本發(fā)明通常涉及半導體封裝，更具體地說本發(fā)明涉及一種用于腔式微機電系統(tǒng)(MEMS)器件封裝的蓋子附著技術。

背景技術：
近年來，微電子和微機電系統(tǒng)(MEMS)技術廣受歡迎。這是因為它們提供了一種制作非常小的電子和機械結構的方式并且通過使用傳統(tǒng)批量半導體加工工藝在單一襯底上集成這些結構。當這些微電子和MEMS器件成為主流技術的時候，半導體封裝的制作和易用性方面的有效封裝費用面臨著挑戰(zhàn)。附圖說明結合附圖并參閱詳細說明書以及權利要求書，對本發(fā)明會有比較完整的理解。其中在附圖中類似的參考符號表示類似的元件，并且：圖1根據(jù)一個實施例，顯示了示范的腔式半導體封裝的透視圖；圖2根據(jù)另一個實施例，顯示了封裝圖1的腔式半導體封裝的封裝過程的流程圖；圖3顯示了在封裝的初始階段的器件的頂視圖；圖4顯示了沿圖3剖面線4-4的器件的側視圖；圖5顯示了在封裝的后續(xù)階段的器件的頂視圖；圖6顯示了沿圖5剖面線6-6的器件的側視圖；圖7顯示了在封裝的后續(xù)階段的器件的頂視圖；圖8顯示了沿圖7剖面線8-8的器件的側視圖；圖9根據(jù)另一個實施例，顯示了器件的側視圖。具體實施方式半導體封裝通常提供了一組相關的元素。這些元素包括：例如，一個或多個要封裝的半導體器件、從器件到封裝的連接、提供機械支撐和電、化學和環(huán)境保護的圍繞或包含結構、以及將封裝附接到主板或系統(tǒng)的連接結構。半導體封裝工藝的開發(fā)人員面臨的挑戰(zhàn)起因于例如，半導體器件（例如，微電子和微觀結構）對高溫工藝的靈敏度、對合適屏蔽的需要，在某些情況下需要密閉或接近密閉的密封以保護器件免受污染，等等。實際上，對于很多半導體器件的封裝來說，保護是關鍵因素。因為腐蝕、防潮、碎片可以阻止設備的工作，即，如果封裝保護受損，半導體器件可能會失效，就不產生給定輸入的輸出或產生給定輸入的無效的或不準確的輸出。隨著集成電路（IC）器件尺寸的持續(xù)減小，對微機電系統(tǒng)（MEMS）器件的使用持續(xù)增加、并且包括多個半導體器件的半導體封裝的制作持續(xù)發(fā)展、對低成本、可靠的、高密度封裝解決方案的需求增加了。某些類型的半導體器件要求腔式封裝，在所述封裝內，安裝到基座的一個或多個器件被容納在蓋子結構的腔內。所述結構粘附到所述基座。腔式蓋子結構部分地為封裝的器件提供環(huán)境保護。腔式半導體封裝的某些蓋子附著材料要求熱固化以硬化分配在所述基座和所述蓋子之間的蓋子附著材料，所述基座包括一個或多個半導體器件，所述蓋子具有腔，所述半導體器件位于所述腔內。在熱固化期間，當結構從室溫被加熱到固化溫度的時候，由于腔內膨脹氣體的壓力，開口也稱為流孔（flowhole）可能形成于粘結材料內。流孔可能形成于蓋子附著材料內使得膨脹氣體可以從腔內逸出。這些流孔可以給外來媒介例如水、蘇打、酸類、制動液、鹽霧、以及任何其它能夠損壞腔內器件的污染物提供入口。腔式半導體封裝內的外來媒介可能導致在腔內形成不需要的導電路徑、所需導電路徑例如鍵合引線的斷裂和/或腔內材料的分層或腫脹。為了避免與流孔形成相關聯(lián)的問題，提出了室溫固化材料。然而， 一些室溫固化材料可能不適合要求有電磁屏蔽的設計。為了提供電磁屏蔽，蓋子是由一種導電材料例如金屬所形成的。導電蓋子可能對電磁屏蔽無效，除非在半導體封裝內被附接到地面。在這樣的配置中，蓋子附著材料應該是導電的以提供通往地面的路徑。適合于在室溫下固化的現(xiàn)有技術的導電蓋子附著材料具有短的工作時間。也稱為適用期（potlife）的短的工作時間是材料在其原有封裝被打開或加入催化劑或其它固化劑之后是有用的時間長度。室溫固化導電蓋子附著材料的短適用期在生產環(huán)境中不是所想要的特性。適合于在室溫下固化的一些現(xiàn)有技術的蓋子附著材料通過使用例如紫外線輻射，可以有較長的適用期。然而，這種UV固化蓋子附著材料通常其導電形式是不可獲得的。另一種可以實施以避免流孔形成的問題的技術是超聲波焊接。在超聲波焊接中，高頻超聲波的聲振動被局部施加到工件中以創(chuàng)建固態(tài)的焊接。在超聲波焊接中，不需要將焊接材料、粘合劑、緊固件等與材料結合在一起。因此，流孔不能形成。然而，超聲波焊接可不適用于包含例如MEMS器件的半導體封裝，因為高頻率的超聲波聲振動可能會破壞位于腔內的MEMS器件的脆弱的移動微觀結構。實施例包括一種腔型半導體封裝方法和一種按照封裝方法封裝的半導體器件結構。所述腔型半導體封裝方法提供了安全的蓋子附件，其在熱固化期間有助于膨脹氣體的排放，同時產生了密閉或接近密閉的密封。所述方法特別適合于要求電磁屏蔽的器件封裝和/或包括對于超聲波焊接、熱固化、或者室溫固化工藝可能不適合的MEMS器件的器件封裝。圖1根據(jù)一個實施例，顯示了示范的腔式半導體封裝20的透視圖。通常，半導體封裝20包括基座22，具有接合到基座22的蓋子24。在圖1中，蓋子24的一部分被切斷以為腔型半導體封裝20顯露形成于蓋子24內的腔25。引線26可以形成于基座22的表面28上并從蓋子24暴露出來。引線26導電特證件，其能夠實現(xiàn)半導體封裝20之外的元件和安裝到基座22和包含在腔25內的部件（不可見的）之間的 電連接。在一個實施例中，半導體封裝20可包括半導體器件，例如微電子和/或微機電系統(tǒng)（MEMS）器件（例如，陀螺儀、加速計、傳感器或其它微結構）。為了示范性的目的，本發(fā)明顯示了腔式半導體封裝配置。然而，根據(jù)具體的設計標準，半導體封裝20可采取各種各樣的形式、大小、形狀、以及功能。圖2根據(jù)另一個實施例，顯示了對半導體封裝20（圖1）進行封裝的封裝過程30的流程圖。封裝過程30提出了一種蓋子附接技術。當使用熱固化蓋子附接材料將蓋子附接到基座的時候，該技術能夠從蓋子內的腔內排放壓力，而隨后會產生密閉或接近密閉的密封以顯著地限制外部污染物，例如水分、微粒等等對半導體封裝20內的部件的損壞。過程30將結合包括MEMS器件的腔式半導體封裝20的封裝被討論。然而，應該很明顯下面的方法適合于其中腔式蓋子被附接以提供密閉或接近密閉的密封的很多半導體設計的封裝方法。簡明起見，封裝過程30在下面結合單一的半導體封裝被描述。然而，本領域技術人員應該理解下面的方法允許多個半導體封裝的并行包裝。例如，多個半導體封裝可以在基座22上經歷并行包裝，其中基座22可以是引線框帶或板。按照下面的方法，有多個蓋子24形成在其中的帽晶片可以隨后被附接到引線框帶或板以形成多個半導體封裝20。然后，多個半導體封裝20的生成的結構可以通過常規(guī)方式例如切片或沖壓被切單以提供單獨的半導體封裝20。所述單獨的半導體封裝可以在最終應用中耦接到印刷電路板上。封裝過程30從操作32開始。在操作32，基座22被提供一一個或多個安裝在此的半導體管芯。結合操作32，參照圖3和圖4，圖3顯示了在封裝的初始階段36的半導體器件34的頂視圖以及圖4顯示了沿圖3剖面線4-4的半導體器件34的側視圖。下面的圖3-圖9通過使用各種陰影和/或斜影線示出以區(qū)分半導體器件34和半導體封裝20（圖1）的不同元件，正如將在下面討論的。這些不同元件可以通過利用當前和未來的微機加工技 術而生成。半導體器件34包括基座22和一個或多個耦接于基座22或在堆疊的構成中彼此耦接的半導體管芯38。更具體地說，基座22可以是包括管芯焊墊40的引線框。一個或多個半導體管芯38被附接到所述管芯焊墊40。鍵合焊墊42可以被布置在管芯焊墊40周圍。半導體管芯38可以通過多個電互連（這里可以指鍵合絲線44）而被互連，以及/或者半導體管芯38可以通過鍵合絲線44被連接到布置在管芯焊墊40周圍的鍵合焊墊42。一些或全部的鍵合焊墊42可以電耦接于引線26。或者，一些或全部的鍵合焊墊42可以穿過基座22延伸到位于基座22的較低面上的引線接觸區(qū)（未顯示）。至少一個半導體管芯38的設計構型要求腔式封裝以提供合適的環(huán)境保護。此外，在例子中，半導體器件34的其中一個半導體管芯38可以是MEMS器件例如陀螺儀、加速計、傳感器等等。這種特定形式的半導體管芯38在此被稱為MEMS器件48。MEMS器件48可以在其自身的腔封裝中被密封以保護其脆弱的運動部件。然而，MEMS器件48，以及其它半導體管芯38、電連接、和腔25內的材料而且可以被進入的各種流體和/或進入腔25內的微粒損壞。因此，鍵合周邊50勾勒出管芯焊墊40的區(qū)域52，亦即，與管芯焊墊40的區(qū)域52邊界相接。包括MEMS器件48的半導體管芯38被安裝到鍵合周邊50所劃定的區(qū)域52內的基座22的表面28。鍵合周邊50即是蓋子（例如蓋子24（圖1））的相應的鍵合周邊將被附接到基座22的地方的位置，這將要在下面詳細討論。半導體器件34及其附接的管芯38和鍵合絲線44可以由器件制造商提供并且在單獨的封裝設備上進行封裝?；蛘?，半導體器件34可以在相同的制造設備內被制造和封裝。返回參照封裝過程30（圖2），在操作32之后進行操作54。在操作54，提供有腔形成于其中的蓋子。例如，帶有腔25（圖1）的蓋子24（圖1）可以由封裝半導體器件34的單獨的或相同的制造設備來提供。封裝過程20繼續(xù)到操作56。在操作56，熱固化粘合材料被施加到基底22或蓋子24的其中之一或兩者的鍵合周邊的一部分。接下來，在操作58，蓋子24被放置到基座22上。參照與封裝過程30的操作56和操作58相關的圖5和圖6，圖5顯示了在封裝的后續(xù)階段58的半導體器件34的頂視圖以及圖6顯示了沿圖5剖面線6-6的半導體器件34的側視圖。正如在圖5和圖6中所示出的，蓋子24包括法蘭60。法蘭60限定了蓋子24的鍵合周邊62。更具體地說，法蘭60的底表面形成了蓋子24的鍵合周邊62。蓋子24的鍵合周邊62的大小和形狀被設置成鄰接基座22上的鍵合周邊50。根據(jù)一個實施例，一種粘合材料64被施加到鍵合周邊50的在基座22上的部分66。然而，粘合材料64沒有被施加到鍵合周邊50的剩余部分68。正如圖5所顯示的，剩余部分68位于蓋子24的法蘭60的下面并且用虛線區(qū)分。因此，除部分68之外，鍵合周邊50的粘合材料64被施加到的部分66構成了鍵合周邊50的剩余部分。在一個實施例中，粘合材料64被施加到的部分66構成了鍵合周邊50的重要部分，其中部分68顯著小于部分66。例如，部分66通?？梢允恰榜R蹄形”，只有沿著鍵合周邊一側的小區(qū)域為沒有粘合材料64施加于其上的部分68保留下來。在替代實施例中，粘合材料64可以被施加成各種各樣的圖案。一個示例圖案包括施加到鍵合周邊50的粘合材料64的間隔的斑點。在這樣的配置中，剩余部分68包括沒有施加粘接材料64的多個部分（未顯示），這些部分在鍵合周邊50周圍被間隔開，并且通過鍵合周邊50的施加有粘合材料64的部分66而分開。替換地，粘合材料64可以被施加到蓋子24的（代替鍵合周邊50或除鍵合周邊50之外）一部分鍵合周邊62，鍵合周邊62的剩余部分（例如在部分68）沒有粘合材料64。因此，鍵合周邊50和62兩者的一個或多個部分68沒有粘合材料64。在將粘合材料64施加到鍵合周邊50和/或62之后，蓋子24被 放置到基座22上以便蓋子24的鍵合周邊62鄰接鍵合周邊50。在部分68的一個或多個位置處沒有粘合材料64的情況下，一個或多個間隙70形成于基座22和蓋子24之間。在所示出的配置中，單一間隙70在圖6中尤為明顯。在任務58之后，半導體管芯38，包括MEMS器件34，位于蓋子24的腔25內。返回參照圖2，在蓋子24被放置到基座22上的操作58之后，封裝過程30繼續(xù)在操作72進行。在任務72，蓋子24的結構和半導體器件34經受熱固化處理。當蓋子24充當位于腔25內的半導體管芯38的屏蔽的時候，導電性環(huán)氧樹脂材料被選擇為粘合材料64。導電性粘合材料64提供了接面路徑以便蓋子24有效地屏蔽半導體管芯38。在進一步的實施例中，該導電性環(huán)氧樹脂材料也是熱固化材料。熱固化導電性材料是有利的，至少部分是因為其相對容易使用、相對長的適用期和高強度。熱固化環(huán)氧樹脂材料通常在170攝氏度或170攝氏度以上的溫度下被固化即被硬化。由于該結構在熱固化過程期間被加熱，腔25內的空氣膨脹。蓋子24和基座22之間的間隙70（圖6）允許空氣從腔25排出，從而大大阻止了流孔穿過施加在蓋子24和基座22之間的粘合材料64而形成。在熱固化操作72之后，封裝過程30在操作74繼續(xù)進行。在操作74，另一粘合材料被施加到部分68（圖5）以關閉或密封間隙70（圖6）。粘合材料的第二次施加可以通過利用標準分配設備執(zhí)行，在標準分配設備中，管芯鍵合機的管芯鍵合分配尖端可以在特定位置畫出粘合材料的適當?shù)木€條。接下來，執(zhí)行操作76，在此在操作74被分配的粘合材料被適當?shù)毓袒陨砂雽w封裝20。所述封裝在基座22和蓋子24之間具有極大地密閉的密封的接合。操作76之后，封裝過程30可能包括為了簡潔起見不在本發(fā)明內討論的其它過程。這些附加的制造活動可以包括形成外部電互連、切片、測試等等。過程40在封裝半導體器件34之后結束以產生半導體封裝20?，F(xiàn)在參照圖7和圖8。圖7顯示了在封裝的后續(xù)階段78的半導體器件34的頂視圖，以及圖8顯示了沿圖7剖面線8-8的半導體器件34的側視圖。根據(jù)操作74（圖2），一種粘合材料80被施加在間隙70的位置處。再次，通過利用標準分配設備，粘合材料80可以被分配，在標準分配設備內，管芯鍵合機的管芯鍵合分配尖端施加粘合材料80的合適的線條。正如所顯示的，粘合材料80可以被分配使得它部分地重疊到熱固化粘合材料64上，如延伸超出圖7中的部分68的寬度之外的粘合材料80的珠或線所表征的。當然，如果形成多個間隙70，粘合材料80被施加到多個間隙70的每個位置處以閉合多個間隙70。粘合材料80可以是一種相比于熱固化粘合材料64在顯著低的溫度下固化的產品。例如，粘合材料80可以在例如通常稱為室溫的20-25攝氏度（68-77華氏度）的溫度下進行固化。此外，粘合材料80可以是例如在紫外線（UV）輻射下固化的光固化材料。這種材料有時稱為UV固化材料。當暴露在UV輻射下的時候，UV固化材料幾乎瞬時地固化，即硬化，排除了其它粘合材料所需要的干燥持續(xù)時間或熱固化持續(xù)時間。因此，在操作76（圖2），根據(jù)常規(guī)技術，粘合材料80可以在室溫下暴露在UV輻射下以促進粘合材料80的固化。由于在室溫下進行固化的UV固化粘合材料80被施加，腔25內的剩余空氣或氣體將很少或幾乎沒有受到膨脹。因此，當粘合材料80被固化的時候，流孔不會穿過粘合材料64和80形成。由此，半導體管芯38，包括MEMS器件48位于其內的密封腔25被形成。圖9根據(jù)另一個實施例，顯示了半導體封裝20的側視圖。在某些情況下，可能需要進一步確?；?2和蓋子24之間不留有空隙。因此，在封裝工藝30（圖2）的任務74（圖2）處，粘合材料80可以在位于基座22和蓋子24之間聯(lián)結處的蓋子24的整個外周邊82（也參見圖7）周圍被施加。當閉合間隙70（圖6）的時候，粘合材料80的施加可以與將粘合材料80施加到部分68（圖5）同時進行。本發(fā)明在此所描述的實施例包括腔式半導體封裝方法以及根據(jù) 封裝方法被封裝的腔式半導體封裝結構。所述封裝方法提供了能夠在熱固化期間排放膨脹氣體，同時產生密閉或接近密閉的密封的安全蓋子附接。特別是，所述封裝方法包括兩步驟粘附工藝，其中熱固化粘合材料被施加到基座和蓋子之間的鍵合周邊的一部分使得一個或多個間隙保留沒有熱固化粘合材料。在熱固化處理期間，蓋子的內腔通過這些間隙可以適當?shù)赝L。熱固化之后，鍵合周邊的剩余部分被粘結以使用一種在顯著地較低的溫度即室溫下進行固化的粘合材料來閉合所述一個或多個間隙。因此，半導體元件駐于其內的密封的腔式封裝被形成。所述方法特別適合于半導體封裝。所述封裝包括否則可能通過使用其它蓋子附接技術會被損壞的MEMS器件。雖然本發(fā)明的優(yōu)選實施例已被詳細說明和描述，很明顯對本領域技術人員來說在不脫離本發(fā)明精神或隨附的權利要求書范圍的情況下可以對其進行各種修改。例如，所述蓋子和基座可以有各種其它形狀和大小而不是像所顯示的那些形狀和大小。此外，包括MEMS器件的半導體管芯代表了腔式封裝所要求的各種各樣的半導體器件。