JPS5945618B2 - 被覆用ガラス組成物およびその使用方法 - Google Patents
被覆用ガラス組成物およびその使用方法Info
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- JPS5945618B2 JPS5945618B2 JP4479776A JP4479776A JPS5945618B2 JP S5945618 B2 JPS5945618 B2 JP S5945618B2 JP 4479776 A JP4479776 A JP 4479776A JP 4479776 A JP4479776 A JP 4479776A JP S5945618 B2 JPS5945618 B2 JP S5945618B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- semiconductor
- coating
- glass composition
- firing
- Prior art date
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- Expired
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Landscapes
- Glass Compositions (AREA)
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体被覆用ガラス組成物に関し、更に詳し
くは、半導体素子等の電子部品の被覆に用いるに好適な
ガラス組成物及びその使用方法に関するものである。
くは、半導体素子等の電子部品の被覆に用いるに好適な
ガラス組成物及びその使用方法に関するものである。
一般に、ダイオード、抵抗器、コンデンサのような各種
の電子部品の製造にあたつては、表面保護又は不活性化
(パッシベーション)の目的で、あるいは気密封止の目
的でしばしばガラス製被覆材料が利用されている。
の電子部品の製造にあたつては、表面保護又は不活性化
(パッシベーション)の目的で、あるいは気密封止の目
的でしばしばガラス製被覆材料が利用されている。
例えばpn接合を有する半導体素子の製造において、そ
のpn接合表面をガラス被膜で被覆することは素子特性
を安定にし且つ高信頼化を図る上で有効な方法であり、
広く慣用されている。通常、被覆用ガラス組成物は、被
覆対象表面に粉末状態にて付着され、酸化性雰囲気中で
焼成されることによつて、被覆対象表面に固着される。
この場合、酸化性雰囲気が使用されるのは、酸素が不存
在であると被覆対象の電気的特性などが悪化される現象
がみられるからである。例えば、ガラス被覆された半導
体素子の特性は、ガラス焼成雰囲気における酸素の有無
により著しく変化する。実際、酸素を含まない雰囲気で
ガラスを焼成した場合、素子のリーク電流は増大し、耐
圧は低下(例えば、800Vから500V・に低下)す
る。しかるに、かように酸化性雰囲気でガラス焼成処理
を行うと、電極部材その他の酸化可能な部品、一が不所
望に酸化されてしまい、そのため後続の半田付工程など
において半田付処理が円滑になされず、製品歩留りが低
下されるという別の問題が生ずる。
のpn接合表面をガラス被膜で被覆することは素子特性
を安定にし且つ高信頼化を図る上で有効な方法であり、
広く慣用されている。通常、被覆用ガラス組成物は、被
覆対象表面に粉末状態にて付着され、酸化性雰囲気中で
焼成されることによつて、被覆対象表面に固着される。
この場合、酸化性雰囲気が使用されるのは、酸素が不存
在であると被覆対象の電気的特性などが悪化される現象
がみられるからである。例えば、ガラス被覆された半導
体素子の特性は、ガラス焼成雰囲気における酸素の有無
により著しく変化する。実際、酸素を含まない雰囲気で
ガラスを焼成した場合、素子のリーク電流は増大し、耐
圧は低下(例えば、800Vから500V・に低下)す
る。しかるに、かように酸化性雰囲気でガラス焼成処理
を行うと、電極部材その他の酸化可能な部品、一が不所
望に酸化されてしまい、そのため後続の半田付工程など
において半田付処理が円滑になされず、製品歩留りが低
下されるという別の問題が生ずる。
従つて、本発明の目的は、かかる問題点を解決し、非酸
化性雰囲気で焼成可能な新規な被覆用ガラス組成物を提
供することにある。
化性雰囲気で焼成可能な新規な被覆用ガラス組成物を提
供することにある。
本発明の別の目的は、電極部材などを不所望に酸化させ
ることなく歩留りよく各種電子部品、特に半導体素子に
ガラス被覆をほどこす方法を提供することにある。
ることなく歩留りよく各種電子部品、特に半導体素子に
ガラス被覆をほどこす方法を提供することにある。
本発明の1つの特徴によれば、ガラス焼成中好ましくは
ガラスの溶融開始直前の温度で酸素を放出しうる酸化物
が少数成分としてガラス組成物中に混入される。
ガラスの溶融開始直前の温度で酸素を放出しうる酸化物
が少数成分としてガラス組成物中に混入される。
このような被覆用ガラス組成物は、被覆処理における焼
成の際に酸素を放出するので、焼成雰囲気として非酸化
性雰囲気を使用可能にするとともに、非酸化性雰囲気の
使用に伴う被覆対象の特性劣化を回避可能にする。混入
されるべき酸化物の割合は、0.1〜30重量%程度で
あることが好ましい。
成の際に酸素を放出するので、焼成雰囲気として非酸化
性雰囲気を使用可能にするとともに、非酸化性雰囲気の
使用に伴う被覆対象の特性劣化を回避可能にする。混入
されるべき酸化物の割合は、0.1〜30重量%程度で
あることが好ましい。
酸化物の添加割合が30重量%をこえると、ガラスの流
動性が悪くなり、実用上問題がある。また、添加量が0
.1重量%より少ないと、酸素放出効果が少なく、リー
ク電流の増加の度合がかなり大きくなる。酸素を放出す
る酸化物としては例えば次のようなものがある。なお、
下記の括弧内の温度は、酸素放出がなされる温度を示す
。によつて、ガラス中のごみその他の有機物が分解され
、ガスとなつて消滅する。
動性が悪くなり、実用上問題がある。また、添加量が0
.1重量%より少ないと、酸素放出効果が少なく、リー
ク電流の増加の度合がかなり大きくなる。酸素を放出す
る酸化物としては例えば次のようなものがある。なお、
下記の括弧内の温度は、酸素放出がなされる温度を示す
。によつて、ガラス中のごみその他の有機物が分解され
、ガスとなつて消滅する。
また、シリコン半導体基板を本発明によるガラス組成物
の焼結操作により被覆する場合には、焼成中に放出され
る酸素がシリコン表面を酸化させ又はシリコン表面に吸
着し、ガラスのシリコン表面に対するぬれ性を良好にす
ることができる。この場合さらに、シリコン−ガラス界
面における酸素欠乏に起因するトラツプを減少させる効
果も得られる。以下、添付図面に示す実施例について本
発明を詳述する。
の焼結操作により被覆する場合には、焼成中に放出され
る酸素がシリコン表面を酸化させ又はシリコン表面に吸
着し、ガラスのシリコン表面に対するぬれ性を良好にす
ることができる。この場合さらに、シリコン−ガラス界
面における酸素欠乏に起因するトラツプを減少させる効
果も得られる。以下、添付図面に示す実施例について本
発明を詳述する。
第1図a−cは、本発明をガラス封止ダイオードの製造
に適用した実施例の各工程を示すものである。
に適用した実施例の各工程を示すものである。
まず、aに示すように、所望の耐圧を得るように選択さ
れた枚数、例えば22枚のダイオードチツプDをその極
性をそろえて積層するとともにその両端部にダミー用チ
ツプDMl及びDM2をそれぞれ固着したダイオードチ
ツプ積層体10を用意する。
れた枚数、例えば22枚のダイオードチツプDをその極
性をそろえて積層するとともにその両端部にダミー用チ
ツプDMl及びDM2をそれぞれ固着したダイオードチ
ツプ積層体10を用意する。
各ダイオードチツプDは、例えばn型シリコンウエハの
一面からリンを、他面からボロンをそれぞれ拡散した後
、当該ウエハをペレツト化することにより得られるn+
−n−p構造のシリコンチツプであり、各ダミー用チツ
プは高度に不純物がドープされて低抵抗を示すシリコン
チツブからなるものである。積層体10の作成は、これ
らシリコンチツプが得られるもとになる各ウエハの両面
にA1などのろう材層14,14a,14bを被着した
後それらを所定枚数重ね合せて熱処理することによりウ
エハ同志を固着させ、しかる後ウエハ積層体を所定サイ
ズで分断することによつてなされうる。なお、このとき
の切断による歪層を除去すると共に表面を清浄にするた
め公知のエツチング処理を適用しうる。次にbに示すよ
うに、各々モリブデンスラグSとこれに溶接された銅リ
ードLとからなるスラグリード12a,12bを同軸的
に対向配置させ、両者の間に積層体10を固着させる。
一面からリンを、他面からボロンをそれぞれ拡散した後
、当該ウエハをペレツト化することにより得られるn+
−n−p構造のシリコンチツプであり、各ダミー用チツ
プは高度に不純物がドープされて低抵抗を示すシリコン
チツブからなるものである。積層体10の作成は、これ
らシリコンチツプが得られるもとになる各ウエハの両面
にA1などのろう材層14,14a,14bを被着した
後それらを所定枚数重ね合せて熱処理することによりウ
エハ同志を固着させ、しかる後ウエハ積層体を所定サイ
ズで分断することによつてなされうる。なお、このとき
の切断による歪層を除去すると共に表面を清浄にするた
め公知のエツチング処理を適用しうる。次にbに示すよ
うに、各々モリブデンスラグSとこれに溶接された銅リ
ードLとからなるスラグリード12a,12bを同軸的
に対向配置させ、両者の間に積層体10を固着させる。
この固着処理は、適当な熱処理により端部ろう材層14
a,14bを溶融させた後、それらを固化することによ
つて簡単になされる。さらに、Cに示すようにダイオー
ドチツブ積層体10及びこれをはさむスラグリード12
a,12bのスラグ部を包囲して気密的に封止するガラ
ス封止体16を本発明にしたがつて形成する。
a,14bを溶融させた後、それらを固化することによ
つて簡単になされる。さらに、Cに示すようにダイオー
ドチツブ積層体10及びこれをはさむスラグリード12
a,12bのスラグ部を包囲して気密的に封止するガラ
ス封止体16を本発明にしたがつて形成する。
本例で使用されるガラス組成物は、ZnO=63%、B
2O3=21%、SiO2=10%、PbO一5%、及
びSnO2=1%の組成を有し630℃の軟化点をもつ
結晶質ガラスを95%含み、酸化物としてのPrO2を
5%含むものである。このような組成のガラスの粉末に
水を加えてスラリー状にしたものを第1図bの構造体が
そのリードの軸心を中心に回転しているときに、その積
層体10及びその近傍部に巻付け塗布し、しかる後乾燥
させ、窒素ガス中約700℃にて焼成処理を行う。この
焼成処理においてガラスは溶融して第1図Cのような形
状に素子構造体にぬれ付着し、しかる後冷却固化される
。以上のような工程で製作されたダイオードの逆方向特
性は、第2図の曲線Bに示すようなものとなり、これは
、酸素放出性酸化物の添加のない同種の結晶質ガラスを
酸化性雰囲気中で焼成して同種のダイオード構造体に被
覆した場合に得られるダイオードの逆方向特性Aに比較
すると、リーク電流レベルが低く且つ高耐圧であること
が明らかである。
2O3=21%、SiO2=10%、PbO一5%、及
びSnO2=1%の組成を有し630℃の軟化点をもつ
結晶質ガラスを95%含み、酸化物としてのPrO2を
5%含むものである。このような組成のガラスの粉末に
水を加えてスラリー状にしたものを第1図bの構造体が
そのリードの軸心を中心に回転しているときに、その積
層体10及びその近傍部に巻付け塗布し、しかる後乾燥
させ、窒素ガス中約700℃にて焼成処理を行う。この
焼成処理においてガラスは溶融して第1図Cのような形
状に素子構造体にぬれ付着し、しかる後冷却固化される
。以上のような工程で製作されたダイオードの逆方向特
性は、第2図の曲線Bに示すようなものとなり、これは
、酸素放出性酸化物の添加のない同種の結晶質ガラスを
酸化性雰囲気中で焼成して同種のダイオード構造体に被
覆した場合に得られるダイオードの逆方向特性Aに比較
すると、リーク電流レベルが低く且つ高耐圧であること
が明らかである。
また、上記本発明の工程で得られたダイオードは、その
リードその他の電極部分において酸化が生じているのが
認められなかつた。
リードその他の電極部分において酸化が生じているのが
認められなかつた。
このように、電極部分など外気に接し得る部分に酸化現
象が生ぜずしかもリーク電流レベルが低く且つ高耐圧で
あるという顕著な作用効果が得られたのは、本発明によ
る被覆用組成物が焼成時に酸素を放出する成分を含んで
いるため非酸化性雰囲気中でのガラス焼成が可能になつ
たことによるものであると考えられる。
象が生ぜずしかもリーク電流レベルが低く且つ高耐圧で
あるという顕著な作用効果が得られたのは、本発明によ
る被覆用組成物が焼成時に酸素を放出する成分を含んで
いるため非酸化性雰囲気中でのガラス焼成が可能になつ
たことによるものであると考えられる。
第3図は、本発明の他の実施例を示すもので、n+−p
−n−n+構造のメサ型トランジスタチツプ20は、例
えばシリコンからなるもので、その一方の表面には金−
ニツケル層からなるコレクタ電極24が形成され、他方
の表面には例えばアルミニウムからなるエミツタ電極2
6及びベース電極28が形成されている。
−n−n+構造のメサ型トランジスタチツプ20は、例
えばシリコンからなるもので、その一方の表面には金−
ニツケル層からなるコレクタ電極24が形成され、他方
の表面には例えばアルミニウムからなるエミツタ電極2
6及びベース電極28が形成されている。
電極形成部を除くエミツタ及びベース領域表面は、Si
O2などの絶縁膜22で被覆されており、所定のエミツ
タ及びベース領域部分を取囲み且つベース−コレクタ間
Pn接合を横断するメサ溝内には本発明によるガラス組
成物を用いて形成されたグラシベーシヨン層30が被着
されている。第4図は、本発明の更に他の実施例を示す
もので、シリコンからなるp−n−p−n構造のベベル
型サイリスタチツプ40は、一方の主面にタングステン
製のアノード電極44を有するとともに、反対の主面に
アルミニウム製のカソード電極46及びゲート電極48
を有する。
O2などの絶縁膜22で被覆されており、所定のエミツ
タ及びベース領域部分を取囲み且つベース−コレクタ間
Pn接合を横断するメサ溝内には本発明によるガラス組
成物を用いて形成されたグラシベーシヨン層30が被着
されている。第4図は、本発明の更に他の実施例を示す
もので、シリコンからなるp−n−p−n構造のベベル
型サイリスタチツプ40は、一方の主面にタングステン
製のアノード電極44を有するとともに、反対の主面に
アルミニウム製のカソード電極46及びゲート電極48
を有する。
ブレークオーバー電圧をになうPn接合が終端するベベ
ル面には本発明によるガラス組成物を用いて形成された
グラシベーシヨン層50が付着されている。第3図及び
第4図に例示されたようなグラシベーシヨン層30,5
0の形成にあたつては、第1図に関して前述したように
、酸素放出性酸化物が適当に混入されたZnO−B2O
3−SiO2を主成分とする結晶質ガラスをスラリー状
にしたものをスクリーン印刷法その他の適当な方法で塗
布した後、乾燥、焼成する方法を用いることができる。
ル面には本発明によるガラス組成物を用いて形成された
グラシベーシヨン層50が付着されている。第3図及び
第4図に例示されたようなグラシベーシヨン層30,5
0の形成にあたつては、第1図に関して前述したように
、酸素放出性酸化物が適当に混入されたZnO−B2O
3−SiO2を主成分とする結晶質ガラスをスラリー状
にしたものをスクリーン印刷法その他の適当な方法で塗
布した後、乾燥、焼成する方法を用いることができる。
焼成に先立つてガラス粒子又は粉末をトランジスタチツ
プ20又はサイリスタチツプ40の所定部分に付着せし
める他の方法として、公知の電気泳動法や遠心沈降法を
使用することもできる。このようにしてガラス粉末を被
覆対象面に付着させた後、焼成処理を実施する場合は前
述例と同様に非酸化性雰囲気、例えば窒素雰囲気中にて
熱処理を行うことができ、そのためタングステン製のコ
レクタ電極24やアノード電極44、並びにアルミニウ
ム製の電極26,28,46,48などの酸化を回避す
ることができ、後続の半田付工程などにおける歩留り低
下を防止しうる。その上、非酸化性雰囲気での焼成処理
にもかかわらず、コレクタ逆耐圧(第3図の場合)や順
電圧阻止特性(第4図の場合)の劣化はほとんど認めら
れない。以上、本発明を好ましい実施例に基づいて詳述
したけれども、本発明がこれらにのみ限定されないこと
は当然である。上記の例では主として、ZnO−B2O
3−SiO2を主成分とした結晶質ガラスについて言及
したが、本発明は、PbO−SiO2−B2O3を主成
分とした非晶質ガラスなど他のガラス組成物にも適用し
うるものである。また、本発明による被覆用ガラスは、
上述した型式以外の各種半導体素子又はその組合せに係
るICなどの封止又はパツシベーシヨンに利用しうるこ
とは勿論、抵抗器、コンデンサ、IC基板などの他の電
子部品の被覆にも有効に利用しうるものである。本発明
により得られる優れた効果を要約すれば次の通りである
。
プ20又はサイリスタチツプ40の所定部分に付着せし
める他の方法として、公知の電気泳動法や遠心沈降法を
使用することもできる。このようにしてガラス粉末を被
覆対象面に付着させた後、焼成処理を実施する場合は前
述例と同様に非酸化性雰囲気、例えば窒素雰囲気中にて
熱処理を行うことができ、そのためタングステン製のコ
レクタ電極24やアノード電極44、並びにアルミニウ
ム製の電極26,28,46,48などの酸化を回避す
ることができ、後続の半田付工程などにおける歩留り低
下を防止しうる。その上、非酸化性雰囲気での焼成処理
にもかかわらず、コレクタ逆耐圧(第3図の場合)や順
電圧阻止特性(第4図の場合)の劣化はほとんど認めら
れない。以上、本発明を好ましい実施例に基づいて詳述
したけれども、本発明がこれらにのみ限定されないこと
は当然である。上記の例では主として、ZnO−B2O
3−SiO2を主成分とした結晶質ガラスについて言及
したが、本発明は、PbO−SiO2−B2O3を主成
分とした非晶質ガラスなど他のガラス組成物にも適用し
うるものである。また、本発明による被覆用ガラスは、
上述した型式以外の各種半導体素子又はその組合せに係
るICなどの封止又はパツシベーシヨンに利用しうるこ
とは勿論、抵抗器、コンデンサ、IC基板などの他の電
子部品の被覆にも有効に利用しうるものである。本発明
により得られる優れた効果を要約すれば次の通りである
。
(1)焼成中に酸素供給がなされるので非酸化性雰囲気
中の焼成処理でも安定した素子特性が確保される。
中の焼成処理でも安定した素子特性が確保される。
(2)非酸化性雰囲気中における焼成が可能なので、電
極その他の金属部分の酸化を防止することができる。
極その他の金属部分の酸化を防止することができる。
第1図a−cは、本発明の一実施例によるガラス封止ダ
イオードの製造過程を示す断面図、第2図は、本発明を
適用したダイオードの逆方向特性を、本発明を適用しな
い同種のダイオードの逆方向特性に対比して示すグラフ
、第3図及び第4図は、本発明の他の実施例をそれぞれ
示す要部断面図である。 符号の説明、10・・・・・・半導体チツプ積層体、1
2a,12b・・・・・・スラグリード、14,14a
,14b・・・・・・ろう材層、16・・・・・・ガラ
ス封止体、20・・・・・・メサ型トランジスタチツプ
、30,50・・・・・・グラシベーシヨン層、40・
・・・・・ベベル型サイリスタチツプ。
イオードの製造過程を示す断面図、第2図は、本発明を
適用したダイオードの逆方向特性を、本発明を適用しな
い同種のダイオードの逆方向特性に対比して示すグラフ
、第3図及び第4図は、本発明の他の実施例をそれぞれ
示す要部断面図である。 符号の説明、10・・・・・・半導体チツプ積層体、1
2a,12b・・・・・・スラグリード、14,14a
,14b・・・・・・ろう材層、16・・・・・・ガラ
ス封止体、20・・・・・・メサ型トランジスタチツプ
、30,50・・・・・・グラシベーシヨン層、40・
・・・・・ベベル型サイリスタチツプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 半導体被覆用のガラス粉末に、Tl_2O_3、N
i_2O_3、PrO_2、Mn_2O_3、Bi_2
O_3、Ru_2O_5、Pb_3O_4から該ガラス
による半導体被覆処理時の焼成温度範囲において酸素を
放出するという条件で選ばれた少なくとも一つの酸化物
を0.1〜30重量%の割合で混合したことを特徴とす
る半導体被覆用ガラス組成物。 2 半導体被覆用のガラス粉末に、Tl_2O_3、N
i_2O_3、PrO_2、Mn_2O_3、Bi_2
O_3、Ru_2O_5、Pb_3O_4から該ガラス
による半導体被覆処理時の焼成温度範囲において酸素を
放出するという条件で選ばれた少なくとも一つの酸化物
を0.1〜30重量%の割合で混合したガラス組成物の
粉末を半導体の表面に被着させる工程と、被着されたガ
ラス粉末を非酸化性雰囲気中で焼成することにより前記
半導体表面に溶融固着させる工程とを含むことを特徴と
する半導体被覆用ガラス組成物の使用方法。 3 特許請求の範囲第2項記載の方法において、前記半
導体は、前記ガラス組成物の被着工程に先立つて金属電
極が取付けられている半導体素子ペレットからなつてい
ることを特徴とする半導体被覆用ガラス組成物の使用方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4479776A JPS5945618B2 (ja) | 1976-04-20 | 1976-04-20 | 被覆用ガラス組成物およびその使用方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4479776A JPS5945618B2 (ja) | 1976-04-20 | 1976-04-20 | 被覆用ガラス組成物およびその使用方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS52127911A JPS52127911A (en) | 1977-10-27 |
| JPS5945618B2 true JPS5945618B2 (ja) | 1984-11-07 |
Family
ID=12701404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4479776A Expired JPS5945618B2 (ja) | 1976-04-20 | 1976-04-20 | 被覆用ガラス組成物およびその使用方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5945618B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60204223A (ja) * | 1984-03-27 | 1985-10-15 | 三菱電機株式会社 | 電源回路装置 |
| JPH03111143U (ja) * | 1990-02-23 | 1991-11-14 |
-
1976
- 1976-04-20 JP JP4479776A patent/JPS5945618B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60204223A (ja) * | 1984-03-27 | 1985-10-15 | 三菱電機株式会社 | 電源回路装置 |
| JPH03111143U (ja) * | 1990-02-23 | 1991-11-14 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS52127911A (en) | 1977-10-27 |
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