[发明专利]一种半导体器件的封装方法及封装结构

说明书

技术领域

本发明属于半导体封装领域，特别是涉及一种半导体器件的封装方法及封装结构。

背景技术

半导体照明作为新型高效固体光源，具有寿命长、节能、环保、安全等显著优点，将成为人类照明史上继白炽灯、荧光灯之后的又一次飞跃，其应用领域正在迅速扩大，正带动传统照明、显示等行业的升级换代，其经济效益和社会效益巨大。正因如此，半导体照明被普遍看作是21世纪最具发展前景的新兴产业之一，也是未来几年光电子领域最重要的制高点之一。作为近年来节能照明的重要照明器件，半导体发光二极管（LED）产业得到的极大的发展。发光二极管是由Ⅲ-Ⅳ族化合物，如砷化镓、磷化镓、磷砷化镓等半导体制成的，其核心是PN结。因此它具有一般P-N结的I-N特性，即正向导通，反向截止、击穿特性。此外，在一定条件下，它还具有发光特性。在正向电压下，电子由N区注入P区，空穴由P区注入N区。进入对方区域的少数载流子一部分与多数载流子复合而发光。

近年来，LED芯片的工作寿命也越来越长，但LED器件长期稳定的光输出还取决于器件的封装技术和工艺。尤其是空气中的水气或氧气，接触到芯片，容易引起LED芯片的光电特性变化甚至失效，带来不稳定的工作状态。同时也会对芯片和支架的电气连接部分带来氧化失效。白光LED工艺中，需要添加的荧光粉颗粒，也容易收到空气的水气带来的影响，使得荧光特性改变，最终改变白光LED的光色性能。

传统的封装方法是使用密封胶对器件进行密封，比如环氧树脂和硅胶。但这些密封胶的多孔性，空气中的水汽容易渗透到器件内部，导致器件退化或失效。因此，本发明的目的在于提供一种能够提高光电器件空气水气隔绝的封装方法。

原子层沉积（Atomic Layer Deposition）技术是一种新型的化学气相沉积技术，由于该技术能精确控制沉积的厚度，可以得到高密度，高均匀性的薄膜，已经开始用于高性能半导体芯片的核心加工技术中，更为重要的是沉积的薄膜具有高度的共形性，及可以完整的包裹在需要沉积的材质表面，因此可以用作密封封装技术。原子层沉积技术一般是通过两种前驱物和需镀膜材料表面的交叉连续反应，形成可控数量的原子沉积层，这种原子沉积层具有高致密度的特性。

进行原子层沉积的一个循环一般有四个步骤：第一种前驱物通入反应腔，待沉积表面和第一种前驱物进行反应；待第一次反应结束后，真空去除反应气体；通入第二种前驱物进行反应；反应腔中反应气体清除。由于整个反应过程具有自限制性的特点，待一个循环结束后，理想情况下，在待沉积表面会均匀生长一个单原子层的薄膜。经过多次循环的沉积生长，可以形成致密的材料薄膜。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半导体器件的封装方法及封装结构，用于提高现有封装工艺中的密闭性，隔绝空气中的水汽和氧气对LED器件的腐蚀老化，尤其解决由于水汽渗入了封装器件中，导致芯片产生漏电，引起电接触部分变质、锈蚀，影响器件寿命的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体器件的封装方法，包括步骤：1）提供封装支架，将半导体器件固定于所述封装支架中，并实现所述半导体器件与封装支架之间的电结构连接；2）形成覆盖于所述半导体器件的封装胶；3）采用原子层沉积技术至少于所述封装胶表面形成氧化物薄膜结构。

作为本发明的半导体器件的封装方法的一种优选方案，步骤1）中，实现所述半导体器件与封装支架之间的电结构连接的方式为金属线连接、或用于实现倒装结构的焊盘连接。

作为本发明的半导体器件的封装方法的一种优选方案，步骤3）中，同时于所述封装支架表面形成氧化物薄膜结构。

作为本发明的半导体器件的封装方法的一种优选方案，步骤2）之前还包括步骤：采用原子层沉积技术形成覆盖于所述半导体器件表面的第一氧化物薄膜结构。

作为本发明的半导体器件的封装方法的一种优选方案，所述氧化物薄膜结构为氧化铝、氧化硅或氧化钛的一种形成的单层膜结构或两种以上形成的多层复合膜结构。

作为本发明的半导体器件的封装方法的一种优选方案，所述氧化物薄膜结构的厚度为5nm～100nm。

作为本发明的半导体器件的封装方法的一种优选方案，所述氧化物薄膜结构的沉积反应温度为15℃～150℃。

作为本发明的半导体器件的封装方法的一种优选方案，所述半导体器件为发光二极管、光电探测器及激光二极管中的一种。

作为本发明的半导体器件的封装方法的一种优选方案，所述封装胶为环氧树脂、硅胶、混合有荧光粉的环氧树脂或混合有荧光粉的硅胶。