JP2764880B2 - 半導体被覆用ガラス - Google Patents
半導体被覆用ガラスInfo
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- JP2764880B2 JP2764880B2 JP1344640A JP34464089A JP2764880B2 JP 2764880 B2 JP2764880 B2 JP 2764880B2 JP 1344640 A JP1344640 A JP 1344640A JP 34464089 A JP34464089 A JP 34464089A JP 2764880 B2 JP2764880 B2 JP 2764880B2
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- JP
- Japan
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- glass
- coating
- semiconductor
- silicon wafer
- thermal expansion
- 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.)
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C03—GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
- C03C—CHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
- C03C8/00—Enamels; Glazes; Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions
- C03C8/02—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form
- C03C8/10—Frit compositions, i.e. in a powdered or comminuted form containing lead
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Glass Compositions (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シリコン単結晶を素材としたダイオード、
サイリスター、トランジスタ等の個別半導体素子のPN接
合部を含む表面を保護、あるいは安定化（パシベーショ
ン）のために被覆するガラスに係り、特にシリコンウェ
ハーの表面に直接被覆するのに好適な半導体被覆用ガラ
スに関する。
サイリスター、トランジスタ等の個別半導体素子のPN接
合部を含む表面を保護、あるいは安定化（パシベーショ
ン）のために被覆するガラスに係り、特にシリコンウェ
ハーの表面に直接被覆するのに好適な半導体被覆用ガラ
スに関する。
［従来技術］ この半導体被覆用ガラスに要求される特性としては、
（１）ガラスの熱膨張係数が半導体素子のそれに適合す
ること、（２）高温ではシリコン等の半導体素子の特性
が劣化する恐れがあるため、封着温度が900℃以下であ
ること、（３）半導体素子表面に悪影響を与えるアルカ
リ成分を含まないこと、（４）被覆後、ガラス中の電荷
量が半導体装置の設計に合った適量の負電荷を有するこ
と及び逆方向洩れ電流の特性に優れていること、（５）
電極形成等の半導体製造工程において各種の薬品に曝さ
れるため耐薬品性に優れていること等が挙げられる。
（１）ガラスの熱膨張係数が半導体素子のそれに適合す
ること、（２）高温ではシリコン等の半導体素子の特性
が劣化する恐れがあるため、封着温度が900℃以下であ
ること、（３）半導体素子表面に悪影響を与えるアルカ
リ成分を含まないこと、（４）被覆後、ガラス中の電荷
量が半導体装置の設計に合った適量の負電荷を有するこ
と及び逆方向洩れ電流の特性に優れていること、（５）
電極形成等の半導体製造工程において各種の薬品に曝さ
れるため耐薬品性に優れていること等が挙げられる。
従来よりこの種のガラスとしては、ZnOを主成分とす
るZnO−B2O3−SiO2系の亜鉛系ガラスやPbOを主成分とす
るPbO−SiO2系あるいはPbO−B2O3−SiO2系の鉛系ガラス
が用いられてきた。
るZnO−B2O3−SiO2系の亜鉛系ガラスやPbOを主成分とす
るPbO−SiO2系あるいはPbO−B2O3−SiO2系の鉛系ガラス
が用いられてきた。
［発明が解決しようとする問題点］ 先記した従来のガラスのうち鉛系ガラスは亜鉛系ガラ
スに比べて耐薬品性に優れているという利点を有する
が、一方熱膨張係数がシリコンウェハーと比べて大きい
ため焼成後にシリコンウェハーに反りが生じやすく、電
極パターンを作成することが困難になるという欠点を有
する。このシリコンウェハーの反りの発生は近年のよう
にシリコンウェハーの寸法が３〜５インチと大口径化す
るに従って増々顕著になってきている。
スに比べて耐薬品性に優れているという利点を有する
が、一方熱膨張係数がシリコンウェハーと比べて大きい
ため焼成後にシリコンウェハーに反りが生じやすく、電
極パターンを作成することが困難になるという欠点を有
する。このシリコンウェハーの反りの発生は近年のよう
にシリコンウェハーの寸法が３〜５インチと大口径化す
るに従って増々顕著になってきている。
本発明の目的は、鉛系ガラスからなり、先記した要求
特性の全てを満足する半導体被覆用ガラス、特に大口径
のシリコンウェハーに用いた場合でも、反りの発生が抑
えられる半導体被覆用ガラスを提供することである。
特性の全てを満足する半導体被覆用ガラス、特に大口径
のシリコンウェハーに用いた場合でも、反りの発生が抑
えられる半導体被覆用ガラスを提供することである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明者等は、先記目的を達成するために種々の研究
を行った結果、被覆用ガラスの30℃からガラスと素子が
固着すると考えられる温度、すなわちガラス転移点（T
g）と屈伏点（Tf）の中間の温度（Tg＋Tf/2）までの平
均熱膨張係数（以下αｓという）を40〜45×10-7/℃に
設定すると焼成後ウェハーの反りの発生を抑えることが
可能であり、ガラス組成をPbO、SiO2、Al2O3の３成分で
構成し、それらの各成分を適正な混合割合とすることに
よってこの特性を満足すると共に先記した他の要求特性
をも全て満足する半導体被覆用ガラスが得られることを
見い出した。
を行った結果、被覆用ガラスの30℃からガラスと素子が
固着すると考えられる温度、すなわちガラス転移点（T
g）と屈伏点（Tf）の中間の温度（Tg＋Tf/2）までの平
均熱膨張係数（以下αｓという）を40〜45×10-7/℃に
設定すると焼成後ウェハーの反りの発生を抑えることが
可能であり、ガラス組成をPbO、SiO2、Al2O3の３成分で
構成し、それらの各成分を適正な混合割合とすることに
よってこの特性を満足すると共に先記した他の要求特性
をも全て満足する半導体被覆用ガラスが得られることを
見い出した。
すなわち本発明の半導体被覆用ガラスは、重量百分率
でPbO 45〜49％、SiO2 46〜49％、Al2O3 ２〜６％の
組成を有し、30℃からガラス転移点（Tg）と屈伏点（T
f）の中間点（Tg＋Tf/2）までの温度範囲における平均
熱膨張係数（αｓ）が40〜45×10-7/℃の範囲にあるこ
とを特徴とする。
でPbO 45〜49％、SiO2 46〜49％、Al2O3 ２〜６％の
組成を有し、30℃からガラス転移点（Tg）と屈伏点（T
f）の中間点（Tg＋Tf/2）までの温度範囲における平均
熱膨張係数（αｓ）が40〜45×10-7/℃の範囲にあるこ
とを特徴とする。
本発明においてPbO、SiO2、Al2O3の各成分を上記の組
成範囲にしたのは以下の理由による。
成範囲にしたのは以下の理由による。
PbOが45％より少ないとガラスの粘性が高くなって封
着が困難となり、49％より多いとαｓが45×10-7/℃よ
り大きくなるため好ましくない。
着が困難となり、49％より多いとαｓが45×10-7/℃よ
り大きくなるため好ましくない。
SiO2が46％より少ない場合もαｓが45×10-7/℃より
大きくなり、49％より多いとガラスの粘性が高くなりす
ぎ、封着が困難となる。
大きくなり、49％より多いとガラスの粘性が高くなりす
ぎ、封着が困難となる。
Al2O3が２％より少ないとガラスが不安定となって失
透しやすくなり、６％より多いと逆方向洩れ電流が大き
くなる。
透しやすくなり、６％より多いと逆方向洩れ電流が大き
くなる。
本発明のガラスは、PbO、SiO2、Al2O3の３成分よりな
るものであり、他の成分を添加することはガラスの特性
に悪影響を及ぼしやすくなるので避けた方が良い。例え
ばB2O3を添加すると被覆後のガラス中に多くの気孔が残
存しやすくなり、ガラス逆耐電圧、逆方向洩れ電流の特
性を悪化させる。またZnOを添加するとガラスが不安定
となって失透しやすくなるばかりでなく電気特性をも劣
化させることになる。さらにMgO、CaO、SrO、BaO等のRO
を添加するとαｓが45×10-7/℃より大きくなると同時
にガラスの粘度が高くなり、封着が困難となるので好ま
しくない。
るものであり、他の成分を添加することはガラスの特性
に悪影響を及ぼしやすくなるので避けた方が良い。例え
ばB2O3を添加すると被覆後のガラス中に多くの気孔が残
存しやすくなり、ガラス逆耐電圧、逆方向洩れ電流の特
性を悪化させる。またZnOを添加するとガラスが不安定
となって失透しやすくなるばかりでなく電気特性をも劣
化させることになる。さらにMgO、CaO、SrO、BaO等のRO
を添加するとαｓが45×10-7/℃より大きくなると同時
にガラスの粘度が高くなり、封着が困難となるので好ま
しくない。
［実施例］ 以下本発明の半導体被覆用ガラスを実施例に基づいて
詳細に説明する。
詳細に説明する。
次表は、本発明の実施例（試料No.1〜６）と比較例
（試料No.7）のガラス組成及び軟化点、熱膨張係数、α
ｓ、シリコンウェハーの反りを示したものである。
（試料No.7）のガラス組成及び軟化点、熱膨張係数、α
ｓ、シリコンウェハーの反りを示したものである。
表のNo.〜７の各試料は、アルカリ成分が混入しない
ように十分注意して次のように調製した。
ように十分注意して次のように調製した。
重量％で表の組成のガラスになるように調合した原料
バッチを1500〜1600℃の温度で１時間溶融し、ロール成
形した後、ボールミル等の粉砕機において微粉砕し、35
0メッシュで分級した。
バッチを1500〜1600℃の温度で１時間溶融し、ロール成
形した後、ボールミル等の粉砕機において微粉砕し、35
0メッシュで分級した。
半導体素子への被覆、封着に当たっては、上記のよう
にして製造した被覆用ガラスを有機溶媒に分散させて電
気泳動法によって半導体素子の表面に電着させた。次に
この半導体素子を乾燥後、電気焼成炉において、800〜9
00℃で10〜15分間加熱して封着した。
にして製造した被覆用ガラスを有機溶媒に分散させて電
気泳動法によって半導体素子の表面に電着させた。次に
この半導体素子を乾燥後、電気焼成炉において、800〜9
00℃で10〜15分間加熱して封着した。
表中の軟化点は上記微粉砕した被覆用ガラスを示差熱
分析計を用いて測定し、また熱膨張係数及びαｓは、各
試料を棒状にプレス成形し、シリコンウェハーを焼成す
る場合と等しい熱処理を行なった焼成物を用いて周知の
ディラトメーターにより測定した熱膨張曲線から算出し
た。シリコンウェハーの反りは、先記した方法で各ガラ
スを４インチウェハーに被覆、封着した後、水平面に置
き、中心部と周縁部の高低差を測定したものである。
分析計を用いて測定し、また熱膨張係数及びαｓは、各
試料を棒状にプレス成形し、シリコンウェハーを焼成す
る場合と等しい熱処理を行なった焼成物を用いて周知の
ディラトメーターにより測定した熱膨張曲線から算出し
た。シリコンウェハーの反りは、先記した方法で各ガラ
スを４インチウェハーに被覆、封着した後、水平面に置
き、中心部と周縁部の高低差を測定したものである。
表から明らかなように実施例であるNo.1〜６の各試料
は熱膨張係数が41〜43×10-7/℃でαｓが42〜45×10-7/
℃であり、シリコンウェハーの反りが25〜40μｍと低い
値を示したのに対し、比較例であるNo.7の試料は熱膨張
係数は44×10-7/℃であり実施例のそれと近似していた
が、αｓが50×10-7/℃と大きく、シリコンウェハーの
反りは125μｍと高い値を示した。
は熱膨張係数が41〜43×10-7/℃でαｓが42〜45×10-7/
℃であり、シリコンウェハーの反りが25〜40μｍと低い
値を示したのに対し、比較例であるNo.7の試料は熱膨張
係数は44×10-7/℃であり実施例のそれと近似していた
が、αｓが50×10-7/℃と大きく、シリコンウェハーの
反りは125μｍと高い値を示した。
尚、試料No.1〜６のガラスを設計耐圧1000Vのシリコ
ン半導体に被覆して作成した半導体素子につき、逆方向
洩れ電流を測定したところ、10μＡ以下の値を示し、ま
た逆耐電圧（逆方向洩れ電流が１μＡになった時）を測
定したところ900〜1000Vの値を示しいずれも良好であっ
た。さらに耐薬品性をみるためガラス粉末を焼成したブ
ロックを25℃の37％HCl:49％HF＝9:1の溶液に１分間浸
漬してそのブロックの厚み減を測定したところ、４〜６
μｍと小さな値を示し良好な耐薬品性を有していた。
ン半導体に被覆して作成した半導体素子につき、逆方向
洩れ電流を測定したところ、10μＡ以下の値を示し、ま
た逆耐電圧（逆方向洩れ電流が１μＡになった時）を測
定したところ900〜1000Vの値を示しいずれも良好であっ
た。さらに耐薬品性をみるためガラス粉末を焼成したブ
ロックを25℃の37％HCl:49％HF＝9:1の溶液に１分間浸
漬してそのブロックの厚み減を測定したところ、４〜６
μｍと小さな値を示し良好な耐薬品性を有していた。
［発明の効果］ 以上の如く、本発明のガラスは半導体被覆用ガラスに
要求される特性を全て満足し、特に大口径のシリコンウ
ェハーに用いた場合でも反りの発生を抑えることが可能
である。
要求される特性を全て満足し、特に大口径のシリコンウ
ェハーに用いた場合でも反りの発生を抑えることが可能
である。
Claims (1)
- 【請求項１】重量百分率でPbO 45〜49％、SiO2 46〜4
9％、Al2O3 ２〜６％の組成を有し、30℃からガラス転
移点（Tg）と屈伏点（Tf）の中間点（Tg＋Tf/2）までの
温度範囲における平均熱膨張係数（αｓ）が40〜45×10
-7/℃の範囲にあることを特徴とする半導体被覆用ガラ
ス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1344640A JP2764880B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 半導体被覆用ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1344640A JP2764880B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 半導体被覆用ガラス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03205322A JPH03205322A (ja) | 1991-09-06 |
| JP2764880B2 true JP2764880B2 (ja) | 1998-06-11 |
Family
ID=18370830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1344640A Expired - Fee Related JP2764880B2 (ja) | 1989-12-28 | 1989-12-28 | 半導体被覆用ガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2764880B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5840845A (ja) * | 1981-09-03 | 1983-03-09 | Nippon Electric Glass Co Ltd | 半導体被覆用ガラス |
-
1989
- 1989-12-28 JP JP1344640A patent/JP2764880B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03205322A (ja) | 1991-09-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080403 Year of fee payment: 10 |
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