TWI830068B - 半導體元件被覆用玻璃及使用此之半導體被覆用材料 - Google Patents

半導體元件被覆用玻璃及使用此之半導體被覆用材料 Download PDF

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Abstract

本發明之半導體元件被覆用玻璃係做為玻璃組成,就莫耳%而言,包含SiO2 55~85%、PbO 12~40%、Al2O3 0.1~10%、GeO2+Ta2O5+Nb2O5+Bi2O3 0.1~6%為特徵。

Description

半導體元件被覆用玻璃及使用此之半導體被覆用材料
本發明係有關半導體元件被覆用玻璃及使用此之半導體被覆用材料。
矽二極體、電晶體等之半導體元件係一般而言,包含P-N接合部之表面則以玻璃加以被覆。由此,可安定化半導體元件表面,抑制歷時性特性之劣化。
做為對半導體元件被覆用玻璃要求之特性,可列舉(1)為了不產生與半導體元件之熱膨脹係數差所造成龜裂等,熱膨脹係數則適合於半導體元件之熱膨脹係數,(2)為了防止半導體元件之特性劣化,可在低溫(例如900℃以下、尤其是860℃以下)下加以被覆,(3)不包含對於半導體元件表面賦予不良影響之鹼性成分等之不純物等。
就以往而言,做為半導體元件被覆用玻璃,已知有ZnO-B 2O 3-SiO 2系等之鋅系玻璃、PbO-SiO 2-Al 2O 3系玻璃、PbO-SiO 2-Al 2O 3-B 2O 3系玻璃等之鉛系玻璃,但在現在,從作業性之觀點視之,PbO-SiO 2-Al 2O 3系玻璃、PbO-SiO 2-Al 2O 3-B 2O 3系玻璃等之鉛系玻璃為主流(例如,參照專利文獻1、2)。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開昭58-64424號公報 [專利文獻2]日本特公平11-236239號公報
[發明欲解決之課題]
近年來,對於半導體被覆用玻璃,除了特性(1)~(3)之外,更要求(4)被覆後,玻璃中之電荷量成為配合半導體裝置之設計之適量之負電荷(初期NFB),(5)加熱與電壓之施加所成偏壓試驗中,玻璃中之負電荷量之變化為小。尤其,(5)之特性係為提高半導體元件之可靠性,被極為重視。
做為偏壓試驗所造成負電荷量之變化為小之玻璃,有以鋅為主成分之玻璃。但是,以鋅為主成分之玻璃由於耐酸性低之故,有在半導體元件之製造工程中,被酸所侵蝕,無法充分發揮該性能之疑慮。
在此,本發明係有鑑於上述情事,該技術之課題係提供於偏壓試驗中,玻璃中之負電荷量之變化小,且耐酸性高之半導體元件被覆用玻璃。 [為解決課題之手段]
本發明人係經由專精之檢討的結果,經由於PbO-SiO 2-Al 2O 3系玻璃添加GeO 2、Ta 2O 5、Nb 2O 5及Bi 2O 3之至少1成分,發現可解決上述技術上之課題,以提案做為本發明者。即,本發明之半導體元件被覆用玻璃係做為玻璃組成,就莫耳%而言,包含SiO 255~85%、PbO 12~40%、Al 2O 30.1~10%、GeO 2+Ta 2O 5+Nb 2O 5+Bi 2O 30.1~6%為特徵。在此,「GeO 2+Ta 2O 5+Nb 2O 5+Bi 2O 3」係指GeO 2、Ta 2O 5、Nb 2O 5及Bi 2O 3之總量。又,本發明之半導體元件被覆用玻璃係GeO 2之含有量為0.1~6%為佳。
又,本發明之半導體元件被覆用玻璃係如上所述,規定了各成分之含有範圍。由此,成為偏壓試驗所造成負電荷量之變化為小,耐酸性高之玻璃。就結果而言,可適切被覆半導體元件。
本發明之半導體元件被覆用材料係含有75~100質量%上述半導體元件被覆用玻璃所成玻璃粉末、和0~25質量%陶瓷粉末為佳。
又,本發明之半導體元件被覆用材料係30~300℃之溫度範圍之熱膨脹係數為20×10 -7/℃~55×10 -7/℃為佳。在此,「30~300℃之溫度範圍之熱膨脹係數」係指經由推桿式熱膨脹係數測定裝置加以測定之值。 [發明效果]
根據本發明時,可提供於偏壓試驗中,玻璃中之負電荷量之變化小,且耐酸性高之半導體元件被覆用玻璃。
本發明之半導體元件被覆用玻璃係做為玻璃組成,就莫耳%而言,包含SiO 255~85%、PbO 12~40%、Al 2O 30.1~10%、GeO 2+Ta 2O 5+Nb 2O 5+Bi 2O 30.1~6%為特徵。將各成分之含有量,限定成上述之理由,說明如下。然而,於以下之各成分之含有量之說明中,%之顯示係在沒有特別之情形下,係意味莫耳%。
SiO 2係為提高耐酸性之成分。SiO 2之含有量係55~85%、60~80%、尤以65~75%為佳。當SiO 2之含有量過少之時,耐酸性易於下降,又難以成為玻璃化。另一方面,SiO 2之含有量過多時,燒成溫度變高,於被覆工程中,易於使半導體元件之特性劣化。又,熔融溫度過於變高,難以玻璃化。
PbO係使燒成溫度降低之成分。PbO之含有量係12~40%、14~36%、16~32%、尤以18~28%為佳。PbO之含有量過少時,燒成溫度變高,於被覆工程中,易於使半導體元件之特性劣化。又,熔融溫度過於變高,難以玻璃化。另一方面,當PbO之含有量多之時,熱膨脹係數過於變高,晶圓之彎曲則會變大。
Al 2O 3係安定化玻璃之成分。Al 2O 3之含有量係0.1~10%、2~8%、2~7%、尤以3~6%為佳。當Al 2O 3之含有量過少之時,難以玻璃化。另一方面,Al 2O 3之含有量過多時,燒成溫度有變得過高之疑慮。
GeO 2、Ta 2O 5、Nb 2O 5及Bi 2O 3係皆為安定化玻璃之骨架,抑制偏壓試驗所造成負電荷量之變化的成分。此等成分之總量係0.1~6%、0.3~5%、0.5~4%、尤以0.5~3.5%為佳。此等成分之各別含有量係0.1~6%、0.3~5%、0.5~4%、尤以0.5~3.5%為佳。尤其,GeO 2係0.1~6%為佳。此等成分之含有量過少之時,偏壓試驗所造成負電荷量之變化會變大。另一方面,此等成分之含有量過多時,難以獲得適於半導體被覆之電性特性。
上述成分以外,可導入其他成分。例如可各別含有至7%之B 2O 3、CaO、SrO、BaO、MnO 2、CeO 2、Sb 2O 3等(較佳為至3%)。其他之成分之總量係較佳為7%以下、尤以3%以下為佳。
從對半導體元件之影響之觀點視之,實質上不含有對於半導體元件表面賦予不良影響之鹼金屬氧化物(Li 2O、Na 2O及K 2O)為佳。在此所謂「實質上不含有鹼金屬氧化物」係指玻璃組成中之鹼金屬氧化物之含有量不足0.1莫耳%。
本發明之半導體元件被覆用玻璃係粉末狀,即玻璃粉末為佳。加工成玻璃粉末時,例如可使用糊漿法、電泳塗佈法等,容易進行半導體元件表面之被覆。
玻璃粉末之平均粒子徑D 50係較佳為25μm以下,尤以15μm以下為佳。玻璃粉末之平均粒子徑D 50過大之時,難以糊化。又,難以進行電泳法所進行之糊劑塗佈。然而,玻璃粉末之平均粒子徑D 50之下限雖未特別加以限定,就現實而言為0.1μm以上。然而,「平均粒子徑D 50」係指以體積基準所測定之值,以雷射繞射法加以測定之值。
本發明之半導體元件被覆用玻璃係例如調合各氧化物成分之原料粉末加以批次,以1500℃程度約熔融1小時,玻璃化後,經由成形(之後,依需要進行粉碎、分級)而得。
本發明之半導體元件被覆用材料中,含有玻璃粉末 75~100質量%、陶瓷粉末 0~25質量%為佳,含有玻璃粉末 85~100質量%、陶瓷粉末 0~15質量%為較佳,含有玻璃粉末 95~100質量%、陶瓷粉末 0~5質量%為更佳,更甚者為含有玻璃粉末 超過99~100質量%、陶瓷粉末 0~不足1質量%。添加陶瓷粉末時,易於調整熱膨脹係數。另一方面,陶瓷粉末之含有量過多時,會損及軟化流動性,難以進行半導體元件表面之被覆。
陶瓷粉末之平均粒子徑D 50係較佳為30μm以下,尤以20μm以下為佳。陶瓷粉末之平均粒子徑D 50過大之時,易於使被覆層之表面平滑性下降。陶瓷粉末之平均粒子徑D 50之下限雖未特別加以限定,就現實而言為0.1μm以上。
本發明之半導體元件被覆用材料係30~300℃之溫度範圍之熱膨脹係數較佳為20×10 -7/℃~55×10 -7/℃,尤以30×10 -7/℃~50×10 -7/℃為佳。熱膨脹係數成為上記範圍以外之時,易於產生與半導體元件之熱膨脹係數差所造成之龜裂、彎曲等。
本發明之半導體元件被覆用材料中,軟化點係較佳為880℃以下、860℃以下、尤以840℃以下為佳。軟化點過高少時,燒成溫度變高,於被覆工程中,有損及半導體元件之特性之疑慮。在此,「軟化點」係微型差熱分析所得之第四變彎點之溫度。 [實施例1]
以下,根據實施例,詳細說明本發明。然而,以下之實施例係單純之例示。本發明係非限定於以下之實施例。
表1係顯示本發明之實施例(試料No.1~7)和比較例(試料No.8~11)。
各試料係如以下加以製作。首先,使成為表中之玻璃組成,調合原料粉末做為批次,以1500℃熔融1小時,進行玻璃化。接著,將熔融玻璃成形成薄膜狀後,經由球磨機進行粉碎,使用350網目之篩子分級,得到平均粒子徑D 50為12μm之玻璃粉末。然而,試料No.4中,對於所得之玻璃粉末而言,將堇青石粉末(平均粒子徑D 50:12μm),添加10質量%,成為複合粉末。
對於各試料,評估軟化點、燒成溫度、熱膨脹係數、電性特性、耐酸性及負電荷量之變化。將其結果示於表1。
軟化點係微型差熱分析所得之第四變彎點之溫度。燒成溫度係較軟化點高20℃之溫度。
熱膨脹係數係使用推桿式熱膨脹係數測定裝置,在30~300℃之溫度範圍加以測定之值。
電性特性係如以下所測定者。首先,於矽晶圓上,將玻璃粉末以電泳法加以附著之後,在表中之燒成溫度,燒成15分鐘。在如此所得之矽晶圓之玻璃表面,蒸鍍做為電極之鋁,測定負電荷量。負電荷量為1×9 11/cm 2~ 10×9 11/cm 2之時為「○」,除此之外是為「×」。
耐酸性係如以下加以評估者。將各試料壓模成直徑20mm、厚4mm程度之大小後,在表中之燒成溫度加以燒成,製作顆粒狀試料,將此試料,從在於30%硝酸中,浸漬25℃、1分鐘後之質量減量,算出每單位面積之質量變化,當每單位面積之質量變化為不足1.0mg/cm 2為「○」,當1.0mg/cm 2以上時為「×」。
負電荷量之變化係如以下加以評估者。首先,於矽晶圓上,將玻璃粉末以電泳法加以附著之後,在表中之燒成溫度,燒成15分鐘。在如此所得之矽晶圓之玻璃表面,蒸鍍做為電極之鋁。接著,將此矽晶圓置入150℃之恆溫槽,在矽晶圓背面與電極間,施加400V之電壓之狀態,於保持24小時後,評估電性特性,所測定之負電荷量之變化不足5×10 11/cm 2之時為「○」,除此之外為「×」。
由表1可知,試料No.1~7係熱膨脹係數為44×10 -7/℃~49×10 -7/℃、燒成溫度為860℃以下,電性特性、耐酸性及負電荷量變化之評估亦為良好。因此,試料No.1~7係適於做為半導體元件被覆用材料。
另一方面,試料No.8中,熔解溫度過高,無法玻璃化。試料No.9中,無法得良好之電性特性。試料No.10中。負電荷量之變化過大。試料No.11中,耐酸性為低。

Claims (3)

  1. 一種半導體元件被覆用材料,其特徵係含有75~100質量%玻璃粉末、0~25質量%陶瓷粉末,玻璃粉末作為玻璃組成,就莫耳%而言,含有55~85% SiO2、12~40% PbO、0.1~10% Al2O3、0.1~6% GeO2+Ta2O5+Nb2O5+Bi2O3
  2. 如請求項1記載之半導體元件被覆用材料,其中,玻璃粉末作為玻璃組成,就莫耳%而言,含有0.1~6% GeO2
  3. 如請求項1或2記載之半導體元件被覆用材料,其中,30~300℃之溫度範圍之熱膨脹係數為20×10-7/℃~55×10-7/℃。
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW233290B (zh) * 1991-11-15 1994-11-01 Du Pont

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5019810A (zh) * 1973-06-21 1975-03-03
NL7604951A (nl) * 1976-05-10 1977-11-14 Philips Nv Glas voor het passiveren van halfgeleider- inrichtingen.
JPS5337715A (en) * 1976-09-21 1978-04-07 Asahi Glass Co Ltd Sealing glass
JPS6016831A (ja) * 1983-07-11 1985-01-28 Ohara Inc 高屈折低膨張性光学ガラス
JPS6229145A (ja) * 1985-07-30 1987-02-07 Nippon Electric Glass Co Ltd 大口径シリコンウェハー被覆用ガラス
JPH01252548A (ja) * 1987-12-28 1989-10-09 Asahi Glass Co Ltd ガラスセラミックス組成物
JPH07129909A (ja) * 1993-11-02 1995-05-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁気ヘッド用ガラス及び磁気ヘッド
JP2004123534A (ja) * 1995-06-16 2004-04-22 Hitachi Ltd 磁気ヘッドおよび磁気記録再生装置
JP2000173010A (ja) * 1998-12-10 2000-06-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 磁気ヘッド用封着ガラス、磁気ヘッドおよびその製造方法
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

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW233290B (zh) * 1991-11-15 1994-11-01 Du Pont

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