[发明专利]封接玻璃组分以及含有该组分的导电性配方

说明书

本发明涉及封接玻璃组分和该组分的一种导电性混合物，更具体地说，本发明涉及将半导体芯片（也称为“晶片”）接合到陶瓷基板上的一种封接玻璃组分，更进一步地说，涉及通过低于400℃温度的烧结将这些晶片有效地接合到陶瓷基板上的一种组分。按照本发明的一个方面，将该封接玻璃组分配制成一种导电糊，例如银糊，它对于将硅半导体器件接合到陶瓷基板上特别有效。

使用填充银的玻璃把半导体器件接合到已金属化或未金属化的陶瓷基板上已是已知的，例如这些糊在Dietz等人的美国专利US4401767;Dietz等人的美国专利US4436785;Dietz等人的美国专利US4459166;Husson，Jr.等人的美国专利US4761224以及Husson，Jr等人的美国专利4636254中已有描述。

虽然，迄今已知的银糊组合物在半导体工业中已广泛使用，但是在使用这些组合物连接半导体器件、而该半导体器件又不能承受在接合到陶瓷基板上的过程中器件所暴露的高温时就会产生问题，直到现在所使用的封接玻璃组分和银糊的配方仍需要加热到高于400℃（如430℃）的温度，才能既满足接合要求又能形成足够的接合强度，例如，通常使用的以铝硼酸盐系统为基础的封接玻璃需要在430℃下烧结，才能产生所希望的结合强度。然而许多新的半导体晶片比以前的器件对于烧结温度更加敏感，且由于暴露在这样的高温之下而对它们的实用性造成不利的影响。对于高温烧结温度敏感的晶片包括大面积晶片和使用细微线型几何形状的晶片。在后一种情况下，在晶片的表面上，Si-SiO₂-Si线隔开1至2微米，为了实现满意的接合而在高温下烧结则会使这些晶片的实用性遭到破坏，这是由于这些线组分的初始溶化引起了所不期望的线之间的接触而造成的。

所以，人们希望能够提供一种封接玻璃组分和用其制造的银糊，它们不需要在这样的高温下才能达到满意的接合强度。

本发明提供了一种用于将半导体器件接合到陶瓷基板上的新型封接玻璃组分，以及提供可用于接合目的的这些封接玻璃组分的导电性配方，按照本发明的封接玻璃组分能够将半导体器件接合到陶瓷基板上，而使用的烧结温度低于400℃，还能产生满意的接合强度。该组分包括：（以重量百分比计）13-50%氧化铅、20-50%氧化钒、2-40%氧化碲、0-40%氧化硒、0-5%氧化铌、0-20%氧化铋、0-10%氧化磷、0-5%氧化铜，和0-10%氧化硼。一种优选的组分包括约30-50%PbO，约30-50%V₂O₅，约9-30%TeO₂，约1-5%Bi₂O₃，0-40%SeO₂，和0-10%的Nb₂O₅、P₂O₅、CuO及B₂O₃中的一种或它们中几种的结合。

本发明的另一方面是提供一种用于将半导体器件接合到陶瓷基板上的导电性配方，其中包括银玻璃糊形式的上述封接玻璃组分，该配方包括：（以重量百分比计）50-77%银片（该银片中可以含有0-10%的粉状银），8-34%上述封接玻璃组分，和10-20%的有机物质，该有机物质包括一种树脂、一种触变胶和一种溶剂。其树脂和触变胶可以用来互换，其总含量为0.2-1.5%。有机溶剂的含量范围可以为10-20%。

如前所述，按照本发明在配制导电性糊中所采用的封接玻璃组分包括：（以重量百分比计）13-50%氧化铅（PbO）、20-50%氧化钒（V₂O₅）、和2-40%氧化碲（TeO₂）。任选的添加剂包括：0-40%氧化硒（SeO₂）、0-10%氧化磷（P₂O₅）、0-5%氧化铌（Nb₂O₅）、0-20%氧化铋（Bi₂O₃）、0-5%氧化铜（CuO）和0-10%氧化硼（B₂O₃）。这里所使用的所有百分比均是重量百分比。