特許 6396598 半導体装置の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6396598

(24)【登録日】2018年9月7日

(45)【発行日】2018年9月26日

(54)【発明の名称】半導体装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   C25D 13/02 20060101AFI20180913BHJP

   C25D 13/00 20060101ALI20180913BHJP

   C25D 13/10 20060101ALI20180913BHJP

   C25D 13/12 20060101ALI20180913BHJP

   H01L 21/316 20060101ALI20180913BHJP

   H01L 21/301 20060101ALI20180913BHJP

【ＦＩ】

   C25D13/02 A

   C25D13/00 307F

   C25D13/10 A

   C25D13/10 B

   C25D13/12 A

   H01L21/316 G

   H01L21/78 L

【請求項の数】15

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2017-540673(P2017-540673)

(86)(22)【出願日】2017年4月19日

(86)【国際出願番号】JP2017015723

【審査請求日】2017年7月31日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002037

【氏名又は名称】新電元工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100137523

【弁理士】

【氏名又は名称】出口 智也

(74)【代理人】

【識別番号】100091982

【弁理士】

【氏名又は名称】永井 浩之

(74)【代理人】

【識別番号】100091487

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 行孝

(74)【代理人】

【識別番号】100082991

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 泰和

(74)【代理人】

【識別番号】100105153

【弁理士】

【氏名又は名称】朝倉 悟

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 淳

(72)【発明者】

【氏名】伊東 浩二

【審査官】 祢屋 健太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０７−０２９９００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１６／０７５７８７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特公平０３−００３９３１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特許第６２３５１９０（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開昭５８−０３４１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５７−１４３８３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭５９−０５１５３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１３／１６８３１４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開昭５５−０９６６４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２７７６４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ２５Ｄ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

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は、前記メサ溝の底部の少なくとも一部が露出した状態で、前記鉛フリーガラス微粒子の堆積物である前記ガラス被膜を前記メサ溝の開口端周辺と前記メサ溝の側壁を被覆するように形成するものであり、
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、有機溶剤と電解質である硝酸とを含む混合液を加えて、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、５〜７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、２０ｎＳ/ｃｍ〜１００ｎＳ/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。

【請求項2】

前記混合液を調整することで、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。

【請求項3】

前記溶媒に加えられる前に、前記混合液は、電気伝導度が第３の範囲に制御されており、前記混合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請求項２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項4】

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。

【請求項5】

前記混合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４に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項6】

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５に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項7】

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６に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項8】

前記鉛フリーガラス微粒子は、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｂ_２Ｏ_３、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１に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項9】

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メサ溝を形成することにより、前記メサ溝の内面に前記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メサ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３に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項10】

前記懸濁液は、界面活性剤を含まない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。

【請求項11】

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前記メサ溝の側壁の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３に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項12】

前記ガラス被膜形成工程は、前記ガラス被膜を、前記メサ溝の開口端周辺及び前記メサ溝の側壁の前記下地絶縁膜の表面に形成する
ことを特徴とする請求項９に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項13】

前記半導体ウェーハの前記一方の表面の隣接する２つの前記メサ溝間にアノード電極を形成するとともに、前記半導体ウェーハの他方の表面にカソード電極を形成する電極形成工程をさらに備える
ことを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項14】

前記ガラス被膜は、前記下地絶縁膜を介して、前記ｐｎ接合の露出部を覆っていることを特徴とする請求項１２に記載の半導体装置の製造方法。

【請求項15】

前記ガラス被膜が形成されていない前記メサ溝の前記底部の中央近傍に沿って前記半導体ウェーハを切断して前記半導体ウェーハをチップ化する半導体ウェーハ切断工程をさらに含む
ことを特徴とする請求項１４に記載の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、半導体装置の製造方法に関する発明である。

【背景技術】

【0002】

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、特開平８−６４５５７号公報、特開２０１４−１８７１４４号公報、特開昭２００５−２４３８９３号公報、特開昭５７−１４３８３２号公報参照）。

【0003】

この従来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。

【0004】

特に、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が半導体ウェーハのメサ溝の底部にも堆積される。

【0005】

これにより、鉛フリーガラス微粒子の堆積物を焼成してガラス化したパッシベーション膜がメサ溝の底部にも形成されることとなる。

【0006】

したがって、例えば、半導体ウェーハをチップ化するために、ダイシング又はレーザー等で半導体ウェーハをメサ溝に沿って切断する際に、半導体ウェーハのシリコンとパシベーション膜であるガラスを、すなわち材質が異なる複数の材料を、切断する必要がある。

【0007】

そして、この材質が異なる複数の材料の切断の応力によりクラック等が発生してしまう。このクラック発生防止策として、半導体ウェーハの切断スピードを落としたり、特殊な切断装置などを使ったりする必要がある。

【0008】

また、効率よく切断するために、メサ溝部のガラスを写真工程後、選択的にエッチングし、シリコン面を露出させる方法もある。

【0009】

しかしながら、上記いずれの対策においても工程追加や処理時間の増加なり、コストの増加につながる。

【発明の開示】

【発明が解決しようとする課題】

【0010】

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、半導体ウェーハの切断時のクラックやの原因になる、鉛フリーガラス微粒子が半導体ウェーハのメサ溝の底部にも堆積される問題がある。

【0011】

そこで、本発明では、ガラス被膜形成工程で用いられる懸濁液の特性を制御して、メサ溝の底部の少なくとも一部が露出した（メサ溝の底部の少なくともに一部に鉛フリーガラス微粒子の堆積物のガラス被膜が形成されない）状態で、鉛フリーガラス微粒子の堆積物のガラス被膜をメサ溝の開口端周辺とメサ溝の側壁を被覆するように精度良く所定の厚さに形成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。

【課題を解決するための手段】

【0012】

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は、前記メサ溝の底部の少なくとも一部が露出した状態で、前記鉛フリーガラス微粒子の堆積物である前記ガラス被膜を前記メサ溝の開口端周辺と前記メサ溝の側壁を被覆するように形成するものであり、
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、有機溶剤と電解質である硝酸とを含む混合液を加えて、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、５〜７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、２０ｎＳ/ｃｍ〜１００ｎＳ/ｃｍの範囲である
ことを特徴とする。

【0013】

前記半導体装置の製造方法において、
前記混合液を調整することで、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。

【0014】

前記半導体装置の製造方法において、
前記溶媒に加えられる前に、前記混合液は、電気伝導度が第３の範囲に制御されており、前記混合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。

【0015】

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。

【0016】

前記半導体装置の製造方法において、
前記混合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。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｂ_２Ｏ_３、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。

【0020】

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メサ溝を形成することにより、前記メサ溝の内面に前記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メサ溝の内面に下地絶縁膜１２１を形成する工程と、を含む
ことを特徴とする。

【0021】

前記半導体装置の製造方法において、
前記懸濁液は、界面活性剤を含まないことを特徴とする。

【0022】

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前記メサ溝の側壁の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。

【0023】

前記半導体装置の製造方法において、
前記ガラス被膜形成工程は、前記ガラス被膜を、前記メサ溝の開口端周辺及び前記メサ溝の側壁の前記下地絶縁膜の表面に形成する
ことを特徴とする。

【0024】

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の前記一方の表面の隣接する２つの前記メサ溝間にアノード電極を形成するとともに、前記半導体ウェーハの他方の表面にカソード電極を形成する電極形成工程をさらに備える
ことを特徴とする。

【0025】

前記半導体装置の製造方法において、
前記ガラス被膜は、前記下地絶縁膜を介して、前記ｐｎ接合の露出部を覆っていることを特徴とする。

【0026】

前記半導体装置の製造方法において、
前記ガラス被膜が形成されていない前記メサ溝の前記底部の中央近傍に沿って前記半導体ウェーハを切断して前記半導体ウェーハをチップ化する半導体ウェーハ切断工程をさらに含む
ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0027】

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Ｗ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。

【0028】

そして、ガラス被膜形成工程は、メサ溝の底部の少なくとも一部が露出した状態で、鉛フリーガラス微粒子の堆積物であるガラス被膜をメサ溝の開口端周辺とメサ溝の側壁を被覆するように形成するものである。

【0029】

そして、ガラス被膜形成工程で用いられる懸濁液は、鉛フリーガラス微粒子を含む溶媒の誘電率を第１の範囲に制御した後、当該溶媒に、有機溶剤と電解質である硝酸とを含む混合液（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。さらに、溶媒の誘電率の第１の範囲は、５〜７の範囲である。さらに、懸濁液の電気伝導度の第２の範囲は、２０ｎＳ/ｃｍ〜１００ｎＳ/ｃｍの範囲である。

【0030】

これにより、メサ溝の底部の少なくとも一部が露出した状態で、鉛フリーガラス微粒子の堆積物のガラス被膜をメサ溝の開口端周辺とメサ溝の側壁を被覆するように精度良く所定の厚さに形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を示す図である。

【図2】図２は、図１に続く、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を示す図である。

【図3】図３は、図２に続く、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を示す図である。

【図4】図４は、図３に続く、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を示す図である。

【図5】図５は、図４に続く、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を示す図である。

【図6】図６は、図５に続く、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を示す図である。

【図7】図７は、図６に続く、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を示す図である。

【図8】図８は、図７に続く、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の工程を示す図である。

【図9】図９は、ガラス被膜形成装置１を横方向から見た断面図である。

【図10】図１０は、第１の実施形態に係る半導体装置の製造方法の電気泳動堆積法で用いられる懸濁液１２の組成の一例を示す図である。

【図11】図１１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溶媒（１）の、イソプロピルアルコールと酢酸エチルの比率と、誘電率との関係の一例を示す図である。

【図12】図１２は、懸濁液１２の電気伝導度とメサ溝１２０の底部１２０ａの堆積物の付着状態との関係の一例を示す図である。

【図13】図１３は、ガラス被膜形成工程における、焼成前のガラス被膜１２４が成膜された状態の半導体ウェーハの上面の写真である。

【図14】図１４は、ガラス被膜形成工程における、焼成後のガラス被膜１２４を含むメサ溝１２０の断面の写真である。

【発明を実施するための最良の形態】

【0032】

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】

【0033】

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。

【0034】

（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Ｗを準備する（図１）。

【0035】

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）。

【0036】

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（側壁）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メサ溝１２０の側壁のｐｎ接合の露出部Ａを形成する。

【0037】

次に、ドライ酸素（ＤｒｙＯ_２）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。

【0038】

ここでは、図３に示すように、メサ溝１２０は、底部１２０ａと、開口端１２０ｂと、側壁１２０ｃと、を有する。この図３の例では、底部１２０ａ、開口端１２０ｂ、及び、側壁１２０ｃは、下地絶縁膜１２１の表面を示している。なお、下地絶縁膜１２１を省略して考える場合には、メサ溝１２０の底部１２０ａの一部、開口端１２０ｂ、及び側壁１２０ｃは、単に、ガラス被膜形成面の一部として定義される。また、この下地酸化膜１２１が形成される前の工程（図２）では、メサ溝１２０の内面は、ｐ＋型拡散層１１２とｎ−型拡散層１１４との表面を示す。

【0039】

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。

【0040】

以上のようにして、ガラス被膜形成面にメサ溝１２０が形成された半導体ウェーハＷが準備される。

【0041】

（ｂ）ガラス被膜形成工程
次に、電気泳動堆積法により、メサ溝１２０の底部１２０ａの少なくとも一部が露出した状態で、鉛フリーガラス微粒子の堆積物であるガラス被膜１２４をメサ溝１２０の開口端１２０ｂ周辺とメサ溝１２０の側壁１２０ｃ（下地絶縁膜１２１の表面）を被覆するように形成するとともに、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）。なお、以下の図５から図８に示す工程でも、焼成された当該ガラス被膜についても焼成前のガラス被膜と同じ符号１２４を用いて表記するものとする。

【0042】

この図４に示す例では、ガラス被膜１２４は、メサ溝１２０の開口端１２０ｂ周辺とメサ溝１２０の側壁１２０ｃ（下地絶縁膜１２１の表面）を被覆するとともに、メサ溝１２０の側壁１２０ｃに隣接するメサ溝１２０の底部１２０ａの一部（例えば、底部１２０ａの中央近傍）も被覆している（メサ溝１２０の底部１２０ａの少なくとも一部が露出した状態である）。

【0043】

すなわち、このガラス被膜形成工程は、ガラス被膜１２４を、メサ溝１２０の開口端１２０ｂ周辺及びメサ溝１２０の側壁１２０ｃの下地絶縁膜１２１の表面に形成する。換言すれば、このガラス被膜１２４は、下地絶縁膜１２１を介して、ｐｎ接合の露出部Ａを覆っている。

【0044】

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溶媒に懸濁させた懸濁液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）。

【0045】

そして、図９に示すように、鉛フリーガラス微粒子を溶媒に懸濁させた懸濁液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。

【0046】

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。

【0047】

以上のように、このガラス被膜形成工程は、メサ溝１２０の底部１２０ａ（底部１２０ａにおける下地酸化膜１２１の表面）の少なくとも一部が露出した状態で、鉛フリーガラス微粒子の堆積物であるガラス被膜をメサ溝の開口端１２０ｂ周辺とメサ溝の側壁１２０ｃを被覆するように形成するものである。

【0048】

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、有機溶剤と電解質である硝酸とを含む混合液（電解質溶液（２））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）。特に、この懸濁液１２は、界面活性を含まない。

【0049】

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、ＳｉＯ_２、Ａｌ_２Ｏ_３、ＣａＯ、ＭｇＯ、ＺｎＯ、Ｂ_２Ｏ_３、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。

【0050】

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、５〜７の範囲である。

【0051】

ここで、図１１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溶媒（１）の、イソプロピルアルコールと酢酸エチルの比率と、誘電率との関係の一例を示す図である。

【0052】

この図１１に示すように、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の範囲に調整可能である。

【0053】

また、電解質（２）は、有機溶剤（イソプロピルアルコール（ＩＰＡ））と硝酸（ＨＮＯ_３）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、所望の特性が得られるものであれば、酢酸エチル、アセトン、エタノール、その他の有機溶剤も選択され得る。

【0054】

ここで、本実施形態では、既述の混合液（電解質溶液（２））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、２０ｎＳ/ｃｍ〜１００ｎＳ/ｃｍの範囲である。

【0055】

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）。

【0056】

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（２０ｎＳ/ｃｍ〜１００ｎＳ/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）。

【0057】

【0058】

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、ＳｉＯ_２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。

【0059】

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。

【0060】

これに対し、本願の実施形態においては、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メサ溝１２０の底部１２０ａの少なくとも一部が露出した状態で精度よくメサ溝１２０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、２０ｎＳ/ｃｍ〜１００ｎＳ/ｃｍの範囲に設定するものである。

【0061】

なお、上記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。

【0062】

一方、本実施形態では、既述の溶媒（１）に加えられる前に、混合液（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、混合液（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。この混合液（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。

【0063】

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程度である。

【0064】

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（５〜１１）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）を加えて、電気伝導度を第２の範囲（２０ｎＳ/ｃｍ〜１００ｎＳ/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（２）は、電気伝導度が第３の範囲（９０μＳ/ｃｍ〜１３０μＳ/ｃｍ）に制御される。

【0065】

さらに、既述のように、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。

【0066】

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。

【0067】

（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）。

【0068】

（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）。

【0069】

（ｅ）電極形成工程
次に、半導体ウェーハＷにＮｉめっきを行い、粗面化領域１３２上（半導体ウェーハＷの一方の表面の隣接する２つのメサ溝１２０間）にアノード電極１３４を形成するとともに、半導体ウェーハＷの他方の表面にカソード電極１３６を形成する（図７）。

【0070】

（ｆ）半導体ウェーハ切断工程
次に、ダイシング又はレーザー等により、ガラス被膜１２４が形成されていないメサ溝１２０の底部１２０ａの中央近傍に沿って、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）。

【0071】

ここで、既述のガラス被膜形成工程で用いられる懸濁液１２の特性を制御して、メサ溝１２０の底部１２０ａの少なくとも一部（底部１２０ａの中央近傍）が露出した（メサ溝１２０の底部に鉛フリーガラス微粒子の堆積物のガラス被膜１２４が形成されない）状態で、鉛フリーガラス微粒子の堆積物のガラス被膜１２４をメサ溝１２０の開口端１２０ｂ周辺とメサ溝１２０の側壁１２０ｃを被覆するように精度良く所定の厚さに形成されている。

【0072】

したがって、半導体ウェーハをチップ化するために、ダイシング又はレーザー等で半導体ウェーハをメサ溝１２０（底部１２０ａの中央近傍）に沿って切断する際に、パシベーション膜であるガラス（ガラス被膜１２４）を切断する必要がなくなる。

【0073】

すなわち、この半導体ウェーハ切断工程では、半導体ウェーハのシリコンを主として切断することとなる。これにより、切断の応力が低減され、半導体ウェーハのクラック等の発生が抑制され、半導体ウェーハの切断が容易になる。

【0074】

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。

【0075】

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。

【0076】

図１２は、懸濁液１２の電気伝導度とメサ溝１２０の底部１２０ａの堆積物の付着状態との関係の一例を示す図である。また、図１３は、ガラス被膜形成工程における、焼成前のガラス被膜１２４が成膜された状態の半導体ウェーハの上面の写真である。また、図１４は、ガラス被膜形成工程における、焼成後のガラス被膜１２４を含むメサ溝１２０の断面の写真である。

【0077】

図１２に示すように、懸濁液１２の電気伝導度の第２の範囲を、２０ｎＳ/ｃｍ〜１００ｎＳ/ｃｍの範囲に設定することで、鉛フリーガラス微粒子をメサ溝１２０の底部１２０ａの少なくとも一部（例えば、底部１２０ａの中央近傍）が露出した状態で精度よくメサ溝１２０に堆積させることができる。

【0078】

そして、例えば、図１３に示すように、実施形態に係るガラス被膜形成工程における、焼成前において、メサ溝１２０の底部１２０ａの少なくとも一部（例えば、底部１２０ａの中央近傍）が露出した状態で、ガラス被膜１２４がメサ溝１２０の開口端１２０ｂ周辺とメサ溝１２０の側壁１２０ｃを被覆するように形成されているのが確認されている。

【0079】

さらに、例えば、図１４に示すように、実施形態に係るガラス被膜形成工程における、焼成後において、メサ溝１２０の底部１２０ａの少なくとも一部が露出した状態で、ガラス被膜１２４がメサ溝１２０の開口端１２０ｂ周辺とメサ溝１２０の側壁１２０ｃを被覆するように形成されているのが確認できている。

【0080】

なお、既述のように、従来の電気泳動堆積法では、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。

【0081】

一方、既述の条件を適用した実施形態に係る半導体装置の製造方法においては、メサ溝の底部の少なくとも一部が露出した状態で、鉛フリーガラス微粒子の堆積物のガラス被膜をメサ溝の開口端周辺とメサ溝の側壁を被覆するように精度良く所定の厚さに形成することができる。特に、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。

【0082】

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Ｗ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１２４を形成するガラス被膜形成工程と、を含む。

【0083】

そして、ガラス被膜形成工程は、メサ溝の底部の少なくとも一部が露出した状態で、鉛フリーガラス微粒子の堆積物であるガラス被膜をメサ溝の開口端１２０ｂ周辺とメサ溝の側壁を被覆するように形成するものであり、ガラス被膜形成工程で用いられる懸濁液は、鉛フリーガラス微粒子を含む溶媒の誘電率を第１の範囲に制御した後、当該溶媒に、有機溶剤と電解質である硝酸とを含む混合液（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、溶媒の誘電率の第１の範囲は、５〜７の範囲であり、懸濁液の電気伝導度の第２の範囲は、２０ｎＳ/ｃｍ〜１００ｎＳ/ｃｍの範囲である。

【0084】

これにより、メサ溝の底部の少なくとも一部が露出した状態で、鉛フリーガラス微粒子の堆積物のガラス被膜をメサ溝の開口端周辺とメサ溝の側壁を被覆するように精度良く所定の厚さに形成することができる。

【0085】

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。

【0086】

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。

【符号の説明】

【0087】

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）
１２０ａ メサ溝の底部
１２０ｂ メサ溝の開口端
１２０ｃ メサ溝の側壁
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
Ａ 露出部

【要約】

半導体装置の製造方法は、ガラス被膜形成面にメサ溝１２０が形成された半導体ウェーハＷ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１２に、第１電極板１４と第２電極板１６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１２４を形成するガラス被膜形成工程と、を含む。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】