專利名稱：半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物、半導(dǎo)體裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物、半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
以往已經(jīng)有在臺(tái)面型半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中，形成鈍化用的玻璃層來(lái)覆蓋pn接合露出部的半導(dǎo)體裝置的制造方法(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。圖6及圖7是表示以往的半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖。圖6(a) 圖6(d)及圖7(a) 圖7(d)為各工序圖。
如圖6及圖7所示，以往的半導(dǎo)體裝置的制造方法依次包括“半導(dǎo)體基體形成工序”、“槽形成工序”、“玻璃層形成工序”、“光致抗蝕劑形成工序”、“氧化膜除去工序”、“粗面化區(qū)域形成工序”、“電極形成工序”及“半導(dǎo)體基體切斷工序”。下面按照工序順序?qū)σ酝陌雽?dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。(a)半導(dǎo)體基體形成工序首先,通過(guò)p型雜質(zhì)從n-型半導(dǎo)體基板(n-型娃基板)910的一側(cè)表面的擴(kuò)散形成P+型擴(kuò)散層912，通過(guò)n型雜質(zhì)從另一側(cè)表面的擴(kuò)散形成n+型擴(kuò)散層914，從而形成具有與主面平行的pn接合的半導(dǎo)體基體。隨后，通過(guò)熱氧化在p+型擴(kuò)散層912及n+型擴(kuò)散層914的表面上形成氧化膜916、918(參照?qǐng)D6(a))。(b)槽形成工序隨后，通過(guò)光刻法在氧化膜916的一定部位形成一定的開(kāi)口部。在氧化膜蝕刻后，繼續(xù)進(jìn)行半導(dǎo)體基體的蝕刻，從半導(dǎo)體基體另一側(cè)的表面形成超過(guò)Pn接合的深度的槽920 (參照?qǐng)D 6(b))。(c)玻璃層形成工序隨后，在槽920的表面，通過(guò)電泳法在槽920的內(nèi)面及其附近的半導(dǎo)體基體表面上形成由半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物構(gòu)成的層，同時(shí)，通過(guò)對(duì)由該半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物構(gòu)成的層進(jìn)行燒制，形成鈍化用的玻璃層924(參照?qǐng)D6(c))。(d)光致抗蝕劑形成工序隨后形成光致抗蝕劑926以覆蓋玻璃層912的表面(參照?qǐng)D6(d))。(e)氧化膜除去工序隨后，將光致抗蝕劑926作為掩膜進(jìn)行氧化膜916的蝕刻，將位于形成鍍Ni電極膜的部位930的氧化膜916除去(參照?qǐng)D7(a))。(f)粗面化區(qū)域形成工序隨后對(duì)位于形成鍍Ni電極膜的部位930的半導(dǎo)體基體表面進(jìn)行粗面化處理，形成增強(qiáng)鍍Ni電極與半導(dǎo)體基體的緊密性的粗面化區(qū)域932(參照?qǐng)D7(b))。(g)電極形成工序隨后在半導(dǎo)體基體上進(jìn)行鍍Ni，在粗面化區(qū)域932上形成正極電極934，同時(shí)在半導(dǎo)體基體的另一側(cè)表面上形成負(fù)極電極936 (參照?qǐng)D7(c))。
(h)半導(dǎo)體基體切斷工序隨后，通過(guò)切割等，在玻璃層924的中央部將半導(dǎo)體基體切斷，使半導(dǎo)體基體晶片化，完成臺(tái)面型半導(dǎo)體裝置(pn 二極管)的制作(參照?qǐng)D7(d))。如以上說(shuō)明所述，以往的半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括從形成了與主面平行的pn接合的半導(dǎo)體基體一側(cè)的表面形成超過(guò)pn接合的槽920的工序(參照?qǐng)D6 (a)及圖6(b))、以及在該槽920的內(nèi)部形成覆蓋pn接合露出部的鈍化用玻璃層924的工序(參照?qǐng)D6 (c))。因此，通過(guò)以往的半導(dǎo)體裝置的制造方法，在槽920的內(nèi)部形成鈍化用的玻璃層924后，通過(guò)將半導(dǎo)體基體切斷，即可制造高耐壓的臺(tái)面型半導(dǎo)體裝置。先行技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I日本特許公開(kāi)2004-87955號(hào)公報(bào) 發(fā)明要解決的課題但是，作為鈍化用的玻璃層使用的玻璃材料，必須滿足下述條件(a)通過(guò)正確的溫度(例如900°C以下)燒制；(b)能夠耐受在工序中使用的藥品；(c)具有接近硅的熱膨脹系數(shù)(特別是在50°C 500°C的平均熱膨脹率接近硅)；(d)具有優(yōu)良的絕緣性。因而，以往“以硅酸鉛為主要成分的玻璃材料”被廣泛應(yīng)用。然而，由于“以硅酸鉛為主要成分的玻璃材料”中含有環(huán)境負(fù)荷較大的鉛，所以將來(lái)這種“以硅酸鉛為主要成分的玻璃材料”可能將被禁止使用。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于使用不含鉛的材料，提供一種與以往使用“以硅酸鉛為主要成分的玻璃材料”同樣可以制造高耐壓的半導(dǎo)體裝置的、半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物、半導(dǎo)體裝置及其制造方法。解決課題的手段[I]本發(fā)明的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物的特征在于，至少含有Si02、Al203、Zn0、Ca0、3mol% IOmol % ^ B2O3，且實(shí)質(zhì)上不含有 Pb、P、As、Sb, Li, Na, K0[2]在本發(fā)明的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物中，SiO2的含有量在32m0l% 48mol %的范圍內(nèi)，Al2O3的含有量在9mol % 13mol %的范圍內(nèi)，ZnO的含有量在18mol % 28mol%的范圍內(nèi)，CaO的含有量在15mol% 23mol %的范圍內(nèi)，B2O3的含有量在3mol% IOmol %的范圍內(nèi)。[3]本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的特征在于，依次包含準(zhǔn)備具有pn接合露出的Pn接合露出部的半導(dǎo)體元件的第I工序、形成覆蓋所述pn接合露出部的玻璃層的第2工序，在所述第2工序中，使用至少含有Si02、A1203、ZnO, Ca0、3mol% IOmol %的B2O3、且實(shí)質(zhì)上不含有Pb、P、As、Sb、Li、Na、K的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物形成所述玻璃層。[4]在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，所述第I工序包括準(zhǔn)備具有與主面平行的Pn接合的半導(dǎo)體基體的工序，以及，通過(guò)從所述半導(dǎo)體基體一側(cè)的表面形成超過(guò)所述pn接合的深度的槽,從而在所述槽的內(nèi)部形成所述pn接合露出部的工序；所述第2工序包括形成覆蓋所述槽的內(nèi)部的所述Pn接合露出部的所述玻璃層的工序。[5]在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，所述第2工序包括形成將所述槽內(nèi)部的所述pn接合露出部直接覆蓋的所述玻璃層的工序。在這里，形成將pn接合露出部“直接”覆蓋的玻璃層是指，形成“不介于絕緣層等直接”將Pn接合露出部覆蓋的玻璃層。[6]在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，所述第2工序包括在所述槽的內(nèi)部的所述pn接合露出部上形成絕緣膜的工序，以及形成介于所述絕緣膜覆蓋所述pn接合露出部的所述玻璃層的工序。[7]在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，所述第I工序包括在半導(dǎo)體基體的表面上形成所述pn接合露出部的工序，所述第2工序包括形成覆蓋所述半導(dǎo)體基體的表面的所述pn接合露出部的所述玻璃層的工序。[8]在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，所述第2工序包括形成直接覆蓋所述半導(dǎo)體基體的表面的所述pn接合露出部的所述玻璃層的工序。在這里，形成直接覆蓋pn接合露出部的玻璃層是指，形成“不介于絕緣層等直接”覆蓋pn接合露出部的玻璃層。
[9]在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，所述第2工序包括在所述半導(dǎo)體基體的表面的所述Pn接合露出部上形成絕緣膜的工序，以及，形成介于所述絕緣膜覆蓋所述pn接合露出部的所述玻璃層的工序。[10]在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，所述半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物，其SiO2的含有量在32mol% 48mol%的范圍內(nèi)，Al2O3的含有量在9mol% 13mol%的范圍內(nèi)，ZnO的含有量在18mol% 28mol的范圍內(nèi)，CaO的含有量在15mol% 23mol%的范圍內(nèi)，B2O3的含有量在3mol% IOmol%的范圍內(nèi)。[11]本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置，包括具有pn接合露出的pn接合露出部的半導(dǎo)體元件和被形成為復(fù)蓋所述pn接合露出部的玻璃層，所述玻璃層是使用至少含有Si02、A1203、ZnO, Ca0、3mol% IOmol %的B2O3、且實(shí)質(zhì)上不含有Pb、P、As、Sb、Li、Na、K的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物形成。[12]在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置中，SiO2的含有量在32mol% 48mol%的范圍內(nèi)，Al2O3的含有量在9mol% 13mol%的范圍內(nèi)，ZnO的含有量在18mol% 28mol%的范圍內(nèi)，CaO的含有量在15mol% 23mol%的范圍內(nèi)，B2O3的含有量在3mol % IOmol %的范圍內(nèi)。發(fā)明效果通過(guò)后述的實(shí)施方式可知，基于本發(fā)明的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物、半導(dǎo)體裝置的制造方法及半導(dǎo)體裝置，使用不含鉛的玻璃材料，可以制造與以往使用“以硅酸鉛為主要成分的玻璃材料”時(shí)相同的高耐壓的半導(dǎo)體裝置。另外，在本發(fā)明中，由于B2O3的含有量在3mo I %以上，因而與不含B2O3的玻璃合成物相比，燒制溫度更低(例如在900度以下)，可以較容易地形成玻璃層。而且，由于B2O3的含有量在10mol%以下，因而在燒制玻璃層的工序中，不會(huì)因硼在半導(dǎo)體基板上擴(kuò)散導(dǎo)致絕緣性降低。在本發(fā)明的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物中，實(shí)質(zhì)上不含有Pb、P、As、Sb、Li、Na、K是指，作為成分不含有Pb、P、As、Sb、Li、Na、K，但不排除構(gòu)成玻璃的各成分的原料中作為雜質(zhì)混入上述物質(zhì)的玻璃合成物。在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法及半導(dǎo)體裝置中也同樣。在這里，實(shí)質(zhì)上不含有Pb是因?yàn)椋景l(fā)明的目的在于“使用不含鉛的玻璃材料，可以制造與以住使用‘以硅酸鉛為主要成分的玻璃材料’時(shí)同樣的高耐壓的半導(dǎo)體裝置”。另外，實(shí)質(zhì)上不含有P、As、Sb是因?yàn)?，含有這些成分雖然在燒制溫度方面有利，但在燒制中這些成分可能在半導(dǎo)體基體上擴(kuò)散，導(dǎo)致其絕緣性降低。另外，實(shí)質(zhì)上不含有Li、Na、K是因?yàn)?，含有這些成分時(shí)雖然在平均熱膨脹率及燒制溫度方面有利，但可能導(dǎo)致絕緣性降低。通過(guò)本發(fā)明的發(fā)明人們的研究可知，即使實(shí)質(zhì)上不含有這些成分(即Pb、P、As、Sb、Li、Na、K。)，至少含有 Si02、Al203、Zn0、Ca0、3mol% IOmol%^ B2O3 的玻璃合成物，可以作為半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物使用。即，通過(guò)后述的實(shí)施方式可知，基于本發(fā)明的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物，可以制造與以往使用“以硅酸鉛為主要成分的玻璃材料”時(shí)同樣的高耐壓的半導(dǎo)體裝置。


圖I是表示實(shí)施方式二的半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖；圖2是表示實(shí)施方式二的半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖；圖3是表示實(shí)施方式三的半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖；圖4是表示實(shí)施方式三的半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖；圖5是表不實(shí)施例的結(jié)果的圖表；圖6是表示以往的半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖；圖7是表示以往的半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖。
具體實(shí)施例方式下面基于附圖所示的實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物、半導(dǎo)體裝置的制造方法及半導(dǎo)體裝置進(jìn)行說(shuō)明。實(shí)施方式一實(shí)施方式一是關(guān)于半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物的實(shí)施方式。實(shí)施方式一的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物，至少含有Si02、A1203、ZnO, CaO,3mol % IOmol % 的 B2O3,且實(shí)質(zhì)上不含有 Pb、P、As、Sb、Li、Na、K。具體是，SiO2的含有量在32mol% 48mol%的范圍內(nèi)(例如40mol % )，Al2O3的含有量在9mol % 13mol %的范圍內(nèi)(例如I Imol % ), ZnO的含有量在18mol % 28mol %的范圍內(nèi)(例如23mol% )，CaO的含有量在l5mol% 23mol%的范圍內(nèi)(例如l9mol%)，B2O3的含有量在3mol% IOmol%的范圍內(nèi)(例如7mol% )。通過(guò)后述的實(shí)施方式可知，實(shí)施方式一的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物，使用不含鉛的玻璃材料，可以制造與以往使用“以硅酸鉛為主要成分的玻璃材料”時(shí)相同的高耐壓的半導(dǎo)體裝置。在這里，SiO2的含有量在32mol% 48mol%的范圍內(nèi)，是因?yàn)槿绻鸖iO2的含有量低于32m0l%時(shí)，可能出現(xiàn)耐藥品性降低、絕緣性降低的情況；而如果SiO2的含有量高于48mol %時(shí)，則可能導(dǎo)致燒制溫度變高。另外，Al2O3的含有量在9mol% 13mol %的范圍內(nèi)，是因?yàn)槿绻鸄l2O3的含有量低于9m0l%時(shí)，可能出現(xiàn)耐藥品性降低、絕緣性降低的情況；而如果Al2O3的含有量高于13mol %時(shí)，則可能導(dǎo)致燒制溫度變高。另外，ZnO的含有量在18mol% 28mol%的范圍內(nèi)，是因?yàn)槿绻鸝nO的含有量低于18mol %時(shí),可能導(dǎo)致燒制溫度變高；而如果ZnO的含有量高于28mol %時(shí),則可能出現(xiàn)耐藥品性降低、絕緣性降低的情況。另外，CaO的含有量在15mol% 23mol%的范圍內(nèi)，是因?yàn)槿绻鸆aO的含有量低于15mol %時(shí)，可能導(dǎo)致燒制溫度變高；而如果CaO的含有量高于23mol %時(shí)，則可能出現(xiàn)耐藥品性降低、絕緣性降低的情況。另夕卜，B2O3的含有量在3mol % IOmol %的范圍內(nèi)，是因?yàn)槿绻鸅2O3的含有量低于3mol%時(shí),可能導(dǎo)致燒制溫度變高；而如果B2O3的含有量高于IOmol %時(shí),貝U可能出現(xiàn)絕緣性降低的情況。實(shí)施方式一的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物，可以按下述方式制造。即，按上述組 成比例(摩爾比)調(diào)制原料(Si02、Al(0H)3、Zn0、Ca0、H3B03)，通過(guò)混合機(jī)充分?jǐn)嚢韬?，將混合的原料放入在電爐中上升至一定溫度的白金坩堝中，經(jīng)一定時(shí)間熔融。隨后，使融液流出至水冷輥，獲得薄片狀的玻璃片。最后將該玻璃片用球磨機(jī)等粉碎至一定的平均粒徑，獲得粉末狀的玻璃合成物。實(shí)施方式二實(shí)施方式二是關(guān)于半導(dǎo)體裝置的制造方法的實(shí)施方式。實(shí)施方式二的半導(dǎo)體裝置的制造方法，是依次包括準(zhǔn)備具有pn接合露出的pn接合露出部的半導(dǎo)體元件的第I工序、形成將pn接合露出部覆蓋的玻璃層的第2工序的半導(dǎo)體裝置的制造方法。而且，在所述第2工序中，是使用至少含有Si02、A1203、ZnO, CaO,3mol% IOmol%的B2O3、且實(shí)質(zhì)上不含有Pb、P、As、Sb、Li、Na、K的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物(實(shí)施方式一的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物)形成玻璃層。第I工序包括準(zhǔn)備具有與主面平行的pn接合的半導(dǎo)體基體的工序，以及，通過(guò)從所述半導(dǎo)體基體一側(cè)的表面形成超過(guò)所述pn接合的深度的槽，從而在所述槽的內(nèi)部形成所述pn接合露出部的工序，第2工序包括形成直接覆蓋所述槽的內(nèi)部的所述pn接合露出部的玻璃層的工序。圖I及圖2是表示實(shí)施方式二的半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖。圖1(a) 圖1(d)及圖2(a) 圖2(d)為各工序圖。如圖I及圖2所示，實(shí)施方式二的半導(dǎo)體裝置的制造方法，是依次實(shí)施“半導(dǎo)體基體形成工序”、“槽形成工序”、“玻璃層形成工序”、“光致抗蝕劑形成工序”、“氧化膜除去工序”、“粗面化區(qū)域形成工序”、“電極形成工序”及“半導(dǎo)體基體切斷工序”。下面按照工序順序?qū)?shí)施方式二的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。(a)半導(dǎo)體基體形成工序首先,從n-形半導(dǎo)體基板(n-型娃基板)110的一側(cè)表面通過(guò)p型雜質(zhì)的擴(kuò)散形成P+型擴(kuò)散層112、從另一側(cè)的表面通過(guò)n型雜質(zhì)的擴(kuò)散形成n+型擴(kuò)散層114，從而形成被形成有與主面平行的pn接合的半導(dǎo)體基體。隨后，通過(guò)熱氧化在P+型擴(kuò)散層112及n+型擴(kuò)散層114的表面形成氧化膜116、118 (參照?qǐng)D1(a))。(b)槽形成工序隨后，通過(guò)光刻法在氧化膜116的一定部位形成一定的開(kāi)口部。氧化膜蝕刻后，繼續(xù)進(jìn)行半導(dǎo)體基體的蝕刻，從半導(dǎo)體基體的一側(cè)表面形成超過(guò)pn接合的深度的槽120 (參照?qǐng)DI (b))。(C)玻璃層形成工序隨后，在槽120的表面，通過(guò)電泳法在槽120的內(nèi)面及其附近的半導(dǎo)體基體表面形成由實(shí)施方式一的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物構(gòu)成的層，同時(shí)，通過(guò)燒制所述由半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物構(gòu)成的層，形成鈍化用的玻璃層124(參照?qǐng)D1(c))。這樣，槽120內(nèi)部的Pn接合露出部即為被玻璃層124直接覆蓋的狀態(tài)。(d)光致抗蝕劑形成工序隨后，形成覆蓋玻璃層112的表面的光致抗蝕劑126 (參照?qǐng)D1(d))。(e)氧化膜除去工序
隨后，將光致抗蝕劑126作為掩膜進(jìn)行氧化膜116的蝕刻，除去位于形成了鍍Ni電極膜的部位130的氧化膜116 (參照?qǐng)D2(a))。(f)粗面化區(qū)域形成工序隨后進(jìn)行位于形成了鍍Ni電極膜的部位130的半導(dǎo)體基體表面的粗面化處理，形成增強(qiáng)鍍Ni電極與半導(dǎo)體基體的緊密性的粗面化區(qū)域132(參照?qǐng)D2(b))。(g)電極形成工序隨后在半導(dǎo)體基體上進(jìn)行鍍Ni，在粗面化區(qū)域132上形成正極電極134，同時(shí)在半導(dǎo)體基體的另一側(cè)表面上形成負(fù)極電極136 (參照?qǐng)D2(c))。(h)半導(dǎo)體基體切斷工序隨后，通過(guò)切割等，在玻璃層124的中央部將半導(dǎo)體基體切斷，使半導(dǎo)體基體晶片化，完成臺(tái)面型半導(dǎo)體裝置(pn 二極管)的制作(參照?qǐng)D2(d))。通過(guò)上述工序，即可制造高耐壓的臺(tái)面型半導(dǎo)體裝置(實(shí)施方式二的半導(dǎo)體裝置)。實(shí)施方式三實(shí)施方式三是關(guān)于半導(dǎo)體裝置的制造方法的實(shí)施方式。實(shí)施方式三的半導(dǎo)體裝置的制造方法，與實(shí)施方式二的半導(dǎo)體裝置的制造方法同樣，依次包含準(zhǔn)備具有pn接合露出的pn接合露出部的半導(dǎo)體元件的第I工序、以及形成覆蓋Pn接合露出部的玻璃層的第2工序。而且，在所述第2工序中，使用至少含有Si02、Al203、Zn0、Ca0、3mol% 10mol%的B2O3、且實(shí)質(zhì)上不含有Pb、P、As、Sb、Li、Na、K的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物(實(shí)施方式一的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物)形成所述玻璃層。但是，與實(shí)施方式二的半導(dǎo)體裝置的制造方法不同的是，第I工序包含在半導(dǎo)體基體的表面形成pn接合露出部的工序，第2工序包含形成直接覆蓋位于半導(dǎo)體基體表面的pn接合露出部的玻璃層的工序。圖3及圖4是表示實(shí)施方式三的半導(dǎo)體裝置的制造方法的說(shuō)明圖。圖3(a) 圖3(c)及圖4(a) 圖4(c)為各工序圖。如圖3及圖4所示，實(shí)施方式三的半導(dǎo)體裝置的制造方法，是依次實(shí)施“半導(dǎo)體基體形成工序”、“P+型擴(kuò)散層形成工序”、“n+型擴(kuò)散層形成工序”、“玻璃層形成工序”、“玻璃層蝕刻工序”及“電極形成工序”。下面按照工序順序?qū)?shí)施方式三的半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。(a)半導(dǎo)體基體準(zhǔn)備工序
首先，準(zhǔn)備在n+型硅基板210上積層有n_型外延層212的半導(dǎo)體基體(參照?qǐng)D3(a))。(b) p+型擴(kuò)散層形成工序接下來(lái)，在形成掩膜Ml后，介于該掩膜M1，在n-型外延層212的表面的一定區(qū)域通過(guò)離子注入法導(dǎo)入P型雜質(zhì)(例如硼離子)。隨后，通過(guò)熱擴(kuò)散，形成P+型擴(kuò)散層214(參照?qǐng)D3 (b))。(C)n+型擴(kuò)散層形成工序
隨后,在除去掩膜Ml的同時(shí),形成掩膜M2,之后介于該掩膜M2在n-型外延層212的表面的一定區(qū)域通過(guò)離子注入法導(dǎo)入n型雜質(zhì)(例如砷離子)。之后通過(guò)熱擴(kuò)散，形成n+型擴(kuò)散層216(參照?qǐng)D3(c))。(d)玻璃層形成工序隨后，除去掩膜M2，之后在n-型外延層212的表面，通過(guò)旋涂法形成由實(shí)施方式一的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物構(gòu)成的層，然后通過(guò)燒制該由半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物構(gòu)成的層，形成鈍化用的玻璃層215 (參照?qǐng)D4 (a))。(e)玻璃層蝕刻工序接下來(lái)，在玻璃層215的表面形成掩膜M3后，進(jìn)行玻璃層的蝕刻(參照?qǐng)D4(b))。這樣，即可在n-型外延層212的表面的一定區(qū)域形成玻璃層216。(f)電極形成工序接下來(lái)，除去掩膜M3后，在半導(dǎo)體基體的表面的玻璃層216圍繞的區(qū)域形成正極電極218，同時(shí)在半導(dǎo)體基體的內(nèi)面形成負(fù)極電極220 (參照?qǐng)D4(c))。通過(guò)上述工序，即可制造高耐壓的平面型半導(dǎo)體裝置(實(shí)施方式三的半導(dǎo)體裝置)。實(shí)施例I.試料的調(diào)整圖5是表示實(shí)施例的結(jié)果的圖表。按照實(shí)施例I及比較例1、2所示的組成比例(參照?qǐng)D5)調(diào)制原料，通過(guò)混合機(jī)攪拌后，將混合的原烊放入在電爐中升溫至1550°C的白金坩堝，熔融2小時(shí)。隨后，使融液流出至水冷輥，獲得薄片狀的玻璃片。使用球磨機(jī)將該玻璃片粉碎至平均粒徑5 u m，獲得粉末狀的玻璃合成物。另外，實(shí)施例中使用的原料為Si02、Al(0H)3、Zn0、Ca0、H3B03、Pb0。2.使用下述評(píng)估方法，對(duì)通過(guò)上述方法獲得的各玻璃合成物進(jìn)行評(píng)估。(I)評(píng)估方法I (環(huán)境負(fù)荷)本發(fā)明的目的在于，“使用不含鉛的玻璃材料，可以制造與以往使用‘以硅酸鉛為主要成分的玻璃材料’時(shí)相同的高耐壓的半導(dǎo)體裝置”，因而不含有鉛成分時(shí)則評(píng)估為“〇”，含有鉛成分時(shí)則評(píng)估為“ X ”。(2)評(píng)估方法2 (燒制溫度)如果燒制溫度過(guò)高，則在制造中會(huì)給半導(dǎo)體裝置造成較大影響，因而燒制溫度在900°C以下時(shí)則評(píng)估為“〇”，燒制溫度在900°C 1000°C的范圍內(nèi)時(shí)則評(píng)估為“ A”，燒制溫度超過(guò)1000°C時(shí)則評(píng)估為“ X ”。(3)評(píng)估方法3 (耐藥品性)
玻璃合成物對(duì)王水、鍍液及氟酸均表現(xiàn)為難溶性時(shí)，則評(píng)估為“〇”，對(duì)王水、鍍液及氟酸中的任一種表現(xiàn)為溶解性時(shí)，則評(píng)估為“ X ”。(4)評(píng)估方法4 (平均熱膨脹率)50°C 550°C下的玻璃合成物的平均熱膨脹率與硅的平均熱膨脹率(3. 73X 10_6)的差在"0.5 X 10_6”以下時(shí)則評(píng)估為“〇”，該差在“0. 5 X 10_6 I. 0 X 10_6”的范圍內(nèi)時(shí)評(píng)估為“ A”，該差超過(guò)“ I. 0 X 10_6，，時(shí)則評(píng)估為“ X ”。(5)評(píng)估方法5 (絕緣性)通過(guò)與實(shí)施方式二的半導(dǎo)體裝置的制造方法同樣的方法制作半導(dǎo)體裝置(pn 二極管)，測(cè)定制作的半導(dǎo)體裝置的反向特性。半導(dǎo)體裝置的反向特性正常時(shí)則評(píng)估為“〇”，半導(dǎo)體裝置的反向特性異常時(shí)則評(píng)估為“ X ”。
(6)綜合評(píng)估上述評(píng)估方法I 5的各項(xiàng)評(píng)估均為“〇”的則評(píng)估為“〇”，各項(xiàng)評(píng)估中有I項(xiàng)或以上為“ A”的則評(píng)估為“ A”，各項(xiàng)評(píng)估中有I項(xiàng)或以上為“ X ”的則評(píng)估為“ X ”。3.評(píng)估結(jié)果如圖5所示，比較例I的玻璃合成物在評(píng)估項(xiàng)目I中得到了“ X ”的評(píng)估。另外，比較例2的玻璃合成物在評(píng)估項(xiàng)目3中得到了“ X ”的評(píng)估。與此相對(duì)，實(shí)施例I的玻璃合成物在任一評(píng)估項(xiàng)目(評(píng)估項(xiàng)目I 5)中均得到了“〇”的評(píng)估。其結(jié)果是，實(shí)施方式一的玻璃合成物在作為不含鉛的玻璃材料的同時(shí)，還完全滿足下述條件(a)可以在適當(dāng)?shù)臏囟?例如900°C以下)下燒制；(b)可以耐受工序中使用的藥品；(c)具有接近硅的熱膨脹系數(shù)(特別是在50°C 500°C下的平均熱膨脹率接近硅)；(d)具有優(yōu)良的絕緣性。以上通過(guò)具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物、半導(dǎo)體裝置的制造方法及半導(dǎo)體裝置進(jìn)行了說(shuō)明，但本發(fā)明并不以此為限，只要在不脫離其主旨的范圍內(nèi)均可實(shí)施，例如還可以有如下的變形(I)在上述的實(shí)施方式二中，在第2工序中是形成了直接覆蓋位于槽內(nèi)部的pn接合露出部的玻璃層，但本發(fā)明并不以此為限。例如，還可以是在槽內(nèi)部的pn接合露出部上形成絕緣膜，隨后形成介于該絕緣膜覆蓋Pn接合露出部的玻璃層。(2)在上述的實(shí)施方式3中，在第2工序中是形成了直接覆蓋位于半導(dǎo)體基體表面的pn接合露出部的玻璃層，但本發(fā)明并不以此為限。例如，還可以是在半導(dǎo)體基體表面的pn接合露出部上形成絕緣膜,隨后形成介于該絕緣膜覆蓋pn接合露出部的玻璃層。符號(hào)說(shuō)明100，200，900…半導(dǎo)體裝置、110，910…n_型半導(dǎo)體基板、112，912…P+型擴(kuò)散層、114，914…rT 型擴(kuò)散層、116，118，916，918…氧化膜、120，920…槽、124，924…玻璃層、126，926…光致抗蝕劑、130，930…形成鍍Ni電極膜的部位、132，932…粗面化區(qū)域、134，934...正極電極、136,936…負(fù)極電極、210…n+型半導(dǎo)體基板、212…n型外延層、214…p.型擴(kuò)散層、216…n+型擴(kuò)散層、215, 216…玻璃層、218…正極電極層、220…負(fù)極電極層
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物，其特征在于 至少含有 Si02、Al2O3' ZnO, Ca0、3mol% IOmol % 的 B2O3，且實(shí)質(zhì)上不含有 Pb、P、As、Sb、Li、Na、K。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物，其特征在于 其中， SiO2的含有量在32mol% 48mol%的范圍內(nèi)， Al2O3的含有量在9mol% 13mol%的范圍內(nèi)， ZnO的含有量在18mol% 28mol%的范圍內(nèi)， CaO的含有量在15mol% 23mol%的范圍內(nèi)， B2O3的含有量在3mol% IOmol %的范圍內(nèi)。
3.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于，依次包括 準(zhǔn)備具有pn接合露出的pn接合露出部的半導(dǎo)體元件的第I工序； 形成覆蓋所述Pn接合露出部的玻璃層的第2工序， 其中，在所述第2工序中，使用至少含有Si02、Al203、Zn0、Ca0、3mol % IOmol %的B203、且實(shí)質(zhì)上不含有Pb、P、As、Sb、Li、Na、K的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物并形成所述玻璃層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 其中，所述第I工序包括準(zhǔn)備具有與主面平行的Pn接合的半導(dǎo)體基體的工序，以及，通過(guò)從所述半導(dǎo)體基體一側(cè)的表面形成超過(guò)所述pn接合的深度的槽，從而在所述槽的內(nèi)部形成所述pn接合露出部的工序； 所述第2工序包括形成覆蓋所述槽的內(nèi)部的所述pn接合露出部的所述玻璃層的工序。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 其中，所述第2工序包括形成將位于所述槽內(nèi)部的所述pn接合露出部直接覆蓋的所述玻璃層的工序。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 其中，所述第2工序包括在所述槽的內(nèi)部的所述pn接合露出部上形成絕緣膜的工序，以及形成介于所述絕緣膜覆蓋所述Pn接合露出部的所述玻璃層的工序。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 其中，所述第I工序包括在半導(dǎo)體基體的表面上形成所述Pn接合露出部的工序；所述第2工序包括形成覆蓋位于所述半導(dǎo)體基體表面的所述pn接合露出部的所述玻璃層的工序。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 其中，所述第2工序包括形成直接覆蓋位于所述半導(dǎo)體基體表面的所述pn接合露出部的所述玻璃層的工序。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 其中，所述第2工序包括在位于所述半導(dǎo)體基體表面的所述pn接合露出部上形成絕緣膜的工序，以及，形成介于所述絕緣膜覆蓋所述Pn接合露出部的所述玻璃層的工序。
10.根據(jù)權(quán)利要求3 9任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于 其中，所述半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物，其SiO2的含有量在32mol% 48mol%的范圍內(nèi)， Al2O3的含有量在9mol% 13mol%的范圍內(nèi)， ZnO的含有量在18mol% 28mol的范圍內(nèi)， CaO的含有量在15mol% 23mol%的范圍內(nèi)， B2O3的含有量在3mol% IOmol %的范圍內(nèi)。
11.一種半導(dǎo)體裝置，其特征在于，包括 具有Pn接合露出的pn接合露出部的半導(dǎo)體元件； 被形成為覆蓋所述Pn接合露出部的玻璃層， 其中，所述玻璃層是使用至少含有Si02、Al203、Zn0、Ca0、3mol% IOmol %的B2O3、且實(shí)質(zhì)上不含有Pb、P、As、Sb、Li、Na、K的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物形成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其特征在于 其中，所述半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物，其 SiO2的含有量在32mol% 48mol%的范圍內(nèi)， Al2O3的含有量在9mol% 13mol%的范圍內(nèi)， ZnO的含有量在18mol% 28mol%的范圍內(nèi)， CaO的含有量在15mol% 23mol%的范圍內(nèi)， B2O3的含有量在3mol% IOmol %的范圍內(nèi)。
全文摘要
至少含有SiO2、Al2O3、ZnO、CaO、3mol％～10mol％的B2O3、且實(shí)質(zhì)上不含有Pb、P、As、Sb、Li、Na、K的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物。SiO2的含有量在32mol％～48mol％的范圍內(nèi)，Al2O3的含有量在9mol％～13mol％的范圍內(nèi)，ZnO的含有量在18mol％～28mol％的范圍內(nèi)，CaO的含有量在15mol％～23mol％的范圍內(nèi)，B2O3的含有量在3mol％～10mol％的范圍內(nèi)。通過(guò)本發(fā)明的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃合成物，可以使用不含鉛的玻璃材料，制造與以往使用“以硅酸鉛為主要成分的玻璃”時(shí)同樣的高耐壓的半導(dǎo)體裝置。
文檔編號(hào)C03C3/093GK102781861SQ201180004599
公開(kāi)日2012年11月14日 申請(qǐng)日期2011年5月26日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月26日
發(fā)明者伊東浩二, 伊藤一彥, 小笠原淳 申請(qǐng)人:新電元工業(yè)株式會(huì)社