(57)【要約】【課題】ダングリングボンドを再終端できるようにした蛍光表示管の製造方法及び、半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】ＩＣ素子１０を内蔵した蛍光表示管１００の製造装置であって、接着剤を用いてＩＣ素子１０をガラス基板１に実装する工程と、ガラス基板１上に蛍光体２０を形成する工程と、ＩＣ素子１０が実装され、且つ、蛍光体２０が形成されたガラス基板１に熱処理を施す工程と、熱処理が施されたガラス基板１上にガラス蓋３０を取り付けて、ガラス基板１とガラス蓋３０とに挟まれた空間内（即ち、管内）３３にＩＣ素子１０及び蛍光体２０を封止する工程と、管内３３を脱気して真空状態にする工程と、を含み、ガラス基板１に熱処理を施す工程は、水素ガスを含む雰囲気中で行う。【選択図】図１
2010153319.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体素子を内蔵した蛍光表示管の製造装置であって、
接着剤を用いて半導体素子を基板に実装する工程と、
前記基板上に蛍光体を形成する工程と、
前記半導体素子が実装され、且つ、前記蛍光体が形成された前記基板に熱処理を施す工
程と、
前記熱処理が施された前記基板上に蓋体を形成して、前記基板と前記蓋体とに挟まれた
空間内に前記半導体素子及び前記蛍光体を封止する工程と、
前記空間内を脱気して真空状態にする工程と、を含み、
前記熱処理を施す工程は、水素ガスを含む雰囲気中で行うことを特徴とする蛍光表示管
の製造方法。
【請求項２】
前記熱処理を施す工程は、
前記基板を不活性ガスの雰囲気中で熱処理する第１の工程と、
前記第１の工程の後で、前記基板を水素ガスを含む雰囲気中で熱処理する第２の工程と
、を有することを特徴とする請求項１に記載の蛍光表示管の製造方法。
【請求項３】
前記第１の工程の熱処理温度をＴ１とし、前記第２の工程の熱処理温度をＴ２とすると
き、Ｔ１＞Ｔ２とすることを特徴とする請求項２に記載の蛍光表示管の製造方法。
【請求項４】
前記Ｔ２を、３５０℃以上、４５０℃以下とすることを特徴とする請求項３に記載の蛍
光表示管の製造方法。
【請求項５】
半導体素子を基板に実装する工程と、
前記半導体素子が実装された前記基板に熱処理を施す工程と、を含み、
前記熱処理を施す工程は、水素ガスを含む雰囲気中で行うことを特徴とする半導体装置
の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、蛍光表示管の製造方法及び、半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の従来技術としては、例えば特許文献１に開示されたものがある。即ち、この特
許文献１には、駆動回路や制御回路が組み込まれた半導体素子（以下、ＩＣ素子ともいう
。）を蛍光表示管の内側（即ち、管内）に配置した内蔵型蛍光表示管が記載されている。
このようなＩＣ内蔵型の蛍光表示管の製造工程では、まず、配線が形成されたガラス基
板上にＩＣ素子を実装する。また、このＩＣ素子の実装工程と前後して、ガラス基板上に
蛍光体を形成し、その上方にグリッドやフィラメントを配置する。次に、ガラス基板上に
ガラス蓋を取り付ける。そして、ガラス蓋とガラス基板とに囲まれた空間内（即ち、蛍光
表示管の管内）を排気し、この状態で封止する。これにより、蛍光表示管の管内が真空状
態に保持される。
【０００３】
上記の製造工程において、ＩＣ素子の実装は、通常、接着剤により行われる。具体的に
は、ＩＣ素子の裏面（即ち、回路が形成されていない面）に接着剤を塗布し、この接着剤
が塗布された面をガラス基板上に接触させて、ＩＣ素子をガラス基板に固定する。次に、
ＩＣ素子の回路形成面にあるパッド電極と、ガラス基板上の配線とをワイヤーボンディン
グで接続する。
また、上記の製造工程において、蛍光体の形成は、通常、溶媒に溶かされた蛍光体材料
をガラス基板上に塗布し、又は、印刷することにより行われる。
【特許文献１】特開２００１−１２６６４９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の方法では、管内を封止した後も、接着剤や蛍光体から溶媒成分が揮発
する可能性があり、揮発した溶媒成分により管内の真空度が低下する可能性があった。蛍
光表示管において、管内の真空度と輝度との間には相関があり、真空度が低下すると所望
の輝度が得られない可能性がある。そこで、このような可能性を低減するために、管内を
真空状態にする前に、蛍光表示管全体を焼成して接着剤や蛍光体から溶媒成分を強制的に
揮発させる方法が考えられる。これにより、封止後の管内では溶媒成分の揮発がほとんど
ないので、管内の真空度を高く維持することができる。
【０００５】
しかしながら、この方法では、焼成時の温度がＩＣ素子にも加えられるため、ＩＣ素子
内のシリコン（Ｓｉ）／シリコン酸化膜（ＳｉＯ2）界面で、ダングリングボンドを終端
していた水素（Ｈ）原子が離脱してしまう。Ｓｉ／ＳｉＯ2界面においてＨ原子が離脱し
てしまうと、ダングリングボンドに起因する界面ドナー準位によってリーク電流が増大し
てしまう可能性があった。ＩＣ素子においてリーク電流が増大すると、消費電力が増加し
たり、誤動作したりする可能性がある。
そこで、本発明の幾つかの態様は、このような事情に鑑みてなされたものであって、ダ
ングリングボンドを再終端できるようにした蛍光表示管の製造方法及び、半導体装置の製
造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る蛍光表示管の製造方法は、半導体素
子を内蔵した蛍光表示管の製造装置であって、接着剤を用いて半導体素子を基板に実装す
る工程と、前記基板上に蛍光体を形成する工程と、前記半導体素子が実装され、且つ、前
記蛍光体が形成された前記基板に熱処理を施す工程と、前記熱処理が施された前記基板上
に蓋体を形成して、前記基板と前記蓋体とに挟まれた空間内に前記半導体素子及び前記蛍
光体を封止する工程と、前記空間内を脱気して真空状態にする工程と、を含み、前記熱処
理を施す工程は、水素ガスを含む雰囲気中で行うことを特徴とする。
このような製造方法であれば、半導体素子が実装され、且つ、蛍光体が形成された基板
を熱処理する際に、ダングリングボンドを終端している水素原子が離脱しても、熱処理の
雰囲気から半導体素子に水素原子が供給され、ダングリングボンドを再び終端することが
できる。従って、半導体素子におけるリーク電流の増大を抑制することができる。
【０００７】
また、上記の製造方法において、前記熱処理を施す工程は、前記基板を不活性ガスの雰
囲気中で熱処理する第１の工程と、前記第１の工程の後で、前記基板を水素ガスを含む雰
囲気中で熱処理する第２の工程と、を有することを特徴としても良い。ここで、本発明の
「不活性ガス」とは、例えば、ヘリウム若しくはアルゴン等の希ガス、又は、窒素、或い
は、これらを混合したガスのことである。
このような製造方法であれば、第１の工程の熱処理温度をＴ１とし、第２の工程の熱処
理温度をＴ２とするとき、Ｔ１＞Ｔ２とすることができる。これにより、第１の工程でガ
ス抜きを効率良く行うことができ、接着剤や蛍光体に含まれる溶媒成分を効率良く揮発さ
せることができる。
また、上記の製造方法において、前記第１の工程の熱処理温度をＴ１とし、前記第２の
工程の熱処理温度をＴ２とするとき、Ｔ１＞Ｔ２とすることを特徴としても良い。
【０００８】
また、上記の製造方法において、前記Ｔ２を、３５０℃以上、４５０℃以下とすること
を特徴としても良い。
本発明の別の態様に係る半導体装置の製造方法は、半導体素子を基板に実装する工程と
、前記半導体素子が実装された前記基板に熱処理を施す工程と、を含み、前記熱処理を施
す工程は、水素ガスを含む雰囲気中で行うことを特徴とする。
このような製造方法であれば、半導体素子が取り付けられた基板を熱処理する際に、ダ
ングリングボンドを終端している水素原子が離脱しても、熱処理の雰囲気から半導体素子
に水素原子が供給され、ダングリングボンドを再び終端することができる。従って、半導
体素子におけるリーク電流の増大を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明す
る各図において、同一の構成を有する部分には同一の符号を付し、その重複する説明は省
略する。
図１（ａ）〜図２（ｃ）は、本発明の実施形態に係る蛍光表示管１００の製造方法を示
す断面図である。
図１（ａ）に示すように、まず始めに、箱型のガラス基板１に対して、半導体（ＩＣ）
素子１０を実装すると共に、蛍光体２０を形成する。また、ＩＣ素子１０を実装し、蛍光
体２０を形成した後で、グリッド２２、遮蔽板２４、フィラメント２６などの各部品をガ
ラス基板１に取り付ける。具体的には、以下の通りである。
【００１０】
ＩＣ素子１０は、蛍光表示管１００を駆動、制御するための駆動回路や制御回路が組み
込まれた半導体素子であり、ドライバＩＣとも呼ばれるものである。このＩＣ素子１０の
実装工程では、アルミニウム等の導電性材料からなる配線３が形成されたガラス基板１上
にＩＣ素子１０を取り付ける。この取り付けは、例えば接着剤５により行う。具体的には
、ＩＣ素子１０の裏面（即ち、回路が形成されていない面）に接着剤５を塗布し、この接
着剤５が塗布された面をガラス基板１上に接触させて、ＩＣ素子１０をガラス基板１に固
定する。ＩＣ素子１０の取り付けに接着剤５を用いる理由は、（後の工程での）過熱の応
力で、ＩＣ素子１０が位置ずれなどしないように、接合強度を高く持たせるためである。
【００１１】
次に、ＩＣ素子１０の回路形成面にあるパッド電極（図示せず）と、ガラス基板１上の
配線とをワイヤーボンディングで接続する。ここで、ワイヤーボンディングには、例えば
アルミニウム（Ａｌ）を材質とするワイヤー（即ち、細線）１２を使用することが好まし
い。これは、例えば、金を材質とするワイヤー使用した場合は、後の焼成工程で、Ａｌを
材質とするパッド電極と金を材質とするワイヤーとが反応して強度が劣化し、その接合部
分が取れてしまう可能性があるからである。Ａｌを材質とするワイヤー１２を使用した場
合は、パッド電極との接合部分の強度が高いので、接合部分の脱落等を防止することがで
きる。
なお、ガラス基板１は例えば箱型であり、この箱型の底面であるガラス基板１の主表面
（即ち、配線３が形成されている面）の端部に、当該主表面に対して略垂直に立つ側壁１
ａが設けられている。即ち、主表面を囲むように側壁１ａが設けられている。この側壁１
ａも例えばガラスからなり、例えば主表面と一体に形成されている。また、配線３は、例
えば印刷により形成されたものである。
【００１２】
蛍光体２０は、電子が衝突することにより発光する表示部である。この蛍光体２０は、
溶剤に溶かした蛍光物質を塗布し、所望の形式（例えば、セグメント形式、又は、ドット
マトリックス形式）にパターニングする、又は印刷することにより形成する。ここで、蛍
光物質には、例えば電子が衝突することで発光する物質を使用することができ、一例とし
て、ＺｎＯ：Ｚｎ蛍光体を用いることができる。また、図示しないが、蛍光体２０は例え
ば（ガラス基板１上に予め形成された）黒鉛などの導体の上に形成する。この導体と蛍光
体２０とにより、蛍光表示管１００のアノードが構成される。なお、図１（ａ）において
、蛍光体２０の形成工程と、ＩＣ素子１０の取り付け工程は、どちらを先に行っても良い
。
【００１３】
グリッド２２は、フィラメント２６から放射された電子をアノードへ導いたり、遮断し
たりするものである。このグリッド２２は、例えば、ステンレス製のメッシュ状（即ち、
多数の貫通孔が網の目状に形成された）薄板であり、蛍光体２０の真上に配置される。グ
リッド２２の取り付けは、例えば、ガラス基板１の側壁１ａに貫通させたリードピン（図
示せず）に取り付けることにより行う。
遮蔽板２４は、フィラメント２６から放射された電子からＩＣ素子１０を遮蔽するもの
である。この遮蔽板２４は、例えば金属ケースからなり、ＩＣ素子１０の真上に配置され
る。遮蔽板２４の取り付けは、取り付けたＩＣに接触しないように接着剤等で取り付ける
。
【００１４】
フィラメント２６は、（熱）電子を放射するためのものである。このフィラメント２６
は、例えば、タングステンの芯線にＢａ、Ｓｒ、Ｃａの酸化物がコーティングされたもの
からなり、グリッド２２を介して、蛍光体２０の真上に配置される。フィラメント２６の
取り付けは、例えばフィラメント２６を支持するためのリードピンをガラス基板１の側壁
１ａに貫通させることにより行う。なお、リードピンが通された側壁１ａの穴は、図示し
ないパーツ（図示せず）を側壁１ａに融着させることにより、塞がれる。
【００１５】
次に、図１（ｂ）に示すように、ガラス基板１を焼成して、ガラス基板１やその他の部
品に吸着している水分やガスを取り除く（即ち、熱処理を施してガス抜きを行う）。また
、この焼成により、接着剤５や蛍光体２０に含まれる有機溶媒も揮発させる。焼成時の処
理温度をＴ１としたとき、Ｔ１は例えば５００℃である。また、この焼成は、例えば、ア
ルゴン（Ａｒ）ガス又は窒素（Ｎ2）ガスなどの不活性ガス、或いは、これらを混合した
ガス雰囲気中で行う。ガス雰囲気の圧力は、例えば常圧（即ち、ほぼ１気圧）である。
なお、本発明では、ＩＣ素子１０内の配線が、例えば、ＴｉＮ／ＡｌＣｕ／ＴｉＮのサ
ンドイッチ構造（即ち、ＡｌＣｕをＴｉＮで上下から挟んだ構造）を有することが好まし
い。ＩＣ素子１０内の配線とは、ＩＣ素子内で各回路を接続したり、各回路に含まれるト
ランジスタ同士を接続したりする配線のことである。ＩＣ素子１０内の配線が上記のサン
ドイッチ構造を有する場合は、５００℃に加熱した場合でも、マイグレーションの発生を
十分に抑制することができる。
【００１６】
次に、図１（ｃ）に示すように、温度Ｔ１で焼成した後のガラス基板１を、水素（Ｈ2
）ガスを含む雰囲気中で熱処理する（即ち、シンターする）。ここでは、例えば炉５１内
にガラス基板１を配置し、この炉５１内にＨ2とＮ2とを混合したガス（Ｈ2／Ｎ2）を一定
の流量で流しながら、熱処理を行う。混合ガス（Ｈ2／Ｎ2）におけるＨ2の濃度は例えば
２〜５％である。また、混合ガスの圧力は、例えば常圧である。さらに、Ｈ2／Ｎ2を含む
雰囲気中での熱処理温度をＴ２としたとき、Ｔ２は例えば３５０℃〜４５０℃の範囲内に
設定する。
これにより、図１（ｂ）に示した焼成時にダングリングボンドを終端していた水素（Ｈ
）原子が離脱しても、図１（ｃ）の熱処理工程で、Ｈ2／Ｎ2の混合ガスからＩＣ素子１０
にＨ原子を供給することができ、ダングリングボンドを再び終端することができる。なお
、この熱処理工程で使用する混合ガスは、Ｈ2／Ａｒであっても良い（即ち、Ｎ2の代わり
にＡｒを用いても良い。）。
【００１７】
次に、図２（ａ）に示すように、排気口３１を有するガラス蓋３０をガラス基板１上に
取り付けて、ガラス基板１とガラス蓋３０とに挟まれた空間内（即ち、管内）３３にＩＣ
素子１０や蛍光体２０等を封止する。ガラス基板１に対するガラス蓋３０の取り付けは、
例えば、ガラス蓋３０をガラス基板１に接触させ、この状態で両部材のガラスを溶融して
密着させ、その後冷却することにより行う。
そして、図２（ｂ）に示すように、排気口３１を介して管内３３を排気して真空状態に
する。管内３３の排気には、例えば真空ポンプを用いる。その後、図２（ｃ）に示すよう
に、排気口３１を介して管内３３を排気しながら、排気口３１周辺のガラスを溶融するこ
とにより排気口３１を閉じ、管内３３を真空状態のまま封止する。排気口３１を閉じた後
は、管内３３は外界から完全に分離されるので、管内３３の真空状態は保持され続ける。
【００１８】
このように、本発明の実施形態によれば、ＩＣ素子１０が取り付けられ、且つ蛍光体２
０が形成されたガラス基板１を焼成する際に、ダングリングボンドを終端しているＨ原子
が離脱しても、その後に続く熱処理の工程で、Ｈ2／Ｎ2雰囲気からＩＣ素子１０にＨ原子
が供給され、ダングリングボンドを再び終端することができる。従って、ＩＣ素子１０に
おけるリーク電流の増大を抑制することができる。
また、上記の実施形態では、ガラス基板１を焼成する工程（以下、焼成工程ともいう。
）の熱処理温度Ｔ１を、ガラス基板１をシンターする工程（以下、シンター工程ともいう
。）の熱処理温度Ｔ２よりも高い値としている。これにより、Ｔ１≦Ｔ２とする場合と比
べて、焼成工程でのガス抜きを効率良く行うことができ、接着剤５や蛍光体２０に含まれ
る溶媒成分を効率良く揮発させることができる。その結果、図２（ｂ）の工程で管内３３
の脱気性を高めることができ、その真空度を高めることができる。
【００１９】
この実施形態では、ガラス基板１が本発明の「基板」に対応し、ＩＣ素子１０が本発明
の「半導体素子」に対応し、ガラス蓋３０が本発明の「蓋体」に対応している。また、図
１（ｂ）に示した焼成工程が本発明の「第１の工程」に対応し、図１（ｃ）に示したシン
ター工程が本発明の「第２の工程」に対応している。
なお、上記の実施形態では、焼成工程とシンター工程とを別々に行う場合について説明
した。しかしながら、本発明においては、焼成工程とシンター工程は同時に行っても良い
（即ち、兼用工程としても良い。）。これら２つの熱処理工程を同時に行う場合は、その
熱処理温度Ｔ３を、Ｔ２の上限を超えない温度とし、熱処理の雰囲気をＨ2ガスを含む雰
囲気とすれば良い。ここで、Ｔ２の上限とは、Ｈ原子によるダングリングボンドの終端よ
りも、Ｈ原子の離脱の方が進行する温度領域のことであり、凡そ４５０℃を超える温度の
ことである。焼成工程とシンター工程とを同時に行う場合は、その熱処理温度Ｔ３を４５
０℃以下に設定する。
【００２０】
このような方法であれば、上記の実施形態と比べて、焼成の温度が低くなるためガス抜
きの効率は低下してしまうが、一方で、熱処理の工程数を削減することができるので、製
造コストの低減に寄与することができる。
また、本発明は、半導体装置の製造工程の一つとして、ＩＣ素子が実装された基板に焼
成を施す工程、を含む場合にも適用可能である。特に、焼成温度が（Ｈ原子の離脱が進行
する）４５０℃以上である場合に好適である。
このような場合には、例えば、ＩＣ素子が実装された基板を熱処理温度Ｔ１で焼成した
後で、この基板を熱処理温度Ｔ２でシンターする。或いは、この基板の焼成を熱処理温度
Ｔ３で、Ｈ2ガスを含む雰囲気中で行う。熱処理温度Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３の各値は例えば上
記の通りである。これにより、基板を焼成する際にダングリングボンドを終端しているＨ
原子が離脱しても、Ｈ2ガスを含む雰囲気からＩＣ素子にＨ原子が供給され、ダングリン
グボンドを再び終端することができる。従って、上記の実施形態と同様、ＩＣ素子におけ
るリーク電流の増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態に係る蛍光表示管の製造方法を示す図（その１）。
【図２】本発明の実施形態に係る蛍光表示管の製造方法を示す図（その２）。
【符号の説明】
【００２２】
１  ガラス基板、１ａ  側壁、３  配線、５  接着剤、１０  ＩＣ素子、１２  ワイヤ
ー、２０  蛍光体、２２  グリッド、２４  遮蔽板、２６  フィラメント、３０  ガラス
蓋、３１  排気口、３３  管内  ５１  炉、１００  蛍光表示管
【図１】
2010153319.tif 000003
【図２】
2010153319.tif 000004