[发明专利]一种钝化保护半导体玻璃粉、制备方法及应用

说明书

本发明研发了一种钝化保护半导体玻璃粉的制备方法，并且该玻璃粉能够用于防止半导体氧化，防止酸、碱和光腐蚀半导体等。本发明制备出的无铅低熔点玻璃粉，能够通过溶胶‑凝胶法进行合成，并且在空气气氛下煅烧形成具有粘附性能强的玻璃态致密层。在溶胶‑凝胶过程中通过引入助剂能够进一步改善玻璃粉的玻璃化转变温度。本发明通过采用溶胶‑凝胶法合成R‑Al₂O₃‑B₂O₃‑SiO₂‑Bi₂O₃玻璃粉，为钝化保护半导体材料提供了一种新的思路。

技术领域

本发明涉及研发一种保护半导体材料的粉体，用于保护一种易被酸碱等物质腐蚀或易被氧化的半导体材料而开发设计的玻璃粉。

背景领域

半导体材料应用是非常广泛的,从电子管到晶体管再到大规模和超大规模集成电路的应用都包含大量半导体材料。半导体存在于我们生活的方方面面，为我们的生活中提供了极大的帮助。但是随着电子技术的迅速发展，对半导体的电气特性、可靠性以及小型化等要求越来越高，而半导体裸露的表面实际上是半导体晶格排列到终止的边缘，在这终止的边缘上存在着不饱和键,易引起半导体表面状态发生变化,从而引起器件的电学性能变差；有些半导体裸漏在空气中，容易受到酸、碱、光等物质的腐蚀，使其性能减弱甚至消失，故需对半导体表面进行钝化保护处理。

六十年代中期，美国通用电气公司首次采用多组分氧化物玻璃，用于二极管的钝化并兼作外形封装料，大大提高了二极管的性能。从七十年代开始,美、日、德等国竞相研究，使玻璃钝化技术在耐高压、耐高温、大功率半导体器件中的应用范围不断扩大。我国对用于半导体芯片的玻璃粉的研究开始于八十年代，起步较晚，且研制的玻璃粉品质较世界先进水平存在一定差距，半导体芯片生产制造需要的玻璃粉及其助剂很大程度上依赖于国外进口，因此，研制高品质低熔点玻璃粉迫在眉睫。

其中，采用熔凝玻璃对半导体p-n结进行钝化的玻璃钝化(简称GP)技术已广泛应用于半导体材料的生产制造中。GP技术的基础材料玻璃粉具备优良的电绝缘性能和化学稳定性，并且烧结后具有一定机械强度，因此选用熔点适宜且膨胀系数合适的玻璃粉在半导体p-n结表面制备一层玻璃膜可以对半导体芯片p-n结起到良好的钝化和保护作用。

研制能够形成有效保护层的低玻璃化转变温度的玻璃粉可以提高我国半导体材料的制造水平，促进我国半导体产业的发展和进步，提升我国在半导体材料市场的竞争力；可以克服大量半导体进口需求，实现半导体玻璃粉的自主知识产权以及国产化。因此，研制出钝化保护半导体和其他材料的玻璃粉刻不容缓。

众所周知，传统的玻璃粉采用熔融-淬火的方法制备，需要在高温(大于1000℃)下熔融、淬火，用行星式球磨机研磨，能耗高且存在一定的安全隐患。玻璃粉的玻璃化转变温度高、对半导体的粘结能力差，因此不能起到保护半导体的作用。更重要的是，在玻璃粉制备过程中如何实现较低玻璃化转变温度对于有效保护半导体p-n结具有重要意义。其中，可以通过调节助剂的类型和含量，降低玻璃粉的玻璃化转变温度，提高玻璃态致密层的粘附能力。

发明内容

针对背景技术存在的问题，本发明用溶胶-凝胶法制备了一种无铅、粘附性能强的玻璃粉用于钝化保护半导体材料。

本发明的玻璃粉为R-Al₂O₃-B₂O₃-SiO₂-Bi₂O₃(R为第二主族金属的氧化物)，原料质量组成如下所示：Bi₂O₃：49％-52％、SiO₂：27％-33％、B₂O₃：27％-33％、Al₂O₃：4％-8％、R：1-4％(R为第二主族金属的氧化物)。