半導體覆蓋用玻璃和使用該玻璃形成的半導體覆蓋用材料的制作方法
【專利說明】
[0001] 本申請是2012年07月27日進入中國國家階段、國家申請號為201180007607. 7、 發明名稱為"半導體覆蓋用玻璃和使用該玻璃形成的半導體覆蓋用材料"的分案申請。
技術領域
[0002] 本發明涉及用作含有P-N結的半導體裝置的覆蓋用的玻璃以及使用該玻璃的半 導體覆蓋用材料。
【背景技術】
[0003] 通常，在硅二極管和晶體管等半導體裝置中，為防止外部氣體導致的污染，半導體 元件的含有P-N結的表面由含有玻璃的材料覆蓋。由此，能夠使半導體元件表面穩定，抑制 隨時間推移的特性劣化。
[0004] 作為用作半導體覆蓋用材料的玻璃所要求的特性，可舉出：（1)熱膨脹系數與半 導體的熱膨脹系數相應，使得覆蓋時不會因與半導體元件的熱膨脹系數之差引發裂紋等； (2)為了防止半導體元件的特性劣化，能夠以低溫（例如900°C以下）進行覆蓋；（3)不含 對半導體元件表面造成不良影響的堿組分等雜質；(4)作為半導體元件表面覆蓋后的電性 能，具有反向擊穿電壓尚、漏泄電流少等尚可靠性。
[0005] 以往，作為半導體覆蓋用玻璃，已知有Zn0-B203-Si0$等鋅系玻璃、 Pb0-Si02-Al203系或PbO-SiO2-Al203-B203系等鉛系玻璃。其中，從可操作性的方面， Pb0-Si02-Al203系和Pb0-Si02-A1203_B203系等鉛系玻璃成為主流（例如，參照專利文獻1~ 4)〇
[0006] 在先技術文獻
[0007] 專利文獻
[0008] 專利文獻1 :日本國特公平1-49653號公報
[0009] 專利文獻2 :日本國特開昭50-129181號公報
[0010] 專利文獻3 :日本國特開昭48-43275號公報
[0011] 專利文獻4 :日本國特開2008-162881號公報
【發明內容】
[0012] 發明要解決的課題
[0013] 因為PbO等鉛成分是對環境有害的成分，因此，近年，隨著其在電氣設備和電子設 備中的被禁用，各種材料的無鉛化也得到發展。由于上述Zn0-B203-Si02系等鋅系玻璃中也 含有少量鉛成分，因此，從環境方面考慮，不能采用。此外，即使是無鉛組成，由于半導體表 面覆蓋后的表面電荷密度低的材料是主流，因此，難以因應高耐壓用半導體元件。
[0014] 因此，本發明的第一課題在于，提供一種即使不含鉛成分，半導體表面覆蓋后的表 面電荷密度也很大的半導體覆蓋用玻璃。
[0015] 而且，鋅系玻璃與鉛系玻璃相比，化學耐久性差，玻璃燒制后的使用側工序中對酸 的耐受性較弱。因此，有必要在覆蓋玻璃表面進一步形成保護膜實施使用側工序。
[0016] 因此，本發明的第二課題在于，提供一種即使不含鉛成分，半導體表面覆蓋后的表 面電荷密度也很大，且化學耐久性優異的半導體覆蓋用玻璃。
[0017] 解決課題的手段
[0018] 本發明人在深入研究后，結果發現：具有特定組成的Zn0-B203-Si02系玻璃能夠解 決上述第一課題和第二課題，由此提出本發明。
[0019] S卩，解決第一課題的本發明的半導體覆蓋用玻璃的特征在于，以質量％計，含有 ZnO50 ~65%、B20319 ~28%、Si02 7 ~15%、A1203 3 ~12%、Bi203 0? 1 ~5%的組成， 且實質上不含鉛成分。
[0020] 解決第一課題的本發明的半導體覆蓋用玻璃，由于相對于Zn0-B203-Si02*玻璃， 含有特定量的A1203和Bi203，因此，適用于半導體表面覆蓋后的表面電荷密度大的高耐壓用 半導體元件的覆蓋。此外，由于實質上不含鉛成分，因此環境負荷小。
[0021] 需要說明的是，在解決第一課題的本發明半導體覆蓋用玻璃中，"實質上不含鉛成 分"意為并非作為玻璃成分有意添加，但并不意味著完全排除不可避免混入的雜質。客觀而 言，意味著含雜質的鉛成分的含量不足〇. 1質量％。
[0022] 此外，解決第一課題的本發明的半導體覆蓋用玻璃的優選實施方式的特征在于， 還含有Mn02 0~5%、Nb205 0~5%、Ce02 0~3%的組成。
[0023] 此外，本發明涉及使用解決上述第一課題的本發明的半導體覆蓋用玻璃而形成的 半導體覆蓋用玻璃粉末和半導體覆蓋用材料。
[0024] 上述構成的本發明的半導體覆蓋用玻璃粉末的特征在于，由上述任一種半導體覆 蓋用玻璃形成。
[0025] 通過使半導體覆蓋用玻璃呈粉末狀，能夠易于實現半導體表面的覆蓋。
[0026] 此外，上述構成的本發明的半導體覆蓋用材料的特征在于，含有上述半導體覆蓋 用玻璃粉末。
[0027] 此外，上述本發明的半導體覆蓋用材料的優選實施方式的特征在于，相對于100 質量份的上述半導體覆蓋用玻璃粉末，含有0.01~5質量份的選自Ti02、Zr02、ZnO、 ZnO?B203和2Zn0 ?Si02中的至少一種無機粉末。
[0028] 特別是在Si等半導體元件與玻璃的接觸面積非常大的情況下，優選為玻璃與Si 的熱膨脹系數接近。玻璃的熱膨脹系數能夠通過玻璃中所含結晶成分來調節，但是適度控 制從玻璃中析出的結晶量非常困難。為此，當向半導體覆蓋用玻璃中適當添加上述無機粉 末時，這些無機粉末起到成核劑的作用，能夠比較容易控制析出的結晶量。作為結果，能夠 容易調節到期望的熱膨脹系數。
[0029] 此外，上述本發明的半導體覆蓋用材料的其它優選實施方式的特征在于，表面電 荷密度為7X10n/cm2以上。
[0030] 而且，解決第二課題的本發明的半導體覆蓋用玻璃的特征在于，以質量％計，含有 ZnO40~60%、B203 5~25%、Si02 15~35%、六12033~12%的組成，且實質上不含鉛成 分。
[0031] 解決本發明第二課題的半導體覆蓋用玻璃，相對于Zn0-B203-Si02系玻璃，含有特 定量的A1203，通過嚴格限制各成分的含量，能夠實現半導體表面覆蓋后的表面電荷密度大， 適合高耐壓用半導體元件的覆蓋，并且化學耐久性高的特征。此外，由于實質上不含鉛成 分，因此，給環境造成的負荷小。
[0032] 需要說明的是，在解決本發明第二課題的半導體覆蓋用玻璃中，"實質上不含鉛成 分"意為并非作為玻璃成分有意添加，并不意味著完全排除不可避免混入的雜質。客觀而 言，意味著含雜質的鉛成分的含量不足〇. 1質量％。
[0033] 此外，解決第二課題的本發明的半導體覆蓋用玻璃的優選實施方式的特征在于， 還含有Bi203 0 ~5%、Mn02 0 ~5%、Nb205 0 ~5%、Ce02 0 ~3%的組成。
[0034] 此外，本發明涉及使用解決上述第二課題的半導體覆蓋用玻璃而形成的半導體覆 蓋用材料。
[0035] 上述構成的本發明的半導體覆蓋用材料的特征在于，含有上述半導體覆蓋用玻璃 形成的玻璃粉末。
[0036] 通過使用該半導體覆蓋用材料，能輕易實現半導體表面的覆蓋。
[0037] 此外，上述本發明的半導體覆蓋用材料的優選實施方式的特征在于，相對于上述 玻璃粉末100質量份，含有〇. 01~5質量份的選自Ti02、Zr02、Zn0、Zn0 .B203和2ZnO.Si〇2 中的至少一種無機粉末。
[0038] 特別是在Si等半導體元件與玻璃的接觸面積非常大的情況下，優選為玻璃與Si的熱膨脹系數相近。玻璃的熱膨脹系數能夠通過玻璃中所含結晶成分來調節，但是適度控 制從玻璃中析出的結晶量非常困難。為此，當向半導體覆蓋用玻璃中適當添加上述無機粉 末時，這些無機粉末起到成核劑的作用，能夠比較容易控制析出的結晶量。作為結果，能夠 容易調節到期望的熱膨脹系數。
【具體實施方式】
[0039] 以下，在本發明的半導體覆蓋用玻璃中，說明各成分如上所述進行規定的理由。需 要說明的是，在下述說明中，如無特別聲明，" ％ "意為"質量