JPS6349897B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6349897B2 JPS6349897B2 JP56088411A JP8841181A JPS6349897B2 JP S6349897 B2 JPS6349897 B2 JP S6349897B2 JP 56088411 A JP56088411 A JP 56088411A JP 8841181 A JP8841181 A JP 8841181A JP S6349897 B2 JPS6349897 B2 JP S6349897B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- difficult
- crystalline
- crystallize
- composition
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
Landscapes
- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
本発明は半導体素子のパツシベーシヨンのため
のガラス被覆方法に関する。 半導体素子のｐ−ｎ接合部表面を多成分系ガラ
スで覆い、これによつてその表面汚染を防止する
ことが行われている。このガラス被覆は所謂ガラ
スパツシベーシヨンと称されるもので、上記作用
のほか、素子の耐熱性を向上し得る等の効果を奏
し、高信頼性機種に多く用いられている。このパ
ツシベーシヨンに用いられるガラスは、高温や高
電界に対して安定であり、また有害なアルカリイ
オン等を含まず、更には表面電荷密度が適当な範
囲内にあること、熱膨張特性がシリコン等の半導
体素子と略々等しく、これによつてガラスクラツ
クを生じないこと等の諸仕様を満たすことが必要
である。 しかして従来一般にパツシベーシヨン用として
多く用いられているものに、PbO−B2O3−SiO2
系ガラス、PbO−Al2O3−SiO2系ガラス、ZnO−
B2O3−SiO2系ガラス等があるが、いずれも上記
条件を完全に満していないと言う不具合がある。
然し乍ら、この中ではZnO−B2O3−SiO2系ガラ
スは、電気的特性に優れていることから、高耐
圧・大容量等の高級機種の信頼性向上の為に多く
適用されている。ところが、この種、ZnO−
B2O3−SiO2系ガラスは、その熱膨張係数が半導
体素子であるシリコンとのマツチング性が良くな
く、この結果ガラスクラツクや反り等を起し易い
と言う不具合を有している。そこでこのガラス中
に低膨張率のZnO−SiO2結晶等を析出させ、こ
れによつて全体の膨張係数を小さくした所謂結晶
化ガラスとして用いることが行われている。これ
は、組成および添加物を吟味したガラスを粉末化
して半導体素子に塗布被覆したのち、これを焼成
してガラスを緻密化すると同時に結晶を析出させ
ることによつて実現される。ところが一般的には
ガラスの結晶化が進行するに従つて流動性が減少
し、この結果結晶析出量の多いガラスではピンホ
ールやボイドが出来易くなると言う問題がある。
また流動性を増したガラスにあつては結晶化が不
十分となり、この為膨張係数の低減を図ると言う
所期の目的が達せられなくなる問題がある。つま
り、この流動性と結晶性との相反する特性を十分
に満足させることが非常に困難であつた。その
上、例えば高耐圧トランジスタ等のように深いメ
サ溝にガラスを充填する場合、特に従来の結晶化
ガラスではその流動性の問題に起因して、ガラス
内部やシリコンとの界面に気泡が残り、目的とす
る電気的特性が得られなくなる問題が生じた。 本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、特に深いメサ溝
を有する半導体素子のパツシベーシヨンに適し
た、ZnO−B2O3−SiO2系ガラスを用いた半導体
素子のガラス被覆方法を提供することにある。 本発明は、ZnO−B2O3−SiO2系ガラスの特徴
を有効に利用したもので、この系のガラス単体で
は、軟化流動する温度に加熱しても結晶化し難い
組成であつても、この同じ系の結晶化物と上記温
度で接触させると容易に結晶化すると言う現象を
見出し、これを積極的に利用して、軟化流動点温
度で結晶化し難い難結晶性ガラスと、上記軟化流
動点温度で結晶化し易い結晶性ガラスとを混合し
て半導体素子に塗布、焼成し、難結晶性ガラスを
結晶化することを要旨とするものである。 しかして、今、難結晶性ガラスと結晶性ガラス
の各粉末を混合してなる混合ガラスを軟化流動点
温度まで焼成加熱すると両ガラス組成共に流動
し、時間経過に伴つて結晶性ガラスの粒子中に結
晶が析出してくる。そして、十分な量の結晶が析
出すると、その結晶が核となつて難結晶性ガラス
が結晶化するに至る。尚、このときまでに要する
時間は、通常のつまり従来の結晶化ガラスが固化
するに要する時間よりはるかに長く、その間難結
晶ガラスの流動性が保たれることになるから、そ
の結果全体としての流動性が極めて良くなる。そ
の上、上記流動性と結晶化との役割を上記両ガラ
ス組成にそれぞれ分担させることができるので、
個々のガラス組成を自由に選択することが可能と
なり、従来の結晶化ガラスのようにその粒度や焼
成条件等に対する厳密な制御が不要となる効果も
奏する。 しかして、ここで用いられるガラスはZnO−
B2O3−SiO2系ガラスであり、このガラス系の基
本成分にAl2O3、Y2O3、PbO、BaO、Ta2O5、
MnO、SnO2、La2O5等の各種酸化物を添加した
ものを用いることも勿論可能である。これらの系
の中で前記した結晶性ガラス組成と難結晶性ガラ
ス組成とは、例えば示差熱分析により、700〜750
℃の温度域において発熱ピークのあるものを結晶
性ガラス組成、そして同条件で発熱ピークのない
ものを難結晶性ガラス組成として定義できる。
尚、上記温度域（700〜750℃）はガラスの焼成温
度、つまりガラス単体が軟化流動する温度を示し
ている。しかしてこのようなガラス組成は、例え
ば目標組成物に対してホウ酸、亜鉛華、精製ケイ
砂、水酸化アルミニウム、鉛丹などの原料を調合
し、これを白金ルツボを用いて電気炉で1350℃程
度に加熱溶融することによつて得られる。その
後、この得られたガラスを粉砕して粉末化し、難
結晶性ガラスおよび結晶性ガラスの各粉体を目標
とする割合に混合する。しかるのちこの混合ガラ
ス粉体を、ドクターブレード法等の手段によつて
半導体素子表面のベベル部等に塗布し、同ガラス
が軟化流動する温度で焼成することによつて、目
的とする半導体のガラスパツシベーシヨンが完了
することになる。尚、結晶性ガラスの難結晶性ガ
ラスに対する混合割合は、15〜50％程度とするこ
とが適当である。但し、難結晶性および結晶性ガ
ラスは、それぞれ単一組成である必要はなく、２
種以上の混合組成であつても良いことは勿論のこ
とである。 次表は、難結晶性ガラスと結晶性ガラスの代表
的な組成例を示したもので、その組成割合は重量
％で示してある。また試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは難結
晶性ガラスを示しており、試料Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、
Ｉは結晶性ガラスを示している。
のガラス被覆方法に関する。 半導体素子のｐ−ｎ接合部表面を多成分系ガラ
スで覆い、これによつてその表面汚染を防止する
ことが行われている。このガラス被覆は所謂ガラ
スパツシベーシヨンと称されるもので、上記作用
のほか、素子の耐熱性を向上し得る等の効果を奏
し、高信頼性機種に多く用いられている。このパ
ツシベーシヨンに用いられるガラスは、高温や高
電界に対して安定であり、また有害なアルカリイ
オン等を含まず、更には表面電荷密度が適当な範
囲内にあること、熱膨張特性がシリコン等の半導
体素子と略々等しく、これによつてガラスクラツ
クを生じないこと等の諸仕様を満たすことが必要
である。 しかして従来一般にパツシベーシヨン用として
多く用いられているものに、PbO−B2O3−SiO2
系ガラス、PbO−Al2O3−SiO2系ガラス、ZnO−
B2O3−SiO2系ガラス等があるが、いずれも上記
条件を完全に満していないと言う不具合がある。
然し乍ら、この中ではZnO−B2O3−SiO2系ガラ
スは、電気的特性に優れていることから、高耐
圧・大容量等の高級機種の信頼性向上の為に多く
適用されている。ところが、この種、ZnO−
B2O3−SiO2系ガラスは、その熱膨張係数が半導
体素子であるシリコンとのマツチング性が良くな
く、この結果ガラスクラツクや反り等を起し易い
と言う不具合を有している。そこでこのガラス中
に低膨張率のZnO−SiO2結晶等を析出させ、こ
れによつて全体の膨張係数を小さくした所謂結晶
化ガラスとして用いることが行われている。これ
は、組成および添加物を吟味したガラスを粉末化
して半導体素子に塗布被覆したのち、これを焼成
してガラスを緻密化すると同時に結晶を析出させ
ることによつて実現される。ところが一般的には
ガラスの結晶化が進行するに従つて流動性が減少
し、この結果結晶析出量の多いガラスではピンホ
ールやボイドが出来易くなると言う問題がある。
また流動性を増したガラスにあつては結晶化が不
十分となり、この為膨張係数の低減を図ると言う
所期の目的が達せられなくなる問題がある。つま
り、この流動性と結晶性との相反する特性を十分
に満足させることが非常に困難であつた。その
上、例えば高耐圧トランジスタ等のように深いメ
サ溝にガラスを充填する場合、特に従来の結晶化
ガラスではその流動性の問題に起因して、ガラス
内部やシリコンとの界面に気泡が残り、目的とす
る電気的特性が得られなくなる問題が生じた。 本発明はこのような事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、特に深いメサ溝
を有する半導体素子のパツシベーシヨンに適し
た、ZnO−B2O3−SiO2系ガラスを用いた半導体
素子のガラス被覆方法を提供することにある。 本発明は、ZnO−B2O3−SiO2系ガラスの特徴
を有効に利用したもので、この系のガラス単体で
は、軟化流動する温度に加熱しても結晶化し難い
組成であつても、この同じ系の結晶化物と上記温
度で接触させると容易に結晶化すると言う現象を
見出し、これを積極的に利用して、軟化流動点温
度で結晶化し難い難結晶性ガラスと、上記軟化流
動点温度で結晶化し易い結晶性ガラスとを混合し
て半導体素子に塗布、焼成し、難結晶性ガラスを
結晶化することを要旨とするものである。 しかして、今、難結晶性ガラスと結晶性ガラス
の各粉末を混合してなる混合ガラスを軟化流動点
温度まで焼成加熱すると両ガラス組成共に流動
し、時間経過に伴つて結晶性ガラスの粒子中に結
晶が析出してくる。そして、十分な量の結晶が析
出すると、その結晶が核となつて難結晶性ガラス
が結晶化するに至る。尚、このときまでに要する
時間は、通常のつまり従来の結晶化ガラスが固化
するに要する時間よりはるかに長く、その間難結
晶ガラスの流動性が保たれることになるから、そ
の結果全体としての流動性が極めて良くなる。そ
の上、上記流動性と結晶化との役割を上記両ガラ
ス組成にそれぞれ分担させることができるので、
個々のガラス組成を自由に選択することが可能と
なり、従来の結晶化ガラスのようにその粒度や焼
成条件等に対する厳密な制御が不要となる効果も
奏する。 しかして、ここで用いられるガラスはZnO−
B2O3−SiO2系ガラスであり、このガラス系の基
本成分にAl2O3、Y2O3、PbO、BaO、Ta2O5、
MnO、SnO2、La2O5等の各種酸化物を添加した
ものを用いることも勿論可能である。これらの系
の中で前記した結晶性ガラス組成と難結晶性ガラ
ス組成とは、例えば示差熱分析により、700〜750
℃の温度域において発熱ピークのあるものを結晶
性ガラス組成、そして同条件で発熱ピークのない
ものを難結晶性ガラス組成として定義できる。
尚、上記温度域（700〜750℃）はガラスの焼成温
度、つまりガラス単体が軟化流動する温度を示し
ている。しかしてこのようなガラス組成は、例え
ば目標組成物に対してホウ酸、亜鉛華、精製ケイ
砂、水酸化アルミニウム、鉛丹などの原料を調合
し、これを白金ルツボを用いて電気炉で1350℃程
度に加熱溶融することによつて得られる。その
後、この得られたガラスを粉砕して粉末化し、難
結晶性ガラスおよび結晶性ガラスの各粉体を目標
とする割合に混合する。しかるのちこの混合ガラ
ス粉体を、ドクターブレード法等の手段によつて
半導体素子表面のベベル部等に塗布し、同ガラス
が軟化流動する温度で焼成することによつて、目
的とする半導体のガラスパツシベーシヨンが完了
することになる。尚、結晶性ガラスの難結晶性ガ
ラスに対する混合割合は、15〜50％程度とするこ
とが適当である。但し、難結晶性および結晶性ガ
ラスは、それぞれ単一組成である必要はなく、２
種以上の混合組成であつても良いことは勿論のこ
とである。 次表は、難結晶性ガラスと結晶性ガラスの代表
的な組成例を示したもので、その組成割合は重量
％で示してある。また試料Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは難結
晶性ガラスを示しており、試料Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、
Ｉは結晶性ガラスを示している。
【表】
次に本発明の実施例につき示す。先ず320メツ
シユを通過した上記表中試料Ｂなる難結晶性ガラ
ス70重量％と、同じく上記表中試料Ｇである結晶
性ガラス30重量％とを秤り取り、これに同量の純
水を加えて良く混合する。しかして、このガラス
スラリーを、例えば幅50μｍ、深さ100μｍのベベ
ル溝を有する電力用トランジスタの上記ベベル溝
にドクターブレード法により充填し、720℃で焼
成した。しかるのちこれを冷却し、上記溝の断面
を取つて研磨し、顕微鏡を用いてガラスの充填度
を調べたところ、ボイドを全く検出できなかつ
た。またこのトランジスタの目標とするVCBOの
値、1200Vの耐圧（0.1ｍＡレンジ）にあつて、
極めてハードで良好なＶ−特性を示すことが確
認された。 また同様な混合ガラスからなるスラリーを黒鉛
の容器に流し込んで上記実施例と同様に720℃で
焼成し、これによつて得られたガラス塊の熱膨張
係数を測定したところ、100〜300℃における平均
熱膨張係数は36×10-7／℃であつた。ちなみに試
料Ｂの熱膨張係数は46×10-7／℃であり、実施例
に係るガラスの熱膨張係数がシリコン（半導体）
に近似することが確認された。また、試料Ｇのガ
ラスを単独で焼成した場合、結晶化し、殆んど流
動性がみられなかつた。 以上のことから明らかなように、本発明に係る
半導体被覆用ガラスは、ZnO−B2O3−SiO2系ガ
ラスからなり、難結晶性ガラスと結晶性ガラスと
を混合した組成からなり、その焼成によつて上記
結晶性ガラスを核として難結晶ガラスが結晶化す
ることから、例えば半導体の深いメサ溝にガラス
を充填する場合では従来のような不都合を招くこ
となく良好にパツシベーシヨンできると言う、絶
大なる効果を奏する。 尚、本発明は上記実施例に限られるものではな
い。例えばガラスの混合割合いやその組成は仕様
に応じて定めればよいものであり、要するに本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。
シユを通過した上記表中試料Ｂなる難結晶性ガラ
ス70重量％と、同じく上記表中試料Ｇである結晶
性ガラス30重量％とを秤り取り、これに同量の純
水を加えて良く混合する。しかして、このガラス
スラリーを、例えば幅50μｍ、深さ100μｍのベベ
ル溝を有する電力用トランジスタの上記ベベル溝
にドクターブレード法により充填し、720℃で焼
成した。しかるのちこれを冷却し、上記溝の断面
を取つて研磨し、顕微鏡を用いてガラスの充填度
を調べたところ、ボイドを全く検出できなかつ
た。またこのトランジスタの目標とするVCBOの
値、1200Vの耐圧（0.1ｍＡレンジ）にあつて、
極めてハードで良好なＶ−特性を示すことが確
認された。 また同様な混合ガラスからなるスラリーを黒鉛
の容器に流し込んで上記実施例と同様に720℃で
焼成し、これによつて得られたガラス塊の熱膨張
係数を測定したところ、100〜300℃における平均
熱膨張係数は36×10-7／℃であつた。ちなみに試
料Ｂの熱膨張係数は46×10-7／℃であり、実施例
に係るガラスの熱膨張係数がシリコン（半導体）
に近似することが確認された。また、試料Ｇのガ
ラスを単独で焼成した場合、結晶化し、殆んど流
動性がみられなかつた。 以上のことから明らかなように、本発明に係る
半導体被覆用ガラスは、ZnO−B2O3−SiO2系ガ
ラスからなり、難結晶性ガラスと結晶性ガラスと
を混合した組成からなり、その焼成によつて上記
結晶性ガラスを核として難結晶ガラスが結晶化す
ることから、例えば半導体の深いメサ溝にガラス
を充填する場合では従来のような不都合を招くこ
となく良好にパツシベーシヨンできると言う、絶
大なる効果を奏する。 尚、本発明は上記実施例に限られるものではな
い。例えばガラスの混合割合いやその組成は仕様
に応じて定めればよいものであり、要するに本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実
施することができる。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ガラス軟化流動温度までの焼成によつても結
晶化し難いZnO−B2O3−SiO2系の難結晶性ガラ
ス粉末に、前記軟化流動温度までの焼成によつて
結晶化し易いZnO−B2O3−SiO2系の結晶性ガラ
ス粉末を混合して半導体素子表面に塗布、焼成
し、前記難結晶性ガラスを結晶化することを特徴
とする半導体素子のガラス被覆方法。 ２ 結晶性ガラスの難結晶性ガラスに対する混合
割合いは15〜50％である特許請求の範囲第１項記
載の半導体素子のガラス被覆方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56088411A JPS57202742A (en) | 1981-06-09 | 1981-06-09 | Glass for semiconductor coating |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56088411A JPS57202742A (en) | 1981-06-09 | 1981-06-09 | Glass for semiconductor coating |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57202742A JPS57202742A (en) | 1982-12-11 |
| JPS6349897B2 true JPS6349897B2 (ja) | 1988-10-06 |
Family
ID=13942050
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56088411A Granted JPS57202742A (en) | 1981-06-09 | 1981-06-09 | Glass for semiconductor coating |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57202742A (ja) |
Families Citing this family (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5773327B2 (ja) * | 2010-09-01 | 2015-09-02 | 日本電気硝子株式会社 | 半導体被覆用ガラス |
| WO2012160962A1 (ja) * | 2011-05-23 | 2012-11-29 | 新電元工業株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP5655140B2 (ja) * | 2011-05-23 | 2015-01-14 | 新電元工業株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| WO2013114562A1 (ja) * | 2012-01-31 | 2013-08-08 | 新電元工業株式会社 | 半導体接合保護用ガラス組成物、半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP5655139B2 (ja) * | 2011-05-23 | 2015-01-14 | 新電元工業株式会社 | 半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP4927237B1 (ja) * | 2011-05-26 | 2012-05-09 | 新電元工業株式会社 | 半導体接合保護用ガラス組成物、半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP6064298B2 (ja) * | 2011-08-25 | 2017-01-25 | 日本電気硝子株式会社 | 半導体素子被覆用ガラス |
| US9006113B2 (en) | 2011-08-29 | 2015-04-14 | Shindengen Electric Manufacturing Co. Ltd. | Glass composition for protecting semiconductor junction, method of manufacturing semiconductor device and semiconductor device |
| WO2013168236A1 (ja) * | 2012-05-08 | 2013-11-14 | 新電元工業株式会社 | 樹脂封止型半導体装置及び樹脂封止型半導体装置の製造方法 |
| JP5827398B2 (ja) | 2012-05-08 | 2015-12-02 | 新電元工業株式会社 | 半導体接合保護用ガラス組成物の製造方法、半導体装置の製造方法及び半導体装置 |
| JP5848821B2 (ja) * | 2012-05-08 | 2016-01-27 | 新電元工業株式会社 | 半導体接合保護用ガラス組成物、半導体装置の製造方法、半導体装置及び半導体接合保護用ガラス組成物の製造方法 |
| CN103518254B (zh) * | 2012-05-08 | 2016-07-20 | 新电元工业株式会社 | 半导体装置的制造方法以及半导体装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS52134617A (en) * | 1976-05-06 | 1977-11-11 | Hitachi Ltd | Composite of glass for coating on semiconductor apparatus |
| JPS5333578A (en) * | 1976-09-10 | 1978-03-29 | Hitachi Ltd | Glass composition for stabilizing semiconductor element surface |
-
1981
- 1981-06-09 JP JP56088411A patent/JPS57202742A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57202742A (en) | 1982-12-11 |
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