten deutlich voneinander abweichen. Das zwi schen diesen Komponenten ausgebildete Unterfütterungsmaterial kann diese Spannungen reduzieren, wobei jedoch im Vergleich zu der konventionellen Prozesstechnik eine höhere Flexibilität beim Einstellen der Konzentration der Teilchen innerhalb des Unterfütterungsmaterials deutlich die Fähigkeit des Unterfütterungsmaterials zur thermischen und mechanischen Spannungsumverteilung verbessern kann. Daher wird eine externe Kraft zumindest während eines Teils des Herstellungsprozesses zum Bereitstellen des Unterfütterungsmaterials zwischen dem Halbleiterchip und dem Trägersubstrat ausgeübt, wobei zumindest zeitweilig eine gemeinsame Bewegung in Richtung des Trägersubstrats erzeugt wird. In dieser Hinsicht ist eine externe Kraft als eine Kraft zu verstehen, die auf jedes der Teilchen in gleicher Weise wirkt, was zu einer mittleren gemeinsamen Bewegung in einer spezifizierten Richtung, die durch die Richtung der externen Kraft gegeben ist, bewirkt wird, unabhängig davon, ob eine irrreguläre innere Bewegung der Teilchen vorherrscht, die durch Wärme, innere anziehende oder abstoßende Kräfte, und dergleichen hervorgerufen wird. Beispielsweise kann die Schwerkraft als eine externe Kraft in dieser Hinsicht betrachtet werden.
  • 2a zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 200 in einem fortgeschrittenen Herstellungsstadium. Das Halbleiterbauelement 200 umfasst einen Halbleiterchip 210, der darin eine integrierte Schaltung 213 aufweisen kann, die elektrisch mit zumindest einigen Kontaktflächen 211 verbunden ist. Der Halbleiterchip 210 kann einen beliebigen Chip repräsentieren, der ein Substrat, etwa ein auf Silizium basierendes Substrat, ein Galliumarsenidsubstrat, ein Indiumphosphatsubstrat, ein Germaniumsubstrat, ein Glassubstrat und dergleichen beinhaltet, das darauf oder darin ausgebildete Mikrostrukturelemente aufweist, worin zumindest einige elektrische Schaltungselemente zur Bildung der integrierten Schaltung 213 enthalten sind, die während des Betriebs des Bauelements 200 als eine Wärmequelle wirken. Das Halbleiterbauelement 200 umfasst ferner ein Trägersubstrat 220, das mehrere Leitungen und Kontaktdurchführungen aufweisen kann, die in einer oder mehreren Ebenen angeordnet sind. Das Trägersubstrat 220 kann darauf ausgebildet mehrere Kontaktflächen 221 aufweisen, wovon zumindest einige dem Muster der Kontaktflächen 211 entsprechen, die auf dem Halbleiterchip 210 ausgebildet sind. Das Trägersubstrat 220 kann im Wesentlichen aus einem geeigneten Material, etwa einem organischen Material, z. B. FR4, und dergleichen hergestellt sein, wie es häufig als Basismaterial für Schaltungsplatinen verwendet wird. In anderen Ausführungsformen kann das Trägersubstrat 220 aus anderen Materialien hergestellt sein, etwa keramischen Materialien und der gleichen. Des weiteren kann ein mittlerer thermischer Ausdehnungskoeffizient des Trägersubstrats 220 von einem entsprechenden gemittelten thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Halbleiterchips 210 abweichen, wobei die Größe der Differenz im Wesentlichen durch das Basismaterial des Trägersubstrats 220 bestimmt ist. In einer anschaulichen Ausführungsform kann das Trägersubstrat 220 aus einem organischen Basismaterial mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten im Bereich von ungefähr 15 bis 25 ppm/C hergestellt sein.
  • Das Bauelement 200 umfasst ferner elektrische Verbindungen 230, die beispielsweise aus Lotmaterial oder leitendem Klebstoff gebildet sind, wobei die elektrischen Verbindungen 230 einen Kontakt zwischen entsprechenden Kontaktflächen 221 und 211 herstellen. Ferner ist ein viskoses Vorstufenmaterial 240 eines Unterfütterungsmaterials zwischen Bereichen des Trägersubstrats 220 und Bereichen des Halbleiterchips 210 vorgesehen, wobei der Einfachheit halber das Unterfütterungsmaterial und ein beliebiges viskoses Vorstufenmaterial davon als 240 bezeichnet sind. Das Material 240 enthält Teilchen 241, die typischerweise hinzugefügt sind, um im Wesentlichen zumindest die thermischen und mechanischen Eigenschaften des Materials 240 zu bestimmen. Das Material 240 bildet eine erste Grenzfläche 222 mit Bereichen des Trägersubstrats 220 und bildet auch eine zweite Grenzfläche 212 mit Bereichen des Halbleiterchips 210. Des weiteren ist das Halbleiterbauelement 200 im Wesentlichen vertikal so angeordnet, dass der Halbleiterchip 210 unter dem Trägersubstrat 220 positioniert ist, wodurch eine externe Kraft 250 hervorgerufen wird, d. h. in diesem Falle die Schwerkraft, die zu einer gemeinsamen Driftbewegung der Teilchen 241 führt, die in dem Material 240 beweglich sind, wenn sich dieses noch in dem viskosen Zustand befindet. Es sollte beachtet werden, dass die Komponenten der Teilchengeschwindigkeit in Richtung der Grenzfläche 212 von der Größe der Viskosität des Materials 240, der Art und der Größe der Teilchen 241 und dergleichen abhängen kann. Typischerweise wird die Viskosität des Materials 240 im Hinblick auf die Fülleigenschaften, d. h. auf die Kapillarströmungseigenschaften anstatt auf die Driftgeschwindigkeiten der Teilchen 241 ausgewählt.
  • Ein typischer Prozess zur Herstellung des Halbleiterbauelements 200, wie es in 2a gezeigt ist, kann die folgenden Prozesse aufweisen. Nach der Bildung des Halbleiterchips 210 und des Trägersubstrats 220 können beide Komponenten zueinander ausgerichtet, kontaktiert und miteinander verbunden werden durch Ausführen einer Wärmebehandlung, um ein Lotmaterial oder einen leitenden Kleber, der auf den Kontaktflächen 211 oder auf den Kontaktflächen 211 und den Kontaktflächen 221 vorgesehen ist, zu verflüssigen, wodurch die elektrischen Verbindungen 230 geschaffen werden. In anderen Ausführungsformen kann das Material 240 auf dem Trägersubstrat 220 oder auf dem Halbleiterchip 210 oder auf beiden vorgesehen werden, um im Wesentlichen die entsprechenden Kontaktflächen und das Lotmaterial oder das haftende Klebermaterial abzudecken. Danach können der Halbleiterchip 210 und das Trägersubstrat 220 zueinander ausgerichtet und durch Wärmebehandlung des Bauelements 200 für Verflüssigung des entsprechenden Lotmaterials oder leitenden Klebermaterials verbunden werden, wodurch die elektrischen Verbindungen 230 geschaffen werden. In einigen Techniken können die Kontaktflächen 211 und 221 direkt durch einen nicht leitenden Kleber verbunden werden. In einigen Ausführungsformen kann der Prozess des Verbindens des Trägersubstrats 220 und des Halbleiterchips 210 ausgeführt werden, wobei das Bauelement 200 in einer speziellen räumlichen Orientierung vorliegt, die sich von der im Wesentlichen vertikalen Orientierung, wie sie in 2a gezeigt ist, unterscheiden kann. Beispielsweise kann der Prozess ausgeführt werden, wobei das Bauelement 200 im Wesentlichen vertikal orientiert ist, wobei jedoch der Halbleiterchip 210 auf der Oberseite des Bauelements 200 angeordnet ist. In den Ausführungsformen, in denen das Material 240 nach dem Verbinden des Trägersubstrats 220 mit dem Halbleiterchip 210 vorgesehen wird, kann das viskose Vorstufenmaterial 240 in den Spalt zwischen den zwei Komponenten eingefüllt werden, um damit zumindest teilweise den verfügbaren Raumbereich zu füllen und zumindest lokal die erste Grenzfläche 222 und die zweite Grenzfläche 212 zu bilden. Wie zuvor erläutert ist, kann das Material 240 durch Aufbringen auf einen oder mehrere Ränder des Spalts eingefüllt werden, so dass das Material 240 den Raumbereich durch Kapillarströmung kontinuierlich auffüllen kann, wie dies auch in Bezug mit 1 beschrieben ist. In anderen Ausführungsformen kann das flüssige Material 240 durch Einführen direkt in den Spalt mittels einer geeigneten Injektoreinrichtung aufgebracht werden, wie sie im Stand der Technik bekannt ist. Ferner kann in noch anderen Ausführungsformen eine geeignete Spritzgussform um den Halbleiterchip 210 herum gebildet werden und die Form kann mit dem flüssigen Material 240 aufgefüllt werden.
  • Danach kann das flüssige Material 240 aushärten, was gemäß einiger Ausführungsformen durch Wärmebehandeln des Bauelements 200 erreicht werden kann, wodurch das Material 240 aushärtet. Dabei ist vor dem Wesentlichen Verfestigen des Materials 240 das Bauelement 200 im Wesentlichen so orientiert, wie dies in 2a gezeigt ist, um ein Driften der Teilchen 241 in Richtung der zweiten Grenzfläche 212 zu ermöglichen, wodurch die Konzentration der Teilchen 241 in der Nähe der Grenzfläche 212 erhöht wird. In einigen Ausführungsformen wird die im Wesentlichen vertikale Orientierung des Bauelements 200, wobei der Halbleiterchip 210 unten positioniert ist, zumindest in der Anfangsphase des Aushärtungsprozesses angewendet, da in dieser Phase die Beweglichkeit der Teilchen 241 deutlich größer sein kann als zu einem späteren Zeitpunkt des Aushärtungsprozesses. Das Maß des Konzentrationszuwachses an der Grenzfläche 212 kann gesteuert werden, indem die Temperatur des Aushärtungsprozesses gesteuert wird, da die Temperatur die Rate der Verfestigung des Materials 240 bestimmen kann. Somit kann eine Zeitdauer mit hoher Teilchenbeweglichkeit geeignet gesteuert werden, indem in geeigneter Weise die Ausheiztemperatur ausgewählt wird. Im Hinblick auf den Durchsatz kann jedoch ein rasches Aufbringen des Unterfütterungsmaterials 240 wünschenswert sein, so dass für eine vorgegebene Viskosität und Konfiguration der Teilchen 241 das Material 240 aufgebracht wird, indem das Bauteil 200 so orientiert ist, wie es in 2a gezeigt ist, wodurch die Teilchendrift in Richtung der Grenzfläche 212 während des Aufbringens des Materials 240 und während des gesamten Aushärteprozesses bewirkt wird.
  • 2b zeigt schematisch das Bauelement 200 nach der Verfestigung des Unterfütterungsmaterials 240. Auf Grund der externen Kraft 250, die eine Teilchendriftbewegung in Richtung der Grenzfläche 212 beeinflusst, zeigt das Unterfütterungsmaterial 240 einen Konzentrationsgradienten mit einer erhöhten Teilchenkonzentration an der Grenzfläche 212, die zumindest gleich oder größer ist als eine entsprechende Teilchenkonzentration an der Grenzfläche 222. In einer speziellen Ausführungsform ist die Konzentration der Teilchen 241 an der Grenzfläche 212 höher als die entsprechende Konzentration an der Grenzfläche 222, wodurch dem Unterfütterungsmaterial 240 ein lokal variierender thermischer Ausdehnungskoeffizient verliehen wird, der an der Grenzfläche 212 gering ist und in Richtung der Grenzfläche 222 ansteigt. Folglich können während des Betriebs des Bauelements 200 hervorgerufene thermomechanische Spannungen, wenn die integrierte Schaltung 213 Wärme erzeugt, an der Grenzfläche 212 reduziert werden, wodurch ein im Wesentlichen „glatter" Übergang von dem Halbleiterchip 210 zu dem Unterfütterungsmaterial 240 im Hinblick auf die thermischen und mechanischen Eigenschaften stattfindet. In ähnlicher Weise weist das Unterfütterungsmaterial 240 einen erhöhten thermischen Ausdehnungskoeffizienten an der Grenzfläche 222 auf, wodurch ein moderat glatter Übergang zu dem Trägersubstrat 220 geschaffen wird, da das Trägersubstrat 220 typischerweise eine deutlich höhere thermische Ausdehnung aufweist als der Halbleiterchip 210. Somit kann die Wirkung der thermischen und mechanischen Spannungsumverteilung des Unterfütterungsmaterials 240 und damit die Gesamtzuverlässigkeit der elektrischen Verbindungen 230 durch die modifizierte Verteilung der Teilchen 241 im Vergleich zu den mit Bezug zu 1 beschriebenen konventionellen Bauelement deutlich verbessert werden.
  • 3a zeigt schematisch ein Halbleiterbauelement 300 mit einem Trägersubstrat 320 und einem Halbleiterchip 310, wobei dazwischen ein Unterfütterungsmaterial 340 vorgesehen ist. Das Halbleiterbauelement 300 ist in einer Herstellungsphase gezeigt, in der das Unterfütterungsmaterial durch Anwenden von Wärme ausgehärtet wird, wie dies durch die Pfeile angedeutet ist, wobei die Verteilung von Teilchen 341 durch das Anwenden einer externen Kraft, in dieser Ausführungsform die Schwerkraft, gesteuert wird, um damit die entsprechende Driftgeschwindigkeit der Teilchen 341 zu steuern. Für diesen Zweck wird das Halbleiterbauelement 300 in einer Prozessanlage 370 bearbeitet, die einen Substrathalter 371 aufweist, der so ausgebildet ist, dass das Halbleiterbauelement 300 unabhängig von seiner Absolutorientierung im Raum gehalten wird. Der Substrathalter 371 ist mit einer Antriebsanordnung 372 gekoppelt, die ausgestaltet ist, zumindest den Substrathalter 37i in Drehung zu versetzen, wie dies durch den Pfeil 373 gezeigt ist. In dem gezeigten Beispiel kann die Drehung 373 um eine im Wesentlichen horizontal ausgerichtete Drehachse 374 stattfinden. Des weiteren werden die Antriebsanordnung 372 und der Substrathalter 371 von einer Basisstation 375 gehalten.
  • Für die Ausbildung des Unterfütterungsmaterials 340 kann das Bauelement 300 auf dem Substrat 371 montiert werden, und die Antriebsanordnung 372 kann angewiesen werden, den Substrathalter 371 in Drehung zu versetzen, um damit das Bauelement 200 in eine Position zu bringen, in der zumindest zeitweilig eine Driftgeschwindigkeit der Teilchen 341 in Richtung auf den Halbleiterchip 310 auf Grund der Schwerkraft gerichtet ist. In anderen Ausführungsformen kann die Anlage 370 auch für das Aufbringen des Unterfütterungsmaterials 340 verwendet werden, wobei das Bauelement 300 in eine räumliche Orientierung gebracht wird, die zum Aufbringen des Materials 340 entsprechend einem der zuvor mit Bezug zu den 1, 2a und 2b beschriebenen Verfahren geeignet ist.
  • 3b zeigt schematisch die Anlage 370 in einer anderen Betriebsposition, wodurch das Halbleiterbauelement 300 so orientiert wird, dass die Driftgeschwindigkeit der Teilchen 341 geändert wird. Beispielsweise kann das Halbleiterbauelement 300, wie es gezeigt ist, im Wesentlichen entgegengesetzt zu der in 3a gezeigten Orientierung angeordnet werden, wodurch eine Driftgeschwindigkeit der Teilchen 341 hervorgerufen wird, die im Wesentlichen auf das Trägersubstrat 320 hin gerichtet ist. Wie zuvor erläutert ist, kann die durch die Schwerkraft hervorgerufene Driftgeschwindigkeit im Wesentlichen durch die Eigenschaften des Unterfütterungsmaterials 340, etwa die Viskosität, die Größe und die Art der Teilchen 341 und dergleichen bestimmt sein, wobei diese Eigenschaften im Wesentlichen im Hinblick auf Aspekte bezüglich des Durchsatzes anstatt im Hinblick auf das Driftverhalten der Teilchen 341 während der Verfestigung des Unterfütterungsmaterials 340 bestimmt sein können. Somit kann durch Variieren der Orientierung des Halbleiterbauelements 300 während des Prozesses des Verfestigens und erfindungsgemäß auch während des Aufbringens des Unterfütterungsmaterials 340 das schließlich erhaltene Konzentrationsprofil innerhalb des Unterfütterungsmaterials 340 gesteuert werden. Wenn z. B. eine im Wesentlichen gleichförmige Teilchenkonzentration erforderlich ist, kann die Orientierung des Halbleiterbauelements 300 kontinuierlich oder zwischenzeitlich geändert werden, um damit im Wesentlichen die Wirkung der Schwerkraft auf die mittlere Driftgeschwindigkeit der Teilchen 341 aufzuheben. In anderen Situationen kann ein weniger ausgeprägter Konzentrationsgradient im Vergleich zu dem in 2b gezeigten Bauelement erforderlich sein und somit kann durch zumindest zeitweiliges Orientieren des Halbleiterbauelements 300, wie es in 3b gezeigt ist, die gemeinsame Gesamtbewegung der Teilchen 341 in Richtung auf den Halbleiterchip 310 in geeigneter Weise reduziert werden. In diesem Falle kann der ständig größer werdende Grad an Verfestigung und damit an geringerer Beweglichkeit der Teilchen 341 während des Aushärteprozesses berücksichtigt werden, indem die Zeitdauer der unterschiedlichen Orientierungen entsprechend angepasst werden.
  • Wie zuvor erwähnt ist, werden Anstrengungen unternommen, um den Prozess des Aufbringens eines Unterfütterungsmaterials und des Aushärtens zu beschleunigen, um damit den Gesamtprozessdurchsatz zu erhöhen, wodurch die Gesamtherstellungskosten reduziert werden. Folglich können Unterfütterungsmaterialien verwendet werden, die moderat kurze Aushärtzeiten aufweisen, während sie dennoch die erforderlichen Fließeigenschaften während des Aufbringens des Materials bereitstellen. In dieser Situation oder aus anderen Grünen kann es günstig sein, eine externe Kraft bereitzustellen, deren Größe steuerbar ist, um damit eine direkte Wirkung auf die gemeinsame Driftgeschwindigkeit der Teilchen in dem Unterfütterungsmaterial zu ermöglichen, die im Wesentlichen unabhängig von der Schwerkraft ist. Wenn eine externe Kraft erforderlich ist, die im Mittel kleiner ist als sie erreicht wird, wenn das Bauelement permanent in einer Weise orientiert ist, wie es in 2a gezeigt ist, kann das zuvor beschriebene Verfahren angewendet werden und die Orientierung des Bauteils kann entsprechend kontinuierlich oder in Schritten geändert werden. Für höhere externe Kräfte im Vergleich zur Schwerkraft kann eine Technik angewendet werden, in der eine Zentrifugalkraft ausgeübt wird.
  • 4 zeigt schematisch eine Zentrifuge 470 mit einem Substrathalter 471, der mit einer Antriebsanordnung 472 verbunden ist, die ausgebildet ist, den Substrathalter 471 kontinuierlich in Drehung zu versetzen, um damit eine Zentrifugalkraft auf ein von dem Substrathalter 471 gehaltenes Halbleiterbauelement 400 auszuüben. Während des Betriebs der Zentrifuge 470 wird der Substrathalter 471 gemäß einer spezifizierten Winkelgeschwindigkeit in Drehung versetzt, die während des Betriebs der Zentrifuge 470 variiert werden kann, wodurch eine externe Kraft 450 erzeugt wird, die Teilchen innerhalb eines Unterfütterungsmaterials 440 in Richtung auf einen Halbleiterchip 410 und weg von einem Trägersubstrat 420 treibt. Die Größe der externen Kraft 450 hängt von der geometrischen Konfiguration der Zentrifuge 470, d. h. von dem Abstand des Halbleiterbauelements 400 von einer Drehachse, und von der Winkelgeschwindigkeit ab. Folglich kann durch geeignetes Einstellen der Winkelgeschwindigkeit und/oder des Abstandes zwischen dem Drehzentrum und dem Bauelement 400 die externe Kraft 450 so gesteuert werden, dass die gewünschte Verteilung der Teilchen in dem Unterfütterungsmaterial 440 erreicht wird, unabhängig von den Eigenschaften des Unterfütterungsmaterials 440 und von der Dauer des gesamten Prozesses zum Verfestigen des Materials 440. Es sollte beachtet werden, dass die Zentrifuge 470 in einer Umgebung betrieben werden kann, die für erhöhte Temperaturen an dem Halbleiterbauelement 400 sorgt, um damit die Verfestigung des Materials 440 nicht unnötig zu verzögern. Ferner kann der Prozess des Aufbringens des Materials 440 auf das Halbleiterbauelement 400 auch in der Zentrifuge 470 mit einer spezifizierten vorbestimmten Position ausgeführt werden, wobei nach dem Aufbringen des Materials 440 ein spezieller Betriebsmodus initiiert werden kann, um das Fließverhalten des Materials 440 zu verbessern, wenn dieses sich durch das Verbindungsmuster des Bauelements 400 bewegt. Beispielsweise kann nach dem Aufbringen des flüssigen Unterfütterungsmaterials 440 an einem einzeln Rand des Bauelements 400, der im Wesentlichen horizontal orientiert ist, die Antriebsanordnung 472 sodann instruiert werden, die Orientierung durch Bewegen des Substrathalters 471 entsprechend einem vordefinierten Winkel zu ändern, so dass der Fluidstrom in das Verbindungsmuster durch Schwerkraft verbessert wird. In anderen Vorgehensweisen kann die räumliche Orientierung des Bauelements 400 häufig geändert werden, um damit das Füllverhalten des flüssigen Unterfütterungsmaterials 440 in Abhängigkeit von seiner Viskosität und den Fließeigenschaften zu verbessern. Danach kann das Aushärten des Unterfütterungsmaterials 440 in Gang gesetzt werden, indem beispielsweise Strahlungswärme zugeführt wird oder durch Konvektion oder dergleichen, wobei ein geeigneter Bewegungszustand initiiert werden kann, indem die Antriebsanordnung 472 entsprechend gesteuert wird, so dass die externe Kraft 450 mit einer gewünschten Größe erzeugt wird. Somit kann selbst beim schnellen Aushärten von Unterfütterungsmaterialien 440 eine gewünschte Verteilung von darin enthaltenen Teilchen erhalten werden, da die externe Kraft 450 nahezu auf jeden beliebigen geeigneten Wert eingestellt werden kann.
  • Wie zuvor erläutert ist, beeinflusst die Verteilung von Teilchen innerhalb eines Unterfütterungsmaterials, etwa die Teilchen 241 und das Material 240 (siehe 2a und 2b) das thermische und mechanische Verhalten des Halbleiterbauelements signifikant, so dass damit ein großer Einfluss auf das elektrische Gesamtverhalten und die Zuverlässigkeit des Bauelements hervorgerufen wird. Folglich können eine Vielzahl von Sollverteilungen für die Teilchen 241 für ein gegebenes Unterfütterungsmaterial 240 erstellt werden, um damit das thermische und mechanische Verhalten des Halbleiterbauelements im Hinblick auf anwendungsspezifische Ziele zielgerecht zu steuern. Obwohl die in 2b gezeigte Teilchenverteilung in vielen Anwendungen im Allgemeinen vorteilhaft ist, können andere Sollverteilungen in anderen Anwendungen günstig sein.
  • 5 zeigt drei unterschiedliche beispielhafte Sollverteilungen der Teilchen 241 in dem Unterfütterungsmaterial 240, wobei die horizontale Achse den Abstand zwischen der Grenzfläche 222 und der Grenzfläche 212 beginnend bei der Grenzfläche 222 repräsentiert. Beispielsweise kann die Kurve A qualitativ die Verteilung der Teilchen 241 repräsentieren, wie sie in 2b gezeigt sind, wobei in der Nähe der Grenzfläche 222 eine im Wesentlichen „verarmte" Zone ausgebildet ist mit einem kontinuierlichen Ansteigen der Konzentration, die ihr Maximum an der Grenzfläche 212 aufweist. Folglich kann der thermische Ausdehnungskoeffizient des Unterfütterungsmaterials 240 qualitativ ein ähnliches aber umgekehrtes Verhalten aufweisen, d. h. die thermische Ausdehnung an der Grenzfläche 222 kann am höchsten sein und kann dann abfallen, so dass diese ihren minimalen Wert an der Grenzfläche 212 annimmt. In ähnlicher Weise repräsentiert die Kurve B eine Verteilung mit einem weniger ausgeprägten Unterschied im Vergleich zur Kurve A. Die Kurve C repräsentiert andererseits eine im Wesentlichen gleichförmige Verteilung, die für Anwendungen mit einem geringen Unterschied in den thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen dem Trägersubstrat 220 und dem Halbleiterchip 210 geeignet sein kann. Geeignete Sollverteilungen können aus empirischen Daten erhalten werden, aus denen eine Korrelation zwischen speziellen Aspekten im Leistungsverhalten und den Sollverteilungen, etwa den Verteilungen A, B und C, ermittelt werden können. Beispielsweise können Zuverlässigkeitsanalysen ergeben, dass eine durch die Kurve A repräsentierte Sollverteilung bessere Ergebnisse für ein vorgegebenes Unterfütterungsmaterial in Verbindung mit einem organischen Trägersubstrat 220 und einem Siliziumchip 210 ergeben kann. Folglich können die obigen Prozessschritte zur Bildung des Unterfütterungsmaterials, wie sie mit Bezug zu den 2a, 2b, 3a, 3b und 4 beschrieben sind, in entsprechender Weise auf der Grundlage der entsprechenden Sollverteilung gesteuert werden. Beispielsweise kann es für ein spezielles Unterfütterungsmaterial in Verbindung mit einer speziellen Aufbringungs- und Aushärtstrategie unter Umständen nicht möglich sein, die Sollverteilung der Kurve A lediglich durch Einschluss der Schwerkraft zu erreichen, wie es im Falle der Ausführungsformen der 2a, 2b und 3a und 3b der Fall ist, so dass ein Verfahren, wie es mit Bezug zu 4 beschrieben ist, angewendet werden kann, um damit eine ausreichend hohe externe Kraft 450 bereitzustellen, die ausreichend hohe Driftgeschwindigkeiten der entsprechenden Teilchen ermöglicht, um damit die gewünschte Sollverteilung zu erreichen. Wenn andererseits Teilchen in dem Unterfütterungsmaterial eine moderat hohe Driftgeschwindigkeit für vorgegebene Aufbringungs- und Aushärtbedingungen mit der „Kopf über-" Orientierung erhalten wird, wie sie in den 2a, 2b und 3a gezeigt ist, so dass eine ungewünschte große Verarmungszone an der Grenzfläche 222 auftreten würde, kann zumindest der Aushärtprozess so gesteuert werden, um den Einfluss der Schwerkraft durch zeitweiliges Orientieren des Halbleiterbauelements in umgekehrter Weise, wie es in 3b gezeigt ist, zu reduzieren, um damit schließlich die gewünschte Sollverteilung zu erhalten. Entsprechende Steuerungsstrategien zum Steuern des Einflusses der externen Kraft auf die Driftgeschwindigkeit der Teilchen in dem Unterfütterungsmaterial zum Erreichen einer spezifizierten Sollverteilung können durch Experimente und/oder theoretische Modelle ermittelt werden.
  • Es gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt eine Technik zur Ausbildung eines Unterfütterungsmaterials bereit, das Teilchen enthält, die das thermische und mechanische Verhalten des Unterfütterungsmaterials beeinflussen, wobei zumindest zeitweilig eine externe Kraft so ausgeübt wird, dass eine gemeinsame Bewegung in Richtung auf die Grenzfläche zwischen dem Unterfütterungsmaterial und dem Halbleiterbauelement erzeugt wird, wodurch die Möglichkeit zum steuerbaren Anpassen der thermischen und mechanischen Eigenschaften des Unterfütterungsmaterials an prozess- und bauteilspezifische Erfordernisse geboten wird. In speziellen Ausführungsformen kann eine im Wesentlichen teilchenverarmte Zone an der Grenzfläche zwischen dem Unterfütterungsmaterial und dem Trägersubstrat erzeugt werden, um damit dem Unterfütterungsmaterial an dieser Grenzfläche einen hohen thermischen Ausdehnungskoeffzienten zu verleihen, während die Teilchenkonzentration an der gegenüberliegenden Grenzfläche zwischen dem Unterfütterungsmaterial und dem Halbleiterchip einen deutlich kleineren thermischen Ausdehnungskoeffizienten aufweist. Des weiteren kann die Orientierung des Halbleiterbauelements zumindest während des Aushärtens des Unterfütterungsmaterials so geändert werden, dass eine gewünschte Sollverteilung erhalten wird, wobei zumindest zeitweilig eine gemeinsame Driftbewegung der Teilchen in Richtung auf das Trägersubstrat hin erreicht wird.
  • Weitere Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist dieser Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann die allgemeine Art und Weise des Ausführens der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Selbstverständlich sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen der zu betrachten

Claims (18)

  1. Verfahren mit: Anbringen eines Trägersubstrats an einem Halbleiterchip, der darin ausgebildet eine integrierte Schaltung aufweist; Bereitstellen eines viskosen Unterfütterungsmaterials zwischen dem Trägersubstrat und dem Halbleiterchip, wobei das Unterfütterungsmaterial Teilchen enthält; und Einstellen einer Verteilung der Teilchen in dem Unterfütterungsmaterial durch Ausüben einer externen Kraft, um zumindest zeitweilig eine kollektive Bewegung der Teilchen in Richtung zu dem Halbleiterchip zu erhalten; dadurch gekennzeichnet, dass das viskose Unterfütterungsmaterial aufgebracht wird, während das Trägersubstrat und der Halbleiterchip vertikal angeordnet sind, wobei der Halbleiterchip unter dem Trägersubstrat positioniert ist.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die externe Kraft im Wesentlichen durch die Schwerkraft repräsentiert ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, das ferner umfasst: Aushärten des Unterfütterungsmaterials, wobei während des Aushärtens des Unterfütterungsmaterials das Trägersubstrat und der Halbleiterchip zumindest zeitweilig im Wesentlichen vertikal angeordnet sind, wobei der Halbleiterchip unter dem Trägersubstrat positioniert ist.
  4. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Anbringen des Trägersubstrats an dem Halbleiterchip umfasst: Verbinden des Trägersubstrats und des Halbleiterchips durch Verbinden von Höckern oder Kontaktflächen, die auf dem Halbleiterchip ausgebildet sind, mit Höckern oder Kontaktflächen, die auf dem Trägersubstrat ausgebildet sind.
  5. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Unterfütterungsmaterial vor dem Verbinden von Höckern oder Kontaktflächen, die auf dem Halbleiterchip ausgebildet sind, mit Höckern oder Kontaktflächen, die auf dem Trägersubstrat ausgebildet sind, aufgebracht wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Unterfütterungsmaterial nach dem Verbinden des Trägersubstrats mit dem Halbleiterchip eingefüllt wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 4, wobei das Verbinden des Trägersubstrats mit dem Halbleiterchip in einer spezifizierten räumlichen Orientierung des Trägersubstrats in Bezug auf den Halbleiterchip ausgeführt wird, wobei das Verfahren ferner umfasst: Ändern der spezifizierten räumlichen Orientierung zum Einstellen der Teilchenverteilung mittels Schwerkraft.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die externe Kraft eine Zentrifugalkraft umfasst.
  9. Verfahren nach Anspruch 8, das ferner umfasst: Steuern einer Winkelgeschwindigkeit, um eine Größe der Zentrifugalkraft entsprechend einer Sollverteilung für die Teilchenverteilung einzustellen.
  10. Verfahren mit: Befestigen eines Trägersubstrats an einem Halbleiterchip, der darin ausgebildet eine integrierte Schaltung aufweist; Vorsehen eines viskosen Unterfütterungsmaterials zwischen dem Trägersubstrat und dem Halbleiterchip, wobei das Unterfütterungsmaterial Teilchen enthält; und Steuern einer Verteilung der Teilchen in dem Unterfütterungsmaterial durch Ausüben einer externen Kraft, um damit zumindest zeitweilig eine kollektive Bewegung der Teilchen in Richtung auf den Halbleiterchip zu erreichen, um damit ein thermisches Leitfähigkeitsprofil des Unterfütterungsmaterials zu steuern; dadurch gekennzeichnet, dass das viskose Unterfütterungsmaterial aufgebracht wird, während das Trägersubstrat und der Halbleiterchip vertikal angeordnet sind, wobei der Halbleiterchip unter dem Trägersubstrat positioniert ist.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die externe Kraft im Wesentlichen durch die Schwerkraft repräsentiert ist.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, das ferner umfasst: Aushärten des Unterfütterungsmaterials, wobei während des Aushärtens des Unterfütterungsmaterials das Trägersubstrat und der Halbleiterchip zumindest zeitweilig im Wesentlichen vertikal angeordnet sind, und wobei der Halbleiterchip unter dem Trägersubstrat positioniert ist.
  13. Verfahren nach Anspruch 10, wobei das Befestigen des Trägersubstrats an dem Halbleiterchip umfasst: Verbinden des Trägersubstrats mit dem Halbleiterchip durch Herstellen einer Verbindung durch Höcker, die auf dem Halbleiterchip ausgebildet sind.
  14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Unterfütterungsmaterial vor dem Verbinden der Höcker zugeführt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Unterfütterungsmaterial nach dem Verbinden des Trägersubstrats mit dem Halbleiterchip eingefüllt wird.
  16. Verfahren nach Anspruch 13, wobei das Verbinden des Trägersubstrats mit dem Halbleiterchip in einer spezifizierten räumlichen Orientierung des Trägersubstrats in Bezug auf den Halbleiterchip ausgeführt wird, wobei das Verfahren ferner umfasst: Ändern der spezifizierten räumlichen Orientierung zum Einstellen der Teilchenverteilung mittels Schwerkraft.
  17. Verfahren nach Anspruch 10, wobei die externe Kraft eine Zentrifugalkraft umfasst.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, das ferner umfasst: Steuern einer Winkelgeschwindigkeit zur Einstellung einer Größe der Zentrifugalkraft gemäß einer Sollverteilung der Teilchenverteilung.
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