半导体接合保护用玻璃复合物、半导体装置的制造方法及半导体装置制造方法
【专利摘要】一种半导体接合保护用玻璃复合物，其特征在于，至少含有SiO2、Al2O3、MO、镍氧化物，且实质上不含有Pb、P、As、Sb、Li、Na、K（其中，在上述MO中，M表示碱土金属）。本发明的半导体接合保护用玻璃复合物，使用不含铅的玻璃材料，可以制造出与以往使用“以硅酸铅为主要成分的玻璃材料”同样的高耐压半导体装置。另外，通过电泳法形成的“由半导体接合保护用玻璃复合物构成的层”，可以抑制在烧制过程中从与半导体基体（硅）的临界面产生的气泡的产生，从而可以抑制半导体装置的反方向耐压特性的劣化等情况的发生。
【专利说明】半导体接合保护用玻璃复合物、半导体装置的制造方法及半导体装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半导体接合保护用玻璃复合物、半导体装置的制造方法及半导体装置。
【背景技术】
[0002]在以往的半导体装置制造方法中，我们已知在制造台面型半导体装置的过程中，为了覆盖pn结露出部而形成钝化用的玻璃层的方法(例如，参照专利文献I)。
[0003]图8及图9是表示上述以往的半导体装置的制造方法的说明图。图8 (a)~图8(d)及图9 (a)~图9 (d)为各工程图。
[0004]如图8及图9所示，以往的半导体装置的制造方法，依次包含“半导体基体形成工程”、“沟形成工程”、“玻璃层形成工程”、“光致抗蚀剂形成工程”、“氧化膜除去工程”、“粗面化区域形成工程”、“电极形成工程”及“半导体基体切断工程”。下面就按照工程顺序，对以往的半导体装置的制造方法进行说明。
[0005](a)半导体基体形成工程
[0006]首先，从η-型半导体基板910的一侧的表面扩散P型杂质,形成p+型扩散层912 ；从另一侧的表面扩散η型杂质，形成η+型扩散层914，从而形成具有与主面平行的pn结的半导体基体。随后，通过热氧化在p+型扩散层912及η+型扩散层914的表面形成氧化膜916,918 (参照图 8 (a))。
[0007](b)沟形成工程
[0008]随后，通过光刻法在氧化膜916的预定部位形成一定的开口部。在氧化膜蚀刻后，继续进行半导体基体的蚀刻，从半导体基体的一侧的表面形成深度超过pn结的沟920 (参照图8 (b))。
[0009](C)玻璃层形成工程
[0010]随后，在沟920的表面，通过电泳法在沟920的内面及其附近的半导体基体表面上，形成由半导体接合保护用玻璃复合物构成的层，同时，通过对该由半导体接合保护用玻璃复合物构成的层进行烧制，形成钝化用的玻璃层924 (参照图8 (C))。
[0011](d)光致抗蚀剂形成工程
[0012]随后，形成光致抗蚀剂926，覆盖玻璃层912的表面(参照图8 (d))。
[0013](e)氧化膜除去工程
[0014]随后，将光致抗蚀剂926作为掩膜进行氧化膜916的蚀刻，将在形成镀Ni电极膜的部位930的氧化膜916除去(参照图9 (a))。
[0015](f)粗面化区域形成工程
[0016]随后，对形成镀Ni电极膜的部位930的半导体基体表面进行粗面化处理，形成提高镀Ni电极与半导体基体的紧贴性的粗面化区域932 (参照图9 (b))。
[0017](g)电极形成工程[0018]随后，对半导体基体进行镀Ni，在粗面化区域932上形成正极电极934，同时，在半导体基体的另一侧表面上形成负极电极936 (参照图9 (c))。
[0019](h)半导体基体切断工程
[0020]随后，通过切割(dicing)等在玻璃层924的中央部将半导体基体切断，将半导体基体切片化，制作成台面型半导体装置(pn 二极管)(参照图9 (d))。
[0021]如以上说明所述，以往的半导体装置的制造方法，包括从形成有与主面平行的pn结的半导体基体的一侧表面形成超过pn结的沟920的工程(参照图8 (a)及图8 (b))，以及，在该沟920的内部形成覆盖pn结露出部的钝化用玻璃层924的工程(参照图8 (c))。因此，通过以往的半导体装置的制造方法，在沟920的内部形成钝化用玻璃层924后，通过将半导体基体切断，即可以制造高耐压的台面型半导体装置。
[0022]先行技术文献
[0023]专利文献
[0024]专利文献1日本特许公开2004-87955号公报
【发明内容】
[0025]发明要解决的课题
[0026]但是，作为钝化用的玻璃层使用的玻璃材料，必须满足下述条件:(a)能够以合适的温度(例如1100°c以下)进行烧制，(b)能够承受在工程中使用的药品，(C)具有接近硅的热膨胀系数(特别是在50°C?500°C下的平均热膨胀率接近硅)，以及，(d)具有优良的绝缘性。因而，以往广泛使用的是“以硅酸铅为主要成分的玻璃材料”。
[0027]然而，“以硅酸铅为主要成分的玻璃材料”中含有对环境负担较大的铅，因而在不远的将来，“以硅酸铅为主要成分的玻璃材料”将被禁止使用。
[0028]另一方面，本发明的发明人通过实验得知，作为钝化用玻璃层使用的玻璃材料，当使用不含铅的玻璃材料时，例如即使在制造半导体接合保护用玻璃复合物的过程中不产生气泡，也可能在烧制通过电泳法形成的“半导体接合保护用玻璃复合物构成的层”的过程中，从与半导体基体(硅)的边界面上产生气泡。在这种情况下，半导体装置的反方向耐压特性将会劣化。
[0029]因此，鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供一种半导体接合保护用玻璃复合物、半导体装置的制造方法及半导体装置。使用不含铅的玻璃材料，与以往使用“以硅酸铅为主要成分的玻璃材料”时同样，可以制造高耐压的半导体装置，而且，在烧制通过电泳法形成的“半导体接合保护用玻璃复合物构成的层”的过程中，可以抑制从与半导体基体(硅)的边界面产生的气泡的产生，抑制半导体装置的反方向耐压特性劣化等情况的发生。
[0030]解决课题的手段
[0031][1]本发明的半导体接合保护用玻璃复合物，至少含有Si02、A1203、MO、以及，“从镍氧化物、铜氧化物及锰氧化物构成的群中选择的至少1种金属氧化物”，且实质上不含有Pb、P、As、Sb、L1、Na、K。其中，所述M0中的Μ表示碱土金属。
[0032][2]在本发明的半导体接合保护用玻璃复合物中，作为所述“从镍氧化物、铜氧化物及锰氧化物构成的群中选择的至少1种金属氧化物”，最好含有镍氧化物。
[0033][3]在本发明的半导体接合保护用玻璃复合物中，Si02的含量在53mol%?73mol%的范围内，Al2O3的含量在Ilmol %?21mol%的范围内，CaO的含量在3mol%?9mol %的范围内，MgO的含量在Ilmol %?21mol %的范围内，镍氧化物的含量在
0.0lmol %?3mol %的范围内。
[0034][4]在本发明的半导体接合保护用玻璃复合物中，SiO2的含量在32mol %?48mol%的范围内，Al2O3的含量在9mol%?13mol%的范围内，CaO的含量在15mol%?23mol%的范围内，ZnO的含量在18mol%?28mol%的范围内，B2O3的含量在3mol%?IOmol %的范围内，镍氧化物的含量在0.0lmol %?3mol %的范围内。
[0035][5]本发明的半导体装置的制造方法，依次包括准备具有pn结露出的pn结露出部的半导体元件的第I工程、形成覆盖所述pn结露出部的玻璃层的第2工程，在所述第2工程中，是使用至少含有Si02、Al203、M0、以及，“从镍氧化物、铜氧化物及锰氧化物构成的群中选择的至少I种金属氧化物”、且实质上不含有Pb、P、As、Sb、L1、Na、K的半导体接合保护用玻璃复合物形成所述玻璃层。其中，所述MO中的M表不碱土金属。
[0036][6]在本发明的半导体装置的制造方法中，所述第I工程包括准备具有与主面平行的Pn结的半导体基体的准备工程、以及通过从所述半导体基体一侧的表面形成深度超过所述pn结的沟，在所述沟的内部形成所述pn结露出部的工程；所述第2工程包括形成覆盖位于所述沟内部的所述Pn结露出部的所述玻璃层的工程。
[0037][7]在本发明的半导体装置的制造方法中，所述第2工程包括形成直接覆盖所述沟内部的所述Pn结露出部的所述玻璃层的工程。
[0038][8]在本发明的半导体装置的制造方法中，所述第2工程包括在所述沟内部的所述pn结露出部上形成绝缘膜的工程，以及，形成介于所述绝缘膜覆盖所述pn结露出部的所述玻璃层的工程。
[0039][9]在本发明的半导体装置的制造方法中，所述第I工程包括在半导体基体表面形成所述pn结露出部的工程，所述第2工程包括形成覆盖位于所述半导体基体表面的所述pn结露出部的所述玻璃层的工程。
[0040][10]在本发明的半导体装置的制造方法中，所述第2工程包括形成直接覆盖位于所述半导体基体表面的所述Pn结露出部的所述玻璃层的工程。
[0041][11]在本发明的半导体装置的制造方法中，所述第2工程包括在所述半导体基体表面的所述pn结露出部上形成绝缘膜的工程，以及，形成介于所述绝缘膜覆盖所述pn结露出部的所述玻璃层的工程。
[0042][12]在本发明的半导体装置的制造方法中，所述半导体接合保护用玻璃复合物，作为所述“从镍氧化物、铜氧化物及锰氧化物构成的群中选择的至少I种金属氧化物”，最好含有镍氧化物。
[0043][13]在本发明的半导体装置的制造方法中，所述半导体接合保护用玻璃复合物，SiO2的含量在53mol%?73mol%的范围内，Al2O3的含量在Ilmol%?21mol%的范围内，CaO的含量在3mol%?9mol%的范围内，MgO的含量在IImol %?21mol %的范围内，镍氧化物的含量在0.0lmol %?3mol%的范围内。
[0044][14]在本发明的半导体装置的制造方法中，所述半导体接合保护用玻璃复合物，SiO2的含量在32mol %?48mol %的范围内，Al2O3的含量在9mol %?13mol %的范围内，CaO的含量在15mol%?23mol%的范围内，ZnO的含量在18mol %?28mol %的范围内，B203的含量在3mol%?IOmol %的范围内，镍氧化物的含量在0.0lmol %?3mol%的范围内。
[0045][15]本发明的半导体装置，包括具有pn结露出的pn结露出部的半导体元件，以及被形成为覆盖所述Pn结露出部的玻璃层，所述玻璃层是使用至少含有Si02、Al203、M0、以及，“从镍氧化物、铜氧化物及锰氧化物构成的群中选择的至少I种金属氧化物”、且实质上不含有Pb、P、As、Sb、L1、Na、K的半导体接合保护用玻璃复合物形成。
[0046][16]在本发明的半导体装置中，所述半导体接合保护用玻璃复合物，作为所述“从镍氧化物、铜氧化物及锰氧化物构成的群中选择的至少I种金属氧化物”，最好含有镍氧化物。
[0047][17]在本发明的半导体装置中，所述半导体接合保护用玻璃复合物，SiO2的含量在53mol%?73mol%的范围内，Al2O3的含量在IImol %?21mol%的范围内，CaO的含量在3mol%?9mol%的范围内，MgO的含量在IImol %?21mol %的范围内，镍氧化物的含量在0.0lmol %?3mol%的范围内。
[0048][18]在本发明的半导体装置中，所述半导体接合保护用玻璃复合物，SiO2的含量在32mol%?48mol%的范围内，Al2O3的含量在9mol%?13mol%的范围内，CaO的含量在15mol%?23mol%的范围内，ZnO的含量在18mol%?28mol %的范围内，B2O3的含量在3mol%?IOmol %的范围内，镍氧化物的含量在0.0lmol %?3mol%的范围内。
[0049]发明效果
[0050]从后述的实施方式可知，通过本发明的半导体接合保护用玻璃复合物、半导体装置的制造方法及半导体装置，使用不含铅的玻璃材料，能够制造与以往使用“以硅酸铅为主要成分的玻璃材料”时同样的高耐压半导体装置。
[0051]另外，通过本发明的半导体接合保护用玻璃复合物、半导体装置的制造方法及半导体装置，由于半导体接合保护用玻璃复合物中含有从镍氧化物、铜氧化物及锰氧化物构成的群中选择的至少I种金属氧化物，从后述的实施方式可知，在对通过电泳法形成的“半导体接合保护用玻璃复合物构成的层”进行烧制的过程中，可以抑制从与半导体基体(硅)的边界面产生的气泡的产生，从而可以抑制半导体装置的反方向耐压物性劣化等情况的发生。另外，当半导体接合保护用玻璃复合物含有镍氧化物等的金属氧化物时，在烧制“由半导体接合保护用玻璃复合物构成的层”的过程中，关于抑制在与半导体基体(硅)的边界面产生的气泡的原因尚不明确，但据本发明的发明人推测，也许是“由于半导体接合保护用玻璃复合物对于半导体基体(硅)的濡湿性变高，因而难以产生气泡”。
[0052]在本发明的半导体接合保护用玻璃复合物中，实质上不含有Pb、P、As、Sb、L1、Na、K是指，不将Pb、P、As、Sb、L1、Na、K作为成分含有，但不排除构成玻璃的各成分的原料中作为杂质混入上述物质的玻璃复合物。在本发明的半导体装置的制造方法及半导体装置中也同样。
[0053]在这里，实质上不含有Pb是因为，本发明的目的是使用“不含铅的玻璃材料，可以制造与以往的使用‘以硅酸铅为主要成分的玻璃材料’时同样的高耐压半导体装置”。
[0054]另外，实质上不含有P、As、Sb是因为，当含有这些成分时虽然对于烧制温度方面有利，但在烧制中可能由于这些成分向半导体基体扩散，而导致绝缘性下降。
[0055]另外，实质上不含有L1、Na、K是因为，当含有这些成分时虽然对于平均热膨胀率及烧制温度方面有利，但可能导致绝缘性下降。[0056]基于本发明的发明人的研究可知，即使实质上不含有这些成分(即Pb、P、As、Sb、L1、Na、K。)时，至少含有Si02、A1203、MO、以及“从镍氧化物、铜氧化物及锰氧化物构成的群中选择的至少1种金属氧化物”的玻璃复合物，也可以作为半导体接合保护用玻璃复合物使用。即，本发明的半导体接合保护用玻璃复合物，通过后述的实施方式可知，使用不含铅的玻璃材料，可以制造以往使用“以硅酸铅为主要成分的玻璃材料”时同样的高耐压半导体装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0057]图1是表示实施方式3的半导体装置的制造方法的说明图；
[0058]图2是表示实施方式3的半导体装置的制造方法的说明图；
[0059]图3是表示实施方式4的半导体装置的制造方法的说明图；
[0060]图4是表示实施方式4的半导体装置的制造方法的说明图；
[0061]图5是表不实施例的结果的图表；
[0062]图6是表示在预备评价中玻璃层124的内部产生的气泡b的说明图；
[0063]图7是表示在实际评价中玻璃层124的内部产生的气泡b的说明图；
[0064]图8是表示以往的半导体装置的制造方法的说明图；
[0065]图9是表示以往的半导体装置的制造方法的说明图。
【具体实施方式】
[0066]下面基于附图所示的实施方式，对本发明的半导体接合保护用玻璃复合物、半导体装置的制造方法及半导体装置进行说明。
[0067]实施方式一
[0068]实施方式一是关于半导体接合保护用玻璃复合物的实施方式。
[0069]实施方式一的半导体接合保护用玻璃复合物，含有Si02、Al203、Ca0、Mg0、以及镍氧化物，且实质上不含有Pb、P、As、Sb、L1、Na、K。
[0070]具体是,Si02的含量在53mol%?73mol %的范围内(例如62.6mol%),Al203的含量在1 lmol %?21mol %的范围内(例如15.3mol %),CaO的含量在3mol %?9mol %的范围内(例如5.5mol % ), MgO的含量在llmol 2lmol %的范围内(例如15.6mol % )，镍氧化物的含量在0.01mol%?3mol%的范围内(例如lmol %)。
[0071]实施方式一的半导体接合保护用玻璃复合物，通过后述的实施例可知，使用不含铅的玻璃材料，可以制造与以往使用“以硅酸铅为主要成分的玻璃材料”时同样的高耐压的半导体装置。
[0072]另外，实施方式一的半导体接合保护用玻璃复合物，通过所述的实施例可知，由于半导体接合保护用玻璃复合物中含有镍氧化物，在烧制通过电泳法形成的“半导体接合保护用玻璃复合物构成的层”的过程中，可以抑制从与半导体基体(硅)的边界面产生的气泡的产生，从而可以抑制半导体装置的反方向耐压特性的劣化等情况的发生。
[0073]在这里，Si02的含量在53mol%?73mol%的范围内是因为，当Si02的含量不足53m0l%时，可能导致其耐药品性下降、绝缘性下降等；当Si02的含量超过73m0l%时，可能出现烧制温度较高的倾向。[0074]另外，Al2O3的含量在~21mol%的范围内是因为，当Al2O3的含量不足Ilmol %时，可能导致其耐药品性下降、绝缘性下降等；当Al2O3的含量超过2ImoI %时，可能出现烧制温度较高的倾向。
[0075]另外，CaO的含量在3mol%~9mol%的范围内是因为，当CaO的含量不足3mol%时，可能出现烧制温度较高的倾向；当CaO的含量超过9m0l%时，可能导致其耐药品性下降、绝缘性下降等。
[0076]另外，MgO的含量在Ilmol %~21mol %的范围内是因为，当MgO的含量不足Ilmol^时，可能导致其耐药品性下降、绝缘性下降等；当1%0的含量超过21m0l%时，可能出现烧制温度较高的倾向。 [0077]另外，镍氧化物的含量在0.01mol %~3mol %的范围内是因为，当镍氧化物的含量不足0.01mol%时，在烧制通过电泳法形成的“半导体接合保护用玻璃复合物构成的层”的过程中，难以抑制从与半导体基体(硅)的边界面产生的气泡的产生；当镍氧化物的含量超过311101%时,则难以制造均质的玻璃。
[0078]实施方式一的半导体接合保护用玻璃复合物，可以通过如下方式制造。即，按上述的构成比(摩尔比)将原料(SiO2、Al (OH) 3、CaCO3> Mg (OH) 2及NiO调合，通过混合机充分搅拌后，将所述混合的原料放入在电炉中以预定温度上升的白金坩锅中，经预定时间熔融。随后，将熔液从水冷辊中流出，获得薄片状的玻璃片。随后，使用球磨机等将该玻璃片粉碎至规定的平均粒径，获得粉末状的玻璃复合物。
[0079]实施方式二
[0080]实施方式二的半导体接合保护用玻璃复合物，含有Si02、Al203、Ca0、Zn0、B203、以及镍氧化物，且实质上不含有Pb、P、As、Sb、L1、Na、K。
[0081 ] 具体是，SiO2的含量在32mol %~48mol %的范围内(例如39.6mol%), Al2O3的含量在9mol 13mol %的范围内(例如10.9mol % ), CaO的含量在15mol 23mol %的范围内(例如18.8mol%), ZnO的含量在18mol %~28mol %的范围内(例如22.8mol%), B2O3的含量在3mol %~IOmol %的范围内(例如6.9mol % )，镍氧化物的含量在0.01mol %~3mol%的范围内(例如Imol%)。
[0082]实施方式一的半导体接合保护用玻璃复合物，通过后述的实施例可知，使用不含铅的玻璃材料，可以制造与以往使用“以硅酸铅为主要成分的玻璃材料”时同样的高耐压的半导体装置。
[0083]另外，实施方式一的半导体接合保护用玻璃复合物，通过所述的实施例可知，由于半导体接合保护用玻璃复合物中含有镍氧化物，在烧制通过电泳法形成的“半导体接合保护用玻璃复合物构成的层”的过程中，可以抑制从与半导体基体(硅)的边界面产生的气泡的产生，从而可以抑制半导体装置的反方向耐压特性的劣化等情况的发生。
[0084]在这里，SiO2的含量在32mol%~48mol%的范围内是因为，当SiO2的含量不足32m0l%时，可能导致其耐药品性下降、绝缘性下降等；当SiO2的含量超过48m0l%时，可能出现烧制温度较高的倾向。
[0085]另外，Al2O3的含量在9mol%~13mol %的范围内是因为，当Al2O3的含量不足9m0l%时，可能导致其耐药品性下降、绝缘性下降等；当Al2O3的含量超过13m0l%时，可能出现烧制温度较高的倾向。[0086]另夕卜，CaO的含量在15mol %?23ol %的范围内是因为，当CaO的含量不足15mol%时，可能出现烧制温度较高的倾向；当CaO的含量超过23mol%时，可能导致其耐药品性下降、绝缘性下降等。
[0087]另外，ZnO的含量在18mol %?28mol %的范围内是因为，当ZnO的含量不足18mol%时，可能出现烧制温度较高的倾向；当ZnO的含量超过28mol%时可能导致其耐药品性下降、绝缘性下降、玻璃层的内部产生气泡等。
[0088]另夕卜，B203的含量在3mol %?lOmol %的范围内是因为，当B203的含量不足3mol %时，可能出现烧制温度较高的倾向；当B203的含量超过10mOl%时，可能导致绝缘性下降。
[0089]另外，镍氧化物的含量在0.01mol%?3mol %的范围内是因为，当镍氧化物的含量不足0.01mol%时，在烧制通过电泳法形成的“半导体接合保护用玻璃复合物构成的层”的过程中，难以抑制从与半导体基体(硅)的边界面产生的气泡的产生；当镍氧化物的含量超过311101%时，则难以制造均质的玻璃。
[0090]实施方式二的半导体接合保护用玻璃复合物，可以通过如下方式制造。即，按上述的构成比(摩尔比)将原料(Si02、A1 (OH) 3、CaC03、ZnO、H3B03及NiO调合，通过混合机充分搅拌后，将所述混合的原料放入在电炉中以预定温度上升的白金坩锅中，经预定时间熔融。随后，将熔液从水冷辊中流出，获得薄片状的玻璃片。随后，使用球磨机等将该玻璃片粉碎至规定的平均粒径，获得粉末状的玻璃复合物。
[0091]实施方式三
[0092]实施方式三是关于半导体装置的制造方法的实施。
[0093]实施方式三的半导体装置的制造方法，依次包括准备具有pn结露出的pn结露出部的半导体元件的第1工程、形成覆盖pn结露出部的玻璃层的第2工程。另外，在所述第2工程中，是使用含有Si02、A1203、CaO、MgO、以及镍氧化物，且实质上不含有Pb、P、As、Sb、L1、Na、K的半导体接合保护用玻璃复合物(实施方式一的半导体接合保护用玻璃复合物)形成玻璃层。所述第1工程，包括准备具有在主面上平行的pn结的半导体基体的工程、以及，通过从半导体基体的一侧表面形成深度超过pn强的沟，并在沟的内部形成pn结露出部的工程；所述第2工程，包括在沟内部形成直接覆盖pn结露出部的玻璃层的工程。
[0094]图1及图2是表示实施方式三的半导体装置的制造方法的说明图。图1 (a)?图1 (d)及图2 (a)?图2 (d)为各工程图。
[0095]如图1及图2所示，实施方式三的半导体装置的制造方法，依次实施“半导体基体形成工程”、“沟形成工程”、“玻璃层形成工程”、“光致抗蚀剂形成工程”、“氧化膜除去工程”、“粗面化区域形成工程”、“电极形成工程”及“半导体基体切断工程”。下面按照工程顺序对实施方式三的半导体装置的制造方法进行说明。
[0096](a)半导体基体形成工程
[0097]首先,从rT型半导体基板(rT型娃基板)110的一侧表面扩散p型杂质，形成P+型扩散层112，从另一侧的表面扩散η型杂质，形成η+型扩散层114，从而形成在主面形成有平行的pn结的半导体基体。随后，通过热氧化在p+型扩散层112及n+型扩散层114的表面形成氧化膜116，118 (参照图1 (a)。)。
[0098](b)沟形成工程
[0099]随后，通过蚀刻法，在氧化膜116的预定部位形成规定的开口部。在氧化膜蚀刻后，继续进行半导体基体的蚀刻，从半导体基体的一侧表面形成深度超过Pn结的沟120 (参照图1 (b)。)。
[0100](C)玻璃层形成工程
[0101]随后，在沟120的表面，通过电泳法在沟120的内面及其近旁的半导体基体表面上形成由实施方式一的半导体接合保护用玻璃复合物构成的层，同时，通过烧制由该半导体接合保护用玻璃复合物构成的层，形成钝化用的玻璃层124 (参照图1 (C)。)。随后，位于沟120内部的pn结露出部变为被玻璃层124直接覆盖的状态。
[0102](d)光致抗蚀剂形成工程
[0103]随后，形成覆盖玻璃层112的表面的光致抗蚀剂126 (参照图1 (d)。)。
[0104](e)氧化膜除去工程
[0105]随后，将光致抗蚀剂126作为掩膜进行氧化膜116的蚀刻，除去位于形成了镀Ni电极膜的部位130的氧化膜116 (参照图2 (a)。)。
[0106](f)粗面化区域形成工程
[0107]随后，对位于形成了镀Ni电极膜的部位130的半导体基体表面进行粗面化处理，形成用于提高镀Ni电极与半导体基体的紧贴性的粗面化区域132 (参照图2 (b)。)。
[0108](g)电极形成工程
[0109]随后，对半导体基体进行镀Ni，在粗面化区域132上形成正极电极134，同时，在半导体基体的另一侧表面上形成负极电极136 (参照图2 (C)。)。
[0110](h)半导体基体切断工程
[0111]随后，通过切割等在玻璃层124的中央部将半导体基体切断，将半导体基体切片化，完成台面型半导体装置(pn 二极管)的制作(参照图2 (d)。)。
[0112]如上所述，即可制造高耐压的台面型半导体装置(实施方式三的半导体装置)。
[0113]实施方式四
[0114]实施方式四是关于半导体装置的制造方法的实施方式。
[0115]实施方式四的半导体装置的制造方法，与实施方式三的半导体装置的制造方法同样，依次包括准备具有PU结露出的PU结露出部的半导体元件的第I工程、形成覆盖PU结露出部的玻璃层的第2工程。另外，在所述第2工程中，是使用含有Si02、A1203、CaO、MgO、以及镍氧化物，且实质上不含有Pb、P、As、Sb、L1、Na、K的半导体接合保护用玻璃复合物(实施方式一的半导体接合保护用玻璃复合物)形成玻璃层。但与实施方式三的半导体装置的制造方法不同的是，所述第I工程，包括在半导体基体的表面上形成pn结露出部的工程；所述第2工程，包括形成直接覆盖半导体基体表面上的pn结露出部的玻璃层的工程。
[0116]图3及图4是表示实施方式四的半导体装置的制造方法的说明图。图3 (a)?图3 (C)及图4 (a)?图4 (C)为各工程图。
[0117]如图3及图4所示，实施方式车的半导体装置的制造方法，依次实施“半导体基体准备工程”、“P+型扩散层形成工程”、“η+型扩散层形成工程”、“玻璃层形成工程”、“玻璃层蚀刻工程”及“电极形成工程”。下面按照工程顺序，对实施方式四的半导体装置的制造方法进行说明。
[0118](a)半导体基体准备工程
[0119]首先，准备在η.型硅基板210上积层有η—型外延层212的半导体基体(参照图3(a)。)。
[0120](b)p+型扩散层形成工程
[0121]随后，在形成掩膜Ml后，介于该掩膜M1，在η—型外延层212表面的规定区域，通过离子注入法导入Ρ型杂质(例如硼离子)。随后，通过热扩散，形成Ρ+型扩散层214 (参照图3 (b)。)。
[0122](c)n+型扩散层形成工程
[0123]随后，在除去掩膜Ml的同时形成掩膜M2后,介于该掩膜M2,在rT型外延层212表面的规定区域，通过离子注入法导入η型杂质(例如砷离子)。随后，通过热扩散，形成η+型扩散层216 (参照图3 (c)。)。
[0124](d)玻璃层形成工程
[0125]随后，在除去掩膜M2后，在n_型外延层212的表面上，通过镀膜法形成由实施方式一的半导体接合保护用玻璃复合物构成的层，随后，通过对该由半导体接合保护用玻璃复合物构成的层进行烧制，形成钝化用的玻璃层215 (参照图4 (a)。)。
[0126](e)玻璃层蚀刻工程
[0127]随后，在玻璃层215的表面上形成掩膜M3后，进行玻璃层的蚀刻(参照图4(b)。)。这样，就可以在η—型外延层212表面的规定区域上形成玻璃层217。
[0128](f)电极形成工程
[0129]随后，在除去掩膜M3后，在被半导体基体表面的玻璃层217包围的区域形成正极电极218，同时，在半导体基体的内面形成负极电极220 (参照图4 (c)。)。
`[0130]如上所述，即可制造高耐压的平面型半导体装置(实施方式四的半导体装置)。
[0131][实施例]
[0132]1.试料的调整
[0133]图5是表示实施例结果的图表。按实施例1~2及比较例1~4所示的构成比(参照图5。)调合原料，用混合机充分搅拌后，将该混合的原料放入在电炉中上升至1550°C的白金坩锅中，熔融2小时。随后，将熔液从水冷辊流出，获得薄片状的玻璃片。将该玻璃片通过球磨机粉碎至平均料径为5 μ m的粉末，获得粉末状的玻璃复合物。
[0134]另外，在实施例中使用的原料为Si02、A1 (0H) 3、CaC03、Mg(0H)2、ZnO、H3B03、NiO 及PbO。
[0135]2.对通过上述方法获得的各玻璃复合物进行以下评价项目的评价。
[0136]( 1)评价项目1 (环境负荷)
[0137]本发明的目的是“使用不含铅的玻璃材料可以制造与以往使用‘以硅酸铅为主要成分的玻璃材料’时同样的高耐压的半导体装置”，因而当不含有铅成分时则评价为“〇”，当含有铅成分时则评价为“ X ”。
[0138](2)评价项目2 (烧制温度)
[0139]如果烧制温度过高，则在制造中会给半导体装置带来较大影响，因而当烧制温度在1100°C以下时评价为“〇”，烧制温度在1100°C~1200°C的范围内时评价为“Λ”，烧制温度超过1200°C时评价为“X”。
[0140](3)评价项目3 (耐药品性)
[0141]玻璃复合物对王水、电镀液及氟酸均表现为难溶性时评价为“〇”，对王水、电镀液及氟酸中的任一种表现为溶解性时评价为“ X ”。
[0142](4)评价项目4 (平均热膨胀率)
[0143]在50°C~550°C下玻璃复合物的平均热膨胀率与硅的平均热膨胀率(3.73X 10_6)的差在“0.5 X 10_6，，以下时评价为“〇”，该差在“0.5 X 10_6~1.0 X 10_6”的范围内时评价为“Λ”，该差超过“ 1.0 X 10_6，，时评价为“ X ”。
[0144](5)评价项目5 (绝缘性)
[0145]通过与实施方式三的半导体装置的制造方法相同的方法制作半导体装置(pn 二极管)，测定制作的半导体装置的反方向特性。其结果，半导体装置的反方向特性在正常范围时评价为“〇”，半导体装置的反方向物性不在正常范围时评价为“ X ”。
[0146](6)评价项目6 (有无气泡产生)
[0147]通过与实施方式三的半导体装置的制造方法相同的方法制作半导体装置(pn 二极管)，观察玻璃层的内部(特别是与硅基板的边界面附近)是否产生了气泡(预备评价)。另外，在10mm角的硅基板上涂敷实施方式一的半导体接合保护用玻璃复合物，形成由半导体接合保护用玻璃复合物构成的层，同时通过对该半导体接合保护用玻璃复合物构成的层进行烧制形成玻璃层，观察玻璃层内部(特别是与硅基板的边界面附近)是否产生了气泡(实际评价)
[0148]图6是表示在预备评价中玻璃层124内部产生的气泡b的说明图。图6 (a)是表示未产生气泡b时的半导体装置的断面图，图6 (b)是表示产生气泡b时的半导体装置的断面图。图7是表示在实际评价中玻璃层124内部产生的气泡b的说明图。图7 (a)是表不未产生气泡b时η型娃基板110与玻璃层124的边界面的放大不意图，图7 (b)是表不产生了气泡b时n_型硅基板110与玻璃层124的边界面的放大示意图。通过实验结果可知，预备评价的结果与本发明的评价结果有着良好的对应关系。另外，在实际评价中，玻璃层124的内部未产生1个直径50 μ m以上的气泡时评价为“〇”，玻璃层124的内部产生了1个~20个直径50 μ m以上的气泡时评价为“Λ”，玻璃层124的内部产生了 20个以上直径50 μ m以上的气泡时评价为“ X ”。
[0149](8)综合评价
[0150]在上述评价项目1~6中的各评价均为“〇”时则评价为“〇”，各评价中有1项为“Λ”时则评价为“Λ”，各评价中有1项为“ X ”时则评价为“ X ”。
[0151]3.评价结果
[0152]从图5可知，比较例1的玻璃复合物及比较例2的玻璃复合物，在评价项目6中被评价为“Λ”。比较例3的玻璃复合物在评价项目1中被评价为“ X ”。另外，比较例4的玻璃复合物在评价项目3中被评价为“ X ”。而与此相对，实施例1的玻璃复合物及实施例2的玻璃复合物，在所有评价项目(评价项目1~6)中均被评价为“〇”。从该结果可知，实施例1的玻璃复合物及实施例2的玻璃复合物均为不含铅的玻璃材料，同时，还满足(a)可以在合适的温度(例如1100°C以下)下烧制、(b)能承受在工程中使用的药品、(c)具有接近硅的热膨胀系数(特别是在50°C~500°C下的平均热膨胀率接近硅)及(d)具有优良的绝缘性等所有条件，此外，在烧制通过电泳法形成的“由半导体接合保护用玻璃复合物构成的层”的过程中，可以抑制与半导体基体(硅)的边界面产生的气泡的产生，从而可以抑制半导体装置的反方向耐压特性劣化等情况的发生。[0153]以上基于上述实施方式对本发明的半导体接合保护用玻璃复合物、半导体装置的制造方法及半导体装置进行了说明，但本发明并不以此为限，只要不脱离其主旨范围均可以实施，例如还可以是如下的变形。
[0154](I)在上述实施方式三的第2工程中，是形成了直接覆盖位于沟内部的pn结露出部的玻璃层，但本发明并不以此为限。例如，也可以是在位于沟内部的pn结露出部上形成绝缘膜，随后再介于该绝缘膜形成覆盖pn结露出部的玻璃层。
[0155](2)在上述实施方式四的第2工程中，是形成了直接覆盖位于半导体基体表面的pn结露出部的玻璃层，但本发明并不以此为限。例如，也可以是在位于半导体基体表面的pn结露出部上形成绝缘膜，随后再介于该绝缘膜形成覆盖pn结露出部的玻璃层。
[0156](3)在上述的实施方式三及实施方式四中，均使用实施方式一的半导体接合保护用玻璃复合物形成玻璃层，但本发明并不以此为限。例如，还可以使用实施方式二的半导体接合保护用玻璃复合物形成玻璃层。此外，还可以使用权利要求1的范围内的其它半导体接合保护用玻璃复合物形成玻璃层。
[0157](4)在上述实施方式一及实施方式二中，作为“从镍氧化物、铜氧化物及锰氧化物构成的群中选择的至少一种金属氧化物”，使用的是镍氧化物，但本发明并不以此为限。例如，还可以使用铜氧化物或锰氧化物。
[0158]符号说明
[0159]100，200，900…半 导体装置、110，910…n_型半导体基板、112，912…P+型扩散层、114，914…n' 型扩散层、116，118，916，918…氧化膜、120，920…沟、124，924…玻璃层、126，926…光致抗蚀剂、130，930…形成镀Ni电极膜的部位、132，932…粗面化区域、134，934...正极电极、136,936…负极电极、210…η+型半导体基板、212…η型外延层、214…p.型扩散层、216…n+型扩散层、215，217…玻璃层、218…正极电极层、220...负极电极层、b…气泡
【权利要求】
1.一种半导体接合保护用玻璃复合物，其特征在于:至少含有Si02、A1203、MO、以及，“从镍氧化物、铜氧化物及锰氧化物构成的群中选择的至少1种金属氧化物”，且实质上不含有Pb、P、As、Sb、L1、Na、K。(其中，所述M0中的Μ表示碱土金属。)
2.根据权利要求1所述的半导体接合保护用玻璃复合物，其特征在于:其中，作为所述“从镍氧化物、铜氧化物及锰氧化物构成的群中选择的至少1种金属氧化物”，含有镍氧化物。
3.根据权利要求2所述的半导体接合保护用玻璃复合物，其特征在于:其中，Si02的含量在53mol%~73mol%的范围内，A1203的含量在llmol%~21mol%的范围内，CaO的含量在3mol%~9mol%的范围内，MgO的含量在llmol%~21mol%的范围内，镍氧化物的含量在0.01mol%~3mol%的范围内。
4.根据权利要求2所述的半导体接合保护用玻璃复合物，其特征在于:其中，Si02的含量在32mol%~48mol%的范围内，A1203的含量在9mol%~13mol%的范围内，CaO的含量在15mol%~23mol%的范围内，ZnO的含量在18mol%~28mol%的范围内，B203的含量在3mol%~10mol%的范围内，镍氧化物的含量在0.01mol%~3mol%的范围内。
5.一种半导体装置的制造方法，其特征在于，依次包括:第1工程，准备具有pn结露出的pn结露出部的半导体元件第2工程，形成覆盖所述pn结露出部的玻璃层其中，在所述第2工程中，是使用至少含有Si02、A1203、MO、以及，“从镍氧化物、铜氧化物及锰氧化物构成的群中选择的至少1种金属氧化物”、且实质上不含有Pb、P、As、Sb、L1、Na、K的半导体接合保护用玻璃复合物形成所述玻璃层。其中，所述M0中的Μ表示碱土金属。
6.根据权利要求5所述的半导体装置的制造方法，其特征在于:其中，所述第1工程包括准备具有与主面平行的pn结的半导体基体的准备工程、以及通过从所述半导体基体一侧的表面形成深度超过所述pn结的沟，在所述沟的内部形成所述pn结露出部的工程；所述第2工程包括形成覆盖位于所述沟内部的所述pn结露出部的所述玻璃层的工程。
7.根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法，其特征在于:其中，所述第2工程包括形成直接覆盖位于所述沟内部的所述pn结露出部的所述玻璃层的工程。
8.根据权利要求6所述的半导体装置的制造方法，其特征在于:其中，所述第2工程包括在所述沟内部的所述pn结露出部上形成绝缘膜的工程，以及，形成介于所述绝缘膜覆盖所述Pn结露出部的所述玻璃层的工程。
9.根据权利要求5所述的半导体装置的制造方法，其特征在于: 其中，所述第1工程包括在半导体基体表面形成所述Pn结露出部的工程， 所述第2工程包括形成覆盖位于所述半导体基体表面的所述pn结露出部的所述玻璃层的工程。
10.根据权利要求9所述的半导体装置的制造方法，其特征在于: 其中，所述第2工程包括形成直接覆盖位于所述半导体基体表面的所述pn结露出部的所述玻璃层的工程。
11.根据权利要求9所述的半导体装置的制造方法，其特征在于: 其中，所述第2工程包括在位于所述半导体基体表面的所述pn结露出部上形成绝缘膜的工程，以及，形成介于所述绝缘膜覆盖所述pn结露出部的所述玻璃层的工程。
12.根据权利要求5~11中任一项所述的半导体装置的制造方法，其特征在于: 其中，在所述半导体接合保护用玻璃复合物中，作为所述“从镍氧化物、铜氧化物及锰氧化物构成的群中选择的至少1种金属氧化物”，含有镍氧化物。
13.根据权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其特征在于: 其中，在所述半导体接合保护用玻璃复合物中， SiO2的含量在53mol%~73mol%的范围内， Al2O3的含量在11mol %~21mol%的范围内， CaO的含量在3mol%~9mol%的范围内， MgO的含量在11mol %~21mol%的范围内， 镍氧化物的含量在0.01mol%~3mol%的范围内。
14.根据权利要求12所述的半导体装置的制造方法，其特征在于: 其中，在所述半导体接合保护用玻璃复合物中， SiO2的含量在32mol%~48mol%的范围内， Al2O3的含量在9mol%~13mol%的范围内， CaO的含量在15mol%~23mol%的范围内， ZnO的含量在18mol%~28mol%的范围内， B2O3的含量在3mol%~1Omol %的范围内， 镍氧化物的含量在0.01mol%~3mol%的范围内。
15.一种半导体装置，其特征在于，包括: 具有Pn结露出的pn结露出部的半导体元件，以及 被形成为覆盖所述Pn结露出部的玻璃层， 其中，所述玻璃层是使用至少含有Si02、Al203、M0、以及，“从镍氧化物、铜氧化物及锰氧化物构成的群中选择的至少1种金属氧化物”、且实质上不含有Pb、P、As、Sb、L1、Na、K的半导体接合保护用玻璃复合物形成。
16.根据权利要求15所述的半导体装置，其特征在于: 其中，在所述半导体接合保护用玻璃复合物中，作为所述“从镍氧化物、铜氧化物及锰氧化物构成的群中选择的至少1种金属氧化物”，含有镍氧化物。
17.根据权利要求16所述的半导体装置，其特征在于:其中，在所述半导体接合保护用玻璃复合物中，Si02的含量在53mol%~73mol%的范围内，A1203的含量在llmol%~21mol%的范围内，CaO的含量在3mol%~9mol%的范围内，MgO的含量在llmol%~21mol%的范围内，镍氧化物的含量在0.01mol%~3mol%的范围内。
18.根据权利要求16所述的半导体装置，其特征在于:其中，在所述半导体接合保护用玻璃复合物中，Si02的含量在32mol%~48mol%的范围内，A1203的含量在9mol%~13mol%的范围内，CaO的含量在15mol%~23mol%的范围内，ZnO的含量在18mol%~28mol%的范围内，B203的含量在3mol%~10mol%的范围内，镍氧化物的含量在0.01mol%~3mol%的范围内。
【文档编号】H01L29/861GK103748667SQ201180031634
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2011年8月29日 优先权日:2011年8月29日
【发明者】小笠原淳, 伊藤一彦, 伊東浩二 申请人:新电元工业株式会社