半导体覆盖用玻璃和使用该玻璃形成的半导体覆盖用材料的制作方法
【专利说明】
[0001] 本申请是2012年07月27日进入中国国家阶段、国家申请号为201180007607. 7、 发明名称为"半导体覆盖用玻璃和使用该玻璃形成的半导体覆盖用材料"的分案申请。
技术领域
[0002] 本发明涉及用作含有P-N结的半导体装置的覆盖用的玻璃以及使用该玻璃的半 导体覆盖用材料。
【背景技术】
[0003] 通常，在硅二极管和晶体管等半导体装置中，为防止外部气体导致的污染，半导体 元件的含有P-N结的表面由含有玻璃的材料覆盖。由此，能够使半导体元件表面稳定，抑制 随时间推移的特性劣化。
[0004] 作为用作半导体覆盖用材料的玻璃所要求的特性，可举出：（1)热膨胀系数与半 导体的热膨胀系数相应，使得覆盖时不会因与半导体元件的热膨胀系数之差引发裂纹等； (2)为了防止半导体元件的特性劣化，能够以低温（例如900°C以下）进行覆盖；（3)不含 对半导体元件表面造成不良影响的碱组分等杂质；(4)作为半导体元件表面覆盖后的电性 能，具有反向击穿电压尚、漏泄电流少等尚可靠性。
[0005] 以往，作为半导体覆盖用玻璃，已知有Zn0-B203-Si0$等锌系玻璃、 Pb0-Si02-Al203系或PbO-SiO2-Al203-B203系等铅系玻璃。其中，从可操作性的方面， Pb0-Si02-Al203系和Pb0-Si02-A1203_B203系等铅系玻璃成为主流（例如，参照专利文献1~ 4)〇
[0006] 在先技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本国特公平1-49653号公报
[0009] 专利文献2 :日本国特开昭50-129181号公报
[0010] 专利文献3 :日本国特开昭48-43275号公报
[0011] 专利文献4 :日本国特开2008-162881号公报
【发明内容】
[0012] 发明要解决的课题
[0013] 因为PbO等铅成分是对环境有害的成分，因此，近年，随着其在电气设备和电子设 备中的被禁用，各种材料的无铅化也得到发展。由于上述Zn0-B203-Si02系等锌系玻璃中也 含有少量铅成分，因此，从环境方面考虑，不能采用。此外，即使是无铅组成，由于半导体表 面覆盖后的表面电荷密度低的材料是主流，因此，难以因应高耐压用半导体元件。
[0014] 因此，本发明的第一课题在于，提供一种即使不含铅成分，半导体表面覆盖后的表 面电荷密度也很大的半导体覆盖用玻璃。
[0015] 而且，锌系玻璃与铅系玻璃相比，化学耐久性差，玻璃烧制后的使用侧工序中对酸 的耐受性较弱。因此，有必要在覆盖玻璃表面进一步形成保护膜实施使用侧工序。
[0016] 因此，本发明的第二课题在于，提供一种即使不含铅成分，半导体表面覆盖后的表 面电荷密度也很大，且化学耐久性优异的半导体覆盖用玻璃。
[0017] 解决课题的手段
[0018] 本发明人在深入研究后，结果发现：具有特定组成的Zn0-B203-Si02系玻璃能够解 决上述第一课题和第二课题，由此提出本发明。
[0019] S卩，解决第一课题的本发明的半导体覆盖用玻璃的特征在于，以质量％计，含有 ZnO50 ~65%、B20319 ~28%、Si02 7 ~15%、A1203 3 ~12%、Bi203 0? 1 ~5%的组成， 且实质上不含铅成分。
[0020] 解决第一课题的本发明的半导体覆盖用玻璃，由于相对于Zn0-B203-Si02*玻璃， 含有特定量的A1203和Bi203，因此，适用于半导体表面覆盖后的表面电荷密度大的高耐压用 半导体元件的覆盖。此外，由于实质上不含铅成分，因此环境负荷小。
[0021] 需要说明的是，在解决第一课题的本发明半导体覆盖用玻璃中，"实质上不含铅成 分"意为并非作为玻璃成分有意添加，但并不意味着完全排除不可避免混入的杂质。客观而 言，意味着含杂质的铅成分的含量不足〇. 1质量％。
[0022] 此外，解决第一课题的本发明的半导体覆盖用玻璃的优选实施方式的特征在于， 还含有Mn02 0~5%、Nb205 0~5%、Ce02 0~3%的组成。
[0023] 此外，本发明涉及使用解决上述第一课题的本发明的半导体覆盖用玻璃而形成的 半导体覆盖用玻璃粉末和半导体覆盖用材料。
[0024] 上述构成的本发明的半导体覆盖用玻璃粉末的特征在于，由上述任一种半导体覆 盖用玻璃形成。
[0025] 通过使半导体覆盖用玻璃呈粉末状，能够易于实现半导体表面的覆盖。
[0026] 此外，上述构成的本发明的半导体覆盖用材料的特征在于，含有上述半导体覆盖 用玻璃粉末。
[0027] 此外，上述本发明的半导体覆盖用材料的优选实施方式的特征在于，相对于100 质量份的上述半导体覆盖用玻璃粉末，含有0.01~5质量份的选自Ti02、Zr02、ZnO、 ZnO?B203和2Zn0 ?Si02中的至少一种无机粉末。
[0028] 特别是在Si等半导体元件与玻璃的接触面积非常大的情况下，优选为玻璃与Si 的热膨胀系数接近。玻璃的热膨胀系数能够通过玻璃中所含结晶成分来调节，但是适度控 制从玻璃中析出的结晶量非常困难。为此，当向半导体覆盖用玻璃中适当添加上述无机粉 末时，这些无机粉末起到成核剂的作用，能够比较容易控制析出的结晶量。作为结果，能够 容易调节到期望的热膨胀系数。
[0029] 此外，上述本发明的半导体覆盖用材料的其它优选实施方式的特征在于，表面电 荷密度为7X10n/cm2以上。
[0030] 而且，解决第二课题的本发明的半导体覆盖用玻璃的特征在于，以质量％计，含有 ZnO40~60%、B203 5~25%、Si02 15~35%、六12033~12%的组成，且实质上不含铅成 分。
[0031] 解决本发明第二课题的半导体覆盖用玻璃，相对于Zn0-B203-Si02系玻璃，含有特 定量的A1203，通过严格限制各成分的含量，能够实现半导体表面覆盖后的表面电荷密度大， 适合高耐压用半导体元件的覆盖，并且化学耐久性高的特征。此外，由于实质上不含铅成 分，因此，给环境造成的负荷小。
[0032] 需要说明的是，在解决本发明第二课题的半导体覆盖用玻璃中，"实质上不含铅成 分"意为并非作为玻璃成分有意添加，并不意味着完全排除不可避免混入的杂质。客观而 言，意味着含杂质的铅成分的含量不足〇. 1质量％。
[0033] 此外，解决第二课题的本发明的半导体覆盖用玻璃的优选实施方式的特征在于， 还含有Bi203 0 ~5%、Mn02 0 ~5%、Nb205 0 ~5%、Ce02 0 ~3%的组成。
[0034] 此外，本发明涉及使用解决上述第二课题的半导体覆盖用玻璃而形成的半导体覆 盖用材料。
[0035] 上述构成的本发明的半导体覆盖用材料的特征在于，含有上述半导体覆盖用玻璃 形成的玻璃粉末。
[0036] 通过使用该半导体覆盖用材料，能轻易实现半导体表面的覆盖。
[0037] 此外，上述本发明的半导体覆盖用材料的优选实施方式的特征在于，相对于上述 玻璃粉末100质量份，含有〇. 01~5质量份的选自Ti02、Zr02、Zn0、Zn0 .B203和2ZnO.Si〇2 中的至少一种无机粉末。
[0038] 特别是在Si等半导体元件与玻璃的接触面积非常大的情况下，优选为玻璃与Si的热膨胀系数相近。玻璃的热膨胀系数能够通过玻璃中所含结晶成分来调节，但是适度控 制从玻璃中析出的结晶量非常困难。为此，当向半导体覆盖用玻璃中适当添加上述无机粉 末时，这些无机粉末起到成核剂的作用，能够比较容易控制析出的结晶量。作为结果，能够 容易调节到期望的热膨胀系数。
【具体实施方式】
[0039] 以下，在本发明的半导体覆盖用玻璃中，说明各成分如上所述进行规定的理由。需 要说明的是，在下述说明中，如无特别声明，" ％ "意为"质量