(57)【要約】【課題】この発明は、例えば、コレクタ面にコレクタ電極を形成する場合において、ウエハの反りを抑制することができ、別途余分な部材を設けること無く、また完成品の素子動作を阻害すること無く、当該コレクタ電極を形成することができる、実用性のある半導体装置の製造方法等を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係る半導体装置の製造方法では、まず、アノード電極２に対向して、めっき液４にスイッチング半導体素子５のコレクタ面を浸漬させる。次に、エミッタ電極５ａに対して高電位となる電圧をゲート電極５ｂに印加し、スイッチング半導体素子５を導通状態にする。そして、当該導通状態において、エミッタ電極５ａに対して高電位となる電圧をアノード電極２に印加することにより、めっき液４とスイッチング半導体素子５に電流を流す。【選択図】図１
2006249545.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）第一の主面に第一の主電極および制御電極が形成された、縦型のスイッチング半導体素子を用意する工程と、
（Ｂ）所定の液が貯溜されており、当該所定の液中に電極部が配設されている、液槽内において、前記電極部に対向して、前記所定の液に前記スイッチング半導体素子の第二の主面を浸漬させる工程と、
（Ｃ）前記工程（Ｂ）の後に、それぞれ所定の電圧を前記第一および第二の主電極ならびに前記制御電極に印加することにより、前記スイッチング半導体素子を導通状態にするとともに、前記所定の液を介して、前記電極部と前記第二の主面との間に電流を流す工程とを、備えている、
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記所定の液は、めっき液である、
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３】
前記所定の液は、洗浄用電解質溶液である、
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４】
前記所定の液は、金属イオンが含有されていないめっき液である、
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】
前記金属イオンが含有されていないめっき液を用いて、前記工程（Ａ）ないし（Ｃ）を施した後に、前記金属イオンが含有されていないめっき液中に所定の金属イオンを含有させ、その後に、前記工程（Ｂ）、（Ｃ）を施す、
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】
所定の液が貯留されており、前記所定の液内に、第一の主面に第一の主電極および制御電極が形成された縦型のスイッチング半導体素子の、第二の主面を浸漬させることが可能な液槽と、
前記第二の主面に対向して、前記所定の液内に配設される電極部と、
前記第一の主電極、前記制御電極および前記電極部の各々に所定の電圧を印加することが可能な電源装置とを、備えている、
ことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項７】
前記所定の液は、めっき液である、
ことを特徴とする請求項６に記載の半導体製造装置。
【請求項８】
前記所定の液は、洗浄用電解質溶液である、
ことを特徴とする請求項６に記載の半導体製造装置。
【請求項９】
前記所定の液は、金属イオンが含有されていないめっき液である、
ことを特徴とする請求項６に記載の半導体製造装置。
【請求項１０】
第一の主面上に形成された第一の主電極と、
前記第一の主面上に形成された制御電極と、
第二の主面上に直接形成されており、金属膜で構成された第二の主電極とを、備えており、
前記金属膜と前記第二の主面の界面において、前記金属膜の結晶方位は、前記第二の主面を構成する結晶の結晶方位に従っている、
ことを特徴とするスイッチング半導体素子。
【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、半導体製造装置およびスイッチング半導体素子に係る発明であり、例えば、スイッチング半導体素子のコレクタ面にめっき金属を形成する場合、または当該コレクタ面を洗浄する場合等に適用することができる。
【背景技術】
【０００２】
縦型のスイッチング半導体素子のコレクタ面に、コレクタ電極となる金属膜を形成する方法として、スパッタ法や蒸着法等が一般的に存在する。また、ウエハコスト低減と熱損失低減のためウエハが薄膜化してきている。このように、ウエハが薄膜化してきているので、スパッタ法等によりコレクタ電極となる金属膜を形成すると、以下に示す問題があった。
【０００３】
つまり、スパッタ法や蒸着法を採用した場合には、４００℃程度と高温での成膜処理が必要である。また、シリコンウエハの線膨張係数と金属膜の線膨張係数とは異なるため、両部材において線膨張係数差が生じる。したがって、上記高温での処理を行うと、当該線膨張係数差に起因して薄膜化しているウエハに反りが生じていた。このように、ウエハに反りが生じるので、ハンドリング、アセンブリ性が極端に低下するという問題があった。
【０００４】
そこで、上記のようなウエハ反りを抑制するため、コレクタ電極（金属膜）の形成方法として、低温での成膜が可能な電解めっき法および無電解めっき法が注目されている。無電解めっき法に係る先行技術として、例えば特許文献１がある。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１１５２６８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、電解めっき法を利用した場合、電気を流すための通電用のシード金属を別途設ける必要がある。また、エッジ部に通電用電極も別途必要となる。また、エッジ部に通電用電極を設けると、当該部分においてめっき膜を成膜することができなくなるので、スイッチング半導体素子の歩留まりが低下するという問題も生じる。
【０００７】
また、無電解めっき法を利用する場合、パラジウム等の貴金属触媒が必要となる。これらの貴金属触媒は、ウエハ中に拡散し、ゲート部に混入することがある。そして、ゲート部に貴金属触媒が混入すると、正常な素子動作が阻害されるといった問題がある。
【０００８】
上記各問題点を解決するため、特許文献１に係る従来技術が存在する。
【０００９】
当該文献に係る従来技術では、ふっ化水素酸（以下ＨＦと記す）をベースとした酸化剤を含む前処理溶液に、シリコンウエハを浸している。これにより、シリコンウエハ表面の活性化を行っている。そして、当該活性化処理後、パラジウム等を用いないで、無電解ニッケルめっきを施している。
【００１０】
ところが、上記文献に係る従来技術では、めっき前処理工程が煩雑となる。また、無電解ニッケルめっきを施しているため、めっき成膜速度が遅く、生産性が低下する。
【００１１】
また、めっき液の管理が煩雑になるため、製造コストも高くなる。
【００１２】
さらに、シリコンウエハ上にサブオキサイド層を介してニッケル膜が析出している。つまり、サブオキサイド層を無電解めっきの析出核として使用している。したがって、素子抵抗が増大するといった問題点もある。
【００１３】
以上により、仮に、通電用のシールド金属および通電用電極を設ける必要が無ければ、無電解めっき法よりも電解めっき法の法が、より実用性が高いことが分かる。
【００１４】
そこで、この発明は、通電用のシールド金属および通電用電極等を設けること無く、例えばコレクタ面に金属（めっき）膜を形成することができる、つまり、通電用のシールド金属および通電用電極等を設けること無く、スイッチング半導体素子を浸漬させる所定の液と、当該スイッチング半導体素子との間に電流を流すことができる、半導体装置の製造方法、半導体製造装置および、それによって製造され得るスイッチング半導体素子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】
【００１５】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の半導体装置の製造方法は、（Ａ）第一の主面に第一の主電極および制御電極が形成された、縦型のスイッチング半導体素子を用意する工程と、（Ｂ）所定の液が貯溜されており、当該所定の液中に電極部が配設されている、液槽内において、前記電極部に対向して、前記所定の液に前記スイッチング半導体素子の第二の主面を浸漬させる工程と、（Ｃ）前記工程（Ｂ）の後に、それぞれ所定の電圧を前記第一および第二の主電極ならびに前記制御電極に印加することにより、前記スイッチング半導体素子を導通状態にするとともに、前記所定の液を介して、前記電極部と前記第二の主面との間に電流を流す工程とを、備えている。
【００１６】
また、本発明に係る請求項６に記載の半導体製造方法は、所定の液が貯留されており、前記所定の液内に、第一の主面に第一の主電極および制御電極が形成された縦型のスイッチング半導体素子の、第二の主面を浸漬させることが可能な液槽と、前記第二の主面に対向して、前記所定の液内に配設される電極部と、前記第一の主電極、前記制御電極および前記電極部の各々に所定の電圧を印加することが可能な電源装置とを、備えている。
【００１７】
また、本発明に係る請求項１０に記載のスイッチング半導体素子は、第一の主面上に形成された第一の主電極と、前記第一の主面上に形成された制御電極と、第二の主面上に直接形成されており、金属膜で構成された第二の主電極とを、備えており、前記金属膜と前記第二の主面の界面において、前記金属膜の結晶方位は、前記第二の主面を構成する結晶の結晶方位に従っている。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の請求項１に記載の半導体装置の製造方法は、（Ａ）第一の主面に第一の主電極および制御電極が形成された、縦型のスイッチング半導体素子を用意する工程と、（Ｂ）所定の液が貯溜されており、当該所定の液中に電極部が配設されている、液槽内において、前記電極部に対向して、前記所定の液に前記スイッチング半導体素子の第二の主面を浸漬させる工程と、（Ｃ）前記工程（Ｂ）の後に、それぞれ所定の電圧を前記第一および第二の主電極ならびに前記制御電極に印加することにより、前記スイッチング半導体素子を導通状態にするとともに、前記所定の液を介して、前記電極部と前記第二の主面との間に電流を流す工程とを、備えているので、シード金属やその他の電極部等をスイッチング半導体素子に設けること無く、電極部−第二の主面間に所定の電圧値の電圧を印加（所定の電流値の電流を流す）ことができる。ここで、電極部と第二の主面との間には、所定の液が存在するので、電気化学反応を利用した、スイッチング半導体素子の第二の主面に対する、所定の処理を施すことができる。
【００１９】
また、本発明に係る請求項６に記載の半導体製造方法は、所定の液が貯留されており、前記所定の液内に、第一の主面に第一の主電極および制御電極が形成された縦型のスイッチング半導体素子の、第二の主面を浸漬させることが可能な液槽と、前記第二の主面に対向して、前記所定の液内に配設される電極部と、前記第一の主電極、前記制御電極および前記電極部の各々に所定の電圧を印加することが可能な電源装置とを、備えているので、シード金属やその他の電極部等をスイッチング半導体素子に設けること無く、所定の液内での電気化学反応を利用して、スイッチング半導体素子の第二の主面に対して、所定の処理を施すことができる。
【００２０】
また、本発明に係る請求項１０に記載のスイッチング半導体素子は、第一の主面上に形成された第一の主電極と、前記第一の主面上に形成された制御電極と、第二の主面上に直接形成されており、金属膜で構成された第二の主電極とを、備えており、前記金属膜と前記第二の主面の界面において、前記金属膜の結晶方位は、前記第二の主面を構成する結晶の結晶方位に従っているので、請求項１に記載の方法で製造されたスイッチング半導体素子と推定できる。よって、例えばエッジ部に通電用電極を設ける等の必要性がなくなる。したがって、当該エッジ部においても電気化学反応に起因した所定の処理を施すことができ、歩留まりが向上したスイッチング半導体素子を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００２２】
＜実施の形態１＞
本実施の形態では、本発明を用いて、スイッチング半導体素子に対してめっき処理を施す場合について言及する。以下では、縦型のスイッチング半導体素子のコレクタ面に直接、金属膜（コレクタ電極）を形成する場合について説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態に係る半導体製造装置の構成を示す断面図である。図１に示すように、本実施の形態に係る半導体製造装置は、液槽１、アノード電極２、および三電極型電源装置３等により構成されている。
【００２４】
液槽１内には、めっき液４が貯留されている。ここで、液槽１は、以下に説明する縦型のスイッチング半導体素子５のコレクタ面（第二の主面と把握できる）を、めっき液４に浸漬させることが可能な構成となっている。
【００２５】
なお、縦型のスイッチング半導体素子５の第一の主面（コレクタ面に対抗する面）には、エミッタ電極５ａ（第一の主電極と把握できる）およびゲート電極５ｂ（制御電極と把握できる）が形成されている。
【００２６】
アノード電極２は、液槽１内に貯留されているめっき液内に配設されている。ここで、アノード電極２は、スイッチング半導体素子５のコレクタ面に対向して、配設されている。
【００２７】
また、三電極型電源装置３は、エミッタ電極５ａ、ゲート電極５ｂおよびアノード電極２の各々に、所定の電圧を印加することができるように、以下に説明する接続関係を有している。
【００２８】
つまり、三電極型電源装置３の第一の電圧端子３ａは、エミッタ電極５ａと接続されている。また、三電極型電源装置３の第二の電圧端子３ｂは、ゲート電極５ｂと接続されている。また、三電極型電源装置３の第三の電圧端子３ｃは、アノード電極２と接続されている。
【００２９】
なお、三電極型電源装置３により、エミッタ電極５ａに対して高電位となる電圧が、ゲート電極５ｂに印加される。また、三電極型電源装置３により、エミッタ電極５ａに対して高電位となる電圧が、アノード電極２に印加される。
【００３０】
次に、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法（特に、コレクタ面に対するめっき成膜処理）について、図１に示す構成図を参照しながら説明する。
【００３１】
まず、第一の主面にエミッタ電極５ａおよびゲート電極５ｂが形成された、縦型のスイッチング半導体素子５を用意する。当該縦型のスイッチング素子５のコレクタ面に、これからの処理により金属膜（コレクタ電極）を形成する。以下、当該コレクタ電極が形成されていないスイッチング半導体素子５を、単にウエハ５と称する。
【００３２】
さて、電解めっき処理前に、ウエハ５のコレクタ表面の自然酸化膜等を除去する。当該酸化膜等の除去処理は、当該コレクタ面に対してウエットエッチング処理を施すことにより行われる。
【００３３】
ここで、ウエットエッチング処理に用いられる液体（以下、エッチング液と称する）として、１／１００に希釈したフッ酸、あるいは、（フッ酸：硝酸＝１：３）の構成比から成るふっ硝酸等を用いることができる。また、当該ウエットエッチング処理は、２５℃程度の温度化で１分間程度行う。
【００３４】
次に、上記ウエットエッチング処理後、エッチング液を除去するために、ウエハ５を３分程度水洗する。当該水洗いにより、めっき液内にエッチング液が混合することを防止することができる。
【００３５】
ところで、電解めっき処理に際して、めっきの液４が貯溜された液槽１を用意しておく。ここで、液槽１の底部付近において、当該めっき液４中にアノード電極２が配設されている。
【００３６】
なお、本実施の形態では、ニッケルと金めっきを行うこととする。したがって、めっき液４として、例えば、ニッケルに対してはワット浴を利用し、金に対しては酸性金めっき液を利用する。
【００３７】
ワット浴の組成は、硫酸ニッケルが２４０ｇ／Ｌ、塩化ニッケルが４５ｇ／Ｌ、ホウ酸が３０ｇ／Ｌである。また、当該ワット浴の温度は、４５℃程度である。これに対して、酸性金めっき液の組成は、シアン化金カリウムが１５ｇ／Ｌ、クエン酸が４０ｇ／Ｌ、クエン酸アンモニウム塩が４０ｇ／Ｌである。また、酸性金めっき液のｐＨは「４」であり、温度は４０℃程度である。
【００３８】
また、アノード電極２として、ニッケルめっきの際には、電解ニッケル板を採用することができ、金めっきの際には、不溶性である白金被覆チタンを採用することができる。
【００３９】
さて、上記水洗い後、ウエハ５のコレクタ面がめっき液４に浸漬するように、当該ウエハ５を液槽１に設置する。ここで、当該コレクタ面は、アノード電極２に対向している。
【００４０】
上記のようにウエハ５を液槽１に設置したら、次に、エミッタ電極５ａ、ゲート電極５ｂおよびアノード電極２と、三電極電源装置３とを接続する。
【００４１】
具体的に、三電極型電源装置３の第一の電圧端子３ａは、エミッタ電極５ａと接続する。また、三電極型電源装置３の第二の電圧端子３ｂは、ゲート電極５ｂと接続する。また、三電極型電源装置３の第三の電圧端子３ｃは、アノード電極２と接続する。
【００４２】
さて、上記接続処理を行った後、三電極電源装置３により、各電極５ａ，５ｂ，２に所定の電圧を印加する。
【００４３】
具体的に、三電極電源装置３を用いて、エミッタ電極５ａに対して高電位となる電圧を、ゲート電極５ｂに印加する（例えば、エミッタ電極５ａに対して＋５Ｖの電圧を、ゲート電極５ｂに印加する。）。これにより、ウエハ（スイッチング半導体素子）５は、導通状態になる。
【００４４】
さらに、三電極電源装置３を用いて、エミッタ電極５ａに対して高電位となる電圧を、アノード電極２に印加する。これにより、めっき液を介して、アノード電極２とウエハ５のコレクタ面との間に電流６（ここで、電子の向きは、符号７である）が流れる。
【００４５】
なお、ウエハ（スイッチング半導体素子）５は導通状態であるので、当該アノード電極２−コレクタ面間の電流６は、当該ウエハ５内にも流れる。そして、当該ウエハ５内に流れた電流６は、エミッタ電極５ａから、三電極型電源装置３の第一の電圧端子３ａに向けて流れる。
【００４６】
このように、アノード電極２−コレクタ面間に所定の電圧を印加すると、カソード電極となるコレクタ面において金属イオンの還元反応を生じる。よって、コレクタ電極となる金属膜をコレクタ面に析出させることができる。
【００４７】
なお、めっき析出量を制御するために、一定の電流６がアノード電極２−コレクタ面間に流れるように、三電極電源装置３を設定する。なお、上述の通り、ウエハ（スイッチング半導体素子）５は導通状態であるので、当該一定の電流６は、コレクタ面−エミッタ電極５ａ間にも流れる。
【００４８】
ここで、上記一定の電流６の電流密度は２０ｍＡ／ｃｍ２である。
【００４９】
なお、めっき時間は、ニッケルについては５分程度であり、金については１分程度である。
【００５０】
以上の工程により、ウエハ５のコレクタ面に直接、膜厚２．０３μｍ程度のニッケル膜と膜厚０．４２μｍ程度の金膜とから成る、めっき膜８を形成することができる。
【００５１】
なお、当該方法により形成されためっき膜８に対して、めっき膜８とウエハ５との界面のピール強度を測定したところ、０．８−１．０ｋＮ／ｍの値が得られた。当該ピール強度は、充分な付着強度であることを示している。
【００５２】
なお、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法により、製造される縦型のスイッチング半導体素子５は、以下の構造を有する。
【００５３】
つまり、当該スイッチング半導体素子５のコレクタ面に、めっき膜８で構成されたコレクタ電極が、直接形成されている。また、めっき膜８とコレクタ面の界面において、めっき膜８の結晶方位は、コレクタ面を構成する結晶（例えば、シリコン結晶）の結晶方位に従っている。つまり、めっき膜８の結晶方位とシリコン結晶の結晶方位とは、当該界面において連続である。
【００５４】
本実施の形態に係る発明では、縦型のスイッチング半導体素子５のエミッタ電極５ａ−ゲート電極５ｂ間に所定の電圧を印加し、当該スイッチング半導体素子５を導通状態にしている。そして、当該導通状態において、アノード電極２−コレクタ面間に、所定の液を介して、電流を流している。
【００５５】
したがって、電極部等をスイッチング半導体素子５に設けること無く、アノード電極２−コレクタ面間に所定の電圧値の電圧を印加（所定の電流値の電流を流す）ことができる。ここで、アノード電極２とコレクタ面との間には、所定の液が存在するので、当該所定の液中における電気化学反応を利用して、スイッチング半導体素子５のコレクタ面に対して、所定の処理を施すことができる。
【００５６】
例えば、本実施の形態に係る発明では、所定の液として、めっき液を採用している。
【００５７】
したがって、別途余分な電極部等を設けること無く、コレクタ面にめっき膜８（コレクタ電極）を形成することができる。
【００５８】
また、当該コレクタ電極の形成方法は、低温下（１００℃以下）での製造が可能な電解めっき法を採用している。よって、コレクタ面とコレクタ電極との間で生じる線膨張係数差に起因した、ウエハの反りを抑制することができる。
【００５９】
また、上記の通り、コレクタ面のエッジ部に通電用電極を設ける必要が無いので、コレクタ面の全面に均一なめっき膜（コレクタ電極）を形成することができる。よって、スイッチング半導体素子の歩留まりの向上を図ることができ、結果として、製造コストを削減することができる。
【００６０】
また、パラジウム等の貴金属触媒を用いることが無いので、完成品の素子動作を阻害することも無い。
【００６１】
また、本実施の形態に係る発明は、上記文献（特開２００１−１１５２６８号公報）に係る従来技術のように、めっき前処理工程が煩雑となることも無い。また、電解めっき法を採用しているため、めっき成膜速度が早く、生産性も優れている。また、めっき液の管理も容易であるため、製造コストを安価に抑えることができる。さらに、ウエハ５には直接めっき膜８が形成されるので、素子抵抗が増大することも無い。
【００６２】
つまり、上記文献に係る従来技術と異なり、本実施の形態に係る発明は、実用性を有している。
【００６３】
なお、上記説明では、エミッタ電極５ａに対するゲート電極５ｂへの印加電圧を、＋５Ｖとした。しかし、当該電圧値は、めっき膜の種類等により変更されることがあることは言うまでも無い。
【００６４】
また、コレクタ面に析出させるめっき膜８は、スイッチング半導体素子５のアセンブリ性を鑑みると、コレクタ面に直接ニッケルを成膜し、その上に銀、金等のめっきを施すのが一般的である。しかし、電解めっきが可能な金属であれば、特に種類を問わ無いことは言うまでも無い。
【００６５】
また図１では、めっき液４の上面にウエハ５を浸漬して、めっき処理を行うことが可能な装置の断面図が示されている。しかし、アノード電極２−コレクタ面間において、上記電圧印加が可能なものであれば、液槽１の構造、ウエハ５の設置方法等は、図１に示したものに限定されるものではない。
【００６６】
さらに、本実施の形態では、説明を簡単にするため、一つのウエハ５のみをめっき処理する場合について説明した。しかし、ウエハ５は複数であっても、各ウエハ５毎にはエミッタ電極５ａ、ゲート電極５ｂが形成されているので、本実施の形態に係る発明を実施できる。
【００６７】
＜実施の形態２＞
本実施の形態では、本発明を用いて、スイッチング半導体素子に対して洗浄処理を施す場合について言及する。以下では、縦型のスイッチング半導体素子のコレクタ面を洗浄する場合について説明する。
【００６８】
図２は、本実施の形態に係る半導体製造装置の構成を示す断面図である。図１，２から分かるように、本実施の形態に係る半導体製造装置の構成は、実施の形態１に係る半導体製造装置の構成とほぼ同じであり、以下の点において両装置は相違する。
【００６９】
つまり、実施の形態１に係る半導体製造装置では、液槽１内にはめっき液４が貯留されている。しかし、本実施の形態に係る半導体製造装置では、液槽１内に洗浄用電解質溶液１１が貯留されている。
【００７０】
他の構成は、実施の形態１に係る半導体製造装置と同じであるので、ここでの説明は省略する。
【００７１】
実施の形態１では、ウエハ５に対するめっき処理前に、ウエットエッチング処理により、当該ウエハ５のコレクタ面を清浄化する場合について説明した。
【００７２】
しかし、本実施の形態に係る半導体製造装置または製造方法を採用することにより、例えば、めっき処理前のウエハ５のコレクタ面の洗浄を以下のようにして行うことができる。
【００７３】
まず、実施の形態１と同様に、第一の主面にエミッタ電極５ａおよびゲート電極５ｂが形成された、縦型のスイッチング半導体素子（以下、単にウエハと称する）５を用意する。
【００７４】
また、洗浄処理に際して、洗浄用電解質溶液１１が貯溜された液槽１を用意しておく。ここで、液槽１の底部付近において、当該洗浄用電解質溶液１１中にアノード電極２が配設されている。
【００７５】
ここで、洗浄用電解質溶液１１として、例えば、硫酸水溶液（１５０ｇ／Ｌの硫酸）を採用することができる。また、アノード電極２として、当該洗浄用電解質溶液１１に金属イオンが溶解しないよう、不溶性である白金被覆チタンを採用することができる。
【００７６】
さて、ウエハ５のコレクタ面の自然酸化膜等を除去するために、当該ウエハ５のコレクタ面に対して、以下の洗浄処理を施す。
【００７７】
まず、ウエハ５のコレクタ面が洗浄用電解質溶液１１に浸漬するように、当該ウエハ５を液槽１に設置する。ここで、当該コレクタ面は、アノード電極２に対向している。
【００７８】
上記のようにウエハ５を液槽１に設置したら、次に、実施の形態１と同様の接続関係にて、エミッタ電極５ａ、ゲート電極５ｂおよびアノード電極２と、三電極電源装置３とを接続する。
【００７９】
具体的に、三電極型電源装置３の第一の電圧端子３ａは、エミッタ電極５ａと接続する。また、三電極型電源装置３の第二の電圧端子３ｂは、ゲート電極５ｂと接続する。また、三電極型電源装置３の第三の電圧端子３ｃは、アノード電極２と接続する。
【００８０】
さて、上記接続処理を行った後、三電極電源装置３により、各電極５ａ，５ｂ，２に所定の電圧を印加する。
【００８１】
具体的に、三電極電源装置３を用いて、エミッタ電極５ａに対して高電位となる電圧を、ゲート電極５ｂに印加する（例えば、エミッタ電極５ａに対して＋１５Ｖの電圧を、ゲート電極５ｂに印加する。）。これにより、ウエハ（スイッチング半導体素子）５は、導通状態になる。
【００８２】
さらに、三電極電源装置３を用いて、エミッタ電極５ａに対して高電位となる電圧を、アノード電極２に印加する。これにより、洗浄用電解質溶液１１を介して、アノード電極２とウエハ５のコレクタ面との間に電流６（ここで、電子の向きは、符号７である）が流れる。そして、当該電圧印加により、洗浄用電解質溶液１１内では、水素ガスが発生する。当該水素ガスが、コレクタ面の洗浄を可能とする。
【００８３】
また、上記水素発生量を制御するために、一定の電流６がアノード電極２−コレクタ面間に流れるように、三電極電源装置３を設定する。
【００８４】
なお、ウエハ（スイッチング半導体素子）５は導通状態であるので、当該アノード電極２−コレクタ面間の一定の電流６は、当該ウエハ５内にも流れる。そして、当該ウエハ５内に流れた一定の電流６は、エミッタ電極５ａから、三電極型電源装置３の第一の電圧端子３ａに向けて流れる。
【００８５】
ここで、上記一定の電流６の電流密度は１２０ｍＡ／ｃｍ２である。なお、洗浄時間は、３分程度である。
【００８６】
以上のように、本実施の形態に係る発明（電解洗浄）を採用することにより、ウエハ５のコレクタ表面付近に水素ガスを発生させることができる。そして、発生した水素ガスによりコレクタ面に付着した酸化膜等が除去され、コレクタ面の洗浄効果を得ることができる。
【００８７】
さらに、水素ガスの発生に伴って、洗浄用電解質溶液１１はアルカリ性となる。したがって、当該コレクタ面において高い脱脂効果が得られる。
【００８８】
なお、本実施の形態によりウエハ５を洗浄した後、例えば実施の形態１に係る発明により、当該ウエハ５のコレクタ面にめっき膜を形成する場合には、本実施の形態に係る洗浄後、ウエハ５を水洗いしてから、めっき処理を施す必要がある。これは、めっき液と洗浄用電解質溶液１１との混合を防止するためである。
【００８９】
ちなみに、実施の形態２に係る発明によりウエハ５を洗浄し、水洗い後、実施の形態１に係る発明によりコレクタ面にめっき膜（ニッケル膜と金膜から構成されためっき膜）を実際に形成した。当該めっき膜に対して、めっき膜とウエハ５との界面のピール強度を測定したところ、１．５ｋＮ／ｍの値が得られた。
【００９０】
当該ピール強度（１．５ｋＮ／ｍ）は、ウエットエッチング処理により酸化膜等を除去した後、めっき膜を形成した場合に得られるピール強度（０．８−１．０ｋＮ／ｍ）比べて、高くなっている。つまり、本実施の形態に係る洗浄方法を採用することにより、その後に、めっき膜を形成した場合には、当該めっき膜の付着強度を向上させることができる。
【００９１】
なお、上記説明では、エミッタ電極５ａに対するゲート電極５ｂへの印加電圧を、＋１５Ｖとした。しかし、当該電圧値は、洗浄条件等により変更されることがあることは言うまでも無い。
【００９２】
なお、洗浄用電解質溶液１１は、硫酸水溶液以外であっても良い。つまり、洗浄用電解質溶液１１は、清浄効果が得られるのであれば、特に液性、種類を問わない。したがって、洗浄用電解質溶液１１として、例えば、硝酸、リン酸、混酸等の水溶液も採用することができる。
【００９３】
また図２では、洗浄用電解質溶液１１の上面にウエハ５を浸漬して、洗浄処理を行うことが可能な装置の断面図が示されている。しかし、アノード電極２−コレクタ面間において、上記電圧印加が可能なものであれば、液槽１の構造、ウエハ５の設置方法等は、図２に示したものに限定されるものではない。
【００９４】
さらに、本実施の形態では、説明を簡単にするため、一つのウエハ５のみを洗浄処理する場合について説明した。しかし、ウエハ５は複数であっても、各ウエハ５毎にエミッタ電極５ａ、ゲート電極５ｂが形成されているので、本実施の形態に係る発明を実施できる。
【００９５】
＜実施の形態３＞
本実施の形態では、本発明を用いて、スイッチング半導体素子に対して洗浄処理を施す場合について言及する。以下では、縦型のスイッチング半導体素子のコレクタ面を洗浄する場合について説明する。
【００９６】
図３は、本実施の形態に係る半導体製造装置の構成を示す断面図である。図２，３から分かるように、本実施の形態に係る半導体製造装置の構成は、実施の形態２に係る半導体製造装置の構成とほぼ同じであり、以下の点において両装置は相違する。
【００９７】
つまり、実施の形態２に係る半導体製造装置では、液槽１内には硫酸水溶液等の洗浄用電解質溶液１１が貯留されている。しかし、本実施の形態に係る半導体製造装置では、液槽１内には金属イオンが含有されていない、めっき液２１が貯留されている。ここで、金属イオンが含有されていないめっき液２１は、めっき処理の際に使用されるめっき液と、金属イオンが含有されていない点を除けば、同一の成分である。
【００９８】
他の構成は、実施の形態２に係る半導体製造装置と同じであるので、ここでの説明は省略する。また、洗浄方法も実施の形態２に係る半導体装置の製造方法と同じであるので、以下に、概略を説明する。
【００９９】
まず、実施の形態３で説明したように、金属イオンが含有されていないめっき液２１を液槽１内に貯留し、当該金属イオンが含有されていないめっき液２１内に、スイッチング半導体素子５のコレクタ面を浸漬する。
【０１００】
そして、当該状態において、三電極電源装置３を用いて、エミッタ電極５ａ、ゲート電極５ｂおよびアノード電極２に所定の電圧を印加する。当該電圧の印加により、金属イオンが含有されていないめっき液２１内のコレクタ面付近において、水素ガスが発生する。当該水素ガスの発生により、当該コレクタ面の洗浄が行われる。
【０１０１】
以上のように、本実施の形態のように、金属イオンを含有しないめっき液２１を採用したとしても、ウエハ５のコレクタ表面付近に水素ガスを発生させることができる。そして、発生した水素ガスによりコレクタ面に付着した酸化膜等が除去され、コレクタ面の洗浄効果を得ることができる。
【０１０２】
さらに、水素ガスの発生に伴って、金属イオンを含有しないめっき液２１はアルカリ性となる。したがって、当該コレクタ面において高い脱脂効果が得られる。
【０１０３】
また、本実施の形態に係る発明によりウエハ５を洗浄し、その後、当該ウエハ５に対してめっき処理を施す場合において、他の実施の形態１，２で必要とされていたウエハ５の水洗いは、不要である。これは、金属イオンが含有されていないだけで、両液（つまり、めっき液と洗浄液）は、成分が同一だからであり、液の混合を考慮する必要が無いからである。
【０１０４】
したがって、本実施の形態に係る発明を採用することにより、工程数（水洗い工程）を削減でき、結果として、製造コストの削減を図ることができる。
【０１０５】
図３では、金属イオンが含有されていないめっき液２１の上面にウエハ５を浸漬して、洗浄処理を行うことが可能な装置の断面図が示されている。しかし、アノード電極２−コレクタ面間において、上記電圧印加が可能なものであれば、液槽１の構造、ウエハ５の設置方法等は、図３に示したものに限定されるものではない。
【０１０６】
さらに、本実施の形態では、説明を簡単にするため、一つのウエハ５のみを洗浄処理する場合について説明した。しかし、ウエハ５は複数であっても、各ウエハ５毎にエミッタ電極５ａ、ゲート電極５ｂが形成されているので、本実施の形態に係る発明を実施できる。
【０１０７】
＜実施の形態４＞
本実施の形態では、本発明を用いて、スイッチング半導体素子に対して洗浄処理およびめっき処理を施す場合について言及する。つまり、実施の形態３に係る発明により縦型のスイッチング半導体素子を洗浄した後、当該縦型のスイッチング半導体素子のコレクタ面にめっき膜を形成する場合について、説明する。
【０１０８】
まず、実施の形態３で説明した方法により、スイッチング半導体素子５のコレクタ面を洗浄する。
【０１０９】
次に、金属イオンが含有されていないめっき液２１中に、所定の金属イオンを含有させる。
【０１１０】
次に、当該金属イオンが含有されためっき液（つまり、めっき処理の際に使用されるめっき液）内に、スイッチング半導体素子５のコレクタ面を浸漬させた状態で、実施の形態１で説明したように、三電極電源装置３を用いて、エミッタ電極５ａ、ゲート電極５ｂおよびアノード電極２に所定の電圧を印加する。
【０１１１】
以上の工程により、スイッチング半導体素子５のコレクタ面に、所定のめっき膜（コレクタ電極）を形成することができる。
【０１１２】
このように、本実施の形態に係る半導体装置の製造方法を採用することにより、洗浄後のスイッチング半導体素子５を、図３で示した半導体製造装置の液槽１から、図１で示した半導体製造装置の液槽１内へ搬送する工程を省略することができる。
【０１１３】
したがって、本実施の形態に係る発明を採用することにより、工程数（スイッチング半導体素子の搬送工程）を削減でき、結果として、製造コストの削減を図ることができる。
【０１１４】
ちなみに、本実施の形態に係る発明により、スイッチング半導体素子５のコレクタ面にめっき膜（ニッケル膜と金膜から構成されためっき膜）を実際に形成した。当該めっき膜に対して、ピール強度を測定したところ、１．５ｋＮ／ｍの値が得られた。
【０１１５】
当該ピール強度（１．５ｋＮ／ｍ）は、ウエットエッチング処理により酸化膜等を除去した後、めっき膜を形成した場合に得られるピール強度（０．８−１．０ｋＮ／ｍ）比べて、高くなっている。つまり、本実施の形態に係る発明を採用することにより、その後に、めっき膜を形成した場合には、当該めっき膜の付着強度を向上させることができる。
【０１１６】
なお、本実施の形態では、一つのスイッチング半導体素子５を対象として、上記一連の処理を施しても良く、また、複数のスイッチング半導体素子（各スイッチング半導体素子５毎にエミッタ電極５ａ、ゲート電極５ｂを設けられている）５を対象として、上記一連の処理を施しても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１７】
【図１】実施の形態１に係る半導体製造装置の構成を示す断面図である。
【図２】実施の形態２に係る半導体製造装置の構成を示す断面図である。
【図３】実施の形態３に係る半導体製造装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１１８】
１  液槽、２  アノード電極、３  三電極電源装置、４  めっき液、５  スイッチング半導体素子（ウエハ）、５ａ  エミッタ電極、５ｂ  ゲート電極、８  めっき膜（コレクタ電極）、１１  洗浄用電解質溶液、２１  金属イオンが含有されていないめっき液。
【図１】
2006249545.tif 000003
【図２】
2006249545.tif 000004
【図３】
2006249545.tif 000005