(57)【要約】      （修正有）【課題】半導体基板上に確実にマークを付すことが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置１は、半導体基板と、半導体基板２０に選択的に設けられ、凹部によってマークが設けられ、半導体基板とは異なる半導体材料または金属を含む第１の膜と、を備える。【効果】非溶融性で、昇華点が高いシリコン炭化物（ＳｉＣ）のような基板にも確実にマークを付すことが可能となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
前記半導体基板に選択的に設けられ、凹部によってマークが設けられ、前記半導体基板とは異なる半導体材料または金属を含む第１の膜と、
を備えた半導体装置。
【請求項２】
前記半導体材料を含む前記第１の膜の融点は、前記半導体基板の融点よりも低い請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
前記半導体材料を含む前記第１の膜の熱伝導率は、前記半導体基板の熱伝導率よりも低い請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
前記半導体基板は、シリコン炭化物または窒化物半導体を含む請求項１〜３のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項５】
前記半導体材料は、ポリシリコンを含む請求項１〜４のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項６】
前記金属は、ニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、およびアルミニウム（Ａｌ）のいずれかを含む請求項１〜５のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項７】
前記半導体基板と前記第１の膜との間に、前記第１の膜の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する第２の膜をさらに備えた請求項１〜６のいずれか１つに記載の半導体装置。
【請求項８】
前記第２の膜は、絶縁物を含む請求項７に記載の半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の識別を行う方法として、半導体装置の表面にマークを刻印する方法がある。例えば、半導体装置の表面に、保護膜を介して高分子膜を形成し、この高分子膜にレーザ加工によりマークを刻印する方法がある。しかし、高分子膜は、有機膜であるため、半導体装置が酸に晒されると、マーク自体が消失してしまう。これを回避する方法として、高分子膜を形成せず、半導体基板の表面に直接、レーザを照射してレーザ照射部を溶融し、マークを形成する方法がある。
【０００３】
一方、半導体基板としては、シリコン（Ｓｉ）よりも高耐圧であるシリコン炭化物（ＳｉＣ）が使用される場合がある。しかし、シリコン炭化物は、非溶融性で、昇華点が高い。このため炭化シリコン基板の表面にレーザ照射を行い、マークの形成を試みても、炭化シリコン基板の表面が溶融せず、マークが形成されない場合がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１１５４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、半導体基板上に確実にマークを付すことが可能な半導体装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の半導体装置は、実施形態の半導体装置は、半導体基板と、前記半導体基板に選択的に設けられ、凹部によってマークが設けられ、前記半導体基板とは異なる半導体材料または金属を含む第１の膜と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】図１（ａ）は、実施形態に係る半導体装置の要部を表す模式的斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った位置での模式的断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った位置での模式的断面図である。
【図２】図２（ａ）および図２（ｂ）は、実施形態に係る半導体装置にマークを形成する製造過程を表す模式的断面図である。
【図３】図３（ａ）〜図３（ｃ）は、実施形態に係る半導体装置にマークを形成する製造過程を表す模式的平面図である。
【図４】図４（ａ）および図４（ｂ）は、実施形態に係る半導体装置にマークを形成する製造過程の変形例を表す模式的断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しつつ、実施形態について説明する。以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
【０００９】
図１（ａ）は、実施形態に係る半導体装置の要部を表す模式的斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った位置での模式的断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った位置での模式的断面図である。
【００１０】
例えば、図１（ａ）に表すように、半導体装置１は、半導体基板２０と、マークが設けられた膜６０と、を備える。半導体装置１としては、一例として、上下電極構造のＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）が例示されている。半導体装置１としては、ＭＯＳＦＥＴのほか、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）、ＦＷＤ（Free Wheeling Diode）、ＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等であってもよい。
【００１１】
例えば、半導体装置１においては、その表面側に、ゲートパッド５０ｐと、ソースパッド１１ｐと、が設けられている。ゲートパッド５０ｐは、ＭＯＳＦＥＴのゲートに電気的に接続されている。ソースパッド１１ｐは、ＭＯＳＦＥＴのソースに電気的に接続されている。また、半導体装置１においては、その裏面側に、ドレイン電極１０が設けられている。
【００１２】
また、図１（ｂ）に表すように、半導体装置１においては、ドレイン電極１０の上に半導体基板２０が設けられている。半導体基板２０は、ｎ形のドリフト領域２１と、ｎ＋形のドレイン領域２２と、を有している。
【００１３】
ドリフト領域２１の上には、ｐ形のベース領域３０が選択的に設けられている。ベース領域３０の上には、ｎ＋形のソース領域４０が選択的に設けられている。また、ドリフト領域２１、ベース領域３０、およびソース領域４０には、ゲート絶縁膜５１を介してゲート電極５０が設けられている。実施形態に係るゲート電極５０は、トレンチ型のゲート電極である。
【００１４】
半導体装置１においては、ゲートパッド５０ｐの下側およびソースパッド１１ｐの下側がＭＯＳＦＥＴが配置された活性領域１ａになっている。また、活性領域１ａの外側は、終端領域１ｔになっている。終端領域１ｔは、非活性領域とも称する。終端領域１ｔは、いわゆる、ガードリング構造、リサーフ構造、メサ構造、およびチャネルストッパ等が配置された領域と、さらに該領域から半導体装置１のエッジ（端）までの領域を含む。
【００１５】
また、半導体装置１においては、図１（ｃ）に表すように、半導体基板２０の上に、半導体基板２０の材料とは異なる材料を有する膜６０が選択的に設けられている。膜６０の厚さは、例えば、０．１μｍ〜６００μｍである。
【００１６】
例えば、半導体基板２０、ベース領域３０、およびソース領域４０は、シリコン炭化物（ＳｉＣ）または窒化物半導体（例えば、ＧａＮ）を含む。以下、作用では、シリコン炭化物を例に説明する。また、膜６０としては、その融点が半導体基板２０の融点よりも低い材料が選択される。例えば、膜６０は、ポリシリコン等の半導体材料、またはニッケル（Ｎｉ）、チタン（Ｔｉ）、およびアルミニウム（Ａｌ）のいずれかの金属を含む。以下、作用では、ポリシリコンを例に説明する。
【００１７】
膜６０の表面には、凹部６０ｃによってマーク６０ｍが設けられている。ここで、マークとは、記号、文字、標章、バーコード等である。例えば、複数の凹部６０ｃを膜６０に設けることにより、使用者は、これら複数の凹部６０ｃによって、記号、文字、標章、バーコード等を認識することができる。また、記号、文字、標章、バーコード等を組み合わせることにより、半導体基板２０上に識別番号等（例えば、ＩＤ（identification））が形成される。
【００１８】
なお、図１（ａ）、（ｂ）、（ｃ）においては、膜６０が設けられる位置を説明するために、半導体装置１の終端領域１ｔに設けられる等電位リング、または、活性領域１ａに設けられるフィールドプレート電極、層間絶縁膜等を図示していない。また、半導体装置１を保護する保護膜（パシベーション膜）についても図示していない。
【００１９】
また、半導体基板２０、ベース領域３０、およびソース領域４０は、シリコン炭化物（ＳｉＣ）のほか、窒化ガリウム（ＧａＮ）等のワイドギャップ半導体を含んでもよい。また、膜６０を形成する基板は、半導体基板２０に限らず、サファイヤ基板であってもよい。
【００２０】
図２（ａ）および図２（ｂ）は、実施形態に係る半導体装置にマークを形成する製造過程を表す模式的断面図であり、図３（ａ）〜図３（ｃ）は、実施形態に係る半導体装置にマークを形成する製造過程を表す模式的平面図である。
【００２１】
例えば、図２（ａ）に表すように、膜６０の表面６０ｓにレーザ光７０を照射する。レーザ光７０は、ＹＡＧレーザ光である。ここで、膜６０は、シリコン炭化物ではなく、シリコン炭化物よりも融点が低いシリコンを含む。レーザ照射では、ＳｉＣ等のシリコン炭化物およびＧａＮ等の窒化物半導体は、液相を形成し難く、シリコンは液相を形成し易い。これにより、膜６０の表面６０ｓが選択的に溶融する。従って、図２（ｂ）に表すように、膜６０の表面６０ｓに凹部６０ｃが形成される。溶けた膜６０の部分は、凹部６０ｃの外側に流れ、凸部６０ｐとなって残る。このような凹部６０ｃは、膜６０の表面６０ｓに少なくとも１つ形成される。また、上述した金属を膜６０として用いた場合も、レーザ照射によって膜６０は、液相を形成する。
【００２２】
続いて、レーザ光７０と膜６０との相対的な距離を移動させることにより、例えば、複数のドット状の凹部６０ｃ（図３（ａ））、ライン状の凹部６０ｃ（図３（ｂ））、Ｌ字状の凹部６０ｃ（図３（ｃ））等が形成される。
【００２３】
なお、凹部６０ｃは、レーザ光７０の照射によって形成されるのではなく、例えば、リソグラフィ技術およびドライエッチング技術を用いて形成してもよい。
【００２４】
また、実施形態には、次の変形例も含まれる。
図４（ａ）および図４（ｂ）は、実施形態に係る半導体装置にマークを形成する製造過程の変形例を表す模式的断面図である。
【００２５】
膜６０は、半導体基板２０の上ではなく絶縁膜の上に設けてもよい。  
例えば、図４（ａ）に表すように、半導体基板２０の上に層間絶縁膜５５を介して膜６０を形成し、膜６０の表面６０ｓにレーザ光７０を照射する。これにより、膜６０の表面６０ｓが選択的に溶融し、膜６０の表面６０ｓに凹部６０ｃが形成される。これにより、半導体基板２０と膜６０との間に、層間絶縁膜５５が設けられた半導体装置が形成される。この状態が図４（ｂ）に表されている。
【００２６】
図１（ａ）〜図３（ｃ）を用いて説明した実施形態によれば、シリコン炭化物等を含む半導体基板２０の上に、マークを有する膜６０が設けられる。つまり、ワイドギャップ半導体を含む半導体チップにおいて、トレーサビリティーＩＤを付すことが可能になる。
【００２７】
また、レーザ光７０の照射によってマークを形成する場合は、膜６０の一部が蒸発してマークが形成されるのではなく、膜６０の一部がレーザ光７０の照射により溶融してマークが形成される。
【００２８】
従って、マーク形成工程においては、膜６０からの発塵が抑制される。例えば、シリコン炭化物を用いた基板の表面に直接、強いレーザ光７０を当て、強制的にマークの形成を試みると、レーザ光７０が照射された部分の表面温度が局部的に上昇し、照射部分が溶融しないまま、昇華する可能性がある。そして、昇華したＳｉＣが再び固体となって半導体装置１の電極等に付着すると、半導体装置１内での電気的短絡が起きる可能性がある。実施形態では、レーザ照射によって、膜６０を溶融させることにより、膜６０からの発塵を抑え、このような電気的短絡を防止している。
【００２９】
また、実施形態によれば、膜６０は有機膜ではなく、無機膜である。従って、膜６０は、硝酸等の酸に溶け難い。これにより、硝酸等の酸で半導体装置１の保護膜を溶かし、保護膜から半導体基板２０を取り出す処理をしたとしても、マークは、半導体基板２０上に確実に残存する。
【００３０】
例えば、半導体装置１の不良分析を行う際に、半導体装置のパッケージ材（樹脂パッケージ、シリコーン樹脂封入材、ポリイミド等）は発煙硝酸で溶解され、パッケージ材の内部の部材が取り出される。実施形態では、この部材に刻印されたＩＤ（identification）が確実に残存しているため、半導体装置１の不良解析（破壊箇所の観察、分析等）を確実に行うことができる。また、過去にさかのぼった不良解析も可能である。
【００３１】
また、半導体基板２０がシリコン炭化物を含み、膜６０がシリコンを含む場合、レーザ照射によって、膜６０は溶融する。さらに、膜６０の熱伝導率は、半導体基板２０の熱伝導率よりも低くなる。従って、膜６０にレーザ光７０を照射する際、膜６０内では、レーザ光７０が照射された箇所が局所的に加熱される。つまり、レーザ光７０の照射部分以外には、熱が溜まり難くなる。また、金属に比べて、膜６０は酸に溶けにくく、マークを半導体基板２０上に残すことが可能になる。
【００３２】
また、半導体基板２０がシリコン炭化物を含み、膜６０が金属の場合、膜６０の融点は、半導体基板２０の融点よりも低くなる。従って、膜６０は、レーザ照射によって、溶融し易くなり、上述した発塵が確実に抑えられる。
【００３３】
レーザ光７０の照射部分以外に熱が溜まり易くなると、例えば、図３（ｂ）に表すライン状の凹部６０ｃの縁は、直線とならず波状に揺らぐ可能性がある。実施形態では、レーザ光７０の照射部分以外の熱の溜まりが抑えられ、このような揺らぎが抑えられる。
【００３４】
また、実施形態によれば、半導体基板２０の材料と、膜６０の材料とが異なる。従って、マークは、半導体装置１を破壊することなく、Ｘ線を用いたレントゲン画像により観察することができる。すなわち、非破壊で半導体装置１のマークを観察することができる。
【００３５】
また、膜６０の材料と、ゲート電極５０の材料とが、共にポリシリコンである場合には、膜６０とゲート電極５０とを同じ製造工程で形成することができる。すなわち、製造コストが上昇することなく、半導体基板２０の上に膜６０を形成することができる。
【００３６】
また、図４（ａ）および図４（ｂ）に表す変形例では、例えば、層間絶縁膜５５がシリコン酸化物を含み、膜６０がシリコンを含む場合、層間絶縁膜５５である膜の熱伝導率は、膜６０の熱伝導率よりも低くなる。従って、膜６０にレーザ光７０を照射すると、膜６０内で熱が溜まり易くなる。より低パワーのレーザ光７０によって凹部６０ｃを形成することができる。
【００３７】
例えば、膜６０がポリシリコンを含む場合、膜６０の熱伝導率は、およそ１７０（Ｗ／（ｍ・ｋ））であるのに対し、層間絶縁膜５５としてのシリコン酸化物の熱伝導率は、およそ１（Ｗ／（ｍ・ｋ））である。
【００３８】
層間絶縁膜５５を設けず、膜６０を介して、膜６０より熱伝導率がより高い半導体基板２０（例えば、シリコン炭化物基板）にレーザ光７０を照射した場合には、半導体基板２０の深さ方向にも熱が伝わり易くなる。このため、半導体基板２０の深さ方向に広い熱分布が形成する。従って、膜６０を溶融させるレーザ照射時間が長くなって、レーザ刻印の深さが深くなったり、横方向に、その形状が大きくなったりする。
【００３９】
一方、層間絶縁膜５５を、膜６０と半導体基板２０との間に設けた場合は、レーザ照射により発生した熱が層間絶縁膜５５で遮蔽される。このため、半導体基板２０の深さ方向への熱分布が狭くなる。これにより、膜６０を溶融させるためのレーザ照射時間が短くなって、膜６０内での厚み方向および横方向における熱の広がりが抑制される。これにより、微細なマークを得ることができる。
【００４０】
以上、具体例を参照しつつ実施形態について説明した。しかし、実施形態はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、実施形態の特徴を備えている限り、実施形態の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
【００４１】
また、前述した各実施形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて複合させることができ、これらを組み合わせたものも実施形態の特徴を含む限り実施形態の範囲に包含される。その他、実施形態の思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更例および修正例に想到し得るものであり、それら変更例および修正例についても実施形態の範囲に属するものと了解される。
【００４２】
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。これら新規な実施形態は、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ともに、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。
【符号の説明】
【００４３】
１  半導体装置、  １ａ  活性領域、  １ｔ  終端領域、  １０  ドレイン電極、  １１ｐ  ソースパッド、  ２０  半導体基板、  ２１  ドリフト領域、  ２２  ドレイン領域、  ３０  ベース領域、  ４０  ソース領域、  ５０  ゲート電極、  ５０ｐ  ゲートパッド、  ５１  ゲート絶縁膜、  ５５  層間絶縁膜、  ６０  膜、  ６０ｃ  凹部、  ６０ｍ  マーク、  ６０ｐ  凸部、  ６０ｓ  表面、  ７０  レーザ光
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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