(57)【要約】【課題】無電解めっき処理を行うに際し、半導体装置の特性変動を防止する半導体装置の製造方法を提供すること。【解決手段】半導体基板１のおもて面に、アルミニウム、ニッケルを蒸着またはスパッタで順次積層し、エミッタ電極６を形成する。エミッタ電極６として、第１のアルミニウム膜６１および第１のニッケル膜６２が形成される。次いで、半導体基板１の裏面に、アルミニウムシリコン、ニッケルを蒸着またはスパッタで順次積層し、コレクタ電極９を形成する。コレクタ電極９として、第２のアルミニウム膜９１および第２のニッケル膜９２が形成される。次いで、エミッタ電極６の表面をエッチングする。次いで、エミッタ電極６の表面に形成された表面酸化膜を除去し、エミッタ電極６の表面を活性化する。次いで、半導体基板１のエミッタ電極６およびコレクタ電極９の両面に、同時に、無電解ニッケルめっき処理および置換金めっき処理を連続して行う。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板のおもて面に第１の金属膜を形成する第１の金属膜形成工程と、
前記第１の金属膜の表面に第２の金属膜を形成する第２の金属膜形成工程と、
前記第２の金属膜の表面を活性化する表面活性化工程と、
湿式めっき法により、前記第２の金属膜の表面にめっき膜を形成するめっき膜形成工程と、を含み、
前記第２の金属膜形成工程では、前記第２の金属膜として、前記めっき膜形成工程で用いられるめっき浴に添加される還元剤の酸化反応速度を速める第１の物質を主成分とする金属膜を形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記第２の金属膜に、エッチングによりパターンを形成する第２のパターン形成工程と、
前記第１の金属膜に、エッチングによりパターンを形成する第１のパターン形成工程と、をさらに含み、
前記第２の金属膜形成工程と前記表面活性化工程との間で前記第２のパターン形成工程を行い、
前記第２のパターン形成工程と前記表面活性化工程との間で前記第１のパターン形成工程を行う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】
前記第１の金属膜に、エッチングによりパターンを形成する第１のパターン形成工程と、
前記第２の金属膜に、エッチングによりパターンを形成する第２のパターン形成工程と、をさらに含み、
前記第１の金属膜形成工程と前記第２の金属膜形成工程との間で前記第１のパターン形成工程を行い、
前記第２の金属膜形成工程と前記表面活性化工程との間で前記第２のパターン形成工程を行う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４】
前記表面活性化工程は、前記第２の金属膜の表面の酸化膜を除去する工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項５】
前記めっき膜形成工程は、前記第２の金属膜の表面に、第１のめっき膜を形成する工程を含み、
前記第１のめっき膜として、前記めっき浴に添加される還元剤の酸化反応速度を速める第２の物質を主成分とするめっき膜を形成することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項６】
前記第２の物質はニッケル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】
前記めっき膜形成工程は、前記第１のめっき膜の表面に、第２のめっき膜を形成する工程をさらに含み、
前記第２のめっき膜として、前記第１のめっき膜との間で置換反応を起こす第３の物質を主成分とするめっき膜を形成することを特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項８】
前記第３の物質は金であることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項９】
前記第１の金属膜を蒸着法またはスパッタリング法により形成することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
前記第１の金属膜は、アルミニウムを主成分とする膜であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
前記第１の金属膜をアルミニウムシリコンまたはアルミニウムシリコン銅で形成することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
前記第２の金属膜は、高融点を有する第３の金属膜と、前記第１の物質を主成分とする膜とがこの順に積層された金属積層膜であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
前記第３の金属膜をチタン、モリブデン、クロム、コバルトまたはタングステンで形成す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】
前記第１の物質は、ニッケルであることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１５】
前記湿式めっき法は、無電解めっき法であることを特徴とする請求項１〜１４のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
前記第２の金属膜形成工程と前記表面活性化工程との間に、前記半導体基板の裏面に裏面電極を形成する裏面電極形成工程、をさらに含み、
前記第１の金属膜形成工程および前記第２の金属膜形成工程では、前記半導体基板のおもて面におもて面電極として、前記第１の金属膜および前記第２の金属膜を形成し、
前記めっき膜形成工程では、前記おもて面電極の表面および前記裏面電極の表面に、同時に前記めっき膜を形成することを特徴とする請求項１〜１５のいずれか一つに記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
前記第１の金属膜形成工程と前記裏面電極形成工程との間に、前記半導体基板の裏面を加工して基板厚さを２００μｍ以下に薄くする基板薄化工程、をさらに含むことを特徴とする請求項１６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】
この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に電力変換装置などに用いられるパワー半導体装置であって、半導体装置のおもて面および裏面に電極を有する８０〜２００μｍの厚さの半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力用半導体装置の一つであるＩＧＢＴ（Ｉｎｓｕｌａｔｅｄ  Ｇａｔｅ  Ｂｉｐｏｌａｒ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲート型バイポーラトランジスタ）は、ＭＯＳＦＥＴ（Ｍｅｔａｌ  Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ：絶縁ゲート型電解効果トランジスタ）の高速スイッチング特性および電圧駆動特性と、バイポーラトランジスタの低オン電圧特性を有するワンチップのパワーデバイスである。その応用範囲は、汎用インバータ、ＡＣサーボ、無停電電源（ＵＰＳ）またはスイッチング電源などの産業分野から、電子レンジ、炊飯器またはストロボなどの民生機器分野へと拡大してきている。また、新しいチップ構造を用いた、より低オン電圧のＩＧＢＴが開発されており、ＩＧＢＴを用いた応用装置の低損失化や高効率化が図られてきている。
【０００３】
ＩＧＢＴには、パンチスルー（以下、ＰＴとする）型、ノンパンチスルー（以下、ＮＰＴとする）型、フィールドストップ（以下、ＦＳとする）型などの構造があり、一部の用途を除いて、ｎチャネル型の縦型二重拡散構造のものが主流である。従って、本明細書では、ｎチャネル型ＩＧＢＴを例にして説明するが、ｐチャネル型ＩＧＢＴでも同様である。
【０００４】
ＰＴ型ＩＧＢＴは、ｐ+半導体基板上にｎ+バッファ層とｎ-活性層をエピタキシャル成長させたエピタキシャル基板を用いて形成される。そのため、例えば耐圧６００Ｖ系の半導体装置では、活性層の厚さは１００μｍ程度で十分であるが、ｐ+半導体基板の部分を含む総厚さは２００〜３００μｍ程度と、厚くなる。また、エピタキシャル基板を用いるため、コストが高くなる。
【０００５】
そこで、エピタキシャル基板の代わりに、フローティングゾーン（ＦＺ）法により作製された半導体インゴットから切り出されたＦＺ基板を用いることによって低コスト化を図ったＮＰＴ型やＦＳ型のＩＧＢＴが開発されている。これらのＩＧＢＴでは、半導体装置の裏面に低ドーズ量の浅いｐ+コレクタ層（低注入ｐ+コレクタ）が形成される。
【０００６】
図１１は、ＦＺ基板を用いて作製されたＮＰＴ型ＩＧＢＴの構成を示す断面図である。図１１に示すように、ＮＰＴ型ＩＧＢＴは、例えばＦＺ基板よりなるｎ-型の半導体基板１を活性層とし、そのおもて面の表面層にｐ+ベース領域２、ｎ+エミッタ領域３が選択的に形成される。そして、半導体基板１の表面には、ゲート酸化膜４を介してゲート電極５が形成される。エミッタ電極６は、ｎ+エミッタ領域３およびｐ+ベース領域２と接触し、かつ層間絶縁膜７によりゲート電極５から絶縁される。また、半導体基板１の裏面には、ｐ+コレクタ層８およびコレクタ電極９が形成される。エミッタ電極６およびコレクタ電極９は、例えばアルミニウム（Ａｌ）等の金属を蒸着またはスパッタして形成される。
【０００７】
このようなＮＰＴ型ＩＧＢＴは、ＰＴ型ＩＧＢＴよりも基板の総厚さが大幅に薄くなる。また、ＮＰＴ型ＩＧＢＴは、正孔の注入率を制御することができるため、ライフタイム制御を行わなくても、高速スイッチングが可能である。また、ＮＰＴ型ＩＧＢＴは、エピ
タキシャル基板を用いずにＦＺ基板を用いて作製されるため、ＰＴ型ＩＧＢＴに比べて安価である。
【０００８】
図１２は、ＦＳ型ＩＧＢＴの構成を示す断面図である。図１２に示すように、半導体基板の表面構造は、図１１に示すＮＰＴ型ＩＧＢＴと同じである。半導体基板１の裏面には、半導体基板１とｐ+コレクタ層８との間に、ｎバッファ層１０が設けられる。ＦＳ型ＩＧＢＴでは、ＦＺ基板を用いることによって、基板の総厚さが８０〜２００μｍとなる。そして、ＰＴ型ＩＧＢＴと同様に、活性層である半導体基板１を空乏化させるため、６００Ｖ耐圧の半導体装置では、半導体基板１の厚さは１００μｍ程度である。また、ＮＰＴ型ＩＧＢＴと同様に、ライフタイム制御は不要である。近時、オン電圧のより一層の低減を図るため、チップ表面に狭く深い溝を形成し、この溝の側面にＭＯＳＦＥＴを形成したトレンチ構造と、ＦＳ型構造を組み合わせた構造のＩＧＢＴも提案されている。
【０００９】
上述のような半導体装置を製造する方法として、次のような方法が提案されている。シリコン基板の第１の主面側に素子の表面構造を形成し、第２の主面を研削加工して基板を薄くした後、第２の主面側にバッファ層およびコレクタ層を形成する。その後、コレクタ層の表面に、厚さが０．３μｍ以上１．０μｍ以下で、シリコン濃度が０．５ｗｔ％以上２ｗｔ％以下、好ましくは１ｗｔ％以下のアルミニウムシリコン膜を形成する。そして、アルミニウムシリコン膜の形成に続いて、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）および金（Ａｕ）などの複数の金属を蒸着またはスパッタにより形成し、コレクタ電極を形成する。チタン膜、ニッケル膜および金膜は、それぞれバッファ金属膜、はんだ接合金属膜および保護金属膜である（例えば、下記特許文献１参照。）。
【００１０】
また、半導体装置の実装において、コレクタ電極などの裏面電極は、はんだを用いて接合される。一方、エミッタ電極などのおもて面電極はアルミワイヤーを用いたワイヤボンディング技術を用いて接合されるのが主流である。しかし、最近では、おもて面電極においても、はんだ接合が用いられることがある。おもて面電極の接合に、はんだ接合を用いることで、高密度実装化、電流密度向上、スイッチング速度の高速化のための配線容量低減、半導体装置の冷却効率向上などを大幅に改善することができる。
【００１１】
はんだ接合により実装された半導体装置として、次のような方法が提案されている。各半導体チップの表面にＥヒートシンクがはんだにより接合され、裏面に第２の導体部材がはんだにより接合され、Ｅヒートシンクの表面に第３の導体部材がはんだにより接合されている。Ｅヒートシンクには段差部が設けられて薄肉部が形成されており、Ｅヒートシンクと各半導体チップとの接合面積よりＥヒートシンクと第３の導体部材との接合面積が小さくなっている。第２の導体部材の裏面と第３の導体部材の表面とが露出した状態で、各部材が樹脂封止されている（例えば、下記特許文献２参照。）。
【００１２】
また、別の装置として、半導体素子と、この半導体素子の裏面に接合され電極と放熱を兼ねる第１の金属体と、前記半導体素子の表面側に接合され電極と放熱を兼ねる第２の金属体と、前記半導体素子の表面と前記第２の金属体との間に接合された第３の金属体とを備え、装置のほぼ全体を樹脂でモールドした半導体装置において、前記半導体素子表面のせん断応力、または、前記半導体素子と前記金属体とを接合する接合層における歪み成分等を低減させるように、前記半導体素子の厚さを薄くすると共に、前記モールド樹脂により装置全体を拘束保持するように構成したことを特徴とし、前記接合層をＳｎ系はんだで構成する半導体装置が提案されている（例えば、下記特許文献３参照。）。
【００１３】
実際に、おもて面電極のはんだ接合を行う場合、おもて面電極の表面にニッケル等のめっきを施す必要がある。めっき処理法としては、電気めっき法や無電解めっき法などが一
般的である。電気めっき法は、外部電流を供給することにより溶液中の金属イオンを還元析出させる方法である。一方、無電解めっき法は、電気を使用することなく、溶液中の金属イオンを化学的に還元析出する方法である。そのため、無電解めっき法を用いためっき処理は、対極や直流電源などの電気回路を必要とする電気めっき法よりも、製造装置や製造工程を簡略化することができる。
【００１４】
無電解めっき法を用いて電極表面にめっき処理を行う方法として、次のような方法が提案されている。半導体基板のパッド電極上に無電解めっき皮膜を形成する方法であって、そのパッド電極を選択的に活性化する工程と、前記半導体基板を無電解めっき液に浸漬すると同時に、外部電源により前記半導体基板に電位を印加しながら無電解めっき皮膜を析出させる工程とを有する。前記活性化する工程は、触媒付与法と亜鉛置換法のいずれかである（例えば、下記特許文献４参照。）。
【００１５】
また、別の方法として、次のような方法が提案されている。半導体素子が形成された半導体基板上に層間絶縁膜が設けられている。そして、この層間絶縁膜上に形成された第１表面電極の表面には、コンタクトホールの形状に応じた凹部が複数設けられ、第１裏面電極の表面はエッチング処理によってでこぼこになっていることで、第１表面電極の表面積と第１裏面電極の表面積との差が小さくされている。また、第２表面電極および第２裏面電極は、第１表面電極および第１裏面電極の表面それぞれに同時に湿式めっきの方法により形成されている。具体的には、ウェハ表裏面に同時に例えばＮｉをめっきする。これにより、ウェハ表面側に第２表面電極を形成し、ウェハ裏面側に第２裏面電極を形成する。そして、ウェハ表裏面に同時に湿式めっきを施し、めっき層を形成する。すなわち、第２表面電極の表面、第２裏面電極の表面それぞれに例えばＡｕのめっき層を形成する（例えば、下記特許文献５参照。）。
【００１６】
また、おもて面電極に無電解めっき処理を行う場合、おもて面電極の主成分である例えばアルミニウムの表面には、不働態膜が形成されているため、密着性の高いめっき膜を形成することが難しい。このため、おもて面電極の表面を活性化し、おもて面電極とめっき膜との密着力を向上させる必要がある。おもて面電極とめっき膜との密着力を向上する方法として、例えばジンケート処理が公知である（例えば、下記特許文献４および下記特許文献６）。
【００１７】
無電解めっき処理の前処理としてジンケート処理を用いためっき処理過程について説明する。図１３は、従来の半導体装置におけるめっき処理過程を示すフローチャートである。この処理は、例えばアルミニウム合金からなるおもて面電極の表面に対して行われる。めっき浴の還元剤として、例えばホスフィン酸ナトリウム（次亜リン酸ナトリウム）が用いられる。図１３に示すように、まず、脱脂処理を行う（ステップＳ２１）。ステップＳ２１において、おもて面電極の表面に付着した油脂や異物が除去される。また、次に続く工程の例えばエッチング液などの、おもて面電極の表面に対する濡れ性が改善される。なお、脱脂処理では、通常、アルカリ溶液が用いられる。このアルカリ溶液として、例えば２０〜３０ｇ／ｄｍ3の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）、２０〜３０ｇ／ｄｍ3の炭酸ナトリウム（Ｎａ2ＣＯ3）、２０〜３０ｇ／ｄｍ3のリン酸三ナトリウム（Ｎａ3ＰＯ4）および１〜２ｇ／ｄｍ3の界面活性剤（ＮａＯＨ）を含む溶液を用いることができる。
【００１８】
次いで、酸溶液またはアルカリ溶液を用いて、エッチングを行う（ステップＳ２２）。ステップＳ２２において、おもて面電極の表面の自然酸化膜が除去される。次いで、硝酸（ＨＮＯ3）を用いて、酸洗浄を行う（ステップＳ２３）。ステップＳ２３において、前の工程におけるエッチングにより生じた、おもて面電極の表面の不純物（スマット）などが除去される。次いで、第１のジンケート処理を行う（ステップＳ２４）。ステップＳ２４において、おもて面電極のアルミニウムが亜鉛（Ｚｎ）に置換され、おもて面電極の表面に亜鉛膜が生成される。次いで、硝酸を用いて、酸洗浄を行う（ステップＳ２５）。ステップＳ２５において、おもて面電極の表面に形成された亜鉛膜が除去される。次いで、第２のジンケート処理を行う（ステップＳ２６）。ステップＳ２６において、再度、おもて面電極の表面に亜鉛膜が生成される。
【００１９】
次いで、無電解めっき処理により、ニッケルめっき膜を形成する（ステップＳ２７）。ステップＳ２７において、無電解めっき浴中のニッケルイオンと、おもて面電極の表面の亜鉛膜との間で、穏やかに置換反応が起こる。めっき浴中のニッケルイオンと、還元剤である次亜リン酸ナトリウムとの酸化還元反応により、おもて面電極の表面に、ニッケルめっき膜が形成される。このときの酸化還元反応式については、後述する。次いで、無電解めっき処理により、置換金めっき膜を形成する（ステップＳ２８）。ステップＳ２８において、置換金めっき浴中の金イオンと、ニッケルめっき膜のニッケルの還元反応により、ニッケルめっき膜の表面に、置換金めっき膜が形成される。なお、図１３に示すめっき処理過程は、ある処理と次の処理の間において、おもて面電極の表面の水洗い処理が行われる。
【００２０】
また、還元剤に次亜リン酸ナトリウムを用いた場合の、無電解ニッケルめっき（ステップＳ２７）の反応式は、次の（１）式〜（３）式となる。
【００２１】
Ｈ2ＰＯ2-  ＋  Ｈ2Ｏ  →  Ｈ2ＰＯ3-  ＋  ２Ｈ+  ＋  ２ｅ-  ・・・（１）
【００２２】
Ｎｉ2+  ＋２ｅ-  →  Ｎｉ  ・・・（２）
【００２３】
Ｈ2ＰＯ2-  ＋  ２Ｈ+  ＋  ｅ-  →  ２Ｈ2Ｏ  ＋  Ｐ  ・・・（３）
【００２４】
（１）式は、還元剤の酸化反応式である。また、（２）式は、めっき浴中のニッケルイオンの還元反応式である。また、（２）式の反応と同時にリンが析出する反応が起き、そのときの反応式が、（３）式となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特開２００７−３６２１１号公報
【特許文献２】特開２００２−１１０８９３号公報
【特許文献３】特開２００３−１１００６４号公報
【特許文献４】特開２００３−９６５７３号公報
【特許文献５】特開２００７−１９４１２号公報
【特許文献６】特開２００３−１３２４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
しかしながら、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、上述した図１３に示すめっき処理過程によりめっき膜を形成した場合、半導体装置の特性が変動してしまう恐れがあることが新たに判明した。半導体装置に特性変動が生じる原因の一つは、エミッタ電極６中のアルミニウムが溶出することにより、エミッタ電極６の一部に、半導体基板１の表面にまで達する孔（以下、孔食とする）が発生することであると推測される。
【００２７】
図１４は、従来の半導体装置の製造方法における正常時のおもて面電極について示す断面図である。また、図１５は、従来の半導体装置の製造方法における異常時のおもて面電極について示す断面図である。正常にめっき処理が行われた半導体装置では、図１４に示すように、エミッタ電極６の表面に、ニッケルめっき膜１１および図示省略する置換金めっき膜が順に積層される。それ以外の構成は、図１２に示す半導体装置と同様である。このように、ニッケルめっき膜１１は、エミッタ電極６の上に形成される。そのため、ニッケルめっき膜１１は、半導体基板１と接触しない。
【００２８】
それに対して、エミッタ電極６に孔食２０が発生している場合、図１５に示すように、ニッケルめっき膜１１は、半導体基板１と接触してしまう。孔食２０は、無電解めっき処理（図１３のステップＳ２７）の前処理として、表面酸化膜除去後にエミッタ電極６にエッチングを行うこと（図１３のステップＳ２３など）や、エミッタ電極６の表面にジンケート処理（図１３のステップＳ２４〜ステップＳ２６）を行うことにより発生すると推測される。
【００２９】
まず、表面酸化膜を除去した後にエッチングを行った場合の、エミッタ電極６について説明する。通常、エミッタ電極６の主成分であるアルミニウムは、耐食性に優れた表面酸化膜を有している。この表面酸化膜は、酸やアルカリに対して強固な耐食性を有する。この表面酸化膜を除去した場合、エミッタ電極６の表面は、酸やアルカリに対する耐食性が著しく低下した状態となる。その状態で、酸やアルカリを用いて、エミッタ電極６の表面をエッチングすると、エッチングが速く進んでしまう。また、エッチングの進行速度は結晶方位によって異なる。例えばエミッタ電極６の（１１１）面では、エミッタ電極６の（１１０）面や（１００）面と比較してエッチングが速く進む。そのため、エミッタ電極６の表面において、エッチングの進行が極端に速くなってしまう部分が発生しやすくなっているといえる。このエッチングの進行速度の違いにより、エミッタ電極６に、半導体基板１の表面に達するほどの凹凸が形成されてしまうため、エミッタ電極６に孔食２０が発生すると推測される。
【００３０】
次に、ジンケート処理を行った場合のエミッタ電極６について説明する。中田毅らは、「Ａｌ単結晶表面上へのジンケート処理と無電解Ｎｉ−Ｐめっき」（表面技術、Ｖｏｌ．４８、Ｎｏ．８（１９９７））の中で、アルミニウムのジンケート処理では、アルミニウム表面への亜鉛の析出密度が、アルミニウムの（１１１）面で高く、アルミニウムの（１００）面や（１１０）面では低いということを報告している。そのため、アルミニウムの（１００）面や（１１０）面では、アルミニウムが亜鉛に置換される際に、アルミニウムの溶出の速さに、亜鉛の析出が追いつかない恐れが生じる。つまり、アルミニウムを主成分とするエミッタ電極６では、エミッタ電極６の表面に亜鉛が析出せずに、アルミニウムの局所的なエッチングが進行してしまう可能性がある。その結果、エミッタ電極６に孔食２０が発生すると推測される。
【００３１】
エミッタ電極６に孔食２０が発生している状態（図１５参照）で、半導体装置に無電解めっき処理を行う場合、ニッケルめっき膜１１は、エミッタ電極６の孔食２０の部分で半導体基板１と接触することになる。一般的な無電解ニッケルめっき浴には、例えばナトリウム（Ｎａ）などのアルカリ金属が含まれている。そのため、孔食２０が発生している半導体装置では、このアルカリ金属が、ニッケルめっき膜１１と半導体基板１との界面に残留してしまう可能性がある。ニッケルめっき膜１１と半導体基板１との界面に残留するアルカリ金属は、半導体装置の実装時、はんだ接合などの熱処理により、ゲート酸化膜４へと拡散し、半導体装置の特性を変動させてしまう可能性が生じる。
【００３２】
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、半導体装置の特性変動を防止することができる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】
【００３３】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１の発明にかかる半導体装置の製造方法は、以下の特徴を有する。半導体基板の表面におもて面電極を有する半導体装置を製造する方法である。まず、半導体基板のおもて面に第１の金属膜を形成する第１の金属膜形成工程を行う。次いで、前記第１の金属膜の表面に第２の金属膜を形成する第２の金属膜形成工程を行う。次いで、前記第２の金属膜の表面を活性化する表面活性化工程を行う。次いで、湿式めっき法により、前記第２の金属膜の表面にめっき膜を形成するめっき膜形成工程を行う。このとき、前記第２の金属膜形成工程では、前記第２の金属膜として、前記めっき膜形成工程で用いられるめっき浴に添加される還元剤の酸化反応速度を速める第１の物質を主成分とする金属膜を形成する。
【００３４】
また、請求項２の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１に記載の発明において、さらに、前記第２の金属膜形成工程と前記表面活性化工程との間で、前記第２の金属膜に、エッチングによりパターンを形成する第２のパターン形成工程を行う。そして、前記第２のパターン形成工程と前記表面活性化工程との間で、前記第１の金属膜に、エッチングによりパターンを形成する第１のパターン形成工程を行う。
【００３５】
また、請求項３の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１に記載の発明において、さらに、前記第１の金属膜形成工程と前記第２の金属膜形成工程との間で、前記第１の金属膜に、エッチングによりパターンを形成する第１のパターン形成工程を行う。そして、前記第２の金属膜形成工程と前記表面活性化工程との間で、前記第２の金属膜に、エッチングによりパターンを形成する第２のパターン形成工程を行う。
【００３６】
また、請求項４の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発明において、前記表面活性化工程は、前記第２の金属膜の表面の酸化膜を除去する工程を含むことを特徴とする。
【００３７】
また、請求項５の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発明において、前記めっき膜形成工程は、前記第２の金属膜の表面に、第１のめっき膜を形成する工程を行う。このとき、前記第１のめっき膜として、前記めっき浴に添加される還元剤の酸化反応速度を速める第２の物質を主成分とするめっき膜を形成する。
【００３８】
また、請求項６の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項５に記載の発明において、前記第２の物質はニッケルであることを特徴とする。
【００３９】
また、請求項７の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項５または６に記載の発明において、前記めっき膜形成工程は、さらに、前記第１のめっき膜の表面に、第２のめっき膜を形成する工程を行う。このとき、前記第２のめっき膜として、前記第１のめっき膜との間で置換反応を起こす第３の物質を主成分とするめっき膜を形成する。
【００４０】
また、請求項８の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項７に記載の発明において、前記第３の物質は金であることを特徴とする。
【００４１】
また、請求項９の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１〜８のいずれか一つに記載の発明において、前記第１の金属膜を蒸着法またはスパッタリング法により形成することを特徴とする。
【００４２】
また、請求項１０の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１〜９のいずれか一つに記載の発明において、前記第１の金属膜は、アルミニウムを主成分とする膜であることを特徴とする。
【００４３】
また、請求項１１の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１〜１０のいずれか一つに記載の発明において、前記第１の金属膜をアルミニウムシリコンまたはアルミニウムシリコン銅で形成することを特徴とする。
【００４４】
また、請求項１２の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１〜１１のいずれか一つに記載の発明において、前記第２の金属膜は、高融点を有する第３の金属膜と、前記第１の物質を主成分とする膜とがこの順に積層された金属積層膜であることを特徴とする。
【００４５】
また、請求項１３の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１２に記載の発明において、前記第３の金属膜を、チタン、モリブデン、クロム、コバルトまたはタングステンで形成することを特徴とする。
【００４６】
また、請求項１４の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１〜１３のいずれか一つに記載の発明において、前記第１の物質は、ニッケルであることを特徴とする。
【００４７】
また、請求項１５の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１〜１４のいずれか一つに記載の発明において、前記湿式めっき法は、無電解めっき法であることを特徴とする。
【００４８】
また、請求項１６の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１〜１５のいずれか一つに記載の発明において、さらに、前記第２の金属膜形成工程と前記表面活性化工程との間に、前記半導体基板の裏面に裏面電極を形成する裏面電極形成工程を行う。このとき、前記第１の金属膜形成工程および前記第２の金属膜形成工程では、前記半導体基板のおもて面におもて面電極として、前記第１の金属膜および前記第２の金属膜を形成する。そして、前記めっき膜形成工程では、前記おもて面電極の表面および前記裏面電極の表面に、同時に前記めっき膜を形成する。
【００４９】
また、請求項１７の発明にかかる半導体装置の製造方法は、請求項１６に記載の発明において、さらに、前記第１の金属膜形成工程と前記裏面電極形成工程との間に、前記半導体基板の裏面を加工して基板厚さを２００μｍ以下に薄くする基板薄化工程を行う。
【００５０】
上述した発明によれば、おもて面電極の最表面層である第２の金属膜が、めっき浴に添加される還元剤の酸化反応速度を速めるニッケルを主成分として形成されている。かつ、無電解めっき処理前に、おもて面電極の表面が活性化されている。これにより、無電解めっき処理において、第２の金属膜と還元剤の酸化還元反応のみで、第２の金属膜の表面に、第１のめっき膜を連続して析出することができる。そのため、従来のめっき過程において、無電解めっき処理の前処理として行っていた、表面酸化膜除去後におもて面電極に行われるエッチングや、おもて面電極の表面へのジンケート処理が不要となる。これにより、第１の金属膜に孔食（図１５参照）が生じることを防止することができ、半導体装置の特性が変動することを防止することができる。上述した効果は、半導体装置の裏面電極に適用した場合にも、有効である。
【発明の効果】
【００５１】
本発明にかかる半導体装置の製造方法によれば、半導体装置の特性が変動することを防止することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】実施の形態にかかる半導体装置を示す断面図である。
【図２】実施の形態にかかる半導体装置のおもて面電極の別の一例について示す断面図である。
【図３】実施の形態にかかる半導体装置の裏面電極の別の一例について示す断面図である。
【図４】実施の形態にかかる半導体装置の製造過程を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態にかかる半導体装置のめっき処理過程を示すフローチャートである。
【図６】実施の形態にかかる半導体装置の製造過程を示す断面図である。
【図７】実施の形態にかかる半導体装置の製造過程を示す断面図である。
【図８】実施の形態にかかる半導体装置の製造過程を示す断面図である。
【図９】実施の形態にかかるめっき膜とめっき浴中の還元剤との組み合わせを示す図である。
【図１０】実施の形態にかかるエッチング方法について示す図である。
【図１１】ＮＰＴ型ＩＧＢＴの構成を示す断面図である。
【図１２】ＦＳ型ＩＧＢＴの構成を示す断面図である。
【図１３】従来の半導体装置のめっき処理過程を示すフローチャートである。
【図１４】従来の半導体装置の製造方法における正常時のおもて面電極について示す断面図である。
【図１５】従来の半導体装置の製造方法における異常時のおもて面電極について示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる半導体装置およびその製造方法の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明およびすべての添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００５４】
図１は、実施の形態にかかる半導体装置を示す断面図である。図１に示すように、半導体装置のおもて面では、半導体基板１の表面層の一部に、ｐ+ベース領域２が設けられている。ｐ+ベース領域２の表面層の一部には、ｎ+エミッタ領域３が選択的に設けられている。ゲート電極５は、半導体基板１の一部の表面に、ゲート酸化膜４を介して設けられている。エミッタ電極６は、ｐ+ベース領域２およびｎ+エミッタ領域３と接触し、かつ層間絶縁膜７によりゲート電極５から絶縁される。エミッタ電極６は、アルミニウムを主成分とする金属膜（以下、第１のアルミニウム膜とする）６１と、ニッケルを主成分とする金属膜（以下、第１のニッケル膜とする）６２がこの順に積層されてなる。第１のニッケル膜６２の表面には、ニッケルめっき膜１１および置換金めっき膜１２が積層されている。
【００５５】
半導体装置の裏面では、半導体基板１の表面層の一部に、図示省略するｎバッファ層およびｐ+コレクタ層が設けられている。コレクタ電極９は、ｐ+コレクタ層の表面に設けられている。コレクタ電極９は、アルミニウムを主成分とする金属膜（以下、第２のアルミニウム膜とする）９１と、ニッケルを主成分とする金属膜（以下、第２のニッケル膜とする）９２がこの順に積層されてなる。第２のニッケル膜９２の表面には、ニッケルめっき膜１１および置換金めっき膜１２が積層されている。エミッタ電極６は、おもて面電極に相当する。コレクタ電極９は、裏面電極に相当する。第１のアルミニウム膜６１および第２のアルミニウム膜９１は、第１の金属膜に相当する。第１のニッケル膜６２および第２のニッケル膜９２は、第２の金属膜に相当する。ニッケルめっき膜１１は、第１のめっき膜に相当する。置換金めっき膜１２は、第２のめっき膜に相当する。
【００５６】
図２は、実施の形態にかかる半導体装置のおもて面電極の別の一例について示す断面図である。図２では、電極以外のその他の半導体構造は、図示省略する（以下、図３についても同様）。エミッタ電極６は、第１のアルミニウム膜６１と第１のニッケル膜６２との間に、チタンを主成分とする金属膜（以下、第１のチタン膜とする）６３を備えていても良い。第１のチタン膜６３は、高融点を有する。
【００５７】
図３は、実施の形態にかかる半導体装置の裏面電極の別の一例について示す断面図である。コレクタ電極９は、第２のアルミニウム膜９１と第２のニッケル膜９２との間に、チタンを主成分とする金属膜（以下、第２のチタン膜とする）９３を備えていても良い。第１のチタン膜６３および第２のチタン膜９３は、第３の金属膜に相当する。
【００５８】
また、図１〜図３に示す半導体装置において、第１のアルミニウム膜６１に代えて、アルミニウムシリコン（ＡｌＳｉ）の金属膜、またはアルミニウムシリコン銅（ＡｌＳｉＣｕ）の金属膜としても良い。第２のアルミニウム膜９１についても同様である。また、第１のチタン膜６３に代えて、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、コバルト（Ｃｏ）またはタングステン（Ｗ）を主成分とした金属膜としても良い。第２のチタン膜９３についても同様である。
【００５９】
第２のアルミニウム膜９１としてアルミニウムシリコンの金属膜を形成することにより、はんだ接合における実装に際し、基板温度が上昇することにより発生するアルミスパイクの影響を低減させることができる。特に、半導体基板１中のｎバッファ層の厚さが１μｍ以下である半導体装置において、その効果が大きく発揮される。このとき、アルミニウムシリコン膜の膜厚は、例えば０．５μｍであっても良い。また、アルミニウムシリコン膜のシリコン濃度は、０．５ｗｔ％以上２ｗｔ％以下であるのがよく、特に１ｗｔ％以下であるのが好ましい。
【００６０】
次に、半導体装置の製造方法について説明する。図４は、実施の形態にかかる半導体装置の製造過程を示すフローチャートである。まず、図４に示すように、半導体基板１のおもて面の表面構造を形成する（ステップＳ１）。次いで、半導体基板１のおもて面に、アルミニウム、ニッケルを蒸着またはスパッタで順次積層し、エミッタ電極６を形成する。次いで、エミッタ電極６にパターニング処理を行う（ステップＳ２）。次いで、半導体基板１の裏面全体にバックグラインドおよびエッチングを行い、半導体基板１を薄くする（ステップＳ３）。次いで、薄膜化した半導体基板１の裏面に、例えばリンおよびボロンを順次イオン注入し、熱処理を行う（ステップＳ４）。次いで、バッファ層やコレクタ層などの半導体領域を形成する。次いで、コレクタ層の表面の自然酸化膜を希フッ酸（ＨＦ）で除去する。その後、コレクタ層の表面に、アルミニウムシリコン、ニッケルを蒸着またはスパッタで順次積層し、コレクタ電極９を形成する（ステップＳ５）。次いで、半導体基板１のエミッタ電極６およびコレクタ電極９の両面に、同時に、無電解めっき処理を行う（ステップＳ６）。
【００６１】
次に、上述したステップＳ６の工程における無電解めっき処理方法について説明する。図５は、実施の形態にかかる半導体装置のめっき処理過程を示すフローチャートである。図５に示すように、まず、エミッタ電極６の表面をクリーナーで脱脂してエッチング液の濡れ性を向上させる（ステップＳ１１）。次いで、エッチングでエミッタ電極６の表面に形成された表面酸化膜を除去する（ステップＳ１２）。次いで、エミッタ電極６の表面を活性化する。次いで、半導体基板１のエミッタ電極６およびコレクタ電極９の両面に、同時に、無電解ニッケルめっき処理を行う（ステップＳ１３）。次いで、半導体基板１のエミッタ電極６およびコレクタ電極９の両面に、同時に、置換金めっき処理を連続して行う（ステップＳ１４）。なお、図５に示すめっき処理過程は、ある処理と次の処理の間において、半導体装置の水洗いが行われる。
【００６２】
図６〜図８は、実施の形態にかかる半導体装置の製造過程を示す断面図である。上述したステップＳ１の工程において、図６に示すように、半導体基板１の表面層の一部に、ｐ+ベース領域２およびｎ+エミッタ領域３が形成される。また、半導体基板１の一部の表面に、ゲート酸化膜４、ゲート電極５および層間絶縁膜７が形成される。層間絶縁膜７は、ゲート電極５を覆うように形成される。
【００６３】
上述したステップＳ２の工程において、図７に示すように、エミッタ電極６として、第１のアルミニウム膜６１および第１のニッケル膜６２が形成される。エミッタ電極６は、ｐ+ベース領域２およびｎ+エミッタ領域３の一部の表面に接触し、層間絶縁膜７の表面に形成される。第１のアルミニウム膜６１および第１のニッケル膜６２の膜厚は、それぞれ例えば１．０μｍおよび０．５μｍであっても良い。
【００６４】
ステップＳ２において、エミッタ電極６に行うパターニング処理は、第１のアルミニウム膜６１および第１のニッケル膜６２を積層した後に、第１のニッケル膜６２、第１のアルミニウム膜６１の順にそれぞれエッチングを行う。または、第１のアルミニウム膜６１を形成した後に、第１のアルミニウム膜６１のエッチングを行う。その後に続けて、パターン形成後の第１のアルミニウム膜６１の表面に、第１のニッケル膜６２を形成し、第１のニッケル膜６２のエッチングを行っても良い。このとき、第１のアルミニウム膜６１については、プラズマエッチング装置を用いて、例えば三塩化ホウ素（ＢＣｌ3）や塩素ガス（Ｃｌ2）を導入したドライエッチング（乾式エッチング）によりパターニングを行っても良い。第１のニッケル膜６２については、例えば硝酸とフッ酸を混合したエッチング液を用いて、ウエットエッチング（湿式エッチング）によりパターニングを行っても良い。ニッケル膜をパターニングする際のエッチング条件については、後述する。
【００６５】
上述したステップＳ３〜Ｓ５の工程において、半導体基板１の裏面をバックグラインド（研削）し、半導体基板１の厚さを２００μｍ以下の例えば１６０μｍの厚さになるまで薄くする。さらに、エッチングにより、半導体基板１の裏面を例えば２０μｍ薄くする。その後、半導体基板１の裏面に、図示省略するバッファ層およびコレクタ層を形成する。そして、図８に示すように、半導体基板１の裏面に、コレクタ電極９として、第２のアルミニウム膜９１および第２のニッケル膜９２を形成する。第２のアルミニウム膜９１および第２のニッケル膜９２の各膜厚は、それぞれ例えば０．５μｍおよび０．７μｍであっても良い。なお、ステップＳ３のエッチングでは、バックグラインドによるダメージ層が除去される。エッチングの方法としては、例えば、ドライエッチングやスピンエッチングが用いられる。
【００６６】
なお、上述したステップＳ３における半導体基板１の厚さを２００μｍ以下とする工程は、図４に示す製造過程の順序で行うことに限るものではない。例えば、エミッタ電極６として第１のアルミニウム膜６１を形成した後、エミッタ電極６として第１のニッケル膜６２などを積層する前に、半導体基板１の厚さを薄くしても良い。つまり、ステップＳ２の工程の途中で、半導体基板１の裏面にバックグラインドやエッチングなどを行っても良い。従って、ステップＳ３の工程は、エミッタ電極６として第１のアルミニウム膜６１を形成する工程と、半導体基板１の裏面にコレクタ電極９を形成する工程（ステップＳ５）との間であれば、処理の順序を変更することが可能である。
【００６７】
上述したステップＳ６の工程において、図１に示すように、エミッタ電極６およびコレクタ電極９の表面に、同時にニッケルめっき膜１１が形成される。そして、そのニッケルめっき膜１１の表面に置換金めっき膜１２が形成される。ニッケルめっき膜１１および置換金めっき膜１２の各膜厚は、それぞれ例えば５μｍおよび０．０３μｍであっても良い。ステップＳ６の工程では、エミッタ電極６とニッケルめっき膜１１との密着性を向上させるため、無電解ニッケルめっき処理の前処理として、エミッタ電極６の表面を活性化させる処理を行う。
【００６８】
上述したステップＳ１１およびステップＳ１２の工程において、第１のニッケル膜６２の表面に付着した付着物や、表面が加工されたことによって生じた変質層が除去される。そして、第１のニッケル膜６２の表面酸化膜を除去し、エミッタ電極６の表面を活性化させる。これにより、エミッタ電極６とニッケルめっき膜１１との密着性が向上する。なお、第２のニッケル膜９２の表面にも同様の処理を行い、コレクタ電極９の表面を活性化させても良い。ニッケル膜の表面酸化膜を除去する際のエッチング条件については、後述する。
【００６９】
上述したステップＳ１３およびステップＳ１４の工程において、無電解ニッケルめっき処理および置換金めっき処理を連続して行い、半導体基板１のエミッタ電極６およびコレクタ電極９の両面に、同時にニッケルめっき膜１１および置換金めっき膜１２を形成する。ニッケルめっき浴には、還元剤として例えば次亜リン酸ナトリウムが添加されていても良い。その理由については、後述する。また、ニッケルめっき浴に添加される還元剤の別の一例については、後述する。このようにして、図１に示す半導体装置が完成する。
【００７０】
なお、第１のチタン膜６３を形成する場合（図２参照）は、ステップＳ２において、半導体基板１のおもて面に、アルミニウム、チタン、ニッケルを蒸着またはスパッタで順次積層する。このとき、第１のチタン膜６３の膜厚は、例えば０．５μｍであっても良い。
【００７１】
また、第１のチタン膜６３を形成した場合、第１のチタン膜６３のパターニングは、エミッタ電極６として第１のアルミニウム膜６１、第１のチタン膜６３および第１のニッケル膜６２を積層した後に、第１のニッケル膜６２、第１のチタン膜６３、第１のアルミニウム膜６１の順にそれぞれエッチングを行っても良い。または、第１のアルミニウム膜６１および第１のチタン膜６３を積層した後に、第１のチタン膜６３、第１のアルミニウム膜６１の順にエッチングを行う。その後に続けて、第１のニッケル膜６２の形成およびパターニングを行っても良い。このとき、第１のチタン膜６３のパターニングを、第１のアルミニウム膜６１のパターニングと同様のエッチング条件で行っても良い。
【００７２】
また、第２のチタン膜９３を形成する場合（図３参照）は、ステップＳ５において、半導体基板１の裏面に、アルミニウムシリコン、チタン、ニッケルを蒸着またはスパッタで順次積層する。このとき、第２のチタン膜９３の膜厚は、例えば０．２μｍであっても良い。
【００７３】
エミッタ電極６として第１のチタン膜６３を設けることにより、第１のニッケル膜６２もしくはニッケルめっき膜１１、またはその両方の膜厚を、薄くすることができる。その理由は、以下に示すとおりである。ニッケルめっき膜１１は、はんだ接合における、エミッタ電極６とはんだとの密着性を向上させるために設けられる。例えばＳｎＡｇＣｕ系の鉛フリーはんだを用いて、３００℃程度の熱処理ではんだ接合を行う場合、第１のニッケル膜６２を含めたニッケルめっき膜１１（以下、ニッケル膜等とする）の厚さは、３μｍ以上必要となる。しかしながら、はんだ接合時の熱処理によりニッケルがはんだの中に拡散し、ニッケル膜等は、例えば０．３〜２．０μｍ程度に薄くなってしまう。ニッケル膜等が薄くなり、エミッタ電極６の表面に第１のアルミニウム膜６１が露出した場合、第１のアルミニウム膜６１とはんだが接触することになる。第１のアルミニウム膜６１は、はんだとの密着性が低いので、エミッタ電極６とはんだとの界面で剥離が生じてしまう。それに対して、ニッケル膜等と第１のアルミニウム膜６１との間に第１のチタン膜６３が存在する場合、ニッケル膜等にその下層に達する凹部が生じたとしても、エミッタ電極６の表面には第１のチタン膜６３が露出する。従って、第１のアルミニウム膜６１とはんだが接触することを回避することができる。また、第１のチタン膜６３は、はんだとの密着性が高いため、エミッタ電極６の表面に第１のチタン膜６３が露出しても、エミッタ電極６とはんだとの密着性を確保することができる。これにより、第１のニッケル膜６２またはニッケルめっき膜１１を薄くしたとしても、エミッタ電極６とはんだとの密着性を確保することができる。第２のチタン膜９３についても、第１のチタン膜６３と同様である。なお、チタン膜の代わりに、モリブデン膜、クロム膜、コバルト膜またはタングステン膜を形成しても同様の効果が得られる。
【００７４】
また、エミッタ電極６の、めっきされる表面はニッケルを用いて形成されている（第１のニッケル膜６２）が、ニッケルに限らず、無電解めっき浴に添加される還元剤の酸化反応速度を速める物質（第１の物質）であれば良い。また、エミッタ電極６の表面にニッケルを析出させてめっき膜（ニッケルめっき膜１１）を形成しているが、エミッタ電極６の表面に析出する物質が、無電解めっき浴に添加される還元剤の酸化反応速度を速める物質（第２の物質）であれば良い。例えば、一例として、第１のニッケル膜６２およびニッケルめっき膜１１の主成分であるニッケルと、めっき浴中の還元剤である次亜リン酸ナトリウムの組み合わせが挙げられる。第１の物質および第２の物質は、異なる物質でも良い。
【００７５】
図９は、実施の形態にかかるめっき膜とめっき浴中の還元剤の組み合わせを示す図である。第２の物質を主成分とするめっき膜を形成する際の、無電解めっき浴における代表的な還元剤について説明する。図９に示すように、ニッケル（Ｎｉ）めっき膜を形成するめっき浴には、還元剤として、ホスフィン酸ナトリウム（次亜リン酸ナトリウム）、ジメチルアミンボラン、ヒドラジンまたはテトラヒドロホウ酸カリウム（水酸化ホウ素カリウム）を用いるのが良い。コバルト（Ｃｏ）めっき膜を形成するめっき浴には、還元剤として、ホスフィン酸ナトリウム（次亜リン酸ナトリウム）、ジメチルアミンボラン、ヒドラジンまたはテトラヒドロホウ酸カリウム（水酸化ホウ素カリウム）を用いるのが良い。パラジウム（Ｐｄ）めっき膜を形成するめっき浴には、還元剤として、ホスフィン酸ナトリウム（次亜リン酸ナトリウム）、ホスホン酸ナトリウム（亜リン酸ナトリウム）またはテトラヒドロホウ酸カリウム（水酸化ホウ素カリウム）を用いるのが良い。
【００７６】
銅（Ｃｕ）めっき膜を形成するめっき浴には、還元剤として、ホルマリン、ジメチルアミンボランまたはテトラヒドロホウ酸カリウム（水酸化ホウ素カリウム）を用いるのが良い。銀（Ａｇ）めっき膜を形成するめっき浴には、還元剤として、ジメチルアミンボランまたはテトラヒドロホウ酸カリウム（水酸化ホウ素カリウム）を用いるのが良い。金めっき膜を形成するめっき浴には、還元剤として、ジメチルアミンボランまたはテトラヒドロホウ酸カリウム（水酸化ホウ素カリウム）を用いるのが良い。プラチナ（Ｐｔ）めっき膜を形成するめっき浴には、還元剤として、ヒドラジンまたはテトラヒドロホウ酸ナトリウム（水酸化ホウ素ナトリウム）を用いるのが良い。スズ（Ｓｎ）めっき膜を形成するめっき浴には、還元剤として、三塩化チタンを用いるのが良い。
【００７７】
また、置換金めっき膜１２は、ニッケルめっき膜１１の表面酸化を防止するために設けられている。置換金めっき膜１２は、ニッケルめっき膜１１のニッケルと、金めっき浴中の金が置換されることにより形成される。置換金めっき膜１２に代えて、第２の物質（例えば、ニッケルめっき膜１１の主成分であるニッケル）との間に、置換反応を起こす物質（第３の物質）を主成分としためっき膜を形成しても良い。
【００７８】
次に、第１のニッケル膜６２のエッチング条件について説明する。図１０は、実施の形態にかかるエッチング方法について示す図である。図１０では、第１のニッケル膜６２のパターンを形成する場合のエッチング条件について示す。なお、ギュンター・ペツォーによる著書「組織学とエッチングマニュアル」（日刊工業新聞社、１６０ページ）からの抜粋である。図１０に示すエッチング条件は、例１〜例１４の材質をエッチングするための、エッチング液組成およびエッチング条件である。例１の材質は、純度９９ａｔ％以上の純ニッケル（純Ｎｉ）、ニッケル濃度の高い合金、ニッケルチタン（ＮｉＴｉ）またはニッケル銅（ＮｉＣｕ）合金である。例１の材質のエッチング液組成は、濃度６５ｗｔ％の硝酸を５０ｍｌ、および純度９８ａｔ％以上の酢酸（氷酢酸）を５０ｍｌである。例１のエッチング条件は、５〜３０秒である。例２の材質は、ニッケル、ニッケル基合金またはニッケルクロム（ＮｉＣｒ）合金である。例２の材質のエッチング液組成は、濃度６５ｗｔ％の硝酸を８０ｍｌ、および濃度４０ｗｔ％のフッ酸を３ｍｌである。例２のエッチング条件は、数秒〜数分である。
【００７９】
例３の材質は、純ニッケル、ニッケル銅またはニッケル鉄（ＮｉＦｅ）合金である。例３の材質のエッチング液組成は、蒸留水を５０ｍｌ、硫化銅を１０ｇ、および濃度３２ｗｔ％の塩酸（ＨＣｌ）を５０ｍｌである。例３のエッチング条件は、５〜１０秒である。例４の材質は、ニッケル鉄、ニッケル銅またはニッケル銀（ＮｉＡｇ）合金である。例４の材質のエッチング液組成は、蒸留水もしくは濃度９６ｗｔ％のエタノールを２０〜１００ｍｌ、濃度３２ｗｔ％の塩酸を２〜２５ｍｌ、および塩化鉄（ＩＩＩ）（ＦｅＣｌ3）を５〜８ｇである。例４のエッチング条件は、５〜６０秒である。例５の材質は、純ニッケルである。例５の材質のエッチング液組成は、蒸留水を１００ｍｌおよびベルオキソ硫酸１０ｇ、もしくは蒸留水を１００ｍｌおよびシアン化カリウム（ＫＣＮ）を１０ｇである。例５のエッチング条件は、３０〜６０秒である。
【００８０】
例６の材質は、ニッケル−亜鉛−銀（ＮｉＺｎＡｇ）合金、ニッケル銀、ニッケル銅、またはニッケル−アルミニウム−モリブデン（ＮｉＡｌＭｏ）合金である。例６の材質のエッチング液組成は、蒸留水を１００ｍｌおよびベルオキソ硫酸１０ｇと、蒸留水を１００ｍｌおよびシアン化カリウム（ＫＣＮ）を１０ｇとを１対１で混合した溶液、および濃度３ｗｔ％の過酸化水素水（Ｈ2Ｏ2）を数滴である。例６のエッチング条件は、数秒〜数分である。例７の材質は、ニッケルアルミニウム（ＮｉＡｌ）、モリブデン−ニッケル（ＭｏＮｉ）合金またはニッケルチタン合金である。例７の材質のエッチング液組成は、濃度３２ｗｔ％塩酸を１００ｍｌ、および酸化クロム（ＶＩ）（ＣｒＯ3）を０．１〜１ｇである。例７のエッチング条件は、数秒〜数分である。
【００８１】
例８の材質は、ニッケル鉄合金である。例８の材質のエッチング液組成は、ベルオキソ硫酸アンモニウム飽和水溶液である。例８のエッチング条件は、数秒〜数分である。例９の材質は、ニッケル亜鉛（ＮｉＺｎ）合金である。例９の材質のエッチング液組成は、濃度２５ｗｔ％のアンモニア（ＮＨ3）水溶液を８５ｍｌ、および濃度３０ｗｔ％の過酸化水素水を５ｍｌである。例９のエッチング条件は、５〜１５秒である。例１０の材質は、ニッケル銅合金である。例１０の材質のエッチング液組成は、濃度９６ｗｔ％のエタノールを４０〜８０ｍｌ、濃度３２ｗｔ％の塩酸を４０ｍｌ、および塩化鉄（ＩＩＩ）を２ｇである。例１０のエッチング条件は、数秒〜数分である。
【００８２】
例１１の材質は、ニッケル鉄、またはニッケルアルミニウム合金である。例１１の材質のエッチング液組成は、濃度３２ｗｔ％の塩酸を４０ｍｌ、濃度６５ｗｔ％の硝酸を３０ｍｌ、濃度８７ｗｔ％のグリセリン（Ｃ3Ｈ5（ＯＨ）3）を１０ｍｌ、および氷酢酸を２
０ｍｌである。例１１のエッチング条件は、数秒〜数分である。例１２の材質は、ニッケル珪化物である。例１２の材質のエッチング液組成は、蒸留水を８０ｍｌ、濃度６５ｗｔ％の硝酸を３０ｍｌ、および濃度４０ｗｔ％のフッ酸を１０ｍｌである。例１２のエッチング条件は、数秒〜数分である。例１３の材質は、ニッケルチタン合金である。例１３の材質のエッチング液組成は、蒸留水を１００ｍｌ、濃度６５ｗｔ％の硝酸を２５ｍｌ、および濃度４０ｗｔ％のフッ酸を１０ｍｌである。例１３のエッチング条件は、５〜３０秒である。例１４の材質は、モリブデンを９ａｔ％以上含むニッケル基合金である。例１４の材質のエッチング液組成は、蒸留水を５０ｍｌ、二硫化水素アンモニウムを７ｇ、濃度３２ｗｔ％の塩酸を５０ｍｌ、および二硫化カリウムを０．５ｇである。例１４のエッチング条件は、めっき浴の温度３０〜４０℃とし、５〜１０分である。
【００８３】
なお、第１のニッケル膜６２の表面酸化膜を除去する場合は、例えば濃度３０ｗｔ％の硝酸で３０秒〜２分程度のエッチングで除去することが可能であるが、図１０に示すエッチング条件の、エッチング時間を短くすることでも対応することができる。また、第２のニッケル膜９２のエッチング条件は、第１のニッケル膜６２と同様である。
【００８４】
以上、説明したように、実施の形態によれば、エミッタ電極６の最表面層である第１のニッケル膜６２を、めっき浴に添加される還元剤の酸化反応速度を速めるニッケルを主成分として形成している。かつ、無電解めっき処理前に、エミッタ電極６の表面を活性化している。これにより、無電解めっき処理において、第１のニッケル膜６２と還元剤の酸化還元反応のみで、第１のニッケル膜６２の表面に、ニッケルめっき膜１１を連続して析出させることができる。そのため、従来のめっき処理過程において、無電解めっき処理の前処理として行っていた、表面酸化膜除去後にエミッタ電極６に行われるエッチングや、エミッタ電極６の表面へのジンケート処理が不要となる。これにより、第１のアルミニウム膜６１に孔食（図１５参照）が生じることを防止することができるので、半導体装置の特性が変動することを防止することができる。また、従来のめっき処理過程に比べて、工程数を減らすことができるので、製造コストを低減することができる。第２のニッケル膜９２についても同様である。また、エミッタ電極６として第１のチタン膜６３を設けることにより、はんだ接合における実装に際し、第１のニッケル膜６２およびニッケルめっき膜１１に、その下層にまで達する凹部が生じたとしても、はんだとの密着力が高い第１のチタン膜６３が、エミッタ電極６の表面に露出する。そのため、エミッタ電極６とはんだとの密着性を確保することができる。これにより、第１のニッケル膜６２およびニッケルめっき膜１１の厚さを薄くすることができる。なお、コレクタ電極９についても、同様である。また、おもて面電極であるエミッタ電極６および裏面電極であるコレクタ電極９に、同時にニッケルめっき膜１１が形成される。そのため、エミッタ電極６に形成されたニッケルめっき膜１１により生じる応力と、コレクタ電極９に形成されたニッケルめっき膜１１により生じる応力は相殺される。これにより、半導体基板１の反りを抑制することができる。
【００８５】
以上において本発明は、おもて面電極および裏面電極の電極構造は、図１に示す２層金属膜構造の電極と、図２および図３に示す３層金属膜構造の電極とを任意に組み合わせることが可能である。また、半導体装置の構造や膜厚など、コストや利用目的に応じて変更可能である。また、コレクタ電極９は、本実施の形態による工程によらず、別の工程により形成しても良い。
【００８６】
また、上述した実施の形態では、半導体基板の両面に同時にめっき処理を行う場合について説明しているが、半導体基板の片面のみにめっき処理を行う場合にも有効である。また、めっき処理を行う半導体装置としてＩＧＢＴを例に説明しているが、上述した実施の形態に限らず、ＭＯＳＦＥＴや、ＦＷＤ（Ｆｒｅｅ  Ｗｈｅｅｌｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）などの、さまざまな半導体装置の電極にめっき処理を行う場合においても適用することができる。
【００８７】
なお、従来と同様にジンケート処理を行う場合でも、第１のチタン膜６３を設けることで、実施の形態と同様の効果を得ることができる。その理由は、次に示すとおりである。ジンケート処理のエッチングによって、第１のニッケル膜６２の表面に、その下層に達する凹部が生じたとしても、第１のニッケル膜６２の下にある第１のチタン膜６３でエッチングを止めることができる。これにより、エミッタ電極６の表面に、第１のアルミニウム膜６１が露出するのを防ぐことができるので、エミッタ電極６とはんだとの密着性を確保することができる。第２のチタン膜９３についても同様である。
【産業上の利用可能性】
【００８８】
以上のように、本発明にかかる半導体装置の製造方法は、デバイス厚の薄い半導体装置を製造するのに有用であり、特に、汎用インバータ、ＡＣサーボ、無停電電源（ＵＰＳ）またはスイッチング電源などの産業分野や、電子レンジ、炊飯器またはストロボなどの民生機器分野に用いられるＩＧＢＴ等の電力用半導体装置の製造に適している。
【符号の説明】
【００８９】
１  半導体基板
２  ｐ+ベース領域
３  ｎ+エミッタ領域
４  ゲート酸化膜
５  ゲート電極
６  エミッタ電極
７  層間絶縁膜
１１  ニッケルめっき膜
１２  置換金めっき膜
６１  アルミニウム膜（第１）
６２  ニッケル膜（第１）
９１  アルミニウム膜（第２）
９２  ニッケル膜（第２）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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