JPS5836946A - 被覆用ガラスおよびそのガラスを被覆してなる半導体装置 - Google Patents
被覆用ガラスおよびそのガラスを被覆してなる半導体装置Info
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- JPS5836946A JPS5836946A JP13179581A JP13179581A JPS5836946A JP S5836946 A JPS5836946 A JP S5836946A JP 13179581 A JP13179581 A JP 13179581A JP 13179581 A JP13179581 A JP 13179581A JP S5836946 A JPS5836946 A JP S5836946A
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- glass
- semiconductor device
- rho
- coating
- semiconductor
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、被覆用ガラスおよびこのガラスにより半導体
素子の表面を被覆した半導体装置に関するものである。
素子の表面を被覆した半導体装置に関するものである。
一般に、シリコンダイオード、シリコン整流器。
トランジスター等の半導体装置においては、半導体素子
の表面安定化のたりに、あるいは半導体素子の外気によ
る汚染を防止し、その特性の劣化を防ぐために、半導体
素子のＰＮ接合部をｉむ表面をガラスで被覆することが
行なわれている。
の表面安定化のたりに、あるいは半導体素子の外気によ
る汚染を防止し、その特性の劣化を防ぐために、半導体
素子のＰＮ接合部をｉむ表面をガラスで被覆することが
行なわれている。
上記の如き半導体素子の被覆のためには、半導体素子の
表面に低融点のガラス粉末を塗布し、ガラスの軟化点以
上の温度に加熱し、ガラスを半導体素子の表面に封着さ
せる。
表面に低融点のガラス粉末を塗布し、ガラスの軟化点以
上の温度に加熱し、ガラスを半導体素子の表面に封着さ
せる。
この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−数がシリコン素子あるい８１電
極材料のそれに適合すること、（２）半導体素子表面に
悪影響を与えるアルカリ成分等の不純物を含まないこと
、（３）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７５０℃以下であるこ
と、（４）半導体素子に対する密着性が良いこと、（６
）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（これによって半導体素子に
誘起される電荷は。
極材料のそれに適合すること、（２）半導体素子表面に
悪影響を与えるアルカリ成分等の不純物を含まないこと
、（３）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７５０℃以下であるこ
と、（４）半導体素子に対する密着性が良いこと、（６
）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（これによって半導体素子に
誘起される電荷は。
適正な量の正電荷になる）等があげられる。
上記の被覆用ガラスとして要求される特性中。
特に（５）項のガラス中の電荷は、半導体装置の電気的
特性に大きな影響を与えるものである。高い逆耐電圧を
有し且つ逆方向洩れ電流の極めて小さいいわゆるノ〉−
ドブレーク）゛ラン（ｈａｒｄ ｂｒｅ＆ｋｄｏｗｎ
）の波形を示し、しかも耐圧分布のばらつきの小さい特
性を有する高信頼性半導体装置を得るためには、この被
覆用ガラス中の電荷の状態が置傘である。
特性に大きな影響を与えるものである。高い逆耐電圧を
有し且つ逆方向洩れ電流の極めて小さいいわゆるノ〉−
ドブレーク）゛ラン（ｈａｒｄ ｂｒｅ＆ｋｄｏｗｎ
）の波形を示し、しかも耐圧分布のばらつきの小さい特
性を有する高信頼性半導体装置を得るためには、この被
覆用ガラス中の電荷の状態が置傘である。
従来、この種の被覆用ガラスとして、Ｚｎ０−Ｂｓ Ｏ
ｓ −５ｉｎｓ系ガラスが用いられていた。しかし。
ｓ −５ｉｎｓ系ガラスが用いられていた。しかし。
この従来のガラスで被覆した半導体装置は、逆耐電圧が
低く、逆方向洩れ電流の大きい、いわゆるソフトブレー
クダウン（５ｏｆｔ ｂｒｅａｋａｏｖｍ ）の波形を
示し且う耐圧分布のばらつきが大きく信頼性に欠けるも
のであった。これは、従来のガラスが被覆後ガラス中の
電荷量が半導体装置の設計に合致した適正な量の負電荷
を有していないからである。
低く、逆方向洩れ電流の大きい、いわゆるソフトブレー
クダウン（５ｏｆｔ ｂｒｅａｋａｏｖｍ ）の波形を
示し且う耐圧分布のばらつきが大きく信頼性に欠けるも
のであった。これは、従来のガラスが被覆後ガラス中の
電荷量が半導体装置の設計に合致した適正な量の負電荷
を有していないからである。
本発明の目的は、先記の被覆用ガラスとして要求される
諸特性中、特に（５）項の被覆後ガラス中の電荷量が半
導体装置の設計にあった適正な量の負電荷を有するよう
な被覆用ガラスを提供することである。
諸特性中、特に（５）項の被覆後ガラス中の電荷量が半
導体装置の設計にあった適正な量の負電荷を有するよう
な被覆用ガラスを提供することである。
本発明の他の目的は、電気特性的に逆耐電圧が高く、逆
方向洩れ電流が極めて小さく、且つ耐圧分布のばらつき
が小さい高信頼性半導体装置を提供することである。
方向洩れ電流が極めて小さく、且つ耐圧分布のばらつき
が小さい高信頼性半導体装置を提供することである。
本発明者は、 ＺｎＯＢｓＯｓ −８ｉへ系のガラスに
ＲｈＯを所定量含有させることにより、前記目的に合致
する被覆用−ガラス及び半導体装置が得られることを見
い出した。
ＲｈＯを所定量含有させることにより、前記目的に合致
する被覆用−ガラス及び半導体装置が得られることを見
い出した。
本発明の被覆用ガラスは、主成分の割合が重量％で、
Ｚｎ０４５〜７５％、 Ｂｓ’（ｌｓ ＩＦ 〜３５％
、Ｓｉｇｎ ２〜２０％からなるガラスに、 Ｈｈｏを
０．０００１〜０．０１重量％（１−１００ＰＰＭ ）
添加してなる組成を有する。
Ｚｎ０４５〜７５％、 Ｂｓ’（ｌｓ ＩＦ 〜３５％
、Ｓｉｇｎ ２〜２０％からなるガラスに、 Ｈｈｏを
０．０００１〜０．０１重量％（１−１００ＰＰＭ ）
添加してなる組成を有する。
また、上記組成のガラスによって被着された半導体装置
では、逆耐圧が高く、逆方向洩れ電流が極めて小さく、
シかも耐圧分布のばらつき゛が小さいものが得られる。
では、逆耐圧が高く、逆方向洩れ電流が極めて小さく、
シかも耐圧分布のばらつき゛が小さいものが得られる。
一
本発明は、 ＺｎＯＢｍＯｓ ５ｉｎｓ系のガラスに
対し。
対し。
所定量のＲｈｏを含有させると、 Ｒｈｏの影響（こよ
ってガラス中の電荷量が負の方向に増加し、従って半導
体素子の表面に誘起される電荷が正の方向に増加し、半
導体装置の設計に合った適正な量の正電荷になるという
現象を効果的に利用したものである。これにより、逆耐
圧が高く、逆方向洩れ電流の極めて小さい半導体装置が
得られるものである。
ってガラス中の電荷量が負の方向に増加し、従って半導
体素子の表面に誘起される電荷が正の方向に増加し、半
導体装置の設計に合った適正な量の正電荷になるという
現象を効果的に利用したものである。これにより、逆耐
圧が高く、逆方向洩れ電流の極めて小さい半導体装置が
得られるものである。
本発明に係る被覆用ガラスにおいて、基本組成の主たる
成分の割合は１重量％で、Ｚｎ０４５〜７５％、 Ｅｌ
ｏｍ １５〜３５％、 Ｓｉへ２〜２０％からなる。
成分の割合は１重量％で、Ｚｎ０４５〜７５％、 Ｅｌ
ｏｍ １５〜３５％、 Ｓｉへ２〜２０％からなる。
この主成分のＺｎＯ、’ｆｈＯｓ、−８ｉ（％の範囲を
前記のように限定したのは次の理由による。
前記のように限定したのは次の理由による。
ＺｎＯが４５％以下のときは熱膨張係数が大きくなり過
ぎると共にガラス化が困離になる。一方７５％以上にな
ると結晶化が急速に進行するためガラスの流動性が悪く
なって、半導体素子に対するぬれが悪くなり、良好な封
着が得られなくなる。
ぎると共にガラス化が困離になる。一方７５％以上にな
ると結晶化が急速に進行するためガラスの流動性が悪く
なって、半導体素子に対するぬれが悪くなり、良好な封
着が得られなくなる。
Ｂｌｏｔが１５％以下になるとガラスが失透し易くなり
気密性の良い封着を行ない難い。３５％以上になると均
質なガラスが樽られなくなると共に熱膨張係数が大きく
なりすぎる。
気密性の良い封着を行ない難い。３５％以上になると均
質なガラスが樽られなくなると共に熱膨張係数が大きく
なりすぎる。
Ｓ１０．が２％以下になるとガラスが失透し易くなり、
１５％以上になると均質なガラスが得にくくなる０ 上記の主成分のＺｎＯ、Ｊ ＯＢ 、 ５ｉｎｓ以外
に。
１５％以上になると均質なガラスが得にくくなる０ 上記の主成分のＺｎＯ、Ｊ ＯＢ 、 ５ｉｎｓ以外
に。
ＰｂＯ，Ｇθ０．を各１５％以下＋ ”ｌ ｏ、、 、
Ｎｋ ｏ、 ｌＡｌ１Ｏｓ 、、 、Ｔ＆ｍ Ｏ
ｓ 、 Ｌａｗ Ｏｓ ＋を各１０％以下、Ｓｋｌ富
Ｃ１５１０ｅＯｓ 、 ｓｎｏ、 、 ＭｎＯ，を
客５％以下の範囲で含有され得る。
Ｎｋ ｏ、 ｌＡｌ１Ｏｓ 、、 、Ｔ＆ｍ Ｏ
ｓ 、 Ｌａｗ Ｏｓ ＋を各１０％以下、Ｓｋｌ富
Ｃ１５１０ｅＯｓ 、 ｓｎｏ、 、 ＭｎＯ，を
客５％以下の範囲で含有され得る。
上述した本発明の被覆用ガラスにおいて、基本組成をな
すＺｎ０−Ｂｏｏ、−８ｉｎ、 系ガラスの実施例を
下の表に示す。表の下段には８０〜８００′ｃ での熱
膨張係数及び被覆封着温度を示す。
すＺｎ０−Ｂｏｏ、−８ｉｎ、 系ガラスの実施例を
下の表に示す。表の下段には８０〜８００′ｃ での熱
膨張係数及び被覆封着温度を示す。
以 下 余 白
表 −実 施 例
本発明の・被覆用ガラスは、上記のようなＺｎＯ−”
ｓ Ｏ＠ Ｓ ｉ Ｏ＠系ガラスに、そのガラス組成
の一部をなす必須成分としてＲｈｏを０．０００１〜０
．０１重量％すなわちｌ−１００ＰＰＭ含有させたもの
である。
ｓ Ｏ＠ Ｓ ｉ Ｏ＠系ガラスに、そのガラス組成
の一部をなす必須成分としてＲｈｏを０．０００１〜０
．０１重量％すなわちｌ−１００ＰＰＭ含有させたもの
である。
なお、微量のＲｈｏは１次に説明するようにガラスの電
気的特性の弼に大きな影響を与えるが、ガラスの熱膨張
係数及び封着温度の特性には変化を与えるものでなく、
従って、上表に例示したガラスにＲｈｏが微量含有され
てもその特性値には変化はない。
気的特性の弼に大きな影響を与えるが、ガラスの熱膨張
係数及び封着温度の特性には変化を与えるものでなく、
従って、上表に例示したガラスにＲｈｏが微量含有され
てもその特性値には変化はない。
第１図は、金属（アルミニウム電極）−ガラス−半導体
（シリコン）構造のＭＯＳ （Ｍｅｔａｌ −０ｘｉｄ
ｅ〜５ｉｌｉｃｏｎ）と呼称されている構造体を作成し
て。
（シリコン）構造のＭＯＳ （Ｍｅｔａｌ −０ｘｉｄ
ｅ〜５ｉｌｉｃｏｎ）と呼称されている構造体を作成し
て。
その電圧容量特性から半導体表面の電荷密度（ＮＰＢ）
を測定し、 Ｒｈｏが表面電荷密度に与える影響を示し
た図である。これは、先の表に掲げたＬｌガラスにＲｈ
Ｏを添加したもの、すなわち本発明の被覆用ガラスにつ
いて測定したものである。−がら、 Ｒｈｏの添加によ
り半導体表面に誘起される電荷量がＲｈｏの添加量の増
加に従って正の方向に増すことがわかる。
を測定し、 Ｒｈｏが表面電荷密度に与える影響を示し
た図である。これは、先の表に掲げたＬｌガラスにＲｈ
Ｏを添加したもの、すなわち本発明の被覆用ガラスにつ
いて測定したものである。−がら、 Ｒｈｏの添加によ
り半導体表面に誘起される電荷量がＲｈｏの添加量の増
加に従って正の方向に増すことがわかる。
第２図は、先の表に掲げた！１＆ｌｌガラスおよびその
ガラスにＲｂＯを添加した本発明の被覆用ガラスを、設
計耐圧１５００ Ｖのシリコン半導体素子に被覆した半
導体装置の逆耐電圧（逆方向洩れ電流が１μＡになった
ときの逆耐電圧）分布を示している。
ガラスにＲｂＯを添加した本発明の被覆用ガラスを、設
計耐圧１５００ Ｖのシリコン半導体素子に被覆した半
導体装置の逆耐電圧（逆方向洩れ電流が１μＡになった
ときの逆耐電圧）分布を示している。
図に示すようにＲＴｈＯを含まないガラス隘１を被覆し
た場合は、逆耐圧外−布はばらつきが大きくソフトブレ
ークダウン（Ａ印で示す）を示すものが多い。一方、
Ｒｈｏを添加した本発明のガラスで被覆した場合は、逆
耐圧分布のばらつきは少なく、逆耐電圧は高いところに
集まっており、且つ好ましいハードブレークダウン（○
印で示す）を示すものが多い。
た場合は、逆耐圧外−布はばらつきが大きくソフトブレ
ークダウン（Ａ印で示す）を示すものが多い。一方、
Ｒｈｏを添加した本発明のガラスで被覆した場合は、逆
耐圧分布のばらつきは少なく、逆耐電圧は高いところに
集まっており、且つ好ましいハードブレークダウン（○
印で示す）を示すものが多い。
このようにＲｈｏは、半導体の表面電荷を正の方向へ増
量し、また逆耐電圧を高くシ、逆輯＊１”れ電流を小に
すると共に、逆耐電圧分布のばらつきを少なくシ、好ま
しいハードブレークダウンを示すものにするというよう
に、半導体装置の電気的特性を向上させる顕著な効果が
ある。このような作用効果の発揮のために、 Ｒｈｏは
０．０００１ 重量％以上含有されるが、０．０１
重量％を越えると、ＲｈＯがガラス中に完全にとけこま
ずＲｈ金属として析出して悪影響を与える。このＲｈｏ
のより好ましい範囲は、 ０．０００５〜ｏ、ｏｏａ重
量％である。
量し、また逆耐電圧を高くシ、逆輯＊１”れ電流を小に
すると共に、逆耐電圧分布のばらつきを少なくシ、好ま
しいハードブレークダウンを示すものにするというよう
に、半導体装置の電気的特性を向上させる顕著な効果が
ある。このような作用効果の発揮のために、 Ｒｈｏは
０．０００１ 重量％以上含有されるが、０．０１
重量％を越えると、ＲｈＯがガラス中に完全にとけこま
ずＲｈ金属として析出して悪影響を与える。このＲｈｏ
のより好ましい範囲は、 ０．０００５〜ｏ、ｏｏａ重
量％である。
以上説明した本発明に係る被覆用ガラスを製造Ｒｈｏ等
の各成分の原料を目標組成になるように調合してパンチ
を調製し、 １２００〜１３００℃の温度で約１時間溶
融してガラス化する。この溶融したガラスを水中に入れ
急冷して水砕した後、ボールミル等の粉砕機により粉砕
し、８５０メツシユの篩を通過する粒度とした。ガラス
中のアルカリの存在は半導体の特性を著しく損なうので
、原料中の不純物として、また溶融、粉砕等の工程中で
アルカリが混入しないように十分注意しなければならな
い。
の各成分の原料を目標組成になるように調合してパンチ
を調製し、 １２００〜１３００℃の温度で約１時間溶
融してガラス化する。この溶融したガラスを水中に入れ
急冷して水砕した後、ボールミル等の粉砕機により粉砕
し、８５０メツシユの篩を通過する粒度とした。ガラス
中のアルカリの存在は半導体の特性を著しく損なうので
、原料中の不純物として、また溶融、粉砕等の工程中で
アルカリが混入しないように十分注意しなければならな
い。
半導体素子への被覆、封着に当っては、前記のガラス粉
末を純水と混合し、スラリー状として通常の塗布法によ
り、あるいは有機溶媒に分散させて電気泳動法により半
導体素子表面に塗布する。
末を純水と混合し、スラリー状として通常の塗布法によ
り、あるいは有機溶媒に分散させて電気泳動法により半
導体素子表面に塗布する。
次いで、被覆した半導体素子を乾燥後電気焼成炉におい
て６３０〜７３０℃で５〜１０分間加熱して封着する。
て６３０〜７３０℃で５〜１０分間加熱して封着する。
以上、説明した本発明の被覆用ガラスは、特に設計耐圧
が１，５００〜２．０００ Ｖの高耐圧のシリコン導体
素子に被覆した際には逆耐圧が高く、逆洩れ電流が極め
て小さく、ハードブレークダウンの波形を示す優れた特
性を具備する高信頼性半導体装置を得ることができる。
が１，５００〜２．０００ Ｖの高耐圧のシリコン導体
素子に被覆した際には逆耐圧が高く、逆洩れ電流が極め
て小さく、ハードブレークダウンの波形を示す優れた特
性を具備する高信頼性半導体装置を得ることができる。
ＸＩＯ″７ｃ♂４ 。ｍｃ
ｖｍ＊ｏｍ、ｇＪ た係を示し、
第２図は、 、ＺｎＯＢｓ ０ｌ−８ｉｎｓ 系ガラ
膚スおよびそのガラスにＲｈｏを添加したガラスによ
恨り被覆したシリ・ン半導体素子の耐圧分布を示
し 蔑でいる。
ｖｍ＊ｏｍ、ｇＪ た係を示し、
第２図は、 、ＺｎＯＢｓ ０ｌ−８ｉｎｓ 系ガラ
膚スおよびそのガラスにＲｈｏを添加したガラスによ
恨り被覆したシリ・ン半導体素子の耐圧分布を示
し 蔑でいる。
特許出願人
日本電気硝子株式会社
代表者 長 崎 準 −
第 １１！１
ｇｈｏ ／）綴部（（ＰＰＨ）
く斧
４
輪重ψへち
手続補正書（方式）
％式％
■、事件の表示
昭和５６年特許願第１８１７９５号
明０名称
被覆用ガラスおよびそのガラスを被覆してる半導体装置
正をする者
事件との関係 特許出願人
住所 滋賀県大津市晴嵐二丁目７番１号沼和５７年１
月６日 ａ 補１
月６日 ａ 補１
Claims (2)
- （１）主成分の割合が２重量％でｐ ｚｎｏ４５〜’７
５％。 Ｂ禦０ｍ１５〜３５％、 ８１へ２〜２０％からなるガ
ラスニ、 ｎｈｏヲｏ、ｏｏｏｌ−０，０１ｊｉ量％（
１−Ｌ １００ ＰＰＭ）含有してなる被覆用ガラス。 - （２）主成分の割合が２重量％でｒ ｚｎｏ４５〜７５
％。 Ｂ、 Ｏｎ １５〜３５％、 Ｓｉｎ、 ２〜２！Ｏ％
ｔＰ ラ’ｆ！ ルカ５ Ｘｋ−、ＲｈｏをＯ，ＯＯＯ
’Ｉ ＮＯ，０１重量’Ｘ （１〜Ｚｏｏ ＰＰＭ）含
有してなる被覆用ガラスにより、半導体素子の表面を被
覆した半導体装置◇
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13179581A JPS5836946A (ja) | 1981-08-22 | 1981-08-22 | 被覆用ガラスおよびそのガラスを被覆してなる半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13179581A JPS5836946A (ja) | 1981-08-22 | 1981-08-22 | 被覆用ガラスおよびそのガラスを被覆してなる半導体装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5836946A true JPS5836946A (ja) | 1983-03-04 |
| JPS6124343B2 JPS6124343B2 (ja) | 1986-06-10 |
Family
ID=15066299
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13179581A Granted JPS5836946A (ja) | 1981-08-22 | 1981-08-22 | 被覆用ガラスおよびそのガラスを被覆してなる半導体装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5836946A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS591426A (ja) * | 1982-06-28 | 1984-01-06 | Yoshito Kubota | さるのこしかけ製剤 |
-
1981
- 1981-08-22 JP JP13179581A patent/JPS5836946A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS591426A (ja) * | 1982-06-28 | 1984-01-06 | Yoshito Kubota | さるのこしかけ製剤 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6124343B2 (ja) | 1986-06-10 |
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