DE2517743B2 - Passivierender Schutzüberzug für Siliziumhalbleiterbauelemente - Google Patents

Passivierender Schutzüberzug für Siliziumhalbleiterbauelemente

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Description

Die Erfindung betrifft einen passivierenden Schutzüberzug für Siliciumhalbleiterelemente gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind eine Reihe von Glasern bekannt, mittels derer Halbleiteroberflächen passiviert, d. h. gegen Uirgebungseinflüsse geschützt werden können. Voraussetzung hierfür ist eine hohe elektrische Isolation der Gläser. Ferner müssen die Gläser bezüglich ihrer thermischen Ausdehnungskoeffizienten so gut an das zu passivierende Halbleitermaterial angepaßt sein, daß die aufgebrachten Glasschichten nicht bei der Abkühlung oder bei Temperaturwechselbeanspruchungen abplatzen.
Diese Bedingung ist speziell bei Silizium als Halbleitermaterial sehr schwer zu erfüllen, da Silizium einen relativ kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von etwa 33 x KT7/0 C besitzt. Zwar sind durchaus Gläser bekannt, die in ihren thermischen Ausdehnungskoeffizienten zu Silizium passen, jedoch haben solche Gläser so hohe Aufschmelztemperaturen, nämlich deutlich über 1000° C, daß sie nicht ohne bleibende Schädigung des Halbleiters aufgebracht werden können. Praktisch werden daher zur Passivierung von Si-Halbleitern nur Gläser eingesetzt, welche Aufschmelztemperaturen (hierunter ist die Temperatur zu verstehen, bei der ein Glaspulver so stark erweicht und flüssig wird, daß es eine dichte, porenfreie Schicht auf der Halbleiteroberfläche erzeugt) unter 1000" C besitzen. Diese Gläser haben jedoch durchweg thermische Ausdehnungskoeffizienten, die deutlich über derjenigen von Silizium liegen, und zwar um so höhere, je niedriger die Aufschmelztemperatur ist.
So hat eine erste für Si-Thyristoren häufig eingesetzte Gruppe von Gläsern, welche im wesentlichen aus PbO, AI2O1 und SiO2 bestehen, einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten zwischen 45 und 50 x 10"V0C bei Aufschmelztemperaturen um 900° C. Eine zweite und dritte bedeutende Gruppe von Gläsern, nämlich Zink-Silicoboratgläser mit etwa 6()Gew.-% B2Oj und 5 bis 15 Gew.-% SiO2, und Blei-Borosilikätgläser mit etwa 40 bis 50 Gew.-% PbO, etwa 40 Gew.-% SiO2 und etwa 10 Gew.-% B2O3 haben thermische Ausdehnungskoeffizienten um 45 X lQ~7/° C bei Aufschmelztemperaturen um 650 bis 720° C. Solche Gläser werden häufig für Gleichrichter, Dioden und Transistoren eingesetzt. Eine vierte Gruppe von Gläsern, nämlich wiederum Blei-Borosüikatgläser, aber mit noch höheren PbO-Gehalten um 70 Gew.-%, bat thermische Ausdehnungskoeffizienten über 60 X 10~7/° C bei Aufschmelztemperaturen zwischen 500 und 600° C und wird vorzugsweise für Si-Halbleiterbauteile eingesetzt, welche aufgrund ihrer thermischen Empfindlichkeit oder wegen bereits aufgebrachter Metallkontaktierungen besonders geringe Temperaturbelastungen vertragen.
Wegen der in allen Fällen bestehenden Abweichungen im thermischen Ausdehnungskoeffizienten sind alle bisher gebräuchlichen Gläser nur in Form dünner Schichten mit Silizium verträglich, wobei die zulässige Schichtdicke immer kleiner wird, je stärker die Ausdehnungskoeffizienten voneinander abweichen. So können von den zuerst genannten Gläsern mit der höchsten Aufschmelztemperatur noch Schichten bis allenfalls 50 μΐη aufgebracht werden, ohne daß bei der Abkühlung oder bei Temperaturwechselbelastung Risse oder Abplatzungen eintreten, bei den Gläsern der vierten Gruppe jedoch nur noch Schichten um 1 μτη Dicke. Die Beschränkung auf derart dünne Schichten wirft ganz erhebliche fertigungstechnische Probleme auf. So müssen aufwendige Verfahren wie Sedimentation, Zentrifugieren oder Elektrophorese eingesetzt werden, um aus einer Suspension eine gleichmäßige Schicht des Glaspulvers auf dem Halbleiterbauelement niederzuschlagen, welche anschließend zu einer glatten, völlig lochfreien Schicht aufgeschmolzen werden kann. Speziell die Vermeidung von Löchern wird um so schwieriger, je dünner die aufgebrachten Schichten sind und läßt sich überdies überhaupt nur durch Verwendung extrem feinkörniger Glaspulver erreichen.
In vielen Fällen wäre es daher äußerst vorteilhaft, wenn dickere Glasschichten aufgebracht werden könnten, zumal diese auch gegen mechanische Beschädigung unanfälliger wären. Auch in elektrischer Hinsicht bieten dickere Schichten einen besseren Schutz, da die an der Halbleiteroberfläche austretenden elektrischen Felder dann in der Glasschicht abklingen können und folglich nicht oder nur stark verringert nach außen dringen.
Der Weg, die thermische Ausdehnung von Gläsern dur'h Beimischung von Füllstoffen zu dem Glaspulver vor der Aufschmelzung zu modifizieren, ist aus der Glaslottechnik bekannt, z. B. aus der DE-OS 2313993-45. Es hat sich jedoch gezeigt, daß die Kenntnisse und Erfahrungen aus der Glaslottechnik kaum auf die Passivierungsgläser für Silizium übertragen werden können. So ist zum Beispiel der häufig benutzte Füllstof 0-Eukryptit (LiAlSiO4) als Füllkörper in Passivierungsgläsem ungeeignet, da er Alkaliionen enthält, welche unter dem Einfluß der hohen, vom Halbleiter in das Passivierungsglas eintretenden elektrischen Felder zu wandern beginnen und damit die Passivierungsfunktion aufheben. Auch der in Glasloten mit Erfolg verwendete Füllstoff Zirkonsilikat (ZrSiO4) ist nicht brauchbar, da er seinerseits einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von über 40 X 10~7/° C besitzt und somit keine Absenkung des Ausdehnungskoeffizienten des Mischkörpers unter
40 x 10"7/° C bewirken kann, wie sie erforderlich wäre.
In der DE-OS 2232896 wird eine Halbleiteranordnung besenrieben, welche mit einem Glas der obengenannten Zinkborosilikatgruppe umhüllt ist, das einen Füllstoff zum Annähern des Wärmeausdehnungskoeffizienten des Glasmaterials an den der Halbleitereinheit enthält. Als Füllstoff werden granuliertes Bleititanat in einer Menge von 5 bis 30 Gew,-% des Glasmaterials oder granuliertes Quarzglas in einer Menge von 5 bis 20 Gew.-% des Glasmaterials genannt. Diese Füllstoffe müssen in einer sehr eng begrenzten Kornverteilung, welche praktisch sehr schwer einzuhalten ist, zugesetzt werden, da sie sonst entweder zu Rissen in der Glasschicht führen oder unzulässig stark im Glase aufgelöst werden. Darüber hinaus sind sie zur Absenkung des Ausdehnungskoeffizienten nur sehr beschränkt wirksam; selbst ein Zusatz von 30 Gew.-% PbTiO3 reicht nicht einmal aus, um die Wärmedehnung eines Glases von ca. 49 x iO"7= C auf 40 x 10"7Z1 C abzusenken. Noch höhere Zusätze sind überhaupt praktisch wirkungslos und verschlechtern zudem drastisch die elektrischen Eigenschaften des Mischkörpers. Daß die in der genannten Offenlegungsschrift angegebenen Mischkörper für spezielle Halbleiteranorclnurgen dennoch eingesetzt werden können, obwohl sie mit thermischen Ausdehnungskoeffizienten von mehr als 40XlO"7/ c C keineswegs an Silizium angepaßt sind, dürfte daran liegen, daß am Aufbau dieser Halbleiteranordnung nicht nur Silizl :m, sondern auch Aluminium und Wolfram mit wesentlich höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten beteiligt sind, und daß die geometrische Anordnung des Glases. i-*n Hinblick auf Spannungen günstig ist. Allgemeine Bedeutung als Passivierungsgläser können diese Mischkörper wegen der genannten Nachteile jedoch nicht erringen.
Eine wesentliche Erkenntnis ist, daß die Absenkung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten durch Beimischung kristallinen Cordierits nicht zu einer erheblichen Erhöhung der Aufschmelztemperatur des Passivierungsglases führt. Das wird an Beispiel 3 deutlich. Das hier benutzte Zink -Borat-Grundglas hat eine Aufschmelztemperatur von etwa 680° C bei einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 45 · 10~7/° C. Hingegen hat das gemäß Beispiel 3 durch 20 Gew.-% Cordierit modifizierte Glas eine Aufschmelztemperatur, die nur um etwa 20° C höher liegt, jedoch bei einem um fast 10 · 10~7/° C abgesenkten Ausdehnungskoeffizienten.
Aus der Literatur bekannte Versuche, den Ausdehnungskoeffizienten durch andere Maßnahmen abzusenken, sind demgegenüber deutlich weniger erfolgreich.
Das einfachste Verfahren ist die Modifikation der Glaszusammensetzung selbst, wie sie für die in der vorliegenden Erfindung benutzten Glastypen in US-Patent 3392312 beschrieben wurde. Wie aus dieser Patentschrift hervorgeht, habein Gläser mit einem Ausdehnungskoeffizienten von 45 · 10~7/° C eine Verarbeitungstemperatur um 620° C, solche mit Ausdehnungskoeffizienten von 38 · 10"7/° C jedoch bereits Verarbeitungstempera türen von 800° C. Bei Senkung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten über die Zusammensetzung des Glases steigt die Verarbeitungstemperatur also ganz erheblich an. Hierbei muß noch berücksichtigt werden, daß die Verarbeitungstemperatur nach US-Patent 3 392312 nicht der
Aufschmelztemperatur entspricht, sondern offensichtlich darunter, also bei höherer Glaszähigkeit, liegt.
In US-Patent 3533832 ist ein weiterer Weg beschrieben worden, die thermische Ausdehnung von Zink-Boratglasern zu beeinflussen, nämlich über die Kristallisation des Glases. Nach den Ausführungen dieser Schrift kann der thermische Ausdehnungskoeffizient eines derartigen Glases durch fortschreitende Kristallisation von 44,9 · 10"7/° C für das unkristallisierte Glas bis auf 37,5 · 10"7/° C abgesenkt werden. Dies erfordert jedoch eine Erhöhung der Maximaltemperatur beim Aufschmelzvorgang von 650° C bis auf mindestens 850° C, und damit auf einen Wert, der für viele Halbleiterbauelemente unzulässig hoch ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Absenkung des thermischen Ausdehnungskoeffzienten von als passivierende Schutzüberzüge dienenden Glasmischungen bei nur geringem Anstieg der AufschmeSztemperaiur zu erreichen.
Diese Aufgabe wird gemäß dem kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 gelöst.
Mittels des Magnesium-Aluminium-Silikates Cordierit mit der stöchiometrischen Formel: 2MgO X 2Al2O3 X 5SiO2 können alle eingangs genannten Passivierungogläser in ihrem thermischen Ausdehnungskoeffizienten hinreichend modifiziert werden, ohne daß dadurch störende Nebeneffekte eintreten. Dieser Befund ist um so überraschender, als Cordierit nach allgemeiner Auffassung nicht zu den Stoffen mit extrem kleinen, vor allem negativen thermischen Ausdehnungskoeffizienten, wie /3-Eukryptit oder Bleititanat zählt. Vielmehr wird der thermische Ausdehnungskoeffizient von Cordierit meist mit ca. 15 X ΙΟ"7/" C beziffert. Seine Hauptbedeutung hat Cordierit derzeit als Bestandteil keramischer Massen, denen er einen mäßigen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und gute elektrische Eigenschaften, nämlich hohe Isolation und geringe dielektrische Verluste, verleiht.
Der Grund dafür, daß Cordierit als Füllkörper für die genannten Gläser der Grundsystem PbOAI2O3-SiO2, PbOB2O3-SiO2 und ZnO-B2O3-SiO2 besonders gut geeignet ist, ist vermutlich darin zu sehen, daß Cordierit durch diese Gläser besonders wenig angegriffen wird. Ein solcher Angriff macht sich zum Beispiel darin bemerkbar, daß der thermische Ausdehnungskoeffizient des Mischkörpers aus Glas und Füllstoff sich mit zunehmender Aufschmelzzeit und -temperatur erhöht. Dies ist die Folge einer Auflösung des Füllstoffes durch das Glas, welche den wirksamen Volumenanteil des Füllstoffes verringert und überdies (z. B. bei PbTiO3) die Ausdehnung des Glases selbst ungünstig beeinflussen kann. Weiterhin läßt sich ein derartiger Angriff daran erkennen, daß ein deutlicher Zusammenhang zwischen thermischen Ausdehnungskoeffizienten des Mischkörpers und Korngröße des Füllstoffes besteht. Je kleiner nämlich die Füllstoffkörner sind, desto größer ist - bei gegebenem Volumenanteil - ihre spezifische Oberfläche und damit die Angriffsfläche für das Glas. Wie weiter unten anhand der Beispiele gezeigt werden wird, sind beide Effekte für Cordierit in den beschriebenen Passivierungsgläsern praktisch vernachlässigbar.
Cordierit wird üblicherweise durch eine Sinterreaktion aus den natürlichen Rohstoffen Kaolin und Talk hergestellt. Um ein reineres Produkt mit besse-
ren elektrischen Eigenschaften zu erzielen, wird der Cordierit für Füllstoffzwecke in Passivierungsgläsern jedoch bevorzugt aus reineren Rohstoffen wie MgCO3 oder MgO, SiO2 und AI(OH)3, AIOOH oder AI2O3 hergestellt. Eine brauchbare Charge wurde beispielsweise aus einer stöchiometrischen Mischung aus 2 Mol MgCO3,4 Mo! Al(OH)3 und 5 Mol Quarzmehl (SiO2) in der Weise gefertigt, daß eine abgewogene Menge von 5 kg in einer Kugelmühle 24 Stunden lang gemahlen, dann mit einem geringen Wasserzusatz zu Tabletten von ca. 10 cm Durchmesser und 5 cm Höhe gepreßt und anschließend 24 Stunden lang bei 1250° C gesintert wurde. Anschließend wurden die Tabletten wieder bis zu einer.i Pulver mit Korngrößen <40 μπι aufgemahlen. Nach der röntgenographischen Untersuchung bestand dieses Pulver ganz überwiegend aus Cordierit mit ganz geringen Spuren von restlichem Quarz. Bei folgenden Beispielen erfindungsgemäßer Passivierungsgläser wurde der so hergestellte Cordierit verwendet:
Beispiel 1
Ausgehend von den Rohstoffen Quarzsand (SiO2), Al(OH)3, H3BO3 und Mennige (Pb3O4) wurde ein Glas mit folgender Synthesezusammensetzung geschmolzen:
SiO2 42 Gew.-%, AI2O3 3 Gew.-%, B2O3 10 Gew.-% und PbO 45 Gew.-%.
Dieses Glas wurde gemahlen und durch ein Sieb mit 60 μηι Maschenweite gesiebt. Dann wurden dem Glas 3I) 20 Gew.-% Cordierit, bezogen auf die Gesamtmischung, beigegeben. Das so hergestellte Passlvieriingsglas wurde als wäßrige Suspension in einer Schichtdicke von ca. 250 μπι auf den Umfang von Si-Gleichrichtern mit Mesa-Konfiguration aufgetragen, r' getrocknet und danach während 10 min bei 700° C aufgeschmolzen. Nach der Abkühlung war der Umfang der Mesa-Gleichrichter mit einer lückenlosen, ca. 200 μπι dicken, porzellanartig weißen Glasschicht abgedeckt, welche auch nach mehrfacher Temperatur- w Schockbehandlung zwischen Eiswasser und kochendem Wasser keine Risse aufwies. Die so abgedeckten Gleichrichter zeigten stabile elektrische Eigenschaften. Aus dem Passivierungsglas wurden Stäbe zur Bestimmung des thermischen Ausdehnungskoeffizienten *'< gesintert. An diesen Stäben wurde ein Ausdehnungskoeffizient von 38 X 10~7/° C gemessen im Vergleich zu einem Ausdehnungskoeffizienten von 46 X 10"7/ ° C des reinen, nicht durch Cordierit modifizierten Glases. ">"
Beispiel 2
Ein Zink-Borosilikatglas der Synthese 60 Gew.-% ZnO, 10 Gew.-% SiO2, 24 Gew.-% B2O3, 2 Gew.-% AI2O3, 3 Gfw.-% PbO, 1 Gew.-% Sb2O3 wurde zu >", einem Pulver mit <40μηι Korngröße verarbeitet. Diesem Pulver wurden ebenfalls 20 Gew.-% Cordierit in einer Körnung von <4C μπι zugemischt.
Sinterstäbe (Sinterbedingungen 15vrnin bei 7100C) zeigten eine thermische Ausdehnung von w> 39 X 10~7° C im Vergleich zu 45 X 1(Γ7Ο C für das reine Zink-Borosilikatglas. Mit diesem Passivierungsglas wurden Schichten von ca. 100 bis 300 μπι Dicke auf ebenen Si-Scheiben hergestellt. Auch diese Schichten zeigten keine Neigung zum Abplatzen oder ·>'> zur Bildung von Rissen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jedoch nicht von auf keramischem Wege gesintertem, sondern aus einem Glas kristallisiertem Cordierit ausgegangen. Es wurde nämlich gefunden, daß hus Glas kristallisierter Cordierit in seiner chemischen und strukturellen Homogenität besser ist und einen besonders kleinen thermischen Ausdehnungskoeffizienten besitzt. Zum Beispiel wurde in einem QuarzgefälS bei 1600° C ein Glas mit einer Zusammensetzung, die dem Cordierit nahekommt, nämlich 50 Gew.-% SiO2, 35 Gew.-% Al2O3, 15 Gew.-% MgO, erschmolzen. Das Glas wurde in Wasser ausgegossen, um spontane Kristallisation zu vermeiden und danach zu einem Pulver <40 μπι vermählen. Anschließend wurde das Pulver 10 Stunden bei 1150° C geglüht, um das Glas in den kristallisierten Zustand überzuführen. Danach wurde das schwach zusammengebackene Material wieder zu einem Pulver <40 μπι auf gemahlen. Zu Vergleichszwecken wurde auch ein Stab aus dem noch glasigen Pulver gepreßt und bei 1150° Ckristallisiert.DieserStabwies danach einen Wärmeausdehnungskoeffizient im Bereich 20-300° C von 5 X 10"7/° C auf, also einen für Cordierit ungewöhnlich geringen Wert.
Nach röntgenographischen Untersuchungen bestanden sowohl der Stab wie das ungepreQte Pulver nach der Wärmebehandlung ausschließlich aus Cordiorit.
Als Füllstoff ist dieser Cordierit dem über die Sinterreaktiori hergestellten überlegen, wie das folgende Beispiel zeigt.
Beispiel 3
Mit dem beschriebenen, aus Glas kristallisierten Cordisrit und dem in Beispiel 2 benutzten Zink-Borosilikatglas wurde ein Passivierungsglas hergestellt. Der Cordieritanteil betrug wie in Beispiel 2 20 Gew.-%. Ein Probestab aus diesem Passivierungsglas zeigte einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von nur 35,8 X 10-7° C im Vergleich zu 39 X IO"7/0 C in Beispiel 2. Darüber hinaus wurde ein Zusammenfließen des Glaspulvers zu einer glatten, glänzenden Schicht auf einer Si-Unterlage mit dem Passivierungsglas nach Beispiel 2 erst bei 710° C (Zeitdauer 15 min) erreicht; mit dem Passivierungsglas, das aus Glas kristallisierten Cordierit enthält, jedoch bereits bei 700° C (15 min). Das Passivierungsglas nach Beispiel 3 wurde mit Erfolg zur Passivierung von Si-Gleichrichtern eingesetzt, weiche aus einem Stapel zylindrischer oder leicht konisch angeschrägter, untereinander durch Al-Si-Eutektlot verbundener Silizium-Scheiben mit gleichsinnig gerichtetem p/n-Übergang und Mo-Endkontakten bestehen. Bei diesen Bauelementen wird der gesamte Stapel unter Einschluß der Mo-Anschlüsse durch das Passivie-.'L.ngsglas in Form einer Perle umhüllt. Diese Perle wird zunächst in Form einer wäßrigen Aufschlämmung auf dtn Gleichrichterstapel aufgebracht, getrocknet und dann aufgesintert. Von etwa 20 Bauteilen, aufgebaut aus Stapeln mit 15 Silizium-Scheibchen, weiche mit dem Glas nach Beispiel 3 umhüllt wurden, zeigte keine Risse im Glas oder sonstige Glasfehler; alle Bauteile zeigten die nach der Art der benutzten Gleichrichter zu erwartende Sperrspannung von ca. 12 KV.
Beispiel 4
Aus der ersten, eingangs genannten Gruppe von Gläsern wurde ein Glas folgender oxidischcr Zusammensetzung erschmolzen und zu einem Pulver mit
maximal 60 μηι Korngröße verarbeitet: PbO 50 Gew.-%, AI2O310Gew.-%,SiO240Gew.-%. Dieses Glas besitzt einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 43 x K)"7/0 C. Ein Passivierungsglas aus diesem Glas mit einer Zumischung von 10 Gew-% aus Glas kristallisiertem Cordierit zeigte einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von 38 x 10~7/ ° C. Das reine, unmodifizierte Glas wird häufig zur Passivierung von Thyristoren eingesetzt, darf dabei wegen seines thermischen Ausdehnungskoeffizienten aber nur in Schichten von höchstens ca. 40 μηι aufgebracht werden, da es sonst abplatzt. Dies erfordert eine Kornfeinheit des Glaspulvers von <20 μπι Von dem mit Cordierit modifizierten Glas konnten Schichten von über 100 μπι aufgetragen werden, ohne daß die mechanische Haftung beeinträchtigt wurde. Daher konnten gröbere Glaspulver verarbeitet werden, die mit geringerem Aufwand herstellbar sind. Darüber hinaus konnte die Beschichtung uurcn einfaches Aurstreichen des mit Wasser angepasteten Glaspulvers anstelle der aufwendigen Sedimentation erreicht werden, wodurch sich eine bedeutende Arbeitsersparnis ergab.
Beispiel 5
Ei-« Pulver mit einer Körnung <40 μπι aus einem Glas der Zusammensetzung 70 Gew.-% PbO, 20 Gew.-% SiO2 und 10 Gew.-% B2O3 wurde mit 35 Gew.-% des beschriebenen aus Glas kristallisierten Cordierits (Körnung <40μπι) versetzt. Von dieser Mahlung wurden Schichten von ca. 100 μπι Dicke auf ebene Si-Scheiben aufgetragen und bei 600° C während 15 min aufgeschmolzen. Auch diese Schichten waren rißfrei. Hingegen zeigten Schichten von nur 10 μηη Dicke aus dem Grundglas ohne Cordierit-Beimengung auf Si-Unterlage ein deutliches Netz feiner Risse.
Mit den vorstehenden Beispielen sollte der Umfang der Erfindung erläutert, nicht aber eingeschränkt werden. Insbesondere ist die günstige Wirkung des Cordierit-Füllmaterials nicht auf die als Beispiele aufgeführten Gläser beschränkt, sondern ist im wesentlichen mit allen Zink-Borosilikat-, Blei-Borosilikat- und Blei-Aluminiumsilikatgläsern der eingangs beschriebenen Zusammensetzungsbereiche sowie mit Gläsern, die zwischen diesen Zusammensetzungsbereichen liegen, erzielbar. Der Unterschied zwischen dem thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Silizium und dem des zur Passivierung benutzten Glases darf jedoch nicht zu groß sein, um noch durch Cordierit-Beimischung überbrückbar sein. Es wurde gefunden, daß ein Unterschied von etwa 40 x 10~7/° C hier eine praktische Grenze darstellt, da sonst so hohe Cordieritbeimengungen erforderlich werden, daß das Fließvermögen des Glases zu stark beeinträchtigt wird und ein giaiies, uichies Aufschmelzen ciiici Passivierungsschicht unmöglich gemacht wird. Andererseits muß im allgemeinen ein thermischer Ausdehnungskoeffizient von höchstens 40 x 10"7/° C, durch Cordierit-Beimischung eingestellt werden, wenn rißfreie Schichten gewährleistet sein sollen.
Wie ausgeführt, kann der erfindungsgemäße Cordierit-Füllstoff nach dem Sinterreaktionsverfahren, vorzugsweise jedoch durch Kristallisation eines vorgeschft.-oizenen Glases hergestellt werden. Es wurde gefunden, daß hierbei Zusammensetzungen am vorteilhaftesten sind, die dem Molverhältnis 2MgO X 2AI2O3 X 5SiO2 nahekommen. Da in der Struktur des Cordierit Mischkristallbildung möglich ist, muß diese Zusammensetzung nicht exakt eingehalten werden. Abweichungen bringen jedoch keinen erkennbaren Vorteil. Jedenfalls sollte der Füllstoff möglichst vollständig, mindestens aber zu 90 Gew.-^ aus kristallinem Cordierit bestehen, damit die erfindungsgemäße Wirkung gewährleistet ist.

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Passivierender Schutzüberzug für Siliziumhalbleiterbauelemente, der aus einer, auf zumindest einem Teil der Oberfläche des Halbleiterkörpers als feingemahlenes Pulver aufgebrachten und aufgeschmolzenen Glasmischung besteht, wobei die Glasmischung einen Zusatz enthält, durch den der thermische Ausdehnungskoeffizient des >° Überzugs an den des Siliziumhalbleiterkörpers angenähert ist, und im Temperaturbereich von 20° C bis 300° C höchstens etwa 40 X 1(T70 C beträgt, dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatz aus kristallinem, pulverisiertem <> Cordierit mit einer dem Molverhältnis 2MgO X 2Al2O3 X 5SiO2 nahekommenden Zusammensetzung besteht.
2. Schutzüberzug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Cordierit durch Kristalli- ^0 sation eines erschmolzenen und anschließend pulverisierten Glases hergestellt ist.
DE2517743A 1975-04-22 1975-04-22 Passivierender Schutzüberzug für Siliziumhalbleiterbauelemente Expired DE2517743C3 (de)

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