樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置以及樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明中的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10具有臺面型半導(dǎo)體元件100和鑄模用樹脂40，臺面型半導(dǎo)體元件100包括在包圍臺面區(qū)域的外圍錐形區(qū)域具有PN結(jié)露出部的臺面型半導(dǎo)體基體以及至少覆蓋外圍錐形區(qū)域的玻璃層，鑄模用樹脂40用于封裝臺面型半導(dǎo)體元件100。本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置雖與以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置同樣具有將臺面型半導(dǎo)體元件用樹脂鑄模而形成的結(jié)構(gòu)，但還是一種具有比以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置更高的高溫反向偏壓耐量的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。
【專利說明】樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置以及樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置以及樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]目前，具有PN結(jié)在包圍臺面(mesa)區(qū)域的外圍錐形(taper)區(qū)域露出這樣的結(jié)構(gòu)的臺面型半導(dǎo)體元件(例如，參考專利文獻(xiàn)一、二)是已知的。圖14顯示的是用于說明以往的臺面型半導(dǎo)體元件900的圖。
[0003]如圖14所示，以往的臺面型半導(dǎo)體元件900包括在包圍臺面區(qū)域A的外圍錐形區(qū)域B中具有PN結(jié)露出部C的臺面型半導(dǎo)體基體908，以及至少覆蓋外圍錐形區(qū)域B的玻璃層924。玻璃層924是鈍化(passivation)用的玻璃層。另外，在圖14中，符號910表示η-型半導(dǎo)體層，符號912表不P+型半導(dǎo)體層,符號914表不η +半導(dǎo)體層,符號916a表不娃(silicon)氧化膜,符號934表不陽極電極層,符號936表不陰極電極層。
[0004]但是，根據(jù)本發(fā)明的
【發(fā)明者】的研究，發(fā)現(xiàn)對于以往的臺面型半導(dǎo)體元件900，在將其用樹脂鑄模(mould)從而制成樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置(以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置)時(shí)會(huì)出現(xiàn)高溫反向偏壓(bias)耐量降低的問題。
[0005]先行技術(shù)文獻(xiàn)
[0006]專利文獻(xiàn) [0007]專利文獻(xiàn)一日本特開平10-116828號公報(bào)
[0008]專利文獻(xiàn)二日本特開2004-87955號公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]因此，本發(fā)明是為了解決上述問題而發(fā)明的，目的在于提供一種雖是通過將臺面型半導(dǎo)體元件用樹脂鑄模而制成但與以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置相比具有更高的高溫反向偏壓耐量的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，并且，還在于提供一種能夠制造這樣的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法。
[0010]本發(fā)明的
【發(fā)明者】對于在將以往的臺面型半導(dǎo)體元件用樹脂鑄模從而制成樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置時(shí)高溫反向偏壓耐量下降的原因進(jìn)行反復(fù)研究后，得出其原因在于:因?yàn)闃?gòu)成玻璃層的含鉛玻璃具有較高的電容率所以在玻璃層會(huì)產(chǎn)生較大的極化(參照后述的圖3 (b))，從而當(dāng)進(jìn)行高溫反向偏壓試驗(yàn)時(shí)在鑄模樹脂與玻璃層的交界面以及玻璃層與半導(dǎo)體層的交界面會(huì)有高密度的離子被誘發(fā)，由于這個(gè)影響，在玻璃層和半導(dǎo)體層的交界面會(huì)形成由反轉(zhuǎn)層產(chǎn)生的通道(channel),漏電流就會(huì)增大。
[0011]于是，本發(fā)明的
【發(fā)明者】由此想到，對于玻璃層，如果使用由電容率比含鉛玻璃低的無鉛玻璃(不含鉛(Pb)的氧化物的玻璃)構(gòu)成的玻璃層，當(dāng)進(jìn)行高溫反向偏壓試驗(yàn)時(shí)在鑄模樹脂與玻璃層的交界面以及玻璃層與半導(dǎo)體層的交界面就不會(huì)誘發(fā)高密度的離子(參照后述的圖3(a))，這樣就能夠與以往相比減小在高溫反向偏壓試驗(yàn)中增大的漏電流，從而完成了本發(fā)明。
[0012][I]本發(fā)明提供一種樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，具有臺面型半導(dǎo)體元件和鑄模用樹月旨，所述臺面型半導(dǎo)體元件包括在包圍臺面區(qū)域的外圍錐形區(qū)域具有PN結(jié)露出部的臺面型半導(dǎo)體基體以及至少覆蓋所述外圍錐形區(qū)域的玻璃層，所述鑄模用樹脂用于封裝所述臺面型半導(dǎo)體元件，其特征在于:其中，所述臺面型半導(dǎo)體元件具有實(shí)質(zhì)上不含有鉛的玻璃層作為所述玻璃層。
[0013][2]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置中，還可以具有這樣的特征:所述外圍錐形區(qū)域被所述玻璃層直接覆蓋。
[0014][3]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置中，還可以具有這樣的特征:所述外圍錐形區(qū)域通過絕緣層被所述玻璃層所覆蓋。
[0015][4]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置中，還可以具有這樣的特征:所述玻璃層是使用實(shí)質(zhì)上不含有Pb、As、Sb、L1、Na、K的玻璃復(fù)合物形成的。
[0016][5]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置中，還可以具有這樣的特征:所述玻璃層是使用實(shí)質(zhì)上不含有Pb、P、As、Sb、L1、Na、K的玻璃復(fù)合物形成的。
[0017][6]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置中，還可以具有這樣的特征:所述玻璃復(fù)合物至少含有SiO2, B2O3, Al2O3, ZnO，以及含有Ca0、Mg0和BaO中至少兩種堿土金屬氧化物。
[0018][7]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置中，還可以具有這樣的特征:所述玻璃復(fù)合物至少含有 Si02、A1203、ZnO, CaO,以及 3mol% ~10mol% 的 B203。
[0019][8]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置中，還可以具有這樣的特征:所述玻璃復(fù)合物至少含有Si02、Al2O3、堿土金屬氧化物，以及從鎳氧化物、銅氧化物、錳氧化物及鋯氧化物構(gòu)成的群中選擇出的至少一種金屬氧化物。
[0020][9]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置中，還可以具有這樣的特征:所述玻璃層是使用實(shí)質(zhì)上不含有Pb、B、P、As、Sb、L1、Na、K的玻璃復(fù)合物形成的。
[0021][10]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置中，還可以具有這樣的特征:所述玻璃復(fù)合物至少含有 Si02、A1203、MgO、CaOo
[0022][11]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置中，還可以具有這樣的特征:所述玻璃復(fù)合物至少含有Si02、A1203、ZnOo
[0023][12]進(jìn)一步，本發(fā)明還提供一種樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，依次包括準(zhǔn)備具有與主面平行的PN結(jié)的半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體基板工序；從所述半導(dǎo)體基板一側(cè)的表面形成深度超過所述PN結(jié)的溝道的溝道形成工序；形成至少覆蓋所述溝道的內(nèi)面的玻璃層的玻璃層形成工序；通過沿所述溝道將所述半導(dǎo)體基板切斷從而制作臺面型半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體基板切斷工序；以及將所述臺面型半導(dǎo)體元件使用鑄模用樹脂封裝的樹脂封裝工序，其特征在于:其中，在所述玻璃層形成工序中，使用實(shí)質(zhì)上不含有鉛的玻璃復(fù)合物來形成所述玻璃層。
[0024][13]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法中，還可以具有這樣的特征:所述玻璃層形成工序包括形成直接覆蓋所述溝道的內(nèi)面的玻璃層的工序。
[0025] [14]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法中，還可以具有這樣的特征:所述玻璃層形成工序包括在所述溝道的內(nèi)面形成絕緣層的工序，以及形成將所述溝道的內(nèi)面通過所述絕緣層覆蓋的玻璃層的工序。[0026][15]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法中，還可以具有這樣的特征:在所述玻璃層形成工序中，使用實(shí)質(zhì)上不含有Pb、As、Sb、L1、Na、K的玻璃復(fù)合物來形成所述玻璃層。
[0027][16]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法中，還可以具有這樣的特征:在所述玻璃層形成工序中，使用實(shí)質(zhì)上不含有Pb、P、As、Sb、L1、Na、K的玻璃復(fù)合物來形成所述玻璃層。
[0028][17]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法中，還可以具有這樣的特征:所述玻璃復(fù)合物至少含有SiO2, B2O3, Al2O3, ZnO,以及含有CaO、MgO和BaO中至少兩種堿土
金屬氧化物。
[0029][18]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法中，還可以具有這樣的特征:所述玻璃復(fù)合物至少含有Si02、A1203、ZnO, CaO、以及3mol%~10mol%的B203。
[0030][19]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法中，還可以具有這樣的特征:所述玻璃復(fù)合物至少含有Si02、Al2O3、堿土金屬氧化物，以及從鎳氧化物、銅氧化物、錳氧化物及鋯氧化物構(gòu)成的群中選擇出的至少一種金屬氧化物。
[0031][20]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法中，還可以具有這樣的特征:在所述玻璃層形成工序中，使用實(shí)質(zhì)上不含有Pb、B、P、As、Sb、L1、Na、K的玻璃復(fù)合物來形成所述玻璃層。
[0032][21]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法中，還可以具有這樣的特征:所述玻璃復(fù)合物至少含有Si02、A1203、MgO、CaO。
[0033][22]在本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法中，還可以具有這樣的特征:所述玻璃復(fù)合物至少含有Si02、A1203、ZnO0
[0034]發(fā)明效果
[0035]根據(jù)本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，因?yàn)榕_面型半導(dǎo)體元件具有由電容率比含鉛玻璃低的無鉛玻璃(不含鉛的玻璃)構(gòu)成的玻璃層作為玻璃層，所以當(dāng)進(jìn)行高溫反向偏壓試驗(yàn)時(shí)在鑄模樹脂與玻璃層的交界面以及玻璃層與半導(dǎo)體層的交界面就不會(huì)誘發(fā)高密度的離子(參照后述的圖3)，這樣就能夠與以往相比減小在高溫反向偏壓試驗(yàn)中增大的漏電流。
[0036]其結(jié)果，本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置雖然與以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置同樣具有將臺面型半導(dǎo)體元件用樹脂鑄模而形成的結(jié)構(gòu)，但還是一種具有比以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置更高的高溫反向偏壓耐量的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。即，本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置既是一種將臺面型半導(dǎo)體元件用樹脂鑄模而制成的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，也是一種具有比以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置更高的高溫反向偏壓耐量的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。
[0037]另外，為了提高樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的高溫反向偏壓耐量，可以考慮以下的方法:(I)在制造臺面型半導(dǎo)體元件的過程中形成較寬的溝道(臺面溝道)的方法；(2)在制造臺面型半導(dǎo)體元件的過程中使用擴(kuò)散晶片(wafer)從而形成深溝道(臺面溝道)的方法；(3)使用電阻率低的晶片的方法；以及(4)形成較厚的玻璃層的方法。但是，在上述(I)方法中，存在由于芯片(chip)面積變大而導(dǎo)致產(chǎn)品制造成本提高的問題。另外，在上述(2)方法中使用了擴(kuò)散晶片，而晶片價(jià)格高漲，而且需要形成深溝道而導(dǎo)致工序變得困難，因此存在產(chǎn)品制造成本提高的問題。另外，在上述(3)方法中，存在難以保證反向電壓的問題。另外，在上述(4)方法中，存在工序中晶片容易彎曲或破裂等問題。而與此相對，本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置不會(huì)產(chǎn)生上述的問題且能夠提高高溫反向偏壓耐量。
[0038]根據(jù)本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，能夠制造如上述那樣具有較高的高溫反向偏壓耐量的優(yōu)良的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。
[0039]并且，根據(jù)本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，從后述的實(shí)施例也可知，雖然使用實(shí)質(zhì)上不含鉛的玻璃復(fù)合物，但與以往的使用由含鉛玻璃構(gòu)成的玻璃復(fù)合物時(shí)同樣能夠獲得以下的效果:(I)能夠以合適的溫度(例如1100°c以下)燒制玻璃復(fù)合物；(2)玻璃復(fù)合物對工序中使用的藥品(例如王水和電鍍液)具有耐藥性；(3)因?yàn)椴Ａ?fù)合物具有接近硅的線膨脹系數(shù)的線膨脹系數(shù)(特別是在50°C~550°C下的平均線膨脹系數(shù)接近硅的線膨脹系數(shù))所以能夠在很大程度上減小工序中晶片的彎曲；進(jìn)一步，(4)制造出的玻璃層具有優(yōu)良的絕緣性因而能夠制造反向特性優(yōu)良的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。
[0040]另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃復(fù)合物中，含有至少某種特定成分(SiO2^B2O3等)不僅包括僅含有該某種特定成分的情況，還包括在玻璃復(fù)合物中不僅含有該某種特定成分還進(jìn)一步含有通?？赡芎械某煞值那闆r。
[0041]另外，在本發(fā)明的半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃復(fù)合物中，實(shí)質(zhì)上不含有某種特定元素(Pb、As等)是指不將該某種特定元素作為成分含有，但不排除上述特定元素作為雜質(zhì)混入構(gòu)成玻璃的各成分的原料中的玻璃復(fù)合物。這在本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法以及半導(dǎo)體裝置中也同樣。
[0042]另外，在半導(dǎo)體接合保護(hù)用玻璃復(fù)合物如本發(fā)明這樣為所謂的氧化物系的玻璃復(fù)合物的情況下，不含有 某種特定元素(Pb、As等)是指不含有該某種特定元素的氧化物、該某種特定元素的氮化物。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0043]圖1是顯示用于說明實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10的圖；
[0044]圖2是顯示用于說明實(shí)施方式一中的臺面型半導(dǎo)體元件100的圖；
[0045]圖3是顯示用于說明實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10的效果的圖；
[0046]圖4是顯示用于說明實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；
[0047]圖5是顯示用于說明實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；
[0048]圖6是顯示用于說明實(shí)施方式二中的臺面型半導(dǎo)體元件102的圖；
[0049]圖7是顯示用于說明實(shí)施方式二涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；
[0050]圖8是顯示用于說明實(shí)施方式二涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖；
[0051]圖9是顯示實(shí)施例的條件及結(jié)果的圖表；
[0052]圖10是用于說明初步評價(jià)中在玻璃層124的內(nèi)部產(chǎn)生的泡b的圖；
[0053]圖11是用于說明正式評價(jià)中在玻璃層124的內(nèi)部產(chǎn)生的泡b的照片；
[0054]圖12是顯示高溫反向偏壓試驗(yàn)結(jié)果的圖；
[0055]圖13是顯示用于說明變形例中的臺面型半導(dǎo)體元件200的圖；以及
[0056]圖14是顯示用于說明以往的臺面型半導(dǎo)體元件900的圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0057]以下，基于附圖所示的實(shí)施方式對本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置以及樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說明。
[0058]<實(shí)施方式一 >
[0059]1.樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置
[0060]圖1是顯示用于說明實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10的圖。圖1(a)是樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10的斜視圖，圖1 (b)是從樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10去除了樹脂后的平面圖，圖1 (C)是從樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10去除了樹脂后的側(cè)面圖。
[0061]圖2是顯示用于說明實(shí)施方式一中的臺面型半導(dǎo)體元件100的圖。
[0062]實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10，如圖1所示，包括臺面型半導(dǎo)體元件100，以及封裝臺面型半導(dǎo)體元件100的鑄模用樹脂40。臺面型半導(dǎo)體元件100被放置在由引腳(lead)21、引腳22及下墊板(die pat) 23所構(gòu)成的引線框架(lead frame) 20 φ的下墊板23上。臺面型半導(dǎo)體元件100的一個(gè)電極通過下墊板23與引腳21相連接，臺面型半導(dǎo)體元件100的另一個(gè)電極通過金線(wire) 30與引腳22相連接。
[0063]臺面型半導(dǎo)體元件100，如圖2所示，包括在包圍臺面區(qū)域A的外圍錐形區(qū)域B具有PN結(jié)露出部C的臺面型半導(dǎo)體基體108 、以及至少覆蓋外圍錐形區(qū)域B的玻璃層124。外圍錐形區(qū)域B被玻璃層124直接覆蓋。
[0064]臺面型半導(dǎo)體基體108具有η —型半導(dǎo)體層110、通過從η—型半導(dǎo)體層110—側(cè)的表面擴(kuò)散P型雜質(zhì)而形成的P+型半導(dǎo)體層112、以及通過從η—型半導(dǎo)體層110另一側(cè)的表面擴(kuò)散η型雜質(zhì)而形成的η+型半導(dǎo)體層114。臺面型半導(dǎo)體元件100是PN二極管(diode)。另外，在圖2中，符號134表不陽極(anode)電極層,符號136表不陰極(cathode)電極層。
[0065]并且，在實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10中，臺面型半導(dǎo)體元件100的特征在于具有實(shí)質(zhì)上不含鉛的玻璃層作為玻璃層124。作為這樣的玻璃層，可以是使用由實(shí)質(zhì)上不含有Pb、As、Sb、L1、Na、K的玻璃復(fù)合物形成的玻璃層。作為這樣的玻璃復(fù)合物，非常合適的例子有實(shí)質(zhì)上不含有Pb、P、As、Sb、L1、Na、K的玻璃復(fù)合物(參考權(quán)利要求5)，以及實(shí)質(zhì)上不含有Pb、B、P、As、Sb、L1、Na、K的玻璃復(fù)合物(參考權(quán)利要求9)等。
[0066]當(dāng)為前者時(shí)，作為上述的玻璃復(fù)合物，可以是(I)至少含有SiO2, B2O3, Al2O3, ZnO,以及含有CaO、MgO和BaO中至少兩種堿土金屬氧化物的玻璃復(fù)合物，也可以是(2)至少含有SiO2, Al2O3, ZnO, CaO,以及3mol%~10mol%的B2O3的玻璃復(fù)合物，還可以是(3)至少含有SiO2, Al2O3，堿土金屬氧化物，以及從鎳氧化物、銅氧化物、錳氧化物及鋯氧化物構(gòu)成的群中選擇出的至少一種金屬氧化物的玻璃復(fù)合物。
[0067]當(dāng)為后者時(shí)，作為上述的玻璃復(fù)合物，可以是(4)至少含有Si02，Al203，Mg0，Ca0的玻璃復(fù)合物，也可以是(5)至少含有SiO2, Al2O3, ZnO的玻璃復(fù)合物。
[0068]另外，在這種情況下，含有某種特定成分不僅包括僅含有該某種特定成分的情況，還包括在玻璃復(fù)合物中不僅含有該某種特定成分還進(jìn)一步含有通?？赡芎械某煞值那闆r。另外，實(shí)質(zhì)上不含有某種特定元素是指不將該某種特定元素作為成分含有，但不排除上述特定元素作為雜質(zhì)混入構(gòu)成玻璃的各成分的原料中的玻璃復(fù)合物。另外，不含有某種特定元素是指不含有該某種特定元素的氧化物、該某種特定元素的氮化物。
[0069]其中，作為(I)中記載的玻璃復(fù)合物，可以使用SiO2的含量在41.1mo 1%~61.1mo 1%的范圍內(nèi)，B2O3的含量在5.8mol%~15.8mol%的范圍內(nèi)，Al2O3的含量在
7.4mol%~17.4mol%的范圍內(nèi),ZnO的含量在3.0mo I %~24.8mol%的范圍內(nèi),堿土金屬氧化物的含量在5.5mol%~15.5mol%的范圍內(nèi)，鎳氧化物的含量在0.01mol%~3.0mo 1%的范圍內(nèi)的玻璃復(fù)合物。
[0070]在這種情況下，可以使用堿土金屬氧化物中CaO的含量在2.8mol%~7.8mol%的范圍內(nèi)，MgO的含量在1.1mo 1%~3.1mo 1%的范圍內(nèi)，BaO的含量在1.7mol%~4.7mol%的范圍內(nèi)的玻璃復(fù)合物。
[0071]在這種情況下，也可以使用堿土金屬氧化物中CaO的含量在3.8mol%~10.9mol%的范圍內(nèi)，MgO的含量在1.7mol%~4.7mol%的范圍內(nèi)的玻璃復(fù)合物。
[0072]在這種情況下，也可以使用堿土金屬氧化物中CaO的含量在3.3mol%~9.3mol%的范圍內(nèi)，BaO的含量在2.2mol%~6.2mol%的范圍內(nèi)的玻璃復(fù)合物。
[0073]在這種情況下，也可以使用堿土金屬氧化物中MgO的含量在2.2mol%~6.2mol%的范圍內(nèi)，BaO的含量在3.3mol%~9.3mol%的范圍內(nèi)的玻璃復(fù)合物。
[0074]另外，還可以使用不含有鎳氧化物的玻璃復(fù)合物。
[0075]另外，作為(2)中記載的玻璃復(fù)合物，例如可以使用SiO2的含量在32mol%~48mol%的范圍內(nèi)(例如40mol%)，Al2O3的含量在9mol%~13mol%的范圍內(nèi)(例如llmol%)，ZnO的含量在18mol%~28mol%的范圍內(nèi)(例如23mol%)，CaO的含量在15mol%~23mol%的范圍內(nèi)(例如19mol%)，B203的含量在3mol%~10mol%的范圍內(nèi)(例如7mol%)的玻璃復(fù)合物。
[0076]另外，作為(3)中記載的玻璃復(fù)合物，例如可以使用SiO2的含量在53mol%~73mol%的范圍內(nèi)(例如62.6mol%), Al2O3的含量在llmol%~21mol%的范圍內(nèi)(例如15.3mol%)，CaO的含量在3mol%~9mol%的范圍內(nèi)(例如5.5mol%),Mg0的含量在llmol%~21mol%的范圍內(nèi)(例如15.6mol%),鎳氧化物的含量在0.01mol%~3mol%的范圍內(nèi)(例如lmol%)的玻璃復(fù)合物。
[0077]另外，也可以使用SiO2的含量在32mol%~48mol%的范圍內(nèi)(例如39.6mol%),Al2O3的含量在9mol%~13mol%的范圍內(nèi)(例如10.9mol%)，CaO的含量在15mol%~23mol%的范圍內(nèi)(例如18.8mol%)，Zn0的含量在18mol%~28mol%的范圍內(nèi)(例如22.8mol%)，B203的含量在3mol%~10mol%的范圍內(nèi)(例如6.9mol%)，鎳氧化物的含量在0.0 Imo I %~3mol%的范圍內(nèi)(例如lmol%)的玻璃復(fù)合物。
[0078]另外，作為(4)中記載的玻璃復(fù)合物，例如可以使用SiO2的含量在53mol%~73mol%的范圍內(nèi)(例如63.2mol%), Al2O3的含量在llmol%~21mol%的范圍內(nèi)(例如
15.5mol%), MgO的含量在llmol%~21mol%的范圍內(nèi)(例如15.7mol%), CaO的含量在3mol%~6mol%的范圍內(nèi)(例如5.6mol%)的玻璃復(fù)合物。
[0079]另外，作為(5)中記載的玻璃復(fù)合物，例如可以使用SiO2的含量在40mol%~60mol%的范圍內(nèi)(例如50mol%)，Al2O3的含量在5mol%~15mol%的范圍內(nèi)(例如10mol%)，ZnO的含量在30mol%~50mol%的范圍內(nèi)(例如40mol%)的玻璃復(fù)合物。
[0080]2.樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的效果
[0081] 圖3是顯示用于說明實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10的效果的圖。圖3 (a)是顯示對實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10施加了反向電壓時(shí)的狀態(tài)的圖，圖3 (b)是顯示對比較例涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置施加了反向電壓時(shí)的狀態(tài)的圖。另外，圖3中虛線表示耗盡層的前端部。比較例涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置是將以往的臺面型半導(dǎo)體元件900用樹脂鑄模而制成的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。另外，圖3 (b)中的BT試驗(yàn)后指的是聞溫反向偏壓試驗(yàn)后。
[0082]根據(jù)實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10，因?yàn)榕_面型半導(dǎo)體元件100具有由電容率比含鉛玻璃低的無鉛玻璃(不含鉛的玻璃)構(gòu)成的玻璃層作為玻璃層124，所以不會(huì)像比較例涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置那樣當(dāng)進(jìn)行高溫反向偏壓試驗(yàn)時(shí)在鑄模樹脂與玻璃層的交界面以及玻璃層與半導(dǎo)體層的交界面誘發(fā)高密度的離子(參照圖3)，這樣就能夠與以往相比減小在高溫 反向偏壓試驗(yàn)中增大的漏電流。
[0083]其結(jié)果，實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10雖然是一種與以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置同樣具有將臺面型半導(dǎo)體元件用樹脂鑄模而形成的結(jié)構(gòu)，但還是一種具有比以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置更高的高溫反向偏壓耐量的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。即、實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10既是一種將臺面型半導(dǎo)體元件用樹脂鑄模而制成的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，還是一種具有比以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置更高的高溫反向偏壓耐量的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。
[0084]3.樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法
[0085]實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10能夠通過以下的方法(實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法)制造。
[0086]圖4和圖5是顯示用于說明實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。圖4 (a)~圖4 (d)和圖5 (a)~圖5 (d)為各工序圖。
[0087]實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，如圖4和圖5所示，依次實(shí)施:“半導(dǎo)體基板準(zhǔn)備工序”、“溝道形成工序”、“玻璃層形成工序”，“光致抗蝕劑(photoresist)形成工序”、“氧化膜去除工序”、“粗面化區(qū)域形成工序”、“電極形成工序”、“半導(dǎo)體基板切斷工序”及“樹脂封裝工序”。下面依工序順序?qū)?shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說明。
[0088](a)半導(dǎo)體基板準(zhǔn)備工序
[0089]首先,通過從η—型半導(dǎo)體基板(η—型娃基板)110 一側(cè)的表面擴(kuò)散P型雜質(zhì)形成P +型半導(dǎo)體層112，通過從另一側(cè)的表面擴(kuò)散η型雜質(zhì)形成η +型半導(dǎo)體層114，從而形成具有與主面平行的PN結(jié)的半導(dǎo)體基板。之后，通過熱氧化在P +型半導(dǎo)體層112和η +型半導(dǎo)體層114的表面形成氧化膜116、118 (參照圖4 (a))。
[0090](b)溝道形成工序
[0091]其次，通過光刻法，在氧化膜116的預(yù)定部位形成預(yù)定的開口部。在氧化膜的蝕刻(etching)后,繼續(xù)進(jìn)行半導(dǎo)體基板的蝕刻,從而從半導(dǎo)體基板一側(cè)的表面形成深度超過PN結(jié)的溝道120 (參照圖4 (b))。
[0092](C)玻璃層形成工序
[0093]其次，在溝道120的表面，通過電泳法在溝道120的內(nèi)面及其近旁的半導(dǎo)體基板表面形成由玻璃復(fù)合物構(gòu)成的層的同時(shí)，通過燒制該由玻璃復(fù)合物構(gòu)成的層來形成鈍化用的玻璃層124 (參照圖4 (C))。因此，溝道120內(nèi)部的PN結(jié)露出部成為被玻璃層124直接覆蓋的狀態(tài)。另外，如上所述，作為玻璃復(fù)合物可以使用實(shí)質(zhì)上不含鉛的各種玻璃復(fù)合物。[0094](d)光致抗蝕劑形成工序
[0095]其次，形成覆蓋玻璃層124的表面的光致抗蝕劑126 (參照圖4 (d))。
[0096](e)氧化膜去除工序
[0097]其次，以光致抗蝕劑126為掩膜(mask)進(jìn)行氧化膜116的蝕刻，去除形成鍍鎳電極膜的部位130上的氧化膜116 (參照圖5 (a))。
[0098](f)粗面化區(qū)域形成工序
[0099]其次，對形成鍍鎳電極膜的部位130上的半導(dǎo)體基板表面進(jìn)行粗面化處理，形成用于提高鍍鎳電極與半導(dǎo)體基板的密接性的粗面化區(qū)域132 (參照圖5 (b))。
[0100](g)電極形成工序
[0101]其次，對半導(dǎo)體基板進(jìn)行鍍鎳，在粗面化區(qū)域132上形成陽極電極134的同時(shí)，在半導(dǎo)體基板另一側(cè)的表面形成陰極電極136 (參照圖5 (C))。
[0102](h)半導(dǎo)體基板切斷工序
[0103]其次，通過切割(dicing)等在玻璃層124的中央部將半導(dǎo)體基板切斷，將半導(dǎo)體基板切片(chip)化，從而制造成臺面型半導(dǎo)體元件(PN 二極管)100 (參照圖5 (d))。
[0104](i)樹脂封裝工序
[0105]其次，通過在沒有圖示的引線框架(參照圖1)中的下墊板23上安裝臺面型半導(dǎo)體元件100，從而將臺面型半導(dǎo)體元件100 —側(cè)的電極與引腳21連接的同時(shí)，用金線30將臺面型半導(dǎo)體元件100另一側(cè)的電極與引腳22連接。之后，把它們放入沒有圖示的樹脂封裝用模具后，把鑄模用樹脂注入到模具中并使其硬化，來制造樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。只要將樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置從模具中取出，就得到了實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10。
[0106]按以上方法即可制造實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10。
[0107]<實(shí)施方式二 >
[0108]圖6是顯示用于說明實(shí)施方式二中的臺面型半導(dǎo)體元件102的圖。
[0109]實(shí)施方式二涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置12 (沒有圖示)基本具有與實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10相同的結(jié)構(gòu)，但臺面型半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10中的不同。即、在實(shí)施方式二的臺面型半導(dǎo)體元件102中，如圖6所示，外圍錐形區(qū)域B是通過絕緣層121被玻璃層124所覆蓋的。
[0110]這樣，雖然實(shí)施方式二涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置12中的臺面型半導(dǎo)體元件的結(jié)構(gòu)與實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10不同，但是因?yàn)榕_面型半導(dǎo)體元件102與實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10同樣具有由電容率比含鉛玻璃低的無鉛玻璃(不含鉛的玻璃)構(gòu)成的玻璃層作為玻璃層124，所以當(dāng)進(jìn)行高溫反向偏壓試驗(yàn)時(shí)不會(huì)在鑄模樹脂與玻璃層的交界面以及玻璃層與半導(dǎo)體層的交界面誘發(fā)高密度的離子，這樣就能夠與以往相比減小在高溫反向偏壓試驗(yàn)中增大的漏電流。
[0111]其結(jié)果，實(shí)施方式二涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置12雖然是一種與以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置同樣具有將臺面型半導(dǎo)體元件用樹脂鑄模而形成的結(jié)構(gòu)，但還是一種具有比以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置更高的高溫反向偏壓耐量的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。即、實(shí)施方式二涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置12既是一種將臺面型半導(dǎo)體元件用樹脂鑄模而制成的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，還是一種具有比以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置更高的高溫反向偏壓耐量的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。
[0112]另外，根據(jù)實(shí)施方式二涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置12，因?yàn)橥鈬F形區(qū)域B是通過絕緣層121被玻璃層124所覆蓋的，所以可以獲得在燒制工序中難以產(chǎn)生氣泡的效果以及能夠?qū)渲庋b型半導(dǎo)體裝置的反向漏電流進(jìn)一步降低的效果。
[0113]實(shí)施方式二涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置12可以通過以下的方法(實(shí)施方式二涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法)來制造。
[0114]圖7和圖8是顯示用于說明實(shí)施方式二涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法的圖。圖7 (a)~圖7 (d)和圖8 (a)~圖8 (d)為各工序圖。
[0115]實(shí)施方式二涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，如圖7和圖8所示，依次實(shí)施:“半導(dǎo)體基板形成工序”、“溝道形成工序”、“絕緣層形成工序”、“玻璃層形成工序”，“光致抗蝕劑形成工序”、“氧化膜去除工序”、“粗面化區(qū)域形成工序”、“電極形成工序”、“半導(dǎo)體基板切斷工序”及“樹脂封裝工序”。下面依工序順序?qū)?shí)施方式二涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行說明。
[0116](a)半導(dǎo)體基板準(zhǔn)備工序
[0117]首先,通過從η—型半導(dǎo)體基板(η—型娃基板)110 一側(cè)的表面擴(kuò)散P型雜質(zhì)形成P +型半導(dǎo)體層112，通過從另一側(cè)的表面擴(kuò)散η型雜質(zhì)形成η +型半導(dǎo)體層114，從而形成具有與主面平行的PN結(jié)的半導(dǎo)體基板。之后，通過熱氧化在P +型半導(dǎo)體層112和η +型半導(dǎo)體層114的表面形成氧 化膜116、118。
[0118](b)溝道形成工序
[0119]其次，通過光刻法，在氧化膜116的預(yù)定部位形成預(yù)定的開口部。在氧化膜的蝕刻后，繼續(xù)進(jìn)行半導(dǎo)體基板的蝕刻，從而從半導(dǎo)體基板一側(cè)的表面形成深度超過PN結(jié)的溝道120 (參照圖 7 (a))。
[0120](C)絕緣層形成工序
[0121]其次，通過使用干氧(DryO2)的熱氧化法，在溝道120的內(nèi)面形成由硅氧化膜構(gòu)成的絕緣層121 (參考圖7 (b))。將絕緣層121的厚度設(shè)定在5nm~60nm的范圍內(nèi)(例如20nm)。絕緣層的形成是通過把半導(dǎo)體基體放進(jìn)擴(kuò)散爐后，在流通氧氣和900°C溫度的條件下處理10分鐘而進(jìn)行的。當(dāng)絕緣層121的厚度未滿5nm時(shí)，可能不能獲得反向電流降低的效果，而當(dāng)絕緣層121的厚度超過60nm時(shí)，在隨后的玻璃層形成工序中可能會(huì)有不能通過電泳法形成由玻璃復(fù)合物構(gòu)成的層的情況。
[0122](d)玻璃層形成工序
[0123]其次，通過電泳法在溝道120的內(nèi)面及其附近的半導(dǎo)體基板表面上形成由玻璃復(fù)合物構(gòu)成的層的同時(shí)，通過燒制該由玻璃復(fù)合物構(gòu)成的層來形成鈍化用的玻璃層124(參照圖7(c))。另外，當(dāng)在溝道120的內(nèi)面形成由玻璃復(fù)合物構(gòu)成的層時(shí)，是形成將溝道120的內(nèi)面通過絕緣層121覆蓋的由玻璃復(fù)合物構(gòu)成的層。因此，溝道120內(nèi)部的PN結(jié)露出部成為通過絕緣層121被玻璃層124所覆蓋的狀態(tài)。
[0124](e)光致抗蝕劑形成工序
[0125]其次，形成覆蓋玻璃層124的表面的光致抗蝕劑126 (參照圖7 (d))。
[0126](f)氧化膜去除工序
[0127]其次，以光致抗蝕劑126為掩膜進(jìn)行氧化膜116的蝕刻，去除形成鍍鎳電極膜的部位130的氧化膜116 (參照圖8 (a))。
[0128](g)粗面化區(qū)域形成工序
[0129]其次，對形成鍍鎳電極膜的部位130的半導(dǎo)體基板表面進(jìn)行粗面化處理，形成用于提高鍍鎳電極和半導(dǎo)體基板的密接性的粗面化區(qū)域132 (參照圖8 (b))。
[0130](h)電極形成工序
[0131]其次，對半導(dǎo)體基板進(jìn)行鍍鎳，在粗面化區(qū)域132上形成陽極電極134的同時(shí)，在半導(dǎo)體基板另一側(cè)的表面形成陰極電極136 (參照圖8 (C))。
[0132](i)半導(dǎo)體基板切斷工序
[0133]其次，通過切割等在玻璃層124的中央部將半導(dǎo)體基體切斷，將半導(dǎo)體基體切片化，從而制成臺面型半導(dǎo)體元件(PN 二極管)102 (參照圖8 (d))。
[0134](j)樹脂封裝工序
[0135]其次，通過在沒有圖示的引線框架(參照圖1)中的下墊板23上安裝臺面型半導(dǎo)體元件102，從而將臺面型半導(dǎo)體元件102 —側(cè)的電極與引腳21連接的同時(shí)，用金線30將臺面型半導(dǎo)體元件102另一側(cè)的電極與引腳22連接。之后，把它們放入沒有圖示的樹脂封裝用模具后，把鑄模用樹脂注入到模具中并使其硬化，來制造樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。只要將樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置從模具中取出，就得到了實(shí)施方式二涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置12。
[0136]按以上方法即可制造實(shí)施方式二涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置12。
[0137]<實(shí)施例>
[0138]1.試料的制備
[0139]圖9是顯示實(shí)施例的條件及結(jié)果的圖表。按實(shí)施例1~8以及比較例I~2所示的組成比(參照圖9)調(diào)配原料，將其用混合機(jī)充分?jǐn)嚢瑁髮⒃摶旌虾蟮脑戏湃朐陔姞t中上升至預(yù)定溫度(1350°C~1550°C)的白金坩堝中，熔融2小時(shí)。之后，使熔液流出至水冷輥，獲得薄片狀的玻璃片(glass flake)。然后將該玻璃片用球磨機(jī)(ball mill)粉碎至平均粒徑為5 μ m的粉末，獲得粉末狀的玻璃復(fù)合物。
[0140]另外，實(shí)施例中使用的原料為Si02、H3B03、Al203、Zn0、CaC03、Mg0、BaC03、Ni0 及 PbO。
[0141]2.對通過上述方法獲得的各玻璃復(fù)合物進(jìn)行以下評價(jià)項(xiàng)目的評價(jià)。
[0142](I)評價(jià)項(xiàng)目I (燒制溫度)
[0143]如果燒制溫度過高，在制造中會(huì)給半導(dǎo)體裝置帶來較大影響，因而對燒制溫度在1100°C以下的評價(jià)為“O”(表示“好”)，而對燒制溫度超過1100°C的評價(jià)為“X”(表示“不好”)。
[0144](2)評價(jià)項(xiàng)目2 (耐藥品性)
[0145]當(dāng)玻璃復(fù)合物對王水和電鍍液均表現(xiàn)出難溶性時(shí)評價(jià)為“ O ”，當(dāng)對王水和電鍍液中的至少一種表現(xiàn)出可溶性時(shí)則評價(jià)為“ X ”。
[0146](3)評價(jià)項(xiàng)目3 (平均線膨脹系數(shù))
[0147]用上述“1.試料的制備”欄中獲得的熔液制作薄片狀的玻璃板，然后使用該薄片狀的玻璃板測定50°C~550°C的玻璃復(fù)合物的平均線膨脹系數(shù)。平均線膨脹系數(shù)的測定是使用島津制作所制造的熱機(jī)械分析裝置TMA-60，以長度為20mm的硅單晶作為標(biāo)準(zhǔn)試料，通過全膨脹測定法(升溫速度10°C /分)來進(jìn)行的。根據(jù)這個(gè)結(jié)果，當(dāng)50°C~550°C的玻璃復(fù)合物的平均線膨脹系數(shù)與硅的平均線膨脹系數(shù)(3.73X10 —6)之間的差在0.7X10 —6以下時(shí)評價(jià)為“〇”，當(dāng)該差超過0.7 X 10 —6時(shí)則評價(jià)為“ X ”。
[0148](4)評價(jià)項(xiàng)目4 (絕緣性)
[0149]通過與實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法相同的方法制造臺面型半導(dǎo)體元件，測定制造出的臺面型半導(dǎo)體元件的反向特性。根據(jù)這個(gè)結(jié)果，當(dāng)臺面型半導(dǎo)體元件的反向特性在正常范圍內(nèi)時(shí)評價(jià)為當(dāng)臺面型半導(dǎo)體元件的反向特性不在正常范圍內(nèi)時(shí)則評價(jià)為“ X ”。
[0150](5)評價(jià)項(xiàng)目5 (有無結(jié)晶化)
[0151]在通過與實(shí)施方式四涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法相同的方法制造半導(dǎo)體裝置(PN 二極管)的過程中，如果沒有發(fā)生結(jié)晶化而完成了玻璃化則評價(jià)為“〇”，如果由于結(jié)晶化而沒有完成玻璃化則評價(jià)為“ X ”。
[0152](6)評價(jià)項(xiàng)目6 (有無產(chǎn)生泡)
[0153]通過與實(shí)施方式一涉及的半導(dǎo)體裝置的制造方法相同的方法制作臺面型半導(dǎo)體元件，觀察在玻璃層124的內(nèi)部(特別是與硅基板的交界面近旁)是否產(chǎn)生了泡(初步評價(jià))。另外，在IOmm見方的硅基板上涂敷實(shí)施例1~8和比較例I~2涉及的玻璃復(fù)合物從而形成由玻璃復(fù)合物構(gòu)成的層，同時(shí)通過燒制該由玻璃復(fù)合物構(gòu)成的層來形成玻璃層，觀察在玻璃層的內(nèi)部(特 別是與硅基板的交界面近旁)是否產(chǎn)生了泡(正式評價(jià))。
[0154]圖10是用于說明初步評價(jià)中在玻璃層124內(nèi)部產(chǎn)生的泡b的圖。圖10 (a)是未產(chǎn)生泡b時(shí)的半導(dǎo)體裝置的截面圖，圖10 (b)是產(chǎn)生了泡b時(shí)的半導(dǎo)體裝置的截面圖。圖11是用于說明正式評價(jià)中在玻璃層124的內(nèi)部產(chǎn)生的泡b的照片。圖11 (a)是將未產(chǎn)生泡b時(shí)的娃基板和玻璃層的交界面放大顯不的圖，圖11 (b)是將產(chǎn)生了泡b時(shí)的娃基板和玻璃層的交界面放大顯示的圖。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果明確了初步評價(jià)的結(jié)果與本發(fā)明的評價(jià)結(jié)果有著良好的對應(yīng)關(guān)系。另外，在正式評價(jià)中，當(dāng)在玻璃層的內(nèi)部未產(chǎn)生直徑在50 μ m以上的泡時(shí)評價(jià)為“〇”，當(dāng)在玻璃層的內(nèi)部產(chǎn)生了 I~20個(gè)直徑在50 μ m以上的泡時(shí)評價(jià)為“Λ”(表示“不太好”)，當(dāng)在玻璃層的內(nèi)部產(chǎn)生了 21個(gè)以上直徑在50 μ m以上的泡時(shí)則評價(jià)為“ X ”。
[0155](7)評價(jià)項(xiàng)目7 (高溫反向偏壓耐量)
[0156]將通過和實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法相同的方法制造樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，對制造出的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置進(jìn)行高溫反向偏壓試驗(yàn)，從而測定高溫反向偏壓耐量。高溫反向偏壓耐量的測定是通過向溫度條件被設(shè)定為150°C的恒溫槽和高溫反向偏壓試驗(yàn)機(jī)中投入試料后，在對陽極電極和陰極電極之間施加600V電壓的狀態(tài)下，總共經(jīng)過70小時(shí)且每10分鐘測定一次反向電流來進(jìn)行的。
[0157]圖12是顯示高溫反向偏壓試驗(yàn)結(jié)果的圖。在圖12中，實(shí)線表示的是使用實(shí)施例1的玻璃復(fù)合物制成的試料的反向電流，虛線表示的是使用比較例I的玻璃復(fù)合物制成的試料的反向電流。如圖12所示，明確了對于使用比較例I的玻璃復(fù)合物制成的試料，漏電流(反向電流)在高溫反向偏壓試驗(yàn)開始后隨著溫度上升而增大后，隨著時(shí)間的經(jīng)過漏電流(反向電流)繼續(xù)增大。還明確了與此相對，對于使用實(shí)施例1涉及的玻璃復(fù)合物制成的試料，漏電流(反向電流)在高溫反向偏壓試驗(yàn)開始后隨著溫度的上升而增大后，漏電流(反向電流)幾乎不再增大。如上，如果在高溫反向偏壓試驗(yàn)開始后漏電流(反向電流)隨著溫度的上升而增大后漏電流(反向電流)幾乎不再增大，則評價(jià)為“〇”，如果在高溫反向偏壓試驗(yàn)開始后漏電流(反向電流)隨著溫度的上升而增大后漏電流(反向電流)還隨著時(shí)間的經(jīng)過而繼續(xù)增大，則評價(jià)為“ X ”。
[0158](8)綜合評價(jià)
[0159]當(dāng)上述評價(jià)項(xiàng)目I~7的各評價(jià)都為“〇”時(shí)評價(jià)為當(dāng)在各評價(jià)中有至少有一個(gè)“Λ”或“ X，，時(shí)，則評價(jià)為“ X ”。
[0160]3.評價(jià)結(jié)果
[0161]從圖9也可知，比較例I~2涉及的玻璃復(fù)合物都在至少一個(gè)評價(jià)項(xiàng)目中有“ X ”的評價(jià)，因此得到了“ X ”的總評價(jià)。即，比較例I涉及的玻璃復(fù)合物在評價(jià)項(xiàng)目7中得到了 “ X ”的評價(jià)。另外，比較例2涉及的玻璃復(fù)合物在評價(jià)項(xiàng)目2中得到了 “ X ”的評價(jià)。
[0162]與此相對，實(shí)施例1~8涉及的玻璃復(fù)合物在所有的評價(jià)項(xiàng)目(評價(jià)項(xiàng)目I~7)中均被評價(jià)為“〇”，因此明確了實(shí)施例1~8涉及的玻璃復(fù)合物都可以制造出具有比以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置更高的高溫反向偏壓耐量的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。另外，還明確了:(1)能夠在合適的溫度(例如1100°C以下)下燒制玻璃復(fù)合物；(2)玻璃復(fù)合物能夠承受在工序中使用的藥品(例如王水和電鍍液)；(3)因?yàn)椴Ａ?fù)合物具有接近硅的線膨脹系數(shù)的線膨脹系數(shù)(特別是在50°C~550°C下的平均線膨脹系數(shù)接近硅的線膨脹系數(shù))所以能夠在很大程度上減小工序中晶片的彎曲；并且(4)制造出的玻璃層具有優(yōu)良的絕緣性因而能夠制造反向特性優(yōu)良的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。
[0163]以上，基于上述實(shí)施方式對本發(fā)明的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置以及樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法進(jìn)行了說明，但本發(fā)明不限于此，只要是在不脫離這一主旨的范圍內(nèi)均可以實(shí)施。例如還可以進(jìn)行如下的變形。
[0164](I)在上述的實(shí)施形方式一、二中，是使用實(shí)施方式一中記載的玻璃復(fù)合物來形成玻璃層的，但本發(fā)明不限于此。例如，也可以使用實(shí)質(zhì)上不含鉛的其他玻璃復(fù)合物來形成玻璃層。
[0165](2)在上述的實(shí)施方式二中，是通過使用干氧(DryO2)的熱氧化法來形成絕緣層的，但本發(fā)明并不限于此。例如，也可以通過使用干氧和氮?dú)?DryO2+ N2)的熱氧化法來形成絕緣層，也可以通過使用濕氧(WetO2)的熱氧化法來形成絕緣層，還可以通過使用濕氧和氮?dú)?WetO2 + N2)的熱氧化法來形成絕緣層。
[0166](3)在上述的實(shí)施方式一、二中，使用了由二極管(PN二極管)構(gòu)成的臺面型半導(dǎo)體元件，但本發(fā)明并不限于此。例如，還可以使用由晶閘管(thyristor)構(gòu)成的臺面型半導(dǎo)體元件。另外，除了由晶閘管構(gòu)成的臺面型半導(dǎo)體元件，PN結(jié)露出的所有半導(dǎo)體裝置(例如，功率MOSFET、IGBT等)都可以適用于本發(fā)明。
[0167]圖13是顯示用于說明變形例中的臺面型半導(dǎo)體元件200的圖。
[0168]變形例涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置14 (沒有圖示)基本上具有與實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10相同的結(jié)構(gòu)，但在使用的是由晶閘管構(gòu)成的臺面型半導(dǎo)體元件這一點(diǎn)上，與實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10的情況不同。
[0169] 即、變形例涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置14是一種具有臺面型半導(dǎo)體元件200和鑄模用樹脂的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，半導(dǎo)體元件200包括在包圍臺面區(qū)域的外圍錐形區(qū)域具有PN結(jié)露出部的臺面型半導(dǎo)體基體以及至少覆蓋外圍錐形區(qū)域的玻璃層224，鑄模用樹脂是用于封裝臺面型半導(dǎo)體元件200的鑄模用樹脂。臺面型半導(dǎo)體元件200具有實(shí)質(zhì)上不含有鉛的玻璃層作為玻璃層224。
[0170]變形例中的臺面型半導(dǎo)體元件200是晶閘管,如圖13所示,包括:n—型半導(dǎo)體層210、被設(shè)置為與η—型半導(dǎo)體層210相接觸的第一 P+型半導(dǎo)體層212、被設(shè)置為與η —型半導(dǎo)體層210相接觸的第二 P +型半導(dǎo)體層214、形成在第二 P +型半導(dǎo)體層214表面的η +型半導(dǎo)體區(qū)域216、與第一ρ+型半導(dǎo)體層212相連接的陽極電極234、與η +型半導(dǎo)體區(qū)域216相連接的陰極電極236、以及與第二 ρ+型半導(dǎo)體層214相連接的柵極(gate)電極238。
[0171]如上，變形例涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置14雖然在使用了由晶閘管構(gòu)成的臺面型半導(dǎo)體元件這一點(diǎn)上與實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10的情況不同，但由于與實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10同樣是臺面型半導(dǎo)體元件具有由電容率比含鉛玻璃低的無鉛玻璃(不含鉛的玻璃)構(gòu)成的玻璃層作為玻璃層，因此，雖然與以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置同樣具有把臺面型半導(dǎo)體元件用樹脂鑄模而形成的結(jié)構(gòu)，但還是一種與實(shí)施方式一涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置10同樣具有比以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置更高的高溫反向偏壓耐量的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。即、變形例涉及的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置14既是一種把臺面型半導(dǎo)體元件用樹脂鑄模而制成的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，還是一種具有比以往的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置更高的高溫反向偏壓耐量的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置。
[0172]符號說明
[0173]10…樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，20...引線框架，21、22…引腳，23...下墊板，30...金線，40…樹脂，100、102、2 00…臺面型半導(dǎo)體元件，110、910…η—型半導(dǎo)體層，112、912…ρ +型半導(dǎo)體層，114、914…η—型半導(dǎo)體層，116、118、916、918…氧化膜，120、920…溝道，121...絕緣膜，124、924…玻璃層，126、926…光致抗蝕劑，130、930…形成鍍鎳電極膜的部位，132、932…粗面化區(qū)域，134、234，934…陽極電極，136、236、936…陰極電極，210…η —型半導(dǎo)體層，212…第一 ρ+型半導(dǎo)體層，214…第二 ρ+型半導(dǎo)體層，216…η+型半導(dǎo)體區(qū)域，238…柵極電極。
【權(quán)利要求】
1.一種樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，具有臺面型半導(dǎo)體元件和鑄模用樹脂，所述臺面型半導(dǎo)體元件包括在包圍臺面區(qū)域的外圍錐形區(qū)域具有PN結(jié)露出部的臺面型半導(dǎo)體基體以及至少覆蓋所述外圍錐形區(qū)域的玻璃層，所述鑄模用樹脂用于封裝所述臺面型半導(dǎo)體元件，其特征在于: 其中，所述臺面型半導(dǎo)體元件具有實(shí)質(zhì)上不含有鉛的玻璃層作為所述玻璃層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，其特征在于: 其中，所述外圍錐形區(qū)域被所述玻璃層直接覆蓋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，其特征在于: 其中，所述外圍錐形區(qū)域通過絕緣層被所述玻璃層所覆蓋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3中任一項(xiàng)所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，其特征在于: 其中，所述玻璃層是使用實(shí)質(zhì)上不含有Pb、As、Sb、L1、Na、K的玻璃復(fù)合物形成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，其特征在于: 其中，所述玻璃層是使用實(shí)質(zhì)上不含有Pb、P、As、Sb、L1、Na、K的玻璃復(fù)合物形成的。
6.根據(jù)權(quán)利要 求5所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，其特征在于: 其中，所述玻璃復(fù)合物至少含有SiO2, B2O3, Al2O3, ZnO，以及含有Ca0、Mg0和BaO中至少兩種堿土金屬氧化物。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，其特征在于: 其中，所述玻璃復(fù)合物至少含有Si02、Al203、Zn0、Ca0、以及3mol%~10mol%的B203。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，其特征在于: 其中，所述玻璃復(fù)合物至少含有Si02、Al2O3、堿土金屬氧化物，以及從鎳氧化物、銅氧化物、錳氧化物及鋯氧化物構(gòu)成的群中選擇出的至少一種金屬氧化物。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，其特征在于: 其中，所述玻璃層是使用實(shí)質(zhì)上不含有Pb、B、P、As、Sb、L1、Na、K的玻璃復(fù)合物形成的。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，其特征在于: 其中，所述玻璃復(fù)合物至少含有Si02、A1203、MgO、CaO0
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置，其特征在于: 其中，所述玻璃復(fù)合物至少含有Si02、A1203、ZnO0
12.一種樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，依次包括準(zhǔn)備具有與主面平行的PN結(jié)的半導(dǎo)體基板的半導(dǎo)體基板工序；從所述半導(dǎo)體基板一側(cè)的表面形成深度超過所述PN結(jié)的溝道的溝道形成工序；形成至少覆蓋所述溝道的內(nèi)面的玻璃層的玻璃層形成工序；通過沿所述溝道將所述半導(dǎo)體基板切斷從而制作臺面型半導(dǎo)體元件的半導(dǎo)體基板切斷工序；以及將所述臺面型半導(dǎo)體元件使用鑄模用樹脂封裝的樹脂封裝工序，其特征在于: 其中，在所述玻璃層形成工序中，使用實(shí)質(zhì)上不含有鉛的玻璃復(fù)合物來形成所述玻璃層。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，所述玻璃層形成工序包括形成直接覆蓋所述溝道的內(nèi)面的玻璃層的工序。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，所述玻璃層形成工序包括在所述溝道的內(nèi)面形成絕緣層的工序，以及形成將所述溝道的內(nèi)面通過所述絕緣層覆蓋的玻璃層的工序。
15.根據(jù)權(quán)利要求12~14中任一項(xiàng)所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，在所述玻璃層形成工序中，使用實(shí)質(zhì)上不含有Pb、As、Sb、L1、Na、K的玻璃復(fù)合物來形成所述玻璃層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，在所述玻璃層形成工序中，使用實(shí)質(zhì)上不含有Pb、P、As、Sb、L1、Na、K的玻璃復(fù)合物來形成所述玻璃層。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，所述玻璃復(fù)合物至少含有SiO2, B2O3, Al2O3, ZnO，以及含有Ca0、Mg0和BaO中至少兩種堿土金屬氧化物。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，所述玻璃復(fù)合物至少含有Si02、Al203、Zn0、Ca0、以及3mol%~10mol%的B203。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，所述玻璃復(fù)合物至少含有Si02、Al2O3、堿土金屬氧化物，以及從鎳氧化物、銅氧化物、錳氧化物及鋯氧化物構(gòu)成的群中選擇出的至少一種金屬氧化物。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，在所述玻璃層形成工序中，使用實(shí)質(zhì)上不含有Pb、B、P、As、Sb、L1、Na、K的玻璃復(fù)合物來形成所述玻璃層。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，所述玻璃復(fù)合物至少含有Si02、A1203、MgO、CaO0
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的樹脂封裝型半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征在于: 其中，所述玻璃復(fù)合物至少含有Si02、A1203、ZnO0
【文檔編號】C03C3/093GK104025267SQ201280050751
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2012年5月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月8日
【發(fā)明者】小笠原淳, 伊東浩二, 伊藤一彥, 六鎗広野 申請人:新電元工業(yè)株式會(huì)社