JP5849849B2 - Semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体素子が形成された半導体チップに対して識別マーキングを備えるようにした半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor device provided with an identification marking for a semiconductor chip on which a semiconductor element is formed.
従来、特許文献1において、第1の主表面に素子回路を形成した半導体基板を用いて半導体装置を構成し、第1の主表面上に素子回路形成禁止領域を設けると共に、この素子回路形成禁止領域に半導体装置の方向を表示する金属パターンを構成した構造が提案されている。このような構造とすることで、半導体基板を透過撮影することにより、金属パターンを識別し、半導体装置の方向を認識できるようにしている。
Conventionally, in
しかしながら、特許文献1に記載の半導体装置は、半導体基板の第1の主表面側が封止樹脂で覆われ、かつ、封止樹脂を挟んで半導体基板とは反対側に、素子回路に接続されるバンプで構成された外部金属端子を備えた構造である。このため、半導体基板を透過撮影しないと金属パターンを識別することができない。また、縦型半導体素子が形成される半導体装置のように、第1の主表面のみでなく、その反対面である裏面側にも電極が形成されるような構造では金属パターンを識別することが困難である。したがって、金属パターンなどにより構成されるマーキングをより容易に識別できるようにすることが求められる。
However, in the semiconductor device described in
本発明は上記点に鑑みて、金属からなるマーキングをより容易に識別できるようにすることを目的とする。 An object of this invention is to make it possible to identify the marking which consists of a metal more easily in view of the said point.
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、主表面(1a)および該主表面に対する反対面となる裏面(1b)を有してなる半導体基板(1)を用いて形成され、半導体素子が形成されたセル領域(2)と、該セル領域を囲む外周に形成された外周領域(3)とを有し、主表面側において、セル領域には半導体素子と接続される表面電極を構成する第1電極(4)が形成されていると共に、金属からなる識別マーキング(9)が備えられていて、第1電極の主表面からの高さが識別マーキングの主表面からの高さよりも高いことを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to
このように構成された半導体装置では、半導体基板の主表面側、つまり表面電極となる第1電極が形成される面と同一面に金属からなる識別マーキングを備えている。このため、従来のように封止樹脂によって覆われた構造ではなく、半導体基板を透過撮影しなくても識別マーキングを容易に識別することが可能となる。 In the semiconductor device configured as described above, an identification marking made of metal is provided on the main surface side of the semiconductor substrate, that is, on the same surface as the surface on which the first electrode serving as the surface electrode is formed. For this reason, it is possible to easily identify the identification marking without performing the transmission imaging of the semiconductor substrate instead of the conventional structure covered with the sealing resin.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows an example of a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態について、図1〜図2を参照して説明する。図1に示すように、本実施形態の半導体装置は、一面側を主表面1a、その反対面を裏面1bとする例えば炭化珪素(以下、SiCという)からなる半導体基板1を用いて縦型半導体素子を形成し、それを半導体チップとしたものにより構成されている。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 1, the semiconductor device of the present embodiment uses a
図1および図2に示すように、半導体装置は、縦型半導体素子が形成された領域をセル領域2、このセル領域2の外周部分を外周領域3として構成されている。縦型半導体素子は、電流を基板の主表面1aおよび裏面1bを通じて流すものであり、縦型パワーMOSFETや縦型IGBT、縦型ダイオードなどがある。本実施形態では、縦型半導体素子として、縦型パワーMOSFETを備えた場合を例に挙げて説明するが、縦型IGBTや縦型ダイオードなどの他の縦型半導体素子が形成されていても良い。なお、図2に示す断面には、実際には半導体基板1に縦型パワーMOSFETを構成する各種拡散層や層間絶縁膜および金属パターンなどが形成されているが、縦型パワーMOSFETについては周知の構造であるため、ここでは図示を省略してある。
As shown in FIGS. 1 and 2, the semiconductor device is configured such that a region where a vertical semiconductor element is formed is a
セル領域2には、縦型半導体素子として縦型パワーMOSFETが形成されている。縦型パワーMOSFETは、半導体基板に対して周知の素子製造工程を実施することにより形成されており、半導体基板に対して縦型パワーMOSFETを形成したのち、ダイシングカットしてチップ単位に分割されることで、図1および図2に示した半導体装置が構成される。
In the
具体的には、セル領域2には、主表面1a側に設けられた第1電極4と、裏面1b側に設けられた第2電極5とが少なくとも形成されており、第2電極5は、セル領域2の全域に加えて外周領域3にも形成され、裏面1b全域に形成されている。図示しないが、縦型パワーMOSFETは、半導体基板1の主表面1a側にソース領域やソース電極を備えていると共に裏面1b側にドレイン領域を備えた構成とされている。そして、第1電極4はソース領域に接続されたソース電極とされ、第2電極5はドレイン領域に接続されたドレイン電極とされている。第1電極4は、複数種の金属層の積層体によって構成されており、本実施形態ではAl(アルミニウム)層からなる第1層4a、Ni(ニッケル)層からなる第2層4bおよびAu(金)メッキなどAuを含む金属からなる第3層4cとを有した構成とされている。第2電極5も、複数種の金属層の積層体によって構成されており、本実施形態ではTi層からなる第1層5a、Ni層からなる第2層5bおよびAuを含む金属からなる第3層5cとを有した構成とされている。
Specifically, in the
なお、第1、第2電極4、5を構成する金属材料については、電極材料として適用可能などのような金属材料であっても良いが、縦型パワーMOSFETの場合には、ソース領域やドレイン領域とのオーミック接触材料を選択している。縦型半導体素子をダイオードとする場合、PNダイオードとショットキーダイオードのいずれとすることも可能であるが、ショットキーダイオードの場合には、第1電極4を構成する金属材料にショットキー接触材料を選択することになる。また、第2層4bは第3層4cの成膜のためなどに設けられており、第3層4cはボンディングワイヤやターミナルとの接合および表面の腐食(酸化変質)防止を考慮して設けられている。第3層4cは第1、第2層4a、4bの腐食防止が行えるように、酸化還元電位が第1、第2層4a、4bよりも貴の材料(高い材料)とされることから、上記したようにAuメッキのようなAuを含む金属とされている。
The metal material constituting the first and
外周領域3は、外周耐圧構造などが備えられた領域であり、例えば、半導体基板の表層部においてセル領域2を囲むように形成されたリサーフ層やガードリング層などを備えた構成とされている。また、外周領域3には、各種パッド6〜8が形成されており、さらに、識別マーキング9も備えられている。
The outer
各種パッド6〜8は、ゲートパッド6やセンス用パッド7および他のパッド8などである。ゲートパッド6は、縦型パワーMOSFETのゲート電極に接続されるパッドである。縦型パワーMOSFETのゲート電極はセル領域2から外周領域3側まで引き回されており、ゲートパッド6は外周領域3においてゲート電極に接続されている。センス用パッド7は、縦型パワーMOSFETに流れるドレイン電流をセンシングするためのパッドである。縦型パワーMOSFETはメインセルとセンスセルに分けられており、メインセルに流れるドレイン電流を所定比率で減少させたセンス電流がセンスセルに流される。このセンス電流をセンス用パッド7を通じて取り出すことで、縦型パワーMOSFETのメインセルに流れるドレイン電流を検出できるようにしている。他のパッド8は、半導体装置の過昇温を検出する温度センサ用のパッドなどがある。パッド6〜8以外にも、アライメントに用いる金属マークなどを備えることもできる。
The
識別マーキング9は、外周領域3において、第1電極4や各種パッド6〜8から離れた位置に形成されている。このため、より確実に縦型半導体素子などに識別マーキング9が形成されることによる影響が与えられないようにされる。本実施形態の場合、複数本のマーキングが長方形で構成されたセル領域2(もしくは第1電極4)の一辺に対して垂直方向に延設された構成としてある。
The identification marking 9 is formed at a position away from the
識別マーキング9は、少なくとも光学顕微鏡などを通じて認識可能なものとされ、縦型パワーMOSFETを含めたデバイス特性、もしくは半導体装置の製造ナンバーなどを記録したものである。この識別マーキング9に基づいて、半導体装置の品質データ管理が行えるようになっている。例えば、識別マーキング9は、図に示したようなバーコードによって構成される。 The identification marking 9 can be recognized at least through an optical microscope or the like, and records device characteristics including a vertical power MOSFET or a manufacturing number of a semiconductor device. Based on the identification marking 9, quality data management of the semiconductor device can be performed. For example, the identification marking 9 is constituted by a barcode as shown in the figure.
具体的には、識別マーキング9は、例えば図2に示すような半導体基板1の主表面1a側に形成された金属パターンによって構成される。金属パターンは、半導体装置の表面における凹凸や濃淡、光沢や色などのいずれかとして現れるため、光学顕微鏡などを通じて認識可能となる。すなわち、金属パターンが有るところは無いところと比較して凸形状となるため、その周囲との段差に基づいて凹凸が構成されるし、その凹凸もしくは周囲との光沢や色の相違に基づいて濃淡として現れたり、周囲との光沢や色の相違そのものとして現れる。このため、凹凸や濃淡、光沢や色などを光学顕微鏡などを通じて視認することで、識別マーキング9を識別することが可能となる。
Specifically, the identification marking 9 is configured by a metal pattern formed on the
この識別マーキング9は、縦型パワーMOSFETに備えられる第1電極4を構成する電極材料を用いて構成されており、第1電極4のパターニング時に同時に形成される。例えば、縦型パワーMOSFETを形成し終えた半導体基板1の主表面1a側に、層間絶縁膜を形成したり、層間絶縁膜に対してコンタクトホールを形成したのち、第1電極4を構成する各種金属層4a〜4cの形成工程を行う。そして、各種金属層4a〜4cをパターニングして第1電極4を形成する際に、同時に識別マーキング9を形成する。このようにすることで、識別マーキング9を第1電極4の形成工程と共通化することが可能となり、製造工程の簡略化を図ることが可能となる。
The identification marking 9 is formed by using an electrode material constituting the
なお、ここでは第1電極4および識別マーキング9を形成する工程として説明したが、パッド6〜8についても第1電極4などと同時に形成することができる。このようにすれば、識別マーキング9が第1電極4を構成する第1〜第3層4a〜4cと同様の構造を有する金属層の積層体によって構成される。このため、識別マーキング9の最表面が第1電極4の最表面と同じ材質ものとなり、第1電極4の外観検査を行うときに識別マーキング9についても同時にチェックすることが可能となる。
In addition, although demonstrated here as a process of forming the
また、このような製造工程の場合には、識別マーキング9が第1電極4を構成する第1〜第3層4a〜4cと同様の構造を有する金属層の積層体によって構成されることになるが、そのうちのいずれか1層もしくは2層のみによって識別マーキング9を構成しても良い。その場合、例えば第1層4aのパターニングを行って識別マーキング9の形成領域から第1層4aを構成する金属層を除去してから第2、第3層4b、4cを形成するというように、第1電極4を構成する第1〜第3層4a〜4cのパターニングを別々に行うことになる。しかし、第2、第3層4b、4cのパターニング時に識別マーキング9のパターニングも同時に行うなど、少なくとも一部の工程については共通化させることができる。
Moreover, in the case of such a manufacturing process, the identification marking 9 is comprised by the laminated body of the metal layer which has the same structure as the 1st-
さらに、図2に示すように、第1電極4の外縁部および識別マーキング9の外縁部を囲みつつ、第1電極4や識別マーキング9の外縁部の内側に位置している領域を露出させるように、保護膜10が形成されている。保護膜10は、例えばポリイミド系樹脂のような保護材料によって形成されており、半導体基板1の表面などを覆うことで保護している。そして、本実施形態の場合には、第1電極4と識別マーキング9とを同じ構造によって構成していることから、第1電極4の表面と識別マーキング9の主表面1aからの高さが同じになっている。このため、半導体装置を外部回路と接続するために第1電極4にワイヤボンディングやターミナル接続を行う際には、識別マーキング9が邪魔にならないようにできる。
Further, as shown in FIG. 2, the outer edge of the
以上のような構造により、本実施形態にかかる半導体装置が構成されている。このように構成された半導体装置では、半導体基板1の主表面1a側、つまり表面電極となる第1電極4が形成される面と同一面に金属からなる識別マーキング9を備えている。このため、従来のように封止樹脂によって覆われた構造ではなく、半導体基板1を透過撮影しなくても識別マーキング9を容易に識別することが可能となる。
The semiconductor device according to the present embodiment is configured by the structure as described above. The semiconductor device configured as described above includes an identification marking 9 made of metal on the
また、縦型半導体素子の第1電極4と同じ構造もしくはその一部と同じ構造の金属層によって識別マーキング9を構成していることから、第1電極4と識別マーキング9の形成工程を共通化させることが可能となり、製造工程の簡略化を図ることも可能となる。特に、第1電極4の最表面(第3層4c)と識別マーキング9の最表面を同じ材質のもので構成すれば、第1電極4の外観検査を行うときに識別マーキング9についても同時にチェックすることが可能となる。このため、外観検査も共通して行うことが可能となる。
Further, since the identification marking 9 is constituted by a metal layer having the same structure as the
さらに、第1電極4の表面の高さを識別マーキング9の高さと同じ、もしくは、それ以上とすることができるため、半導体装置を外部回路と接続するために第1電極4にワイヤボンディングやターミナル接続を行う際に識別マーキング9が邪魔にならないようにできる。
Further, since the height of the surface of the
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して第1電極4の構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the configuration of the
図3に示すように、本実施形態では、第1電極4を識別マーキング9よりも高くしている。具体的には、第1電極4に第4層4dを備えた構造とし、識別マーキング9よりも積層数を多くすることで第1電極4の高さが識別マーキング9よりも高くなるようにしている。例えば、図3に示したように、第4層4dは第1層4aと半導体基板1との間に配置される。このような第4層4dとしては、例えばTi(チタン)やMo(モリブデン)などで構成されるバリア層が挙げられる。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, the
このように、第4層4dを構成する積層体の積層数を第1実施形態よりも増やしても構わない。この場合において、識別マーキング9の積層数を更に少なくしても構わない。このように、第1電極4を識別マーキング9よりも高くすることにより、半導体装置を外部回路と接続するために第1電極4にワイヤボンディングやターミナル接続を行う際に、より識別マーキング9が邪魔にならないようにできる。
As described above, the number of stacked layers constituting the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して識別マーキング9および保護膜10の構成を変更したものであり、その他に関しては第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. The present embodiment is obtained by changing the configuration of the identification marking 9 and the
図4に示すように、本実施形態では、保護膜10にて識別マーキング9の表面が覆われるようにしており、保護膜10を可視光透過性の材料によって構成している。このように、保護膜10によって識別マーキング9を覆うようにすれば、識別マーキング9の表面全面を保護膜10によって保護することができるため、マーキング面の劣化を防止することが可能となる。また、マーキング面が露出していないため、ワイヤボンディングやターミナル接続を行う際に誤って識別マーキング9に接続してしまうことを防止できる。
As shown in FIG. 4, in this embodiment, the surface of the identification marking 9 is covered with the
なお、このような場合には、保護膜10を透過して識別マーキング9を識別することが必要になる。しかしながら、半導体材料と異なり、保護膜10の材料については適宜選択可能なものであるため、従来のような透過撮影という手法を用いなくても、可視光透過性の材料によって保護膜10を構成するだけで、容易に識別マーク9を識別することができる。
In such a case, it is necessary to identify the identification marking 9 through the
(他の実施形態)
上記第1実施形態では縦型半導体素子として縦型パワーMOSFETを例に挙げて説明したが、上記したように縦型半導体素子として他の素子、例えば縦型IGBTや縦型ダイオードが備えられる半導体装置についても、本発明を適用できる。その場合、例えば、縦型IGBTであれば第1電極がエミッタ電極で第2電極がコレクタ電極、縦型ダイオードであれば第1電極がアノード電極で第2電極がカソード電極というように、第1、第2電極が各素子に接続される電極となる。
(Other embodiments)
In the first embodiment, the vertical power MOSFET is described as an example of the vertical semiconductor element. However, as described above, a semiconductor device provided with another element, for example, a vertical IGBT or a vertical diode, as the vertical semiconductor element. The present invention can also be applied to. In this case, for example, in the case of a vertical IGBT, the first electrode is an emitter electrode and the second electrode is a collector electrode, and in the case of a vertical diode, the first electrode is an anode electrode and the second electrode is a cathode electrode. The second electrode is an electrode connected to each element.
また、上記第3実施形態では、第1実施形態に対して、識別マーキング9が保護膜10にて覆われるようにした構造を適用した場合について説明したが、図5に示すように、第2実施形態のように第1電極4の積層数を多くした構造について適用することもできる。このような構造とする場合、保護膜10のうち第1電極4の外縁部に設けられた部分の高さが識別マーキング9の表面に設けられた部分の高さよりも高くなる。このため、半導体装置を外部回路と接続するために第1電極4にワイヤボンディングやターミナル接続を行う際には、識別マーキング9およびそれを覆う保護膜10が邪魔にならないようにできる。
Moreover, although the said 3rd Embodiment demonstrated the case where the structure where the identification marking 9 was covered with the
また、識別マーキング9については、主表面1a側のいずれかの部位に形成されれば良く、例えば第1電極4の中に形成することも可能である。
Further, the identification marking 9 may be formed in any part on the
1 半導体基板
1a 主表面
1b 裏面
2 セル領域
3 外周領域
4 第1電極
5 第2電極
6〜8 各種パッド
9 識別マーキング
10 保護膜
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記主表面側において、前記セル領域には前記半導体素子と接続される表面電極を構成する第1電極(4)が形成されていると共に、前記主表面側のいずれかの部位に、金属からなる識別マーキング(9)が備えられていて、
前記第1電極の前記主表面からの高さが前記識別マーキングの前記主表面からの高さよりも高いことを特徴とする半導体装置。 A cell region (2) formed using a semiconductor substrate (1) having a main surface (1a) and a back surface (1b) opposite to the main surface, in which a semiconductor element is formed, and the cell region And an outer peripheral region (3) formed on the outer periphery surrounding
On the main surface side, a first electrode (4) that constitutes a surface electrode connected to the semiconductor element is formed in the cell region, and any part on the main surface side is made of metal. An identification marking (9) is provided ,
The semiconductor device according to claim 1, wherein a height of the first electrode from the main surface is higher than a height of the identification marking from the main surface .
該保護膜のうち、前記第1電極の外縁部を覆っている部分の前記主表面からの高さが、前記識別マーキングの外縁部を覆っている部分の前記主表面からの高さよりも高いことを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。 The outer edge of the first electrode and at least the outer edge of the identification marking are covered with a protective film (10);
Of the protective film, the height from the main surface of the portion covering the outer edge of the first electrode is higher than the height from the main surface of the portion covering the outer edge of the identification marking. The semiconductor device according to claim 1.
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