[发明专利]半导体结构以及组装方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及半导体器件，尤其涉及半导体器件封装。

背景技术

半导体管芯或芯片被包封在半导体器件封装中，以防止外部应力和环境损坏芯片并且提供用于承载到达和来自芯片的电信号的系统。存在许多不同类型的半导体封装，包括双列直插式封装、针栅阵列(PGA)封装、卷带自动结合(TAB)封装、多芯片模块(MCM)和功率封装。一种类型的功率封装是射频(RF)功率封装，其典型地在半导体芯片中的半导体器件消耗大于近似十瓦特的功率并且以大于近似一百兆赫(MHz)的频率工作时使用。RF功率封装经常包括内部气隙，为了更低的功率损耗和更好的RF性能。

当前的高功率RF半导体封装使用陶瓷绝缘体，其因它们的形状而经常称作“窗框”或“框架”，并且被铜焊或焊接到金属源衬底。但是，陶瓷绝缘体昂贵并且具有较差的机械公差。

另一种高功率RF半导体封装在2003年1月28日颁发给Bregante等人的美国专利No.6,511,866中描述，并且使用聚合物绝缘体或基于聚合物的框架。但是，该封装因框架与金属源衬底的基于镍和/或金的表面之间的固有弱聚合物/金属界面而具有潜在的可靠性问题。较差的密封是因为难以在框架与金属源衬底之间产生机械坚固且一致的环氧树脂(epoxy)接合。另外，考虑到正强加于工业上的有害物质指令(RoHS)要求的新的无铅和其他限制，该封装也具有在该聚合物/金属界面处机械失效的高度可能。此外，该封装在最终安装条件下也具有可能较差的机械完整性。

再一种高功率RF半导体封装在2005年3月15日颁发给 Zimmerman的美国专利No.6,867,367中描述。但是，该封装将专卖的高温聚合物材料用于框架，其在将半导体芯片附接到衬底之前被模压(mold)到金属源衬底。在芯片附接步骤之前完成封装因将半导体芯片附接或安装到金属源衬底所需的高温而引起框架与金属源衬底之间的机械可靠性问题。在芯片附接步骤之前完成封装也可能限制芯片连接选择。例如，如果聚合物在400摄氏度熔化或降解，则不能使用在高于400摄氏度时发生的金硅芯片附接工艺。

因此，存在对于比基于陶瓷的封装便宜并且具有相对于当前基于聚合物的气腔封装的提高可靠性的新的高功率RF半导体封装的需求。

附图说明

将从下面结合附图而进行的详细描述的阅读中更好地理解本发明，在附图中：

图1示出根据本发明的实施方案的半导体结构的顶视图；

图2示出根据本发明的实施方案沿着图1中的剖面线2-2观看的图1中半导体结构的剖视图；

图3示出根据本发明的实施方案在组装过程的较晚步骤期间图1中半导体结构的分解顶视图；

图4示出根据本发明的实施方案沿着图3中的剖面线4-4观看的图3中半导体结构的剖视图；

图5示出根据本发明的实施方案在组装过程的较晚步骤期间图3中半导体结构的顶视图；

图6示出根据本发明的实施方案沿着图5中的剖面线6-6观看的图5中半导体结构的剖视图；

图7示出根据本发明的实施方案在组装过程的较晚步骤期间图5中半导体结构的顶视图；

图8示出根据本发明的实施方案沿着图7中的剖面线8-8观看的图7中半导体结构的剖视图；

图9示出根据本发明的实施方案的半导体封装系统的一部分的侧视 图；

图10和11示出根据本发明其他实施方案的电隔离体结构的一部分的剖视图；以及

图12示出根据本发明的实施方案的组装半导体结构或半导体封装系统的方法的流程图。

为了说明的简单和清晰，附图示出一般的构造方式，并且可省略众所周知的特征和技术的描述和细节以避免不必要地混淆本发明。另外，附图中的元件不一定按比例绘制。例如，附图中一些元件的尺寸可能相对于其他元件被夸大以帮助促进对本发明实施方案的理解。不同附图中的相同参考数字表示相同的元件。

说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等，如果存在的话，是用来区分类似的元件，而不一定用于描述特定的顺序或时间次序。应当理解，如此使用的术语在适当情况下是可互换的，使得这里描述的本发明的实施方案例如能够以除在这里示出或另外描述的那些之外的顺序操作。此外，术语“包括”、“包含”、“具有”及其任何变体意在覆盖非排他的包括，使得包括一系列元素的过程、方法、物品或装置并不一定局限于那些元素，而是可以包括没有明白地列出或者对于这种过程、方法、物品或装置固有的其他元素。