【書類名】 明細書
【発明の名称】 ガラスパッシベーション膜の除去方法
【特許請求の範囲】
【請求項１】 酸化シリコン膜とＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜とが形成
されたシリコン基板上から、前記ＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜のみをエッ
チング液によって選択的に除去するにあたり、前記エッチング液が、少なくとも
クエン酸を含むものであると共に、所定温度に加温した前記エッチング液に浸す
ことによって除去することを特徴とするガラスパッシベーション膜の除去方法。
【請求項２】 ＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜が、ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−Ｓ
ｉＯ２であることを特徴とする請求項１記載のガラスパッシベーション膜の除去
方法。
【請求項３】 エッチング液が、クエン酸を５％〜２０％、硝酸を０．１％〜
１．０％含む水溶液であることを特徴とする請求項１記載のガラスパッシベーシ
ョン膜の除去方法。
【請求項４】 エッチング液の温度が、６０℃〜１００℃であることを特徴と
する請求項１記載のガラスパッシベーション膜の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばシリコン基板上に形成された酸化シリコン膜とＺｎＯ系ガラ
スパッシベーション膜のうち、ＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜を選択的に除
去するガラスパッシベーション膜の除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知の通り、例えば半導体装置の表面安定化のために、製造過程のパッシベー
ション工程において、シリコン基板上にＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜を設
けるように構成することがある。そして、そのＺｎＯ系ガラスパッシベーション
膜は、電気泳動法等により直径数μｍのガラス微粒粉末を、例えばシリコン基板
上の酸化シリコン膜に開口部分が形成された溝内に露出するＰＮ接合の露出部分
に選択的に付着させ、その後、６００℃程度の温度で焼成処理することによって
形成される。こうしたＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜を選択的に設ける電着
工程は自動化が難しく、一般には手作業に頼って膜付着の作業を行っている。
【０００３】
このため、ＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜の付着状態のばらつきが大きく
、半導体装置に要求される特性からみて、それに適合する付着状態が得られない
場合には、ガラス粉末を電着後、あるいはガラス焼成後に、電着あるいは焼成さ
れたＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜を一度剥離、除去する。その後、改めて
ガラス粉末の電着を行い、焼成を行ってＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜を、
装置特性が所定の特性となるよう設けるようにしている。
【０００４】
そして、ＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜の剥離、除去には、ＺｎＯ系の低
融点ガラスが各種の酸に弱いことから、弗化アンモニウム、または５％前後の弗
化水素水溶液のエッチング液が用いられる。しかし、例えば弗化アンモニウムは
、酸化シリコンに対するエッチング速度が７４ｎｍ／分前後であるのに対し、Ｚ
ｎＯ系のガラスに対するエッチング速度が５００ｎｍ／分前後となっており、エ
ッチング速度に約７倍の差がある。
【０００５】
一方、半導体装置のシリコン基板上に形成される酸化シリコン膜と、手作業に
よって膜付着作業が行われるＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜とでは、自ずと
その膜厚に大きな差があり、ＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜の膜厚のほうが
酸化シリコンよりも厚い。このため、ＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜の剥離
、除去を、例えば弗化アンモニウムで行った場合には、ＺｎＯ系ガラスパッシベ
ーション膜が完全に除去できた時には、エッチングを開始した時点での酸化シリ
コン膜の厚さが非常に薄いものとなってしまう。そして、ガラス粉末を電着し焼
成する際のマスクとなっていた酸化シリコン膜にはピンホールが増加し、再びガ
ラス粉末の電着を行ったときに不要な部分にも付着してしまい、装置特性等に対
して好ましくない結果、すなわち、所定の特性が得られないこととなって、装置
の製造歩留が低いものとなっていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような状況に鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところは
ＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜の剥離、除去が、ガラス粉末を電着する時の
マスクとなっている酸化シリコン膜にダメージを与えることなく行えて、再電着
を行った際に不要な部分にガラス粉末が電着することなく、良好な電着を行うこ
とができるようにし、装置の製造歩留を向上させることができるガラスパッシベ
ーション膜の除去方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明のガラスパッシベーション膜の除去方法は、酸化シリコン膜とＺｎＯ系
ガラスパッシベーション膜とが形成されたシリコン基板上から、ＺｎＯ系ガラス
パッシベーション膜のみをエッチング液によって選択的に除去するにあたり、エ
ッチング液が、少なくともクエン酸を含むものであると共に、所定温度に加温し
たエッチング液に浸すことによって除去することを特徴とする方法であり、
さらに、ＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜が、ＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２
であることを特徴とする方法であり、
さらに、エッチング液が、クエン酸を５％〜２０％、硝酸を０．１％〜１．０
％含む水溶液であることを特徴とする方法であり、
さらに、エッチング液の温度が、６０℃〜１００℃であることを特徴とする方
法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の一実施形態を、ガラスパッシベーション膜の電着から剥離、除去
までの各工程を示す図１乃至図５を参照して説明する。図１は第１の工程を示す
断面図であり、図２は第２の工程を示す断面図であり、図３は第３の工程を示す
断面図であり、図４は第４の工程を示す断面図であり、図５はエッチング時間に
対するエッチング量を示す図である。
【０００９】
先ず、図１に示す第１の工程において、１は半導体装置のシリコン基板で、こ
れはコレクタ領域を構成するＮ型基板２上に成層されたベース領域となるＰ型層
３を設けている。さらに、Ｐ型層３の上にエミッタ領域となるＮ型領域４が形成
されている。またさらに、Ｎ型領域４の上面を覆うように１μｍ〜２μｍ程度の
膜厚ｔを有するように酸化シリコン膜５が設けられている。このように構成され
たシリコン基板１に対し、酸化シリコン膜５を開口するようにして、ＰＮ接合の
表面安定化のためにＮ型基板２の上部に底部が至り、側壁部分にＰＮ接合が露出
する深さが１００μｍ〜１５０μｍのメサ溝６を削設する。
【００１０】
次に、図２に示す第２の工程で、電気泳動法によりメサ溝６内を埋め込み、側
壁部分に露出するＰＮ接合を覆うようにＺｎＯ系ガラス７を電着する。すなわち
、例えばＺｎＯ−Ｂ２Ｏ３−ＳｉＯ２の組成を有するＺｎＯ系ガラスの直径数μ
ｍのガラス微粒粉末をコロイド粒子としたコロイド溶液に電位差をかけることに
より、ＺｎＯ系ガラス７をメサ溝６内及び溝縁部分を覆うように電着する。
【００１１】
次に、図３に示す第３の工程で、メサ溝６内がＺｎＯ系ガラス７で埋め込まれ
たシリコン基板１を焼成炉に入れ、約６００℃の温度で焼成し、透明なガラス状
態にしてＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜８をメサ溝６内に設け、また溝縁部
分を覆い、ＰＮ接合が露出しないようにし、電気的に接続されないようにする。
【００１２】
次に、図４に示す第４の工程で、メサ溝６部分に付着されたＺｎＯ系ガラスパ
ッシベーション膜８の検査し、付着量や付着状態が所定の装置特性が得られない
付着不良状態である場合には、ＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜８の剥離、除
去を行う。剥離、除去のためのエッチング液としてクエン酸を１０％、硝酸を０
．１％〜１．０％含む水溶液を準備し、このエッチング液を加温して液温を６０
℃〜１００℃に保持する。続いて加温されたエッチング液に、除去膜の膜厚に応
じて数分から３０分乃至４０分間浸漬する。
【００１３】
エッチング液に浸す時間、すなわちエッチング時間は、上記のエッチング液で
のエッチング時間に対するＺｎＯ系ガラスのエッチング量の関係が、図５のエッ
チング特性線Ａに示す通り、エッチング時間に対して略直線的にエッチング量が
増えるものであるから、除去する膜の膜厚に応じて適宜設定する。一方、同じエ
ッチング液における酸化シリコンの浸漬時間に対するエッチング量の関係は、エ
ッチング特性線Ｂに示す通り、エッチング時間に対してエッチング量が６０分経
過した後でもゼロで、エッチングがなされていない。
【００１４】
このため、例えば１００μｍの膜厚を有するＺｎＯ系ガラスパッシベーション
膜８の剥離、除去には、５分間乃至６分間のエッチング時間を要する。しかし、
この間において酸化シリコン膜５は、エッチングされずにそのまま残り、メサ溝
６内を埋め込んでいたＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜８が除去される。
【００１５】
こうしてＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜８が除去されたメサ溝６に対して
は、再び第１の工程以降を繰り返すことによって、適正に形成されたＺｎＯ系ガ
ラスパッシベーション膜８を付着する。
【００１６】
以上の通り行うことで、ＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜８が完全に除去で
きた時においても、エッチングを開始した時点と酸化シリコン膜５の膜厚が変わ
らないため、再びガラス粉末を電着し焼成する際にガラス粉末が不要な部分にも
付着してしまうことがない。この結果、ＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜８の
付着状態が所定の装置特性が得られない不良な状態のものでも、再度のＺｎＯ系
ガラスパッシベーション膜８の電着等を行うことで良品とすることができ、装置
の製造歩留を向上させることができる。
【００１７】
なお、上記の実施形態において、エッチング液がクエン酸を１０％、硝酸を０
．１％〜１．０％含む水溶液としたが、これに限るものではなく、クエン酸を５
％〜２０％、硝酸を０．１％〜１．０％含む水溶液であっても、実用的には同様
の効果がある。またクエン酸のみを５％〜２０％含む水溶液であってもよく、さ
らにＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜８、酸化シリコン膜５の膜厚等が種々異
なる構成のものでも、それぞれにおいて所要の効果を得ることができる。
【００１８】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、ＺｎＯ系ガラスパッシベー
ション膜の剥離、除去時に、酸化シリコン膜にダメージを与えることなく、再度
電着を行った際に不要な部分にガラス粉末が電着せず良好な電着を行うことがで
き、装置の製造歩留を向上させることができる等の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の一実施形態における第１の工程を示す断面図である。
【図２】
本発明の一実施形態における第２の工程を示す断面図である。
【図３】
本発明の一実施形態における第３の工程を示す断面図である。
【図４】
本発明の一実施形態における第４の工程を示す断面図である。
【図５】
本発明の一実施形態に係るエッチング液におけるエッチング時間に対するエッ
チング量を示す図である。
【符号の説明】
１…シリコン基板
５…酸化シリコン膜
６…メサ溝
７…ＺｎＯ系ガラス
８…ＺｎＯ系ガラスパッシベーション膜
【Description】 【Description】 【名称】 パ ッ シ ベ ー シ ョ ン 定法 の 除去 方法 【特許】
1. The etching solution according to claim 1, wherein the etching solution selectively removes only the ZnO-based glass passivation film from the silicon substrate on which the silicon oxide film and the ZnO-based glass passivation film are formed. A method of removing a glass passivation film, comprising: removing the glass passivation film by immersion in the etching solution heated to a predetermined temperature.
2. A ZnO based glass passivation film comprising ZnO-B2O3-S
The method for removing a glass passivation film according to claim 1, characterized in that it is iO2.
3. The etching solution contains 5% to 20% of citric acid and 0.1% of nitric acid.
The method for removing a glass passivation film according to claim 1, which is an aqueous solution containing 1.0%.
4. The method for removing a glass passivation film according to claim 1, wherein the temperature of the etching solution is 60.degree. C. to 100.degree.
Detailed Description of the Invention
[0001]
Field of the Invention
The present invention relates to, for example, a method for removing a glass passivation film which selectively removes a ZnO based glass passivation film among a silicon oxide film and a ZnO based glass passivation film formed on a silicon substrate.
[0002]
[Prior Art]
As well known, for example, in order to stabilize the surface of a semiconductor device, a passivation process in the manufacturing process may be configured to provide a ZnO-based glass passivation film on a silicon substrate. Then, the ZnO-based glass passivation film is an exposed portion of the PN junction which is exposed to glass fine particles having a diameter of several μm by electrophoresis or the like, for example, in a groove in which an opening is formed in a silicon oxide film on a silicon substrate. It is formed by depositing selectively and then firing at a temperature of about 600.degree. The electrodeposition process of selectively providing such a ZnO-based glass passivation film is difficult to automate, and generally, the film deposition operation is performed relying on manual work.
[0003]
For this reason, when the adhesion state of the ZnO-based glass passivation film is largely dispersed and the adhesion state compatible with it can not be obtained in view of the characteristics required for the semiconductor device, after electrodeposition of the glass powder or after glass firing And exfoliate and remove the electrodeposited or fired ZnO-based glass passivation film. After that, electrodeposition of glass powder is performed again and baking is performed to obtain a ZnO-based glass passivation film,
The device characteristic is provided to be a predetermined characteristic.
[0004]
Then, for peeling off and removing the ZnO-based glass passivation film, since a ZnO-based low melting glass is weak to various acids, an etching solution of ammonium fluoride or a hydrogen fluoride aqueous solution of about 5% is used. However, for example, ammonium fluoride has an etching rate of about 74 nm / min to silicon oxide while Z
The etching rate for nO-based glass is about 500 nm / min, and the etching rate has a difference of about 7 times.
[0005]
On the other hand, there is a large difference in film thickness between the silicon oxide film formed on the silicon substrate of the semiconductor device and the ZnO glass passivation film on which the film adhesion work is manually performed. The film thickness is thicker than silicon oxide. For this reason, when peeling and removing the ZnO-based glass passivation film are performed using, for example, ammonium fluoride, when the ZnO-based glass passivation film is completely removed, the thickness of the silicon oxide film at the time of starting etching It becomes very thin. Then, pinholes increase in the silicon oxide film that was used as a mask during electrodeposition and firing of the glass powder, and when the electrodeposition of the glass powder is performed again, it also adheres to unnecessary parts, Unfavorable results with respect to the characteristics etc., that is, predetermined characteristics can not be obtained, and the manufacturing yield of the device has been low.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and the purpose of the present invention is to use a silicon oxide film as a mask for electrodeposition of glass powder, with regard to peeling and removal of a ZnO-based glass passivation film. It is possible to carry out good electrodeposition without damaging the glass powder on the unnecessary part when performing re-electrodeposition without damaging it, and to improve the production yield of the device. To provide a method of removing a glass passivation film that can
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In the method for removing a glass passivation film according to the present invention, the etchant selectively removes only the ZnO-based glass passivation film from the silicon substrate on which the silicon oxide film and the ZnO-based glass passivation film are formed. And at least citric acid, which is removed by immersion in an etching solution heated to a predetermined temperature,
Furthermore, the ZnO based glass passivation film is made of ZnO-B2O3-SiO2
A method characterized by
Furthermore, the etching solution contains 5% to 20% citric acid and 0.1% to 1.0% nitric acid.
%, Which is characterized in that it is an aqueous solution containing
Furthermore, the method is characterized in that the temperature of the etching solution is 60.degree. C. to 100.degree.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 5 showing steps from electrodeposition to peeling and removal of a glass passivation film. 1 is a cross-sectional view showing a first step, FIG. 2 is a cross-sectional view showing a second step, FIG. 3 is a cross-sectional view showing a third step, and FIG. 4 is a fourth step FIG. 5 is a cross-sectional view showing the amount of etching with respect to the etching time.
[0009]
First, in the first step shown in FIG. 1, a silicon substrate 1 of a semiconductor device is provided with a P-type layer 3 serving as a base region laminated on an N-type substrate 2 constituting a collector region. Furthermore, an N-type region 4 to be an emitter region is formed on P-type layer 3. Furthermore, a silicon oxide film 5 is provided to have a thickness t of about 1 μm to 2 μm so as to cover the upper surface of the N-type region 4. The silicon oxide film 5 is opened in the silicon substrate 1 configured as described above, and the bottom portion reaches the top of the N-type substrate 2 for surface stabilization of the PN junction, and the PN junction is exposed on the side wall portion The mesa groove 6 having a depth of 100 μm to 150 μm is cut.
[0010]
Next, in the second step shown in FIG. 2, the inside of the mesa groove 6 is embedded by electrophoresis, and the ZnO-based glass 7 is electrodeposited so as to cover the PN junction exposed on the side wall portion. That is, for example, the diameter μ of the diameter of a ZnO-based glass having a composition of ZnO-B 2 O 3 -SiO 2
The ZnO-based glass 7 is electrodeposited so as to cover the inside of the mesa groove 6 and the groove edge portion by applying a potential difference to a colloidal solution in which fine glass powder of m is made into colloidal particles.
[0011]
Next, in the third step shown in FIG. 3, the silicon substrate 1 in which the mesa groove 6 is embedded with the ZnO-based glass 7 is put in a baking furnace and baked at a temperature of about 600.degree. A ZnO-based glass passivation film 8 is provided in the mesa groove 6 to cover the groove edge portion so that the PN junction is not exposed and is not electrically connected.
[0012]
Next, in the fourth step shown in FIG. 4, the ZnO-based glass passivation film 8 attached to the mesa groove 6 is inspected, and the adhesion amount and adhesion state are adhesion failure states in which predetermined device characteristics can not be obtained. In the case, the ZnO-based glass passivation film 8 is peeled off and removed. 10% citric acid and 0 nitric acid as etching solution for peeling and removal
. Prepare an aqueous solution containing 1% to 1.0%, heat this etching solution to
Hold at 100 ° C. Subsequently, the substrate is immersed in the heated etching solution for several minutes to thirty minutes to forty minutes depending on the thickness of the removal film.
[0013]
The time for immersion in the etching solution, that is, the etching time, the relationship of the etching amount of the ZnO-based glass to the etching time with the above etching solution is substantially linear to the etching time as shown by the etching characteristic line A in FIG. Since the amount of etching increases, the amount is appropriately set in accordance with the thickness of the film to be removed. On the other hand, the relationship of the etching amount to the immersion time of silicon oxide in the same etching solution is zero as shown in the etching characteristic line B even after 60 minutes of the etching amount with respect to the etching time, and no etching is performed.
[0014]
Therefore, for example, it takes 5 to 6 minutes of etching time to peel off and remove the ZnO-based glass passivation film 8 having a thickness of 100 μm. But,
In the meantime, the silicon oxide film 5 is not etched and remains as it is, and the ZnO-based glass passivation film 8 filling the mesa groove 6 is removed.
[0015]
Thus, the ZnO-based glass passivation film 8 properly formed is attached to the mesa groove 6 from which the ZnO-based glass passivation film 8 has been removed, by repeating the first step and the subsequent steps.
[0016]
By performing the above, even when the ZnO-based glass passivation film 8 is completely removed, the film thickness of the silicon oxide film 5 does not change from that at the start of etching, so the glass powder is electrodeposited and fired again. At the time, the glass powder does not adhere to unnecessary parts. As a result, even if the adhesion state of the ZnO-based glass passivation film 8 is a defective state in which predetermined device characteristics can not be obtained, the non-defective product can be obtained by performing electrodeposition of the ZnO-based glass passivation film 8 again. , The manufacturing yield of the device can be improved.
[0017]
In the above embodiment, the etching solution contains 10% of citric acid and 0% of nitric acid.
. Although it was set as the aqueous solution containing 1%-1.0%, it is not restricted to this, and citric acid is 5
Even an aqueous solution containing 0.1% to 1.0% nitric acid at 20% to 20% has practically the same effect. In addition, an aqueous solution containing 5% to 20% of only citric acid may be used, and even if the ZnO-based glass passivation film 8 and the silicon oxide film 5 have different thicknesses, the required effects can be obtained in each of them. Can.
[0018]
【Effect of the invention】
As apparent from the above description, according to the present invention, when the electrodeposition is performed again without damaging the silicon oxide film at the time of peeling and removing the ZnO-based glass passivation film, the glass powder is formed on unnecessary portions. However, good electrodeposition can be performed without electrodeposition, and the production yield of the apparatus can be improved.
Brief Description of the Drawings
[Fig. 1]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a first step of an embodiment of the present invention.
[Fig. 2]
It is sectional drawing which shows the 2nd process in one Embodiment of this invention.
[Fig. 3]
It is sectional drawing which shows the 3rd process in one embodiment of this invention.
[Fig. 4]
It is sectional drawing which shows the 4th process in one Embodiment of this invention.
[Fig. 5]
It is a figure which shows the etching amount with respect to the etching time in the etching liquid which concerns on one Embodiment of this invention.
[Description of the code]
Reference Signs List 1 silicon substrate 5 silicon oxide film 6 mesa groove 7 ZnO based glass 8 ZnO based glass passivation film