JPS5950609B2 - 半導体被覆用ガラス - Google Patents
半導体被覆用ガラスInfo
- Publication number
- JPS5950609B2 JPS5950609B2 JP11285479A JP11285479A JPS5950609B2 JP S5950609 B2 JPS5950609 B2 JP S5950609B2 JP 11285479 A JP11285479 A JP 11285479A JP 11285479 A JP11285479 A JP 11285479A JP S5950609 B2 JPS5950609 B2 JP S5950609B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- glass
- weight
- oxide
- silicon
- 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.)
- Expired
Links
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
- C03C8/24—Fusion seal compositions being frit compositions having non-frit additions, i.e. for use as seals between dissimilar materials, e.g. glass and metal; Glass solders
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- 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の改良に関する。
一般にダイオード、トランジスタ等の半導体素子はその
表面活性度が極めて高い。したがつて、各種の外部条件
による影響を受け易い。よつて、これらの素子表面をガ
ラスによつて被覆し、素子表面の安定化を計り、半導体
装置における電気特性の信頼性を向上させている。
表面活性度が極めて高い。したがつて、各種の外部条件
による影響を受け易い。よつて、これらの素子表面をガ
ラスによつて被覆し、素子表面の安定化を計り、半導体
装置における電気特性の信頼性を向上させている。
たとえばシリコン素子被覆用としてのガラスには下記に
示す特性を満足させることが要求されている。すなわち
、１シリコン基板との濡れ性が良いこと、２熱膨張係数
がシリコンに近いこと、３焼成温度が低いこと、１耐薬
品性がすぐれていること、５電気的特性として高温、高
電界で界面チャージの移動が少な＜安定であること等で
ある。現在、一般的に使用されているガラスとしてはＰ
ｂＯ一Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系と、ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ｓ
ｉｏ２系とがある。ところが、ＰｂＯ−Ｂ。Ｏ。−Ｓｉ
Ｏ。系のガラスは□の耐薬品性と、被覆時の粘度が低い
ことによつて１におけるシリコンとの濡れ性が良好であ
る反面、高温における電気特性の安定性が劣る。すなわ
ちＰｂＯを多量に含有するため鉛イオンが高温高電界で
移動しやすく、電気特性の劣化を生じさせ易く、また、
特にＰｂＯ系のガラスは熱膨張係数が高くシリコン基板
との間に歪が生じクラックを発生し易く、ウェーハのそ
りを誘起する好ましくない欠点を有している。また一方
のＺｎＯ−Ｂ。Ｏ。−ＳｉＯ。系のガラスは上記５の電
気的特性には比較的優れているが□の化学的耐久性に劣
り各種エッチング工程を必要とする複雑な半導体装置の
製造に際しては著しい欠点となるものである。また２に
おける熱膨張係数をシリコンヘ近づけるための結晶化に
あたり結晶化の進行とともにガラスの粘度を増大させて
１の濡れ性を極端に悪化させる欠点を有している。本発
明は上記欠点を除去した改良された半導体被覆用のガラ
ス組成物を提供することを目的とし、その要旨とすると
ころはＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ｓｉｏ２系ガラス組成に五酸
化ニオビウム（Ｎｂ２Ｏ０）のｌないし５重量％を含有
させることによりガラスの・化学的耐久性、耐クラック
性および電気的特性を大幅に向上させたことにある。
示す特性を満足させることが要求されている。すなわち
、１シリコン基板との濡れ性が良いこと、２熱膨張係数
がシリコンに近いこと、３焼成温度が低いこと、１耐薬
品性がすぐれていること、５電気的特性として高温、高
電界で界面チャージの移動が少な＜安定であること等で
ある。現在、一般的に使用されているガラスとしてはＰ
ｂＯ一Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２系と、ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ｓ
ｉｏ２系とがある。ところが、ＰｂＯ−Ｂ。Ｏ。−Ｓｉ
Ｏ。系のガラスは□の耐薬品性と、被覆時の粘度が低い
ことによつて１におけるシリコンとの濡れ性が良好であ
る反面、高温における電気特性の安定性が劣る。すなわ
ちＰｂＯを多量に含有するため鉛イオンが高温高電界で
移動しやすく、電気特性の劣化を生じさせ易く、また、
特にＰｂＯ系のガラスは熱膨張係数が高くシリコン基板
との間に歪が生じクラックを発生し易く、ウェーハのそ
りを誘起する好ましくない欠点を有している。また一方
のＺｎＯ−Ｂ。Ｏ。−ＳｉＯ。系のガラスは上記５の電
気的特性には比較的優れているが□の化学的耐久性に劣
り各種エッチング工程を必要とする複雑な半導体装置の
製造に際しては著しい欠点となるものである。また２に
おける熱膨張係数をシリコンヘ近づけるための結晶化に
あたり結晶化の進行とともにガラスの粘度を増大させて
１の濡れ性を極端に悪化させる欠点を有している。本発
明は上記欠点を除去した改良された半導体被覆用のガラ
ス組成物を提供することを目的とし、その要旨とすると
ころはＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ｓｉｏ２系ガラス組成に五酸
化ニオビウム（Ｎｂ２Ｏ０）のｌないし５重量％を含有
させることによりガラスの・化学的耐久性、耐クラック
性および電気的特性を大幅に向上させたことにある。
すなわち、半導体装置はその電極付けまたはめつき処理
等の工程においてかなり強い酸液を使用するので被覆ガ
ラスの化学的耐久性が小さい場合、酸液によつて浸蝕さ
れ電気的特性が失なわれるが被覆ガラス中に五酸化ニオ
ビウム（Ｎｂ２Ｏ５）の１ないし５％が存在するとガラ
スの耐酸性が向上し従来の含有しないガラスと比較して
その浸蝕速度が約１／３に減少し、たとえばめつき工程
の前後においてなんら電気特性の劣化を生じさせること
がなかつた。また半導体素子と被覆ガラスとは密接して
封着されるので熱膨張係数の差をなるべく小として残留
歪を２少なくすることが高信頼性の半導体素子を得るた
めの必須条件となるものであるが、同じく五酸化ニオビ
ウムの存在によつてガラス自体の熱膨張係数を低下させ
て、シリコン素子の熱膨張係数（３２×１０−７Ｃｍ／
℃）に近似させることができる。なお、この種ガラスに
対する熱膨張係数を低下させる方法として核生成剤を添
加して結晶析出を促進させる手段が知られているが五酸
化ニオビウムの存在は核生成剤があつても約７００℃の
溶着温度で結晶析出量を低目に制御し、しかも十分な熱
膨張係数の低下を可能とすることができる。したがつて
、結晶化の著しい違行がないため、ガラスの流動性に変
化がなくシリコン素子との良好な溶着面を得ることがで
きる。以下、本発明の実施例について説明する。
等の工程においてかなり強い酸液を使用するので被覆ガ
ラスの化学的耐久性が小さい場合、酸液によつて浸蝕さ
れ電気的特性が失なわれるが被覆ガラス中に五酸化ニオ
ビウム（Ｎｂ２Ｏ５）の１ないし５％が存在するとガラ
スの耐酸性が向上し従来の含有しないガラスと比較して
その浸蝕速度が約１／３に減少し、たとえばめつき工程
の前後においてなんら電気特性の劣化を生じさせること
がなかつた。また半導体素子と被覆ガラスとは密接して
封着されるので熱膨張係数の差をなるべく小として残留
歪を２少なくすることが高信頼性の半導体素子を得るた
めの必須条件となるものであるが、同じく五酸化ニオビ
ウムの存在によつてガラス自体の熱膨張係数を低下させ
て、シリコン素子の熱膨張係数（３２×１０−７Ｃｍ／
℃）に近似させることができる。なお、この種ガラスに
対する熱膨張係数を低下させる方法として核生成剤を添
加して結晶析出を促進させる手段が知られているが五酸
化ニオビウムの存在は核生成剤があつても約７００℃の
溶着温度で結晶析出量を低目に制御し、しかも十分な熱
膨張係数の低下を可能とすることができる。したがつて
、結晶化の著しい違行がないため、ガラスの流動性に変
化がなくシリコン素子との良好な溶着面を得ることがで
きる。以下、本発明の実施例について説明する。
次表は五酸化ニオビウム（Ｎｂ２Ｏ５）を含有しない従
来ガラス囚と、Ｎｂ２Ｏ５を１ないし５重量％含有した
各種組成の異なるＮＯｌないしＮＯｌＯガラスとの比較
を示す。上表の各種試料作成に際してはその酸化物組成
にしたがつて秤量、ミキシングを行なつたのち、白金−
ロジウムるつぼを使用して１３５０℃、２時間溶融した
。
来ガラス囚と、Ｎｂ２Ｏ５を１ないし５重量％含有した
各種組成の異なるＮＯｌないしＮＯｌＯガラスとの比較
を示す。上表の各種試料作成に際してはその酸化物組成
にしたがつて秤量、ミキシングを行なつたのち、白金−
ロジウムるつぼを使用して１３５０℃、２時間溶融した
。
溶融ガラスはステンレス製水冷ローラに注いで簿いリボ
ン状とするか、あるいは１６メガオーム以上の純水中に
注いで水砕カレツトとして乾燥ボールミルにて３５０メ
ツシユ以下に粉砕した。また必要に応じて震動ふるいに
よるふるい分けして粒度を揃えるかあるいは粗粉砕品い
ふるい分け微粒品を添加し粒度分布を調整するようにし
てもょぃ。次にこのようにして微粉末化したガラスによ
り半導体素子を被覆する場合は上記ガラス粉末を純水、
あるいはイソプロビルアルコール、エチルアセテート、
ニトロセルローズ等の有機バインダと混合してペースト
状またはスラリー状にして刷毛塗り法、沈降法、電気泳
動法、電気泳動法等を利用して素子上に被覆する。次に
所定の熱膨張スケジユールを有する電気炉中に入れて加
熱し、水または有機バインダを飛散させ、さらにはガラ
スを軟化流動させて半導体素子に対するガラス被覆を完
成させる。この際の焼成条件は７００℃１０分間で、本
発明の実施例にあつてはいずれも最良の溶着面が得られ
電気特性の大幅な向上が得られた。第１図は五酸化ニオ
ビウム（Ｎｂ，Ｏ。）の含有量と、化学的耐久性との関
係を示したものでＮｂ。Ｏ。を含有しない場合の浸蝕速
度（５０℃の１０％硫酸液に試料を浸漬した際の１分間
当りの浸蝕深さを云う）が３０μ／分であるのに対し１
ないし５重量％の含有によつてほぼｌ／３以下に低下さ
せることができた。第２図は同じく膨張係数と五酸化ニ
オビウムの含有量との関係を示したものでＮｂ。Ｏ，を
含有しないものと比較して１ないし５重量％の含有によ
つて焼成前、焼成後ともに大幅に膨張係数を低下させ、
シリコン素子の膨張係数に近接させることができた。ま
た上記各種資料による実験結果から酸化物の組成は酸化
亜鉛（ＺｎＯ）が５０ないし６５重量％、酸化硼素（Ｂ
。Ｏ。）が２０な−いし３０重量％、酸化硅素（ＳｉＯ
，）が６ないし１２重量％、五酸化ニオビウム（Ｎｂ。
Ｏ。）が１ないし５重量％、酸化鉛（ＰｂＯ）が０ない
し１０重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ。Ｏ。）がｏな
いし３重量％、酸化セリウム（ＣｅＯ，）および酸化ア
ンチモン（Ｓｂ。Ｏ。）の単独もしくは合量で０．３な
いし２重量％が最良であることが分つた。なおＺｎＯが
５０％を下回るとガラスの熱膨張係数が増大してガラス
化が困難となりまた６５％を上回ると失透が急激に成長
してガラスの濡れを悪くする。Ｂ２Ｏ３は２０％を下回
ると失透傾向が増大しガラス化を困難とし３０％を上回
ると均質なガラスが得られず耐水性も劣化する。ＳｉＯ
。が６％を下回ると膨張係数が高くなり化学的耐久性が
減少し、１２％を上回るとガラス化が困難となる。Ｎｂ
。Ｏ。は１％を下回ると所望の膨張係数および耐酸性向
上が得られずまた５％を上回ると失透傾向が促進される
ため不可となる。ＰｂＯは均質なガラスを形成するため
使用されるが１０％を上回ると鉛が還元され易く、更に
はＰｂイオンが動き易く電気的特性が劣化するので好ま
しくない。Ａｌ。Ｏ。は失透（結晶化）を防止する効果
を有しているが３％を上回るとガラスの粘度が増加して
シリコン素子との濡れが悪くボードを形成しやすくなる
ため不可である。ＣｅＯ２、Ｓｂ。Ｏ３については理由
は明解ではないがＮｂ。Ｏ。と共用するとＮｂ。Ｏ。の
電気的効果を促進させる作用があり、０．３％未満では
その効果がなく２％を上回ると溶着時に発泡を生じボー
ドを形成するので不可である。本発明は以上詳述したよ
うにＺｎＯ− Ｂ３Ｏ３一ＳｉＯ，系のガラス組成中に
１ないし５重量％の五酸化ニオビウムと酸化セリウムお
よび酸化アンチモンの単独もしくは合量で０．３〜 ２
重量％とを含有させた半導体被覆用ガラスであるから、
均質性にすぐれ、ガラスが得られ半導体素子との密着性
が向上して化学的耐久性を著しく向上させるとともに熱
膨張係数を核生成剤の有無にかかわらず効果的に低下さ
せて半導体素子との良好な溶着を可能として電気的特性
を向上させる格別な利点を有している。
ン状とするか、あるいは１６メガオーム以上の純水中に
注いで水砕カレツトとして乾燥ボールミルにて３５０メ
ツシユ以下に粉砕した。また必要に応じて震動ふるいに
よるふるい分けして粒度を揃えるかあるいは粗粉砕品い
ふるい分け微粒品を添加し粒度分布を調整するようにし
てもょぃ。次にこのようにして微粉末化したガラスによ
り半導体素子を被覆する場合は上記ガラス粉末を純水、
あるいはイソプロビルアルコール、エチルアセテート、
ニトロセルローズ等の有機バインダと混合してペースト
状またはスラリー状にして刷毛塗り法、沈降法、電気泳
動法、電気泳動法等を利用して素子上に被覆する。次に
所定の熱膨張スケジユールを有する電気炉中に入れて加
熱し、水または有機バインダを飛散させ、さらにはガラ
スを軟化流動させて半導体素子に対するガラス被覆を完
成させる。この際の焼成条件は７００℃１０分間で、本
発明の実施例にあつてはいずれも最良の溶着面が得られ
電気特性の大幅な向上が得られた。第１図は五酸化ニオ
ビウム（Ｎｂ，Ｏ。）の含有量と、化学的耐久性との関
係を示したものでＮｂ。Ｏ。を含有しない場合の浸蝕速
度（５０℃の１０％硫酸液に試料を浸漬した際の１分間
当りの浸蝕深さを云う）が３０μ／分であるのに対し１
ないし５重量％の含有によつてほぼｌ／３以下に低下さ
せることができた。第２図は同じく膨張係数と五酸化ニ
オビウムの含有量との関係を示したものでＮｂ。Ｏ，を
含有しないものと比較して１ないし５重量％の含有によ
つて焼成前、焼成後ともに大幅に膨張係数を低下させ、
シリコン素子の膨張係数に近接させることができた。ま
た上記各種資料による実験結果から酸化物の組成は酸化
亜鉛（ＺｎＯ）が５０ないし６５重量％、酸化硼素（Ｂ
。Ｏ。）が２０な−いし３０重量％、酸化硅素（ＳｉＯ
，）が６ないし１２重量％、五酸化ニオビウム（Ｎｂ。
Ｏ。）が１ないし５重量％、酸化鉛（ＰｂＯ）が０ない
し１０重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ。Ｏ。）がｏな
いし３重量％、酸化セリウム（ＣｅＯ，）および酸化ア
ンチモン（Ｓｂ。Ｏ。）の単独もしくは合量で０．３な
いし２重量％が最良であることが分つた。なおＺｎＯが
５０％を下回るとガラスの熱膨張係数が増大してガラス
化が困難となりまた６５％を上回ると失透が急激に成長
してガラスの濡れを悪くする。Ｂ２Ｏ３は２０％を下回
ると失透傾向が増大しガラス化を困難とし３０％を上回
ると均質なガラスが得られず耐水性も劣化する。ＳｉＯ
。が６％を下回ると膨張係数が高くなり化学的耐久性が
減少し、１２％を上回るとガラス化が困難となる。Ｎｂ
。Ｏ。は１％を下回ると所望の膨張係数および耐酸性向
上が得られずまた５％を上回ると失透傾向が促進される
ため不可となる。ＰｂＯは均質なガラスを形成するため
使用されるが１０％を上回ると鉛が還元され易く、更に
はＰｂイオンが動き易く電気的特性が劣化するので好ま
しくない。Ａｌ。Ｏ。は失透（結晶化）を防止する効果
を有しているが３％を上回るとガラスの粘度が増加して
シリコン素子との濡れが悪くボードを形成しやすくなる
ため不可である。ＣｅＯ２、Ｓｂ。Ｏ３については理由
は明解ではないがＮｂ。Ｏ。と共用するとＮｂ。Ｏ。の
電気的効果を促進させる作用があり、０．３％未満では
その効果がなく２％を上回ると溶着時に発泡を生じボー
ドを形成するので不可である。本発明は以上詳述したよ
うにＺｎＯ− Ｂ３Ｏ３一ＳｉＯ，系のガラス組成中に
１ないし５重量％の五酸化ニオビウムと酸化セリウムお
よび酸化アンチモンの単独もしくは合量で０．３〜 ２
重量％とを含有させた半導体被覆用ガラスであるから、
均質性にすぐれ、ガラスが得られ半導体素子との密着性
が向上して化学的耐久性を著しく向上させるとともに熱
膨張係数を核生成剤の有無にかかわらず効果的に低下さ
せて半導体素子との良好な溶着を可能として電気的特性
を向上させる格別な利点を有している。
また、特にシリコン、モールドタイプダイオードの保護
用に使用された場合、逆方向耐圧が高く、洩れ電流の少
ないすぐれた電気特性が得られ、しかも高温、高電圧で
長時間作動させた場合でもその劣化が極めて少ない利点
をも有している。
用に使用された場合、逆方向耐圧が高く、洩れ電流の少
ないすぐれた電気特性が得られ、しかも高温、高電圧で
長時間作動させた場合でもその劣化が極めて少ない利点
をも有している。
第１図は化学的耐久性を浸蝕速度によつて示した比較図
、第２図は熱膨張係数の比較図である。
、第２図は熱膨張係数の比較図である。
Claims (1)
- １ 酸化亜鉛５０ないし６５重量％、酸化硼素２０ない
し３０重量％、酸化硅素６ないし１２重量％、五酸化ニ
オビウム１ないし５重量％、酸化鉛０ないし１０重量％
、酸化アルミニウム０ないし３重量％、酸化セリウムお
よび酸化アンチモンの単独もしくは合量で０．３ないし
２重量％からな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 |
|---|---|---|---|
| JP11285479A JPS5950609B2 (ja) | 1979-09-05 | 1979-09-05 | 半導体被覆用ガラス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11285479A JPS5950609B2 (ja) | 1979-09-05 | 1979-09-05 | 半導体被覆用ガラス |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5637247A JPS5637247A (en) | 1981-04-10 |
| JPS5950609B2 true JPS5950609B2 (ja) | 1984-12-10 |
Family
ID=14597185
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11285479A Expired JPS5950609B2 (ja) | 1979-09-05 | 1979-09-05 | 半導体被覆用ガラス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5950609B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105541116A (zh) * | 2015-12-29 | 2016-05-04 | 江苏建达恩电子科技有限公司 | 用于包裹电子芯片的玻璃粉及其制备方法 |
-
1979
- 1979-09-05 JP JP11285479A patent/JPS5950609B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5637247A (en) | 1981-04-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4133690A (en) | Glass composition for passivating semiconductor surfaces | |
| US4746578A (en) | Glaze compositions for ceramic substrates | |
| EP0084936B1 (en) | Glass composition for covering semiconductor elements | |
| US3441422A (en) | Coating glasses for electrical devices | |
| JP4874492B2 (ja) | ガラス組成物及び該組成物を含むガラス形成材料 | |
| CN112512983B (zh) | 半导体元件被覆用玻璃以及使用其的半导体被覆用材料 | |
| JPH0127982B2 (ja) | ||
| JPH0149653B2 (ja) | ||
| US3535133A (en) | Alkali-free electronic glass and method of manufacture | |
| CN115066404B (zh) | 半导体元件被覆用玻璃以及使用其的半导体被覆用材料 | |
| JPS5950609B2 (ja) | 半導体被覆用ガラス | |
| CN112512982B (zh) | 半导体元件被覆用玻璃以及使用其的半导体被覆用材料 | |
| US3674520A (en) | Solder glass for adhering sealing or coating | |
| JPS5840845A (ja) | 半導体被覆用ガラス | |
| JPS6238302B2 (ja) | ||
| TWI830068B (zh) | 半導體元件被覆用玻璃及使用此之半導體被覆用材料 | |
| JPS6146420B2 (ja) | ||
| JPH0426541B2 (ja) | ||
| JPS63297239A (ja) | 半導体被覆用ガラス | |
| JP2957087B2 (ja) | 低温封着用組成物 | |
| JPS6124343B2 (ja) | ||
| JP2764880B2 (ja) | 半導体被覆用ガラス | |
| JPS6011467B2 (ja) | ガラス被覆半導体装置およびその製法 | |
| JPS5837925A (ja) | 半導体被覆用ガラス | |
| JPS6366417B2 (ja) |