專利名稱：SiC半導(dǎo)體晶片的標(biāo)刻方法以及SiC半導(dǎo)體晶片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)碳化硅半導(dǎo)體晶片的激光標(biāo)刻技木。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為能實(shí)現(xiàn)高耐壓、低損失以及高耐熱的下一代的開(kāi)關(guān)元件，使用碳化硅(SiC)的半導(dǎo)體元件被認(rèn)為是有前途的，期待向逆變器等的功率半導(dǎo)體裝置的應(yīng)用。另ー方面，在半導(dǎo)體裝置的制造中，為了使大量生產(chǎn)的半導(dǎo)體晶片的識(shí)別/管理變得容易，通常進(jìn)行標(biāo)刻處理，該標(biāo)刻處理是在半導(dǎo)體晶片エ藝的初始階段在晶片的表面刻印標(biāo)識(shí)符。作為現(xiàn)有的向硅(Si)半導(dǎo)體晶片(以下稱為“Si晶片”)的標(biāo)刻方法，例如有 利用對(duì)Si晶片照射激光而形成的凹坑狀的照射痕的標(biāo)刻(激光標(biāo)刻)、或以金剛石刀具等切削Si晶片的表面來(lái)進(jìn)行的標(biāo)刻等。在現(xiàn)有的Si晶片的激光標(biāo)刻中，使用以規(guī)定周期反復(fù)進(jìn)行売滅的脈沖激光，以I個(gè)脈沖形成的照射痕(脈沖照射痕)是數(shù)十 數(shù)百Pm左右的比較大的照射痕。而且為了確?？梢?jiàn)性，使多個(gè)脈沖照射痕部分地重疊，形成連續(xù)的照射痕，進(jìn)而，使進(jìn)行照射的激光的輸出功率變高，較深地形成照射痕的凹坑。作為在Si晶片的激光標(biāo)刻中使用的激光，YAG的基本激光(入=1064nm)、綠色激光(入=532nm)等是主流。利用YAG的基本激光(入=1064nm)的標(biāo)刻被稱為“硬標(biāo)刻(hardmarking)”,雖然容易產(chǎn)生微粒(particle),但能形成可見(jiàn)性高的照射痕。另ー方面,使用由于吸收率高(透過(guò)率低)而能使輸出功率變低的綠色激光(、=532nm)的標(biāo)刻被稱為“軟標(biāo)刻(soft marking)”,雖然照射痕的可見(jiàn)性差,但能抑制微粒的產(chǎn)生。此外如上述那樣，在現(xiàn)有的激光標(biāo)刻中，通過(guò)使脈沖照射痕部分地重疊來(lái)作成連續(xù)的照射痕，從而提高其可見(jiàn)性，但當(dāng)重疊地形成脈沖照射痕時(shí)，在該重疊的部分形成飛濺(splash)狀的突起物，由于該突起物飛散導(dǎo)致微粒的產(chǎn)生量增加。像這樣在激光標(biāo)刻中，微粒抑制和可見(jiàn)性的確保是折衷的關(guān)系。此外，在下述的專利文獻(xiàn)I中示出了在對(duì)氮化鎵基板等的無(wú)機(jī)氮化物構(gòu)件的標(biāo)刻中使用YAG激光的4次諧波(\ =266nm)的例子。專利文獻(xiàn)
專利文獻(xiàn)I :日本特開(kāi)2005-101305號(hào)公報(bào)。在半導(dǎo)體晶片エ藝中,在潔凈室(clean room)內(nèi)、半導(dǎo)體制造裝置內(nèi)、晶片上等所有的環(huán)境中的微粒管理是重要的。當(dāng)疏忽該微粒管理時(shí)，起因于微粒，會(huì)造成向潔凈室內(nèi)、制造裝置內(nèi)的2次污染、制造エ藝不合格、進(jìn)而形成的半導(dǎo)體器件的特性不合格等較多的不良影響。因此，在各制造裝置中，謀求微粒產(chǎn)生量的減少、對(duì)產(chǎn)生的微粒的對(duì)策是重要的課題。特別是在對(duì)半導(dǎo)體晶片的標(biāo)刻處理中，由于用激光等對(duì)半導(dǎo)體晶片直接進(jìn)行加エ，所以使大量的微粒產(chǎn)生。雖然在標(biāo)刻處理中產(chǎn)生的微粒通過(guò)標(biāo)刻裝置內(nèi)的灰塵收集、在半導(dǎo)體晶片的エ序等中被除去，但存在未被完全除去的微粒弓I起上述的問(wèn)題的情況。
可 是，即使在因?yàn)镾iC半導(dǎo)體晶片(以下稱為“SiC晶片”)與現(xiàn)有的Si晶片相比激光透過(guò)性高，使用綠色激光等波長(zhǎng)比較短的激光來(lái)進(jìn)行標(biāo)刻的情況下，為了確保照射痕的可見(jiàn)性，也需要更高的輸出功率的激光照射。因此，在和現(xiàn)有的Si晶片相同的標(biāo)刻方法中，產(chǎn)生由于SiC結(jié)晶構(gòu)造的破壞等導(dǎo)致微粒過(guò)量地產(chǎn)生的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決以上那樣的課題而完成的，其目的在于提供一種在對(duì)SiC晶片的激光標(biāo)刻中，一邊能確?？逃〉膱D案的高可見(jiàn)性，ー邊能抑制微粒的產(chǎn)生的標(biāo)刻方法。本發(fā)明的SiC半導(dǎo)體晶片的標(biāo)刻方法具備準(zhǔn)備SiC半導(dǎo)體晶片的エ序；以及標(biāo)刻エ序，通過(guò)ー邊從激光頭向所述SiC半導(dǎo)體晶片照射激光，一邊使所述激光頭相對(duì)于所述Sic半導(dǎo)體晶片移動(dòng)，從而在所述SiC半導(dǎo)體晶片的表面刻印由所述激光的照射痕構(gòu)成的規(guī)定圖案，所述激光是使用了 YAG激光的4次諧波的脈沖激光，在所述標(biāo)刻エ序中，所述激光頭以所述脈沖激光的連續(xù)的脈沖的照射痕不重疊的速度、并且在不對(duì)先形成的所述照射痕重疊地照射所述脈沖激光的軌道中移動(dòng)。根據(jù)本發(fā)明，由于對(duì)SiC半導(dǎo)體晶片使用利用了吸收率高(透過(guò)率低)的YAG激光的4次諧波的脈沖激光，所以能使脈沖激光的輸出功率變低，并且通過(guò)使每個(gè)脈沖的照射痕不重疊，從而使照射痕的形狀穩(wěn)定(不形成飛濺狀的突起物)。因此，抑制微粒的產(chǎn)生。雖然以低的輸出功率形成的照射痕單獨(dú)的話在可見(jiàn)性上存在問(wèn)題，但由于通過(guò)ー邊使激光頭移動(dòng)ー邊連續(xù)地形成，從而照射痕密集起來(lái)，所以確保了作為其集合體的圖案的可見(jiàn)性。


圖I是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的SiC晶片以及對(duì)其刻印的標(biāo)識(shí)符的一個(gè)例子的圖。圖2是表示在本發(fā)明的實(shí)施方式中的激光頭的移動(dòng)方向和脈沖照射痕的關(guān)系的圖。圖3是構(gòu)成本發(fā)明的實(shí)施方式的SiC晶片的標(biāo)識(shí)符的點(diǎn)的放大圖。圖4是表示脈沖激光的輸出功率和脈沖照射痕的深度的關(guān)系的圖。圖5是表不激光頭的移動(dòng)速度和脈沖照射痕的間隔的關(guān)系的圖。圖6是表示脈沖激光的調(diào)Q頻率、和脈沖照射痕的深度以及間隔的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式圖I (a)是表示本發(fā)明的實(shí)施方式的SiC晶片100的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖。如同圖所示，在SiC晶片100的表面通過(guò)激光標(biāo)刻而刻印有標(biāo)識(shí)符101的圖案。在此，作為標(biāo)識(shí)符101的例子，示出了“ ABC123…”的文字。圖I (b)是包含標(biāo)識(shí)符101的文字“A”的圖案的區(qū)域IOla的放大圖。標(biāo)識(shí)符101的圖案是互相不重疊的多個(gè)點(diǎn)10的集合體。例如，在圖I (b)中示出的文字“A”是16個(gè)點(diǎn)10的集合體。點(diǎn)10通過(guò)脈沖激光的照射而形成，但在各個(gè)點(diǎn)10處，以脈沖激光的ー個(gè)脈沖形成的照射痕(脈沖照射痕)1互相不重疊。也就是說(shuō)，點(diǎn)10是各自獨(dú)立的脈沖照射痕I密集起來(lái)的集合體。
在本實(shí)施方式中，脈沖照射痕I是直徑10 ii m左右小的照射痕。小的脈沖照射痕I単獨(dú)的話可見(jiàn)性差，但通過(guò)使其密集起來(lái)構(gòu)成點(diǎn)10，從而確保點(diǎn)10的可見(jiàn)性(即標(biāo)識(shí)符101的可見(jiàn)性)以下，對(duì)本實(shí)施方式的SiC晶片的標(biāo)刻方法進(jìn)行說(shuō)明。在本發(fā)明中，作為在標(biāo)刻中使用的激光，使用吸收率比較高(透過(guò)率低)的YAG激光的4次諧波(UV激光)(入=266nm)的脈沖激光。首先，準(zhǔn)備成為標(biāo)刻的對(duì)象的SiC晶片100，并將其固定在使用UV激光的能輸出脈沖激光的標(biāo)刻裝置。而且，通過(guò)ー邊從標(biāo)刻裝置的激光頭向SiC晶片100照射UV激光的脈沖激光，ー邊使激光頭相對(duì)于SiC晶片100移動(dòng)，從而進(jìn)行在SiC晶片100的表面刻印由脈沖照射痕I構(gòu)成的標(biāo)識(shí)符101的圖案的標(biāo)刻。該標(biāo)刻エ序包括第I標(biāo)刻エ序，通過(guò)互相不重疊的多個(gè)脈沖照射痕I來(lái)描繪I個(gè)點(diǎn)10 ;以及第2標(biāo)刻エ序，通過(guò)反復(fù)進(jìn)行該第I標(biāo)刻エ序，從而描繪由多個(gè)點(diǎn)10構(gòu)成的標(biāo)識(shí)符101的圖案(例如文字“A”的圖案)。在第I標(biāo)刻エ序中，為了將點(diǎn)10作為獨(dú)立的脈沖照射痕I的集合體而形成，需要ー邊使激光頭以連續(xù)的脈沖照射痕I不重疊的速度并且以不對(duì)先形成的脈沖照射痕I重疊地照射激光的方式移動(dòng)，一邊對(duì)SiC晶片100的規(guī)定處所照射脈沖激光。如上所述，脈沖激光是反復(fù)進(jìn)行亮滅的間歇性的激光。在本實(shí)施方式中，與脈沖激光的激光照射時(shí)間(脈沖寬度)相比，使間歇時(shí)間(脈沖間隔)充分地長(zhǎng)。因此，當(dāng)將激光頭的移動(dòng)速度(激光頭速度)設(shè)為一定以上吋，激光頭在激光的間歇時(shí)間內(nèi)比脈沖照射痕的直徑移動(dòng)得長(zhǎng)，連續(xù)的脈沖照射痕不重疊。也就是說(shuō)，如圖2那樣，形成在激光頭的移動(dòng)方向上排列的獨(dú)立的脈沖照射痕I。再有，在圖2中，長(zhǎng)度dl表示脈沖照射痕I的直徑，長(zhǎng)度d2表示連續(xù)的脈沖照射痕I的中心間的距離。此外，在第I標(biāo)刻エ序中，作為不對(duì)先形成的脈沖照射痕I重疊地照射激光的方法，使激光頭在不通過(guò)相同的地方的軌道中移動(dòng)的方法是最簡(jiǎn)單的。圖3是點(diǎn)10的放大圖。在本實(shí)施方式中，使激光頭在螺旋狀的軌道(虛線箭頭)中移動(dòng)來(lái)描繪點(diǎn)10。由于螺旋狀的軌道不通過(guò)相同的地方，所以防止對(duì)先形成的脈沖照射痕I重疊地照射激光。此外，在進(jìn)行第I標(biāo)刻エ序時(shí)，設(shè)定與脈沖激光的照射相關(guān)的各種參數(shù)(照射參數(shù))。作為照射參數(shù)，例如舉出輸出功率[W]、激光頭速度[mm/s]、調(diào)Q(Q-SW)頻率[Hz]等。在此，針對(duì)這些照射參數(shù)進(jìn)行說(shuō)明。輸出功率是與脈沖激光的照射強(qiáng)度對(duì)應(yīng)的、對(duì)形成的脈沖照射痕I的深度作出貢獻(xiàn)的參數(shù)。圖4是表示脈沖激光的輸出功率和脈沖照射痕I的深度的關(guān)系的圖。在調(diào)Q頻率是固定的情況下，當(dāng)使脈沖激光的輸出功率變大時(shí)，每I個(gè)脈沖的能量(脈沖能量)[J]變大，因此，脈沖照射痕I較深地形成。如果脈沖照射痕I的深度大的話，點(diǎn)10的可見(jiàn)性提高，但相反地在形成時(shí)容易產(chǎn)生微粒。激光頭的移動(dòng)速度(激光頭速度)是對(duì)連續(xù)形成的脈沖照射痕I的間隔作出貢獻(xiàn)的參數(shù)。圖5是表示激光頭速度和脈沖照射痕I的間隔的關(guān)系的圖。在調(diào)Q頻率是固定的情況下，當(dāng)激光頭速度變高時(shí)，脈沖照射痕I的間隔變寬。如果脈沖照射痕I的間隔變寬的話，能防止脈沖照射痕I的重復(fù)，井能抑制微粒的產(chǎn)生，但間隔過(guò)寬吋，由于脈沖照射痕I變得稀疏，所以點(diǎn)10的可見(jiàn)性降低。
調(diào)Q頻率是對(duì)脈沖激光的脈沖周期[s]和每I個(gè)脈沖的能量(脈沖能量)[J]作出貢獻(xiàn)的參數(shù)。圖6是表示脈沖激光的調(diào)Q頻率、和脈沖照射痕I的深度以及間隔的關(guān)系的圖。在輸出功率以及激光頭速度是固定的情況下，當(dāng)使調(diào)Q頻率變小吋，脈沖激光的脈沖周期變長(zhǎng)，并且每I個(gè)脈沖的能量變大，因此，脈沖照射痕I的深度和間隔的雙方均變大。相反地，當(dāng)使調(diào)Q頻率變大時(shí)，脈沖激光的脈沖周期變短，并且每I個(gè)脈沖的能量變小，因此，脈沖照射痕I的深度和間隔的雙方均變小。再有，在脈沖激光的輸出功率[W/s]、調(diào)Q頻率[Hz]以及脈沖能量[J]中，
(脈沖能量)=(輸出功率)+ (調(diào)Q頻率)…(I)
的關(guān)系成立。如以上那樣在本實(shí)施方式中，對(duì)SiC晶片100刻印的標(biāo)識(shí)符101是獨(dú)立的脈沖照射痕I的集合體(更具體地說(shuō)，構(gòu)成標(biāo)識(shí)符101的每個(gè)點(diǎn)10是脈沖照射痕I的集合體)。通過(guò)使脈沖照射痕I彼此不重疊，從而各脈沖照射痕I的形狀穩(wěn)定(未形成飛濺狀的突起物)， 因此微粒的產(chǎn)生被抑制。進(jìn)而，由于在標(biāo)刻中使用的脈沖激光是吸收率高(透過(guò)率低)的UV激光(入=266nm)，所以能使輸出功率變小，由此照射痕的形狀也穩(wěn)定，因此抑制微粒的產(chǎn)生。此外，在本實(shí)施方式中，將脈沖照射痕I設(shè)為約10 U m左右小的照射痕。在以現(xiàn)有的方式形成較大的照射痕的情況下，需要使激光的輸出功率變大，照射痕的形狀不穩(wěn)定，但小的脈沖照射痕I能用輸出功率小的激光形成，因此進(jìn)一歩抑制微粒的產(chǎn)生。小的脈沖照射痕I単獨(dú)的話可見(jiàn)性差，但其密集起來(lái)形成的點(diǎn)10以及作為該點(diǎn)10的集合體的標(biāo)識(shí)符101的圖案能確保充分的可見(jiàn)性。像這樣，根據(jù)本實(shí)施方式，能一邊確保在SiC晶片100形成的標(biāo)識(shí)符101的可見(jiàn)性，ー邊減少微粒的產(chǎn)生/飛散/殘留/滴下等，并防止之后的エ藝受到起因于微粒的污染的影響。再有，在第I標(biāo)刻エ序中設(shè)定的各照射參數(shù)不是固定的值也可，根據(jù)需要進(jìn)行變更也可。例如，當(dāng)使脈沖照射痕I的間隔變大時(shí)，點(diǎn)10的可見(jiàn)性降低，但也存在微粒的產(chǎn)生量變少、呑吐量提高的優(yōu)點(diǎn)。通過(guò)考慮標(biāo)識(shí)符101要求的可見(jiàn)性、和微粒的產(chǎn)生量以及吞吐量的折衷關(guān)系，適宜地調(diào)整各照射參數(shù)，從而能實(shí)現(xiàn)與標(biāo)刻的目的對(duì)應(yīng)的效率高的激光照射。此外，從標(biāo)刻裝置的性能的觀點(diǎn)出發(fā)，考慮脈沖照射痕I的位置、大小的偏差來(lái)決定照射參數(shù)也是有效的。例如在圖2中，如果將連續(xù)的脈沖照射痕I的中心間的距離d2設(shè)為脈沖照射痕I的直徑dl的2倍以上的話，即使在脈沖照射痕I的位置、直徑中產(chǎn)生直徑dl的一半左右的偏差，也能防止脈沖照射痕I彼此重疊。此外，本發(fā)明者通過(guò)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)如果將脈沖激光的每I個(gè)脈沖的能量(脈沖能量)設(shè)為5 ii J以上的話，能確保對(duì)SiC晶片100刻印的標(biāo)識(shí)符101的充分的可見(jiàn)性。另ー方面，確認(rèn)如下問(wèn)題當(dāng)脈沖能量超過(guò)IOu J時(shí)，產(chǎn)生SiC晶片100的結(jié)晶損壞，或脈沖照射痕I過(guò)深地形成而使微粒増加。也就是說(shuō)，從兼顧可見(jiàn)性的確保和微粒抑制的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選以脈沖能量為5 10ii J的范圍的方式?jīng)Q定輸出功率以及調(diào)Q頻率。此外，當(dāng)關(guān)注脈沖照射痕I的深度時(shí)，確認(rèn)了如果其深度為0. I Pm以上的話，能確保對(duì)SiC晶片100刻印的標(biāo)識(shí)符101的充分的可見(jiàn)性。此外，當(dāng)將脈沖照射痕I的深度設(shè)為0.7 i! m以上時(shí)，微粒的増大變得顯著。因此從兼顧可見(jiàn)性的確保和微粒抑制的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選以脈沖照射痕I的深度為0. I u nTO. 7 u m的范圍的方式?jīng)Q定輸出功率以及調(diào)Q頻率。附圖標(biāo)刻的說(shuō)明
I脈沖照射痕；10點(diǎn)；10 0 SiC晶片；101標(biāo)識(shí)符。
權(quán)利要求
1.ー種SiC半導(dǎo)體晶片的標(biāo)刻方法，其特征在于，具備 準(zhǔn)備SiC半導(dǎo)體晶片(100)的エ序；以及 標(biāo)刻エ序，通過(guò)ー邊從激光頭向所述SiC半導(dǎo)體晶片照射激光，一邊使所述激光頭相對(duì)于所述SiC半導(dǎo)體晶片移動(dòng)，從而在所述SiC半導(dǎo)體晶片的表面刻印由所述激光的照射痕(I)構(gòu)成的規(guī)定圖案， 所述激光是使用了 YAG激光的4次諧波的脈沖激光， 在所述標(biāo)刻エ序中，所述激光頭以所述脈沖激光的連續(xù)的脈沖的照射痕(I)不重疊的速度、并且在不對(duì)先形成的所述照射痕(I)重疊地照射所述脈沖激光的軌道中移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的SiC半導(dǎo)體晶片的標(biāo)刻方法，其中， 所述規(guī)定圖案是互相不重疊的點(diǎn)(10)的集合體， 所述標(biāo)刻エ序包含 第I標(biāo)刻エ序，通過(guò)互相不重疊的多個(gè)所述照射痕(I)來(lái)描繪I個(gè)點(diǎn)(10);以及 第2標(biāo)刻エ序，通過(guò)反復(fù)進(jìn)行所述第I標(biāo)刻エ序，從而描繪由多個(gè)點(diǎn)(10)構(gòu)成的所述規(guī)定圖案。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的SiC半導(dǎo)體晶片的標(biāo)刻方法，其中，還包含通過(guò)調(diào)整所述激光頭的移動(dòng)速度以及所述脈沖激光的調(diào)Q頻率的至少一方，從而設(shè)定連續(xù)形成的所述照射痕(I)的中心間的距離(d2)的エ序。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的SiC半導(dǎo)體晶片的標(biāo)刻方法，其中，連續(xù)形成的所述照射痕(I)的中心間的距離(d2)以成為該照射痕(I)的直徑(dl)的2倍以上的方式設(shè)定。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的SiC半導(dǎo)體晶片的標(biāo)刻方法，其中，所述脈沖激光的每I個(gè)脈沖的能量為5 10 u J0
6.根據(jù)權(quán)利要求I或權(quán)利要求2所述的SiC半導(dǎo)體晶片的標(biāo)刻方法，其中，所述照射痕(I)的深度為0. ro. 7um0
7.—種SiC半導(dǎo)體晶片(100)，在表面刻印有由激光的照射痕(I)構(gòu)成的規(guī)定圖案，其特征在干， 所述規(guī)定圖案通過(guò)互相不重疊的深度0. fO. 7pm的所述照射痕(I)的集合體構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的SiC半導(dǎo)體晶片，其中， 所述規(guī)定圖案是互相不重疊的點(diǎn)(10)的集合體， 所述點(diǎn)(10)分別是所述照射痕(I)的集合體。
9.根據(jù)權(quán)利要求7或權(quán)利要求8所述的SiC半導(dǎo)體晶片，其中， 鄰接的所述照射痕(I)的中心間的距離(d2)為該照射痕(I)的直徑(dl)的2倍以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及SiC半導(dǎo)體晶片的標(biāo)刻方法以及SiC半導(dǎo)體晶片。在對(duì)SiC晶片的激光標(biāo)刻中，一邊確?？逃〉膱D案的高可見(jiàn)性，一邊抑制微粒的產(chǎn)生。對(duì)SiC晶片(100)的標(biāo)識(shí)符(101)的標(biāo)刻通過(guò)使用YAG激光的4次諧波的脈沖激光的照射來(lái)進(jìn)行。此時(shí)，以脈沖激光的每個(gè)脈沖的脈沖照射痕(1)互相不重疊的方式，設(shè)定激光頭移動(dòng)的速度以及軌道、進(jìn)行照射的脈沖激光的輸出功率以及調(diào)Q頻率等。
文檔編號(hào)B23K26/36GK102653035SQ20111035911
公開(kāi)日2012年9月5日 申請(qǐng)日期2011年11月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月4日
發(fā)明者土屋范晃 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社