陈金祥，田 壮，程 浩，刘松坡

(1.西南科技大学材料科学与工程学院，四川绵阳 621010；2.武汉利之达科技股份有限公司，湖北武汉 430074)

随着半导体器件可靠性的不断提高，对芯片工作环境如湿气、氧气和污染物等要求越来越高。其中，水汽含量较高会对器件和线路层造成不利影响，一是降低器件电学性能稳定性[1]，当器件内部水汽含量高而温度较低时，水汽会在芯片或线路层表面结霜，进而造成器件漏电流；二是降低器件可靠性。较高的水汽会对铝(Al)造成腐蚀，导致电路开路[2]。器件寿命与水汽含量成负指数关系，即随着封装体内部水汽含量的提高而迅速降低[3]。徐爱斌分别采用集成电路和分立器件进行低温耐湿老化实验，结果表明实验至500 h 时，集成电路累计失效达70.59%，晶体管累计失效达30.09%[4]。此外，若芯片或线路层上同时存在污染物时，在水汽作用下会形成电解液，发生电化学反应，使芯片或线路受到腐蚀。此外，对于某些光电器件而言，氧气、湿气和灰尘等对其性能和寿命有很大影响。如深紫外LED 发出的深紫外线会催化芯片附近的氧气形成臭氧，降低光效，水蒸气也会腐蚀芯片，降低器件寿命[5]；对于激光器芯片，发光腔面的灰尘或污染物会引起激光聚集，导致腔面被烧毁；对于高频晶振，外界温度和湿度均会影响其振动频率，增加器件不稳定性，甚至导致停振[6]。因此，需采用含腔体结构的三维陶瓷基板对上述光电芯片进行封装，杜绝外界因素干扰，为芯片提供稳定的工作环境，从而提高器件可靠性和寿命，如图1 所示。……