JPS6148774B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6148774B2 JPS6148774B2 JP10259578A JP10259578A JPS6148774B2 JP S6148774 B2 JPS6148774 B2 JP S6148774B2 JP 10259578 A JP10259578 A JP 10259578A JP 10259578 A JP10259578 A JP 10259578A JP S6148774 B2 JPS6148774 B2 JP S6148774B2
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- Japan
- Prior art keywords
- glass
- melting point
- low melting
- filler
- weight
- Prior art date
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- Expired
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- Structures Or Materials For Encapsulating Or Coating Semiconductor Devices Or Solid State Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
本発明は新規な半導体パツシベーシヨン用ガラ
スに関する。さらに詳しくは、半導体素子の接合
部表面を直接被覆し、該表面を安定化する半導体
パツシベーシヨン用ガラスに関する。
従来よりシリコン半導体素子の接合部表面を安
定化するために、PbO、B2O3、Al2O3およびSiO2
を主成分とする鉛ガラスまたはZnO、B2O3、
Al2O3およびSiO2を主成分とする亜鉛ガラスが半
導体パツシベーシヨン用ガラスとして用いられて
いる。こられのパツシベーシヨン用ガラスとして
は、被覆ガラスのヒビ割れを防ぐことおよび半導
体素子に与える残留応力を軽減するために、シリ
コンの熱膨張係数に近い組成範囲のガラスを用い
る必要があり、そのため熱膨張係数が35×10-7〜
50×10-7℃-1の範囲にあるガラス組成に限られて
いる。そのため必然的に前述のごときガラスの焼
付温度は600℃以上になることが避け難く、半導
体の製造プロセスで電極形成後にガラス被覆によ
る安定化を行なうことは電極アルミニウムとシリ
コンの合金化層が厚くなり、接合部に悪影響を与
えるために不可能である。
一方、半導体素子の製造技術上の要請からは素
子の電極形成後、アルミニウムとシリコンの合金
化温度(約570℃)以下のできるだけ低い温度で
ガラス焼付による表面安定化を行なうことができ
るならば、写真製版などによるマスク形成工程の
一部を省略することができ、製造工程の簡略化、
素子コストの低減化などをはかることが可能であ
ると考えられる。
そこで本発明者は叙上の欠点を排除し、前記目
的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、PbO65〜
90%(重量%、以下同様)およびB2O310〜35%
からなる低融点ガラスに、フイラーとしてチタン
酸アルミニウムおよびリン酸ジルコニウムよりな
る群から選ばれた少なくとも1種の1〜10μの粉
末を低融点ガラスに対して25〜50%添加してなる
フイラー添加ガラスとして用いるときは、叙上の
欠点を排除し、かつ前記目的を達成しうる事実を
見出し、本発明を完成するにいたつた。
すなわち本発明は前述のごとき半導体素子製造
技術における要請に応えるべく、アルミニウムと
シリコンとの合金化温度(約570℃)以下の低温
度で半導体素子の接合部表面を被覆することがで
き、かつ表面安定化が可能なパツシベーシヨン用
ガラスを提供せんとするものである。
本発明においては、前記PbOおよびB2O3の2
成分からなる低融点ガラスを用いてもよく、これ
にさらにSiO2を加えた3成分からなる低融点ガ
ラスを用いてもよい。
本発明で用いられる前記低融点ガラスがPbOお
よびB2O3の2成分からなるときは、PbOが65〜
90%の範囲となるようにB2O3と配合され、また
前記低融点ガラスがPbO、B2O3およびSiO2の3
成分からなるときは、PbO65〜90%および
B2O310〜35%からなるものに対してさらにSiO2
を1.5〜6.0%の範囲で配合される。
低融点ガラスを構成する各成分は、前述のごと
き組成割合で配合されたのち、通常のガラス溶融
法によつて溶融される。かくしてえられる低融点
ガラスカレツトは325メツシユパスの粉末ガラス
に粉砕され、ついでフイラーと混合される。
本発明で用いられるフイラーとしては、チタン
酸アルミニウム(Al2O3・TiO2)およびリン酸ジ
ルコニウム(2ZrO2・P2O5)よりなる群から選ば
れた少なくとも1種があげられ、これらは1〜10
μの粉末状で前記粉末ガラスに添加される。フイ
ラーの粒径が前記範囲より小さいときは、その表
面の化学活性が大きくなり、ガラスとフイラー物
質との相互反応が活発になり、所望の熱膨張係数
を有するガラス膜をうることができず、また前記
範囲より大なるときは、必要な膜厚制御が困難と
なり、いずれも好ましくない。フイラーの前記ガ
ラス粉末への添加量は、用いるガラス粉末の総量
に対して25〜50%である。
このようにして調製されたフイラー添加ガラス
粉末は、従来公知のガラスパツシベーシヨンのテ
クニツク、たとえば遠心沈降法、電気泳動法、ド
クターブレード法、印刷法などを用いて、シリコ
ン半導体素子の接合面に数μから数10μの厚さに
なるように塗布され、約400〜560℃の焼成温度で
前記接合面上に焼付けされる。
かくしてえられる被覆ガラスはその熱膨張係数
が45×10-7〜55×10-7℃-1の範囲内にあり、半導
体パツシベーシヨン用ガラスとして好適に使用せ
られる。なお、シリコン半導体の熱膨張係数は28
×10-7〜35×10-7℃-1である。
以上詳細に述べたごとく、本発明の半導体パツ
シベーシヨン用ガラスは、従来のシリコン半導体
素子の表面安定化に用いられるパツシベーシヨン
用ガラスに比較してガラス被覆温度(焼付温度)
がいちじるしく低下せられることにより、アルミ
ニウムとシリコンとの合金化温度以下でのガラス
パツシベーシヨンを可能とし、半導体製造プロセ
スの簡略化に大きく寄与しうるものである。
つぎに実施例をあげて本発明の半導体パツシベ
ーシヨン用ガラスを説明する。
実施例 1
ガラス成分としてPbO174g(87%)、B2O326
g(13%)を用い、通常のガラス溶融法でガラス
カレツトを生成させ、ついでこのものを粉砕し、
325メツシユパスの粉末ガラスをえた。この粉末
ガラスに1〜10μの粒径を有するチタン酸アルミ
ニウム(Al2O3・TiO2)133g(粉末ガラスに対
して40%)を添加し、充分に均一化するまで混合
してフイラー添加ガラスを調製した。
えられたフイラー添加ガラスは従来公知の半導
体表面の被覆方法によつて、必要膜厚に塗布し、
450℃で10〜30分間焼成した。えられた被覆ガラ
スの熱膨張係数は54×10-7℃-1であつた。
実施例2〜6および比較例1〜3
次表に示すごとき各ガラス成分およびフイラー
を用い、同表に示すそれぞれの焼成温度で焼成し
たほかは実施例1と同様にして各被覆ガラスをえ
た。これらの試験条件および試験結果を前記実施
例1の試験条件および試験結果とともに次表に示
す。
The present invention relates to a novel glass for semiconductor packaging. More specifically, the present invention relates to a glass for semiconductor passivation that directly coats the surface of a joint portion of a semiconductor element to stabilize the surface. Conventionally, PbO, B 2 O 3 , Al 2 O 3 and SiO 2 have been used to stabilize the joint surface of silicon semiconductor devices.
lead glass or ZnO, B 2 O 3 ,
Zinc glass whose main components are Al 2 O 3 and SiO 2 is used as a glass for semiconductor packaging. In order to prevent the coating glass from cracking and to reduce the residual stress imparted to the semiconductor elements, it is necessary to use glass with a composition range close to the thermal expansion coefficient of silicon, and therefore the thermal expansion coefficient is close to that of silicon. The coefficient is 35×10 -7 ~
Limited to glass compositions in the range of 50×10 -7 °C -1 . Therefore, it is inevitable that the baking temperature of glass as mentioned above will exceed 600℃, and stabilizing with glass coating after electrode formation in the semiconductor manufacturing process will result in a thicker alloy layer of aluminum and silicon for the electrode. , is not possible as it will adversely affect the joints. On the other hand, from the requirements of manufacturing technology for semiconductor devices, if it is possible to stabilize the surface by glass baking at a temperature as low as possible below the alloying temperature of aluminum and silicon (approximately 570°C) after forming the electrodes of the device, Part of the mask forming process using photolithography can be omitted, simplifying the manufacturing process.
It is believed that it is possible to reduce element costs. Therefore, as a result of intensive research in order to eliminate the above-mentioned drawbacks and achieve the above-mentioned purpose, the present inventor found that PbO65~
90% (wt%, same below) and B2O3 10-35 %
A filler-added glass made by adding at least one powder of 1 to 10μ selected from the group consisting of aluminum titanate and zirconium phosphate as a filler to the low melting point glass in an amount of 25 to 50% based on the low melting point glass. The present inventors have discovered the fact that when used as a device, the above-mentioned drawbacks can be eliminated and the above object can be achieved, and the present invention has been completed. In other words, in order to meet the above-mentioned demands in semiconductor device manufacturing technology, the present invention can coat the surface of the joint of a semiconductor device at a low temperature below the alloying temperature of aluminum and silicon (approximately 570°C), and It is an object of the present invention to provide a glass for passivation that can be stabilized. In the present invention, two of the PbO and B 2 O 3
A low melting point glass consisting of three components may be used, or a low melting point glass consisting of three components in which SiO 2 is further added may be used. When the low melting point glass used in the present invention is composed of two components, PbO and B 2 O 3 , PbO is 65 to
The low melting point glass is blended with B 2 O 3 in a range of 90%, and the low melting point glass is blended with PbO, B 2 O 3 and SiO 2.
When consisting of components, PbO65-90% and
B2O3 consisting of 10-35% plus SiO2
It is blended in a range of 1.5 to 6.0%. The components constituting the low melting point glass are blended in the composition ratios described above and then melted by a normal glass melting method. The low melting point glass cullet thus obtained is ground to 325 mesh passes of powdered glass and then mixed with filler. The filler used in the present invention includes at least one member selected from the group consisting of aluminum titanate (Al 2 O 3 .TiO 2 ) and zirconium phosphate (2ZrO 2 .P 2 O 5 ); 1-10
It is added to the powdered glass in the form of a powder of μ. When the particle size of the filler is smaller than the above range, the chemical activity of the surface becomes large, and the interaction between the glass and the filler material becomes active, making it impossible to obtain a glass film having the desired coefficient of thermal expansion. Moreover, when it exceeds the above range, it becomes difficult to control the necessary film thickness, which is not preferable. The amount of filler added to the glass powder is 25 to 50% based on the total amount of glass powder used. The filler-added glass powder prepared in this manner is applied to the bonding surface of silicon semiconductor devices using conventionally known glass bonding techniques such as centrifugal sedimentation, electrophoresis, doctor blading, and printing. It is applied to a thickness of several microns to several tens of microns and baked onto the bonded surface at a firing temperature of about 400 to 560°C. The coated glass thus obtained has a coefficient of thermal expansion within the range of 45×10 -7 to 55×10 -7 °C -1 and is suitably used as a glass for semiconductor packaging. The coefficient of thermal expansion of silicon semiconductor is 28
×10 -7 to 35 × 10 -7 °C -1 . As described in detail above, the semiconductor passivation glass of the present invention has a higher glass coating temperature (baking temperature) than the passivation glass used for conventional silicon semiconductor device surface stabilization.
By significantly lowering the temperature, it is possible to perform glass bonding at a temperature below the alloying temperature of aluminum and silicon, which can greatly contribute to the simplification of semiconductor manufacturing processes. Next, the glass for semiconductor packaging of the present invention will be explained with reference to Examples. Example 1 Glass components: PbO 174g (87%), B 2 O 3 26
g (13%) to produce glass cullet using a normal glass melting method, and then crushing this,
Obtained 325 mesh powder glass. To this powdered glass, 133g of aluminum titanate (Al 2 O 3 TiO 2 ) having a particle size of 1 to 10μ (40% to the powdered glass) was added and mixed until sufficiently homogeneous to form filler-added glass. was prepared. The obtained filler-added glass is coated to the required thickness using a conventionally known semiconductor surface coating method.
Baked at 450°C for 10-30 minutes. The coefficient of thermal expansion of the obtained coated glass was 54×10 -7 °C -1 . Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 to 3 Each coated glass was obtained in the same manner as in Example 1, except that glass components and fillers shown in the following table were used and fired at the respective firing temperatures shown in the table. These test conditions and test results are shown in the following table together with the test conditions and test results of Example 1.
【表】
実施例1〜6では良好な結果がえられたが、比
較例1のばあいのようにフイラ−が多くなりすぎ
るとガラス被膜にピンホールおよび気泡が多くな
り、また比較例2のばあいのようにフイラーが少
なくなりすぎると熱膨張係数が充分シリコンに近
づかず、形成されたガラス被膜にクラツクが発生
し、いずれも半導体表面の安定化という目的が充
分達せられなかつた。
さらに比較例3のばあいのようにSiO2含量が
17.6%と大きくなるとガラスの軟化点が高くな
り、620℃では良好な結果がえられたが、アルミ
ニウムとシリコンとの合金のできる約570℃より
低い温度ではガラス被膜形成が不可能であつた。[Table] Good results were obtained in Examples 1 to 6, but when the amount of filler was too large as in Comparative Example 1, pinholes and bubbles formed in the glass coating. When the amount of filler is too small, as in Ai, the thermal expansion coefficient does not approach that of silicon, and cracks occur in the formed glass film, making it impossible to achieve the goal of stabilizing the semiconductor surface. Furthermore, as in the case of Comparative Example 3, the SiO 2 content is
When the temperature increases to 17.6%, the softening point of the glass increases, and good results were obtained at 620°C, but it was impossible to form a glass film at a temperature lower than about 570°C, where an alloy of aluminum and silicon is formed.
Claims (1)
からなる低融点ガラスに、フイラーとしてチタン
酸アルミニウムおよびリン酸ジルコニウムよりな
る群から選ばれた少なくとも1種の1〜10μの粉
末を低融点ガラスに対して25〜50重量%添加して
なる半導体パツシベーシヨン用ガラス。 2 PbO65〜90重量%およびB2O310〜35重量%
からなるものに対してSiO21.5〜6.0重量%を加え
てなる低融点ガラスに、フイラーとしてチタン酸
アルミニウムおよびリン酸ジルコニウムよりなる
群から選ばれた少なくとも1種の1〜10μの粉末
を低融点ガラスに対して25〜50重量%添加してな
る半導体パツシベーシヨン用ガラス。[Claims] 1 PbO 65-90% by weight and B 2 O 3 10-35% by weight
A semiconductor assembly made by adding at least one powder of 1 to 10 μm selected from the group consisting of aluminum titanate and zirconium phosphate as a filler to a low melting point glass in an amount of 25 to 50% by weight based on the low melting point glass. glass. 2 PbO65-90% by weight and B2O3 10-35 % by weight
A low melting point glass made by adding 1.5 to 6.0% by weight of SiO 2 to a low melting point glass, and at least one powder of 1 to 10 μm selected from the group consisting of aluminum titanate and zirconium phosphate as a filler. Glass for semiconductor packaging made by adding 25 to 50% by weight to glass.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10259578A JPS5529161A (en) | 1978-08-22 | 1978-08-22 | Glass for semiconductor passivation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10259578A JPS5529161A (en) | 1978-08-22 | 1978-08-22 | Glass for semiconductor passivation |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5529161A JPS5529161A (en) | 1980-03-01 |
| JPS6148774B2 true JPS6148774B2 (en) | 1986-10-25 |
Family
ID=14331580
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10259578A Granted JPS5529161A (en) | 1978-08-22 | 1978-08-22 | Glass for semiconductor passivation |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5529161A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0713381U (en) * | 1993-08-10 | 1995-03-07 | 悦郎 手塚 | Golf gloves |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6630702B2 (en) * | 2001-03-27 | 2003-10-07 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Method of using titanium doped aluminum oxide for passivation of ferroelectric materials and devices including the same |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2517743C3 (en) * | 1975-04-22 | 1980-03-06 | Jenaer Glaswerk Schott & Gen., 6500 Mainz | Passivating protective coating for silicon semiconductor components |
-
1978
- 1978-08-22 JP JP10259578A patent/JPS5529161A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0713381U (en) * | 1993-08-10 | 1995-03-07 | 悦郎 手塚 | Golf gloves |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5529161A (en) | 1980-03-01 |
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