JP6235190B1 - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
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Abstract
半導体装置の製造方法は、ガラス被膜形成面にメサ溝が形成された半導体ウェーハを準備する半導体ウェーハ準備工程と、鉛フリーガラス微粒子を溶媒に懸濁させた懸濁液に、第１電極板と第２電極板とを前記懸濁液に浸漬した状態で対向して設置するとともに、前記第１電極板と前記第２電極板との間に前記半導体ウェーハを前記ガラス被膜形成面が前記第１電極板側に向いた状態で、電気泳動堆積法により前記ガラス被膜形成面にガラス被膜を形成するガラス被膜形成工程と、を含む。
Description
本発明は、半導体装置の製造方法に関する発明である。
従来、半導体ウェーハの表面にガラス被膜を形成するガラス被膜形成工程を含む半導体装置の製造方法が知られている（例えば、特開昭６３−２２４５７号公報、特開昭６０−９４７２９号公報、特開昭５７−１４３８３２号公報参照）。
この半導体装置の製造方法においては、電気泳動堆積法（ＥＰＤ：Ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｒｅｔｉｃ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）により、鉛を含まない鉛フリーガラス微粒子を半導体ウェーハのメサ溝に堆積させ、その後、当該メサ溝に堆積した鉛フリーガラス微粒子を焼成して、ガラス化することで、半導体装置のパッシベーション膜を形成する。
上述の従来の半導体装置の製造方法では、電気泳動堆積法によるガラス被膜形成工程において、鉛フリーガラス微粒子を溶媒に懸濁させた懸濁液を用いる。そして、この懸濁液に添加する電解質溶液の特性は、必ずしも一定では無い。
この電解質溶液の特性のばらつきにより、電気泳動堆積法による鉛フリーガラス微粒子の半導体ウェーハに対する付着性が安定せず、メサ溝に堆積される鉛フリーガラス微粒子の堆積物の厚さを精度良く所定の厚さに制御することができない（鉛フリーガラス微粒子の堆積物の厚さが所定の厚さになるまで付着しない）問題があった。
そして、例えば、この鉛フリーガラス微粒子の堆積物の厚さのばらつきにより、この堆積物を焼成してガラス化したパッシベーション膜の膜厚もばらつくこととなるため、半導体ウェーハから切断分離された半導体装置のパッシベーション膜の絶縁性（逆方向特性）がばらついて当該半導体装置の信頼性が低下してしまうこととなる。
上述のように、従来の半導体装置の製造方法では、電気泳動堆積法によるガラス被膜形成工程において、懸濁液に添加される電解質溶液の特性のばらつきにより、電気泳動堆積法による鉛フリーガラス微粒子の半導体ウェーハに対する付着性が安定せず、メサ溝に堆積される鉛フリーガラス微粒子の堆積物の厚さを精度良く所定の厚さに制御することができない問題がある。
そこで、本発明では、メサ溝に堆積される鉛フリーガラス微粒子の堆積物の厚さを精度良く所定の厚さに制御することが可能な半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る実施形態に従った半導体装置の製造方法は、
ガラス被膜形成面にメサ溝が形成された半導体ウェーハを準備する半導体ウェーハ準備工程と、鉛フリーガラス微粒子を溶媒に懸濁させた懸濁液に、第１電極板と第２電極板とを前記懸濁液に浸漬した状態で対向して設置するとともに、前記第１電極板と前記第２電極板との間に前記半導体ウェーハを前記ガラス被膜形成面が前記第１電極板側に向いた状態で、電気泳動堆積法により前記ガラス被膜形成面にガラス被膜を形成するガラス被膜形成工程と、を含む半導体装置の製造方法であって、
前記ガラス被膜形成工程で用いられる前記懸濁液は、前記鉛フリーガラス微粒子を含む前記溶媒の誘電率を第１の範囲に制御した後、当該溶媒に、界面活性剤、水、及び、有機溶剤と硝酸とを含む混合液である電解質溶液を加えて、その電気伝導度を第２の範囲に制御した懸濁液であり、
前記溶媒の誘電率の前記第１の範囲は、７〜１１の範囲であり、
前記懸濁液の電気伝導度の前記第２の範囲は、１００ｎＳ/ｃｍ〜４００ｎＳ/ｃｍの範囲であり、
前記電解質溶液の電気伝導度の前記第３の範囲は、９０μＳ/ｃｍ〜１３０μＳ/ｃｍの範囲である
ことを特徴とする。
ガラス被膜形成面にメサ溝が形成された半導体ウェーハを準備する半導体ウェーハ準備工程と、鉛フリーガラス微粒子を溶媒に懸濁させた懸濁液に、第１電極板と第２電極板とを前記懸濁液に浸漬した状態で対向して設置するとともに、前記第１電極板と前記第２電極板との間に前記半導体ウェーハを前記ガラス被膜形成面が前記第１電極板側に向いた状態で、電気泳動堆積法により前記ガラス被膜形成面にガラス被膜を形成するガラス被膜形成工程と、を含む半導体装置の製造方法であって、
前記ガラス被膜形成工程で用いられる前記懸濁液は、前記鉛フリーガラス微粒子を含む前記溶媒の誘電率を第１の範囲に制御した後、当該溶媒に、界面活性剤、水、及び、有機溶剤と硝酸とを含む混合液である電解質溶液を加えて、その電気伝導度を第２の範囲に制御した懸濁液であり、
前記溶媒の誘電率の前記第１の範囲は、７〜１１の範囲であり、
前記懸濁液の電気伝導度の前記第２の範囲は、１００ｎＳ/ｃｍ〜４００ｎＳ/ｃｍの範囲であり、
前記電解質溶液の電気伝導度の前記第３の範囲は、９０μＳ/ｃｍ〜１３０μＳ/ｃｍの範囲である
ことを特徴とする。
前記半導体装置の製造方法において、
前記界面活性剤、前記水、及び、前記電解質溶液の少なくとも何れか１つを調整することで、前記懸濁液の前記電気伝導度を前記第２の範囲に制御する
ことを特徴とする。
前記界面活性剤、前記水、及び、前記電解質溶液の少なくとも何れか１つを調整することで、前記懸濁液の前記電気伝導度を前記第２の範囲に制御する
ことを特徴とする。
前記半導体装置の製造方法において、
前記有機溶剤は、イソプロピルアルコール又は酢酸エチルであることを特徴とする。
前記有機溶剤は、イソプロピルアルコール又は酢酸エチルであることを特徴とする。
前記半導体装置の製造方法において、
前記電解質溶液の前記電気伝導度を、前記混合液における前記硝酸の割合を調整することにより、前記第３の範囲に制御することを特徴とする。
前記電解質溶液の前記電気伝導度を、前記混合液における前記硝酸の割合を調整することにより、前記第３の範囲に制御することを特徴とする。
前記半導体装置の製造方法において、
前記溶媒は、イソプロピルアルコールと酢酸エチルとを含む混合溶媒であることを特徴とする。
前記溶媒は、イソプロピルアルコールと酢酸エチルとを含む混合溶媒であることを特徴とする。
前記半導体装置の製造方法において、
前記溶媒の誘電率を、前記混合溶媒における前記酢酸エチルの割合を調整することにより、前記第１の範囲に制御する
ことを特徴とする。
前記溶媒の誘電率を、前記混合溶媒における前記酢酸エチルの割合を調整することにより、前記第１の範囲に制御する
ことを特徴とする。
前記半導体装置の製造方法において、
前記鉛フリーガラス微粒子は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３、ＢａＯの少なくとも何れか１つを含む鉛フリーガラス微粒子である
ことを特徴とする。
前記鉛フリーガラス微粒子は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３、ＢａＯの少なくとも何れか１つを含む鉛フリーガラス微粒子である
ことを特徴とする。
前記半導体装置の製造方法において、
前記界面活性剤は、非イオン系界面活性剤であることを特徴とする。
前記界面活性剤は、非イオン系界面活性剤であることを特徴とする。
前記半導体装置の製造方法において、
前記界面活性剤は、ポリエチレングリコールであることを特徴とする。
前記界面活性剤は、ポリエチレングリコールであることを特徴とする。
前記半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウェーハ準備工程は、主面に平行なｐｎ接合を備える半導体ウェーハを準備する工程と、
前記半導体ウェーハの一方の表面から前記ｐｎ接合を超える深さの溝を形成することにより、前記溝の内面に前記ｐｎ接合の露出部を形成する工程と、
前記ｐｎ接合の露出部を覆うように前記溝の内面に下地絶縁膜を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする。
前記半導体ウェーハ準備工程は、主面に平行なｐｎ接合を備える半導体ウェーハを準備する工程と、
前記半導体ウェーハの一方の表面から前記ｐｎ接合を超える深さの溝を形成することにより、前記溝の内面に前記ｐｎ接合の露出部を形成する工程と、
前記ｐｎ接合の露出部を覆うように前記溝の内面に下地絶縁膜を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする。
前記半導体装置の製造方法において、
前記半導体ウェーハ準備工程は、
半導体ウェーハの表面にｐｎ接合の露出部を形成する工程と、前記ｐｎ接合の露出部を覆うように前記半導体ウェーハの表面に下地絶縁膜を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする。
前記半導体ウェーハ準備工程は、
半導体ウェーハの表面にｐｎ接合の露出部を形成する工程と、前記ｐｎ接合の露出部を覆うように前記半導体ウェーハの表面に下地絶縁膜を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする。
本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、ガラス被膜形成面にメサ溝が形成された半導体ウェーハを準備する半導体ウェーハ準備工程と、鉛フリーガラス微粒子を溶媒に懸濁させた懸濁液に、第１電極板と第２電極板とを前記懸濁液に浸漬した状態で対向して設置するとともに、前記第１電極板と前記第２電極板との間に前記半導体ウェーハを前記ガラス被膜形成面が前記第１電極板側に向いた状態で、電気泳動堆積法により前記ガラス被膜形成面にガラス被膜を形成するガラス被膜形成工程と、を含む半導体装置の製造方法であって、ガラス被膜形成工程で用いられる前記懸濁液は、前記鉛フリーガラス微粒子を含む前記溶媒の誘電率を第１の範囲に制御した後、当該溶媒に、界面活性剤、水、及び有機溶剤と硝酸とを含む混合液である電解質溶液を加えて、その電気伝導度を第２の範囲に制御した懸濁液であり、溶媒の誘電率の前記第１の範囲は、７〜１１の範囲であり、懸濁液の電気伝導度の第２の範囲は、１００ｎＳ/ｃｍ〜４００ｎＳ/ｃｍの範囲であり、
電解質溶液の電気伝導度の第３の範囲は、９０μＳ/ｃｍ〜１３０μＳ/ｃｍの範囲である。
電解質溶液の電気伝導度の第３の範囲は、９０μＳ/ｃｍ〜１３０μＳ/ｃｍの範囲である。
すなわち、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法においては、先ず鉛フリーガラス微粒子を含む溶媒の誘電率を第１の範囲に制御し、次に誘電率を第１の範囲に制御した溶媒に、界面活性剤、水、及び有機溶剤と硝酸とを含む混合液である電解質溶液を加えて、電気伝導度を第２の範囲に制御した懸濁液を用いる電気泳動堆積法により、当該懸濁液中の鉛フリーガラス微粒子を半導体ウェーハのメサ溝に堆積させる。
これにより、半導体ウェーハに形成されたメサ溝に堆積される鉛フリーガラス微粒子の堆積物の厚さを精度良く所定の厚さに制御することができる。
特に、鉛フリーガラス微粒子の堆積物の厚さが所定の厚さに制御されるため、この堆積物を焼成してガラス化したパッシベーション膜の膜厚も所定の膜厚に制御されることとなり、半導体ウェーハから切断分離された半導体装置のパッシベーション膜の絶縁性（逆方向特性）のばらつきを低減して当該半導体装置の信頼性を向上ことが可能となる。
以下、本発明に係る実施形態について図面に基づいて説明する。
第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法は、図１ないし図８に示すように、「半導体ウェーハ準備工程」、「ガラス被膜形成工程」、「酸化膜除去工程」、「粗面化領域形成工程」、「電極形成工程」及び「半導体ウェーハ切断工程」をこの順序で実施する。以下、実施形態に係る半導体装置の製造方法を工程順に説明する。
（ａ）半導体ウェーハ準備工程
まず、ｎ−型半導体ウェーハ（例えば、直径４インチのｎ−型シリコンウェーハ）１１０の一方の表面からのｐ型不純物の拡散によりｐ＋型拡散層１１２を形成するとともに、他方の表面からのｎ型不純物の拡散によりｎ＋型拡散層１１４を形成して、主面に平行なｐｎ接合が形成された半導体ウェーハを準備する（図１）。
まず、ｎ−型半導体ウェーハ（例えば、直径４インチのｎ−型シリコンウェーハ）１１０の一方の表面からのｐ型不純物の拡散によりｐ＋型拡散層１１２を形成するとともに、他方の表面からのｎ型不純物の拡散によりｎ＋型拡散層１１４を形成して、主面に平行なｐｎ接合が形成された半導体ウェーハを準備する（図１）。
その後、熱酸化によりｐ＋型拡散層１１２及びｎ＋型拡散層１１４の表面に酸化膜１１６、１１８を形成する（図１）。
次に、フォトエッチング法によって、酸化膜１１６の所定部位に所定の開口部を形成する。酸化膜のエッチング後、引き続いて半導体ウェーハのエッチングを行い、半導体ウェーハの一方の表面からｐｎ接合を超える深さの溝（メサ溝）１２０を形成する（図２）。このとき、溝１２０の内面にｐｎ接合の露出部Ａが形成される。すなわち、半導体ウェーハの表面にｐｎ接合の露出部を形成する。
次に、ドライ酸素（ＤｒｙＯ２）を用いた熱酸化法によって、溝１２０の内面にシリコン酸化膜からなる下地絶縁膜１２１を形成する（図３）。すなわち、ｐｎ接合の露出部Ａを覆うように半導体ウェーハの表面（溝１２０の内面）に下地絶縁膜１２１を形成する。
なお、下地絶縁膜１２１の厚さは、例えば、５ｎｍ〜６０ｎｍの範囲内（例えば２０ｎｍ）とする。下地絶縁膜１２１の形成は、半導体ウェーハを拡散炉に入れた後、酸素ガスを流しながら９００℃の温度で１０分処理することにより行う。下地絶縁膜１２１の厚さが５ｎｍ未満であるとＢＴ耐量低減の効果が得られなくなる場合がある。一方、下地絶縁膜１２１の厚さが６０ｎｍを超えると次のガラス被膜形成工程で電気泳動堆積法によりガラス被膜を形成することができなくなる場合がある。
以上のようにして、ガラス被膜形成面にメサ溝が形成された半導体ウェーハが準備される。
（ｂ）ガラス被膜形成工程
次に、電気泳動堆積法により溝１２０の内面及びその近傍の半導体ウェーハ表面にガラス被膜１２４を形成するとともに、当該ガラス被膜１２４を焼成することにより、当該ガラス被膜１２４を緻密化する（図４）。
次に、電気泳動堆積法により溝１２０の内面及びその近傍の半導体ウェーハ表面にガラス被膜１２４を形成するとともに、当該ガラス被膜１２４を焼成することにより、当該ガラス被膜１２４を緻密化する（図４）。
このガラス被膜形成工程を実施するにあたっては、以下の構成を備えるガラス被膜形成装置、すなわち、鉛フリーガラス微粒子を懸濁させた懸濁液１２を貯留するための槽１０と、互いに対向した状態で槽１０の中に設置された第１電極板１４及び第２電極板１６と、第１電極板１４と第２電極板１６との間に設置され、所定位置に半導体ウェーハＷを配設するための半導体ウェーハ配設治具（図示せず。）と、第１電極板１４および第２電極板１６に電位を与える電源装置２０と、を備えるガラス被膜形成装置を用いる（図９）。
そして、図９に示すように、鉛フリーガラス微粒子を懸濁させた懸濁液１２を貯留した槽１０の内部に、プラス端子に接続された第１電極板１４とマイナス端子に接続された第２電極板１６とを懸濁液１２に浸漬した状態で対向して設置するとともに、これら第１電極板１４と第２電極板１６との間に半導体ウェーハＷをガラス被膜形成予定面（図９では溝の内面）が第１電極板１４側に向いた姿勢で配置した状態で、電気泳動堆積法によりガラス被膜形成予定面にガラス被膜１２４を形成する。なお、第１電極板１４と第２電極板１６との間に印加する電圧としては、１０Ｖ〜８００Ｖ（例えば４００Ｖ）の電圧を与える。
ここで、このガラス被膜形成工程で用いられる懸濁液１２は、鉛フリーガラス微粒子を含む溶媒（１）の誘電率を第１の範囲に制御した後、当該溶媒（１）に、電解質溶液（２）、水（３）、及び界面活性剤（４）を加えて、その電気伝導度（ＥＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ）を第２の範囲に制御した懸濁液である（図１０参照）。
なお、鉛フリーガラスからなる鉛フリーガラス微粒子として、例えば、次のようなガラス微粒子、すなわち、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３、ＢａＯの少なくとも何れか１つを含有し、かつ、Ｐｂを実質的に含有しない原料を溶融させて得られる融液から作製された鉛フリーガラス微粒子を用いる。
そして、溶媒（１）は、イソプロピルアルコールと酢酸エチルとの混合溶媒である。この溶媒（１）の誘電率を、混合溶媒における酢酸エチルの割合を調整することにより、既述の第１の範囲に制御する。例えば、溶媒（１）の誘電率の第１の範囲は、７〜１１（より好ましくは７〜８）の範囲である。例えば、図１１に示すように、イソプロピルアルコール酢酸エチルとの体積比率が３５：６５の場合、溶媒（１）の誘電率が７であり、イソプロピルアルコール酢酸エチルとの体積比率が５５：４５の場合、溶媒（１）の誘電率が１０．６である（図１１）。このような体積比率の範囲で、溶媒（１）の誘電率の第１の範囲は、７〜１１となる。
また、電解質溶液（２）は、有機溶剤（イソプロピルアルコール（ＩＰＡ））と硝酸（ＨＮＯ３）との混合液である。この混合液の有機溶剤と硝酸との体積比は、例えば、１０００：１〜５である。なお、有機溶剤は、酢酸エチルであってもよい。
また、電解質溶液（２）は、有機溶剤（イソプロピルアルコール（ＩＰＡ））と硝酸（ＨＮＯ３）との混合液である。この混合液の有機溶剤と硝酸との体積比は、例えば、１０００：１〜５である。なお、有機溶剤は、酢酸エチルであってもよい。
ここで、本実施形態では、電解質溶液（２）、水（３）及び界面活性剤（４）の少なくとも何れか１つを調整することで、懸濁液１２の電気伝導度を既述の第２の範囲に制御する。この懸濁液１２の電気伝導度の第２の範囲は、１００ｎＳ/ｃｍ〜４００ｎＳ/ｃｍの範囲である。
なお、従来の鉛を含有させた鉛ガラス粉末を電気泳動堆積法により半導体素子のメサ溝に堆積させる場合、鉛ガラス粉末を懸濁させた懸濁液の電気伝導度（導電率）は、１５０±５０μＳ/ｃｍである（既述の特開昭５７−１４３８３２号公報参照）。なお、当該鉛ガラス粉末はアメリカ合衆国イノテック社から商品名ＩＰ７６０として市販されている（特開昭５７−１４３８３２号公報の１ページ右下欄参照）。
この従来の懸濁液の電気伝導度の条件（１５０±５０μＳ/ｃｍ）は、上述の本願の懸濁液１２の電気伝導度の第２の範囲（１００ｎＳ/ｃｍ〜４００ｎＳ/ｃｍ）と比較して大きく異なる（電気伝導度が高い範囲である）。
このように、特開昭５７−１４３８３２号公報には、懸濁液の導電率が１００μＳ/ｃｍ以下である場合には、メサ型半導体素子のＰＮ接合端部が露出する面のみならず、他の部分、例えば、ＳｉＯ２膜上にもガラス被膜が形成され、この後の製造工程において悪影響がもたらされることが記載されている。
すなわち、特開昭５７−１４３８３２号公報に記載された、従来の鉛を含有させた鉛ガラス粉末を堆積させる電気泳動堆積法は、懸濁液の導電率を１００μＳ/ｃｍ以下に設定して使用することを想定していない。
これに対し、本願の実施形態においては、既述のように、懸濁液１２の電気伝導度の第２の範囲は、鉛フリーガラス微粒子を精度よくメサ溝に堆積させる条件として、上記の従来技術では使用しない１００μＳ/ｃｍ以下の非常に低い、１００ｎＳ/ｃｍ〜４００ｎＳ/ｃｍの範囲に設定するものである。
なお、この従来の懸濁液の電気伝導度の条件（１５０±５０μＳ/ｃｍ）では、本実施形態で適用する鉛フリーガラスを電気泳動堆積法により半導体素子のメサ溝に堆積させることができないことが確認されている。
次に、本実施形態では、既述の溶媒（１）に加えられる前に、電解質溶液（２）は、電気伝導度が第３の範囲に制御される。例えば、電解質溶液（２）の電気伝導度を、混合液における硝酸の割合を調整することにより、既述の第３の範囲に制御する。この電解質溶液（２）の電気伝導度の第３の範囲は、９０μＳ/ｃｍ〜１３０μＳ/ｃｍの範囲である。
なお、溶媒（１）の体積を、例えば、７ｌ程度とした場合、電解質溶液（２）は３０〜４０ｃｃ程度であり、界面活性剤（３）は３０〜４０ｃｃ程度であり、水（４）は２０〜５０ｃｃ程度である。
なお、既述の界面活性剤（４）は、より好ましくは、非イオン系界面活性剤である。特に、界面活性剤（４）は、ポリエチレングリコールである。
なお、懸濁液１２における、イソプロピルアルコールと界面活性剤との体積比は、例えば、１００：１である。
このように、本実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、先ず鉛フリーガラス微粒子を含む溶媒の誘電率を第１の範囲（７〜１１）に制御し、次に誘電率を第１の範囲に制御した溶媒（イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）と酢酸エチルとの混合溶媒）に、電解質溶液（２）、水（３）、及び界面活性剤（４）を加えて、電気伝導度を第２の範囲（１００ｎＳ/ｃｍ〜４００ｎＳ/ｃｍ）に制御した懸濁液を用いる電気泳動堆積法により、当該懸濁液中の鉛フリーガラス微粒子を半導体ウェーハのメサ溝に堆積させる。特に、本実施形態では、既述の溶媒（１）に加えられる前に、電解質溶液（２）は、電気伝導度が第３の範囲（９０μＳ/ｃｍ〜１３０μＳ/ｃｍ）に制御される。
これにより、後述のように、半導体ウェーハに形成されたメサ溝に堆積される鉛フリーガラス微粒子の堆積物の厚さを精度良く所定の厚さに制御することができる。
特に、鉛フリーガラス微粒子の堆積物の厚さが所定の厚さに制御されるため、この堆積物を焼成してガラス化したパッシベーション膜の膜厚も所定の膜厚に制御されることとなり、半導体ウェーハから切断分離された半導体装置のパッシベーション膜の絶縁性（逆方向特性）のばらつきを低減して当該半導体装置の信頼性を向上ことが可能となる。
（ｃ）酸化膜除去工程
次に、ガラス被膜１２４の表面を覆うようにフォトレジスト１２６を形成した後、当該フォトレジスト１２６をマスクとして酸化膜１１６のエッチングを行い、Ｎｉめっき電極膜を形成する部位１３０における酸化膜１１６を除去する（図５）。
次に、ガラス被膜１２４の表面を覆うようにフォトレジスト１２６を形成した後、当該フォトレジスト１２６をマスクとして酸化膜１１６のエッチングを行い、Ｎｉめっき電極膜を形成する部位１３０における酸化膜１１６を除去する（図５）。
（ｄ）粗面化領域形成工程
次に、Ｎｉめっき電極膜を形成する部位１３０における半導体ウェーハ表面の粗面化処理を行い、Ｎｉめっき電極と半導体ウェーハとの密着性を高くするための粗面化領域１３２を形成する（図６）。
次に、Ｎｉめっき電極膜を形成する部位１３０における半導体ウェーハ表面の粗面化処理を行い、Ｎｉめっき電極と半導体ウェーハとの密着性を高くするための粗面化領域１３２を形成する（図６）。
（ｅ）電極形成工程
次に、半導体ウェーハにＮｉめっきを行い、粗面化領域１３２上にアノード電極１３４を形成するとともに、半導体ウェーハの他方の表面にカソード電極１３６を形成する（図７）。
次に、半導体ウェーハにＮｉめっきを行い、粗面化領域１３２上にアノード電極１３４を形成するとともに、半導体ウェーハの他方の表面にカソード電極１３６を形成する（図７）。
（ｆ）半導体ウェーハ切断工程
次に、ダイシング等により、ガラス被膜１２４の中央部において半導体ウェーハを切断して半導体ウェーハをチップ化して、半導体装置（メサ型のｐｎダイオード）１００を製造する（図８）。
次に、ダイシング等により、ガラス被膜１２４の中央部において半導体ウェーハを切断して半導体ウェーハをチップ化して、半導体装置（メサ型のｐｎダイオード）１００を製造する（図８）。
以上のようにして、半導体装置（メサ型のｐｎダイオード）１００を製造することができる。
ここで、上述の第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の効果を説明する。図１２は、比較例に係る半導体装置の製造方法により、鉛フリーガラス微粒子をメサ溝に堆積させた半導体ウェーハの上面を示す図である。また、図１３は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法により、鉛フリーガラス微粒子をメサ溝に堆積させた半導体ウェーハの図である。また、図１４は、懸濁液の電気伝導度の第２の範囲（ＥＣ）と、当該懸濁液で処理した鉛フリーガラス微粒子の付着の状態との関係を示す図である。
なお、図１２の比較例では、電解質溶液の電気伝導度ＥＣは、約３０μＳ/ｃｍである。また、図１３の実施形態では、電解質溶液（２）の電気伝導度ＥＣの第３の範囲が１００μＳ/ｃｍ〜１３０μＳ/ｃｍの範囲である。また、図１２の比較例及び図１３に示す実施形態において、ＥＰＤ時の電極間の電圧は、１５０Ｖである。
図１２に示すように、比較例では、電気泳動堆積法による堆積時間が２分では、鉛フリーガラス微粒子の付着量が２２ｍｇしか付着せず、鉛フリーガラス微粒子の半導体ウェーハに対する付着性が安定せず、メサ溝に堆積される鉛フリーガラス微粒子の堆積物の厚さを精度良く所定の厚さに制御することができない。
一方、図１３に示すように、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、電気泳動堆積法による堆積時間を２分では、鉛フリーガラス微粒子の付着量が４５ｍｇ（電気伝導度ＥＣの第３の範囲が９５μＳ/ｃｍ）、５０ｍｇ（電気伝導度ＥＣの第３の範囲が１２５μＳ/ｃｍ）付着し、鉛フリーガラス微粒子の半導体ウェーハに対する付着性が安定して、メサ溝に堆積される鉛フリーガラス微粒子の堆積物の厚さを精度良く所定の厚さに制御することができる。
また、図１４に示すように、懸濁液の電気伝導度の第２の範囲（ＥＣ）が、例えば、１０５ｎＳ/ｃｍ〜３８０ｎＳ/ｃｍの場合には、当該懸濁液で処理した鉛フリーガラス微粒子の付着の状態は良好である。
しかし、図１４に示すように、懸濁液の電気伝導度の第２の範囲（ＥＣ）が、例えば、５０ｎＳ/ｃｍ、又は、４２０ｎＳ/ｃｍの場合には、当該懸濁液で処理した鉛フリーガラス微粒子の付着の状態は不良である（焼成後にガラスダレが発生している）。
したがって、既述のように、所望のガラス被膜を形成するために、懸濁液の電気伝導度の第２の範囲（ＥＣ）は、１００ｎＳ/ｃｍ〜４００ｎＳ/ｃｍの範囲に制御するものである。
以上のように、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法は、ガラス被膜形成面にメサ溝が形成された半導体ウェーハを準備する半導体ウェーハ準備工程と、鉛フリーガラス微粒子を溶媒に懸濁させた懸濁液に、第１電極板と第２電極板とを懸濁液に浸漬した状態で対向して設置するとともに、第１電極板と第２電極板との間に半導体ウェーハをガラス被膜形成面が第１電極板側に向いた状態で、電気泳動堆積法によりガラス被膜形成面にガラス被膜を形成するガラス被膜形成工程と、を含む。そして、ガラス被膜形成工程で用いられる懸濁液は、ガラス微粒子を含む溶媒の誘電率を第１の範囲に制御した後、誘電率を第１の範囲に制御した溶媒に、界面活性剤、水、及び電解質溶液を加えて、その電気伝導度を第２の範囲に制御した懸濁液である。そして、界面活性剤、水及び電解質溶液の少なくとも何れかを調整することで、懸濁液の電気伝導度を第２の範囲に制御する。
すなわち、本発明の一態様に係る半導体装置の製造方法においては、先ず鉛フリーガラス微粒子を含む溶媒の誘電率を第１の範囲に制御し、次に誘電率を第１の範囲に制御した溶媒（イソプロピルアルコールと酢酸エチルとの混合溶媒）に、界面活性剤、水、及び電解質溶液を加えて、電気伝導度を第２の範囲に制御した懸濁液を用いる電気泳動堆積法により、当該懸濁液中の鉛フリーガラス微粒子を半導体ウェーハのメサ溝に堆積させる。
これにより、半導体ウェーハに形成されたメサ溝に堆積される鉛フリーガラス微粒子の堆積物の厚さを精度良く所定の厚さに制御することができる。
特に、鉛フリーガラス微粒子の堆積物の厚さが所定の厚さに制御されるため、この堆積物を焼成してガラス化したパッシベーション膜の膜厚も所定の膜厚に制御されることとなり、半導体ウェーハから切断分離された半導体装置のパッシベーション膜の絶縁性（逆方向特性）のばらつきを低減して当該半導体装置の信頼性を向上ことが可能となる。
なお、上記実施形態においては、半導体ウェーハとしてシリコンからなる半導体ウェーハ板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＳｉＣ、ＧａＮ、ＧａＯなどからなる半導体ウェーハを用いることもできる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
１ ガラス被膜形成装置
１０ 槽
１２ 懸濁液
１４ 第１電極板
１６ 第２電極板
２０ 電源装置
１００ 半導体装置
１１０ ｎ−型半導体基板
１１２ ｐ＋型拡散層
１１４ ｎ−型拡散層
１１６，１１８ 酸化膜
１２０ 溝（メサ溝）
１２１ 下地絶縁膜
１２４ ガラス被膜
１２６ フォトレジスト
１３０ Ｎｉめっき電極膜を形成する部位
１３２ 粗面化領域
１３４ アノード電極
１３６ カソード電極
Ｖ１ 第１電極板の電位
Ｖ２ 第２電極板の電位
１０ 槽
１２ 懸濁液
１４ 第１電極板
１６ 第２電極板
２０ 電源装置
１００ 半導体装置
１１０ ｎ−型半導体基板
１１２ ｐ＋型拡散層
１１４ ｎ−型拡散層
１１６，１１８ 酸化膜
１２０ 溝（メサ溝）
１２１ 下地絶縁膜
１２４ ガラス被膜
１２６ フォトレジスト
１３０ Ｎｉめっき電極膜を形成する部位
１３２ 粗面化領域
１３４ アノード電極
１３６ カソード電極
Ｖ１ 第１電極板の電位
Ｖ２ 第２電極板の電位
Claims (11)
- ガラス被膜形成面にメサ溝が形成された半導体ウェーハを準備する半導体ウェーハ準備工程と、鉛フリーガラス微粒子を溶媒に懸濁させた懸濁液に、第１電極板と第２電極板とを前記懸濁液に浸漬した状態で対向して設置するとともに、前記第１電極板と前記第２電極板との間に前記半導体ウェーハを前記ガラス被膜形成面が前記第１電極板側に向いた状態で、電気泳動堆積法により前記ガラス被膜形成面にガラス被膜を形成するガラス被膜形成工程と、を含む半導体装置の製造方法であって、
前記ガラス被膜形成工程で用いられる前記懸濁液は、前記鉛フリーガラス微粒子を含む前記溶媒の誘電率を第１の範囲に制御した後、当該溶媒に、界面活性剤、水、及び、有機溶剤と硝酸とを含む混合液である電解質溶液を加えて、その電気伝導度を第２の範囲に制御した懸濁液であり、
前記溶媒の誘電率の前記第１の範囲は、７〜１１の範囲であり、
前記懸濁液の電気伝導度の前記第２の範囲は、１００ｎＳ/ｃｍ〜４００ｎＳ/ｃｍの範囲であり、
前記電解質溶液の電気伝導度の前記第３の範囲は、９０μＳ/ｃｍ〜１３０μＳ/ｃｍの範囲である
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記界面活性剤、前記水、及び、前記電解質溶液の少なくとも何れか１つを調整することで、前記懸濁液の前記電気伝導度を前記第２の範囲に制御する
ことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記有機溶剤は、イソプロピルアルコール又は酢酸エチルであることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記電解質溶液の前記電気伝導度を、前記混合液における前記硝酸の割合を調整することにより、前記第３の範囲に制御することを特徴とする請求項３に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記溶媒は、イソプロピルアルコールと酢酸エチルとを含む混合溶媒であることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記溶媒の誘電率を、前記混合溶媒における前記酢酸エチルの割合を調整することにより、前記第１の範囲に制御する
ことを特徴とする請求項５に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記鉛フリーガラス微粒子は、ＳｉＯ２、Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｂ２Ｏ３、ＢａＯの少なくとも何れか１つを含む鉛フリーガラス微粒子である
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記界面活性剤は、非イオン系界面活性剤であることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記界面活性剤は、ポリエチレングリコールであることを特徴とする請求項８に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記半導体ウェーハ準備工程は、主面に平行なｐｎ接合を備える半導体ウェーハを準備する工程と、
前記半導体ウェーハの一方の表面から前記ｐｎ接合を超える深さの溝を形成することにより、前記溝の内面に前記ｐｎ接合の露出部を形成する工程と、
前記ｐｎ接合の露出部を覆うように前記溝の内面に下地絶縁膜を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記半導体ウェーハ準備工程は、
半導体ウェーハの表面にｐｎ接合の露出部を形成する工程と、前記ｐｎ接合の露出部を覆うように前記半導体ウェーハの表面に下地絶縁膜を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置の製造方法。
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