(57)【要約】【課題】意図しない箇所で割れることを抑制できるウエハー、及びそのようなウエハーを用いて製造される半導体チップを提供する。また、そのような半導体チップを備える電子機器を提供する。【解決手段】本発明のウエハーの一つの態様は、一面に複数の分離線が形成されたウエハーであって、分離線は、複数の溝部が間隔を空けて並んで形成され、複数の溝部は、少なくとも１つの第１溝部を含む第１溝部群と、少なくとも１つ以上の第２溝部を含む第２溝部群と、少なくとも１つ以上の第３溝部を含む第３溝部群と、を含み、第２溝部の深さは、第１溝部の深さよりも浅く、第３溝部の深さは、第２溝部の深さよりも浅く、分離線は、第１溝部群と、第２溝部群と、第３溝部群とが、この順で並んだ配列パターンを複数含んで形成されていることを特徴とする。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に複数の分離線が形成されたウエハーであって、
前記分離線は、複数の溝部が間隔を空けて並んで形成され、
前記複数の溝部は、少なくとも１つの第１溝部を含む第１溝部群と、少なくとも１つ以上の第２溝部を含む第２溝部群と、少なくとも１つ以上の第３溝部を含む第３溝部群と、を含み、
前記第２溝部の深さは、前記第１溝部の深さよりも浅く、
前記第３溝部の深さは、前記第２溝部の深さよりも浅く、
前記分離線は、前記第１溝部群と、前記第２溝部群と、前記第３溝部群とが、この順で並んだ配列パターンを複数含んで形成されていることを特徴とするウエハー。
【請求項２】
前記複数の分離線同士が交差する交差部においては、前記第３溝部同士が交差する、請求項１に記載のウエハー。
【請求項３】
前記分離線は、両端が前記ウエハーの外縁と離間して形成された少なくとも１つの第１分離線と、一端が前記第１分離線と接続され、かつ、他端が前記ウエハーの外縁と接続された１つの第２分離線と、を含む、請求項１または２に記載のウエハー。
【請求項４】
前記第２溝部の平面視における幅は、前記第１溝部の平面視における幅よりも狭く、
前記第３溝部の平面視における幅は、前記第２溝部の平面視における幅よりも狭い、請求項１から３のいずれか一項に記載のウエハー。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載のウエハーを、前記複数の分離線に沿って分離することによって製造されることを特徴とする半導体チップ。
【請求項６】
基板を備えた半導体チップであって、
前記基板の一面における外縁部には、前記基板の前記一面を形成する外形辺のうちの少なくとも一つに沿って複数の凹部が並んで形成され、
前記複数の凹部は、前記基板の前記一面と交差する面に開口し、
前記複数の凹部は、少なくとも１つ以上の第１凹部を含む第１凹部群と、少なくとも１つ以上の第２凹部を含む第２凹部群と、少なくとも１つ以上の第３凹部を含む第３凹部群と、を含み、
前記第２凹部の深さは、前記第１凹部の深さよりも浅く、
前記第３凹部の深さは、前記第２凹部の深さよりも浅く、
前記外形辺に沿って形成された前記複数の凹部は、前記第１凹部群と、前記第２凹部群と、前記第３凹部群とが、この順で並んだ配列パターンを複数含んで形成されていることを特徴とする半導体チップ。
【請求項７】
請求項５または６に記載の半導体チップを備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハー、半導体チップ、及び電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
個片化するために、ウエハーに複数のスリットからなるブレーク用溝が形成された構成が開示されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１４００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記のような構成では、複数のスリット（溝部）の深さが同じため、ブレーク用溝（分離線）がどちらの方向からも裂けやすく、個片化する際にウエハーが意図しない箇所で割れてしまう虞があった。
【０００５】
本発明の一つの態様は、上記問題点に鑑みて成されたものであって、意図しない箇所で割れることを抑制できるウエハー、及びそのようなウエハーを用いて製造される半導体チップを提供することを目的の一つとする。また、本発明の一つの態様は、そのような半導体チップを備える電子機器を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のウエハーの一つの態様は、一面に複数の分離線が形成されたウエハーであって、前記分離線は、複数の溝部が並んで形成され、前記複数の溝部は、少なくとも１つ以上の第１溝部を含む第１溝部群と、少なくとも１つの第２溝部を含む第２溝部群と、少なくとも１つ以上の第３溝部を含む第３溝部群と、を含み、前記第２溝部の深さは、前記第１溝部の深さよりも浅く、前記第３溝部の深さは、前記第２溝部の深さよりも浅く、前記分離線は、前記第１溝部群と、前記第２溝部群と、前記第３溝部群とが、この順で並んだ配列パターンを複数含んで形成されていることを特徴とする。
【０００７】
本発明ウエハーの一つの態様によれば、分離線が、第１溝部群と、第２溝部群と、第３溝部群と、がこの順で、すなわち、深さが深い順で並んだ配列パターンを複数含んで形成されている。溝部の深さが深いほど、その溝部が形成された箇所でウエハーは分離されやすく、溝部の深さが浅いほど、その溝部が形成された箇所でウエハーは分離されにくい。そのため、分離線は、第１溝部群から第２溝部群を介して第３溝部群へと向かう向きには裂けやすく、第３溝部群から第２溝部群を介して第１溝部群へと向かう向きには裂けにくい。したがって、本発明のウエハーの一つの態様によれば、分離線の裂ける向きを第１溝部群、第２溝部群、及び第３溝部群の配列順によって制御できるため、意図しない箇所で割れることを抑制できるウエハーが得られる。
【０００８】
前記複数の分離線同士が交差する交差部においては、前記第３溝部同士が交差する構成としてもよい。
分離線が交差する交差部は特に割れやすい箇所であるため、製造過程でウエハーに応力等が加えられた際に交差部を起点としてウエハーが割れてしまう場合があった。
これに対して、この構成によれば、交差部において第１溝部、第２溝部、及び第３溝部のうちで深さが最も浅い第３溝部同士が交差して形成されているため、交差部が割れることを抑制できる。
【０００９】
前記分離線は、両端が前記ウエハーの外縁と離間して形成された少なくとも１つの第１分離線と、一端が前記第１分離線と接続され、かつ、他端が前記ウエハーの外縁と接続され１つの第２分離線と、を含む構成としてもよい。
この構成によれば、ウエハーの外縁と接続されている箇所が第２分離線の一端のみであるため、ウエハーが意図しない箇所で割れることをより抑制できる。
【００１０】
前記第２溝部の平面視における幅は、前記第１溝部の平面視における幅よりも狭く、前記第３溝部の平面視における幅は、前記第２溝部の平面視における幅よりも狭い構成としてもよい。
この構成によれば、例えば、エッチングによって溝部を形成する際に、第１溝部と第２溝部と第３溝部とを、この順で深さが浅くなるように形成できる。
【００１１】
本発明の半導体チップの一つの態様は、上記のウエハーを、前記複数の分離線に沿って分離することによって製造されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の半導体チップの一つの態様は、基板を備えた半導体チップであって、前記基板の一面における外縁部には、前記基板の前記一面を形成する外形辺のうちの少なくとも一つに沿って複数の凹部が並んで形成され、前記複数の凹部は、前記基板の前記一面と交差する面に開口し、前記複数の凹部は、少なくとも１つ以上の第１凹部を含む第１凹部群と、少なくとも１つ以上の第２凹部を含む第２凹部群と、少なくとも１つ以上の第３凹部を含む第３凹部群と、を含み、前記第２凹部の深さは、前記第１凹部の深さよりも浅く、前記第３凹部の深さは、前記第２凹部の深さよりも浅く、前記外形辺に沿って形成された前記複数の凹部は、前記第１凹部群と、前記第２凹部群と、前記第３凹部群とが、この順で並んだ配列パターンを複数含んで形成されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明の半導体チップの一つの態様によれば、上記のウエハーを用いて製造することができる半導体チップが得られる。
【００１４】
本発明の電子機器の一つの態様は、上記の半導体チップを備えることを特徴とする。
【００１５】
本発明の電子機器の一つの態様によれば、上記のウエハーを用いて製造される半導体チップを備えた電子機器が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施形態のウエハーを示す平面図である。
【図２】本実施形態のウエハーを示す部分拡大平面図である。
【図３】本実施形態のウエハーを示す図であって、図２におけるIII−III断面図である。
【図４】本実施形態のウエハーを示す部分拡大平面図である。
【図５】本実施形態の超音波センサー素子を示す平面図である。
【図６】本実施形態の超音波センサー素子を示す図であって、図５におけるVI−VI断面図である。
【図７】本実施形態のウエハーの製造方法の手順を示す断面図である。
【図８】本実施形態のウエハーの個片化手順を示す平面図である。
【図９】本実施形態のウエハーの個片化手順を示す平面図である。
【図１０】本実施形態のウエハーの個片化手順を示す平面図である。
【図１１】本実施形態のウエハーの個片化手順を示す平面図である。
【図１２】本実施形態のウエハーの個片化手順を示す平面図である。
【図１３】本実施形態のミシン目線の他の一例を示す平面図である。
【図１４】本実施形態の電子機器の一例であるＰＤＡの構成を模式的に示す斜視図である。
【図１５】本実施形態のＰＤＡが備える超音波センサーアレイの構成を模式的に示す分解斜視図である。
【図１６】本実施例の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態に係るウエハー、及び半導体チップについて説明する。
以下の説明においては、半導体チップの実施形態の一例として、超音波センサー素子を例示して説明する。
【００１８】
なお、本発明の範囲は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で任意に変更可能である。また、以下の図面においては、各構成をわかりやすくするために、実際の構造と各構造における縮尺や数等を異ならせる場合がある。
【００１９】
（ウエハー）
図１は、本実施形態のウエハー１０を示す平面図である。図２は、本実施形態のウエハー１０を示す部分拡大平面図である。図３は、本実施形態のウエハー１０を示す図であって、図２におけるIII−III断面図である。
【００２０】
なお、以下の説明においてはＸＹＺ座標系を設定し、このＸＹＺ座標系を参照しつつ各構成の位置関係を説明する。この際、ウエハー１０（図１参照）の主面（裏面２３ｂ）に垂直な方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向と直交し、オリフラ部２１（図１参照）と平行な方向をＹ軸方向、Ｚ軸方向及びＹ軸方向と直交する方向をＸ軸方向する。
また、以下の説明においては、Ｘ軸方向を縦方向、Ｙ軸方向を横方向と称する場合がある。
【００２１】
本実施形態のウエハー１０は、図１に示すように、基板２０と、基板２０に設けられた複数の超音波センサー素子１と、を備えている。
基板２０は、例えば、単結晶シリコン等で構成されるシリコン基板である。基板２０の平面視（ＸＹ面視）形状は、円形状の一部を直線でカットした形状である。基板２０には、直線部分であるオリフラ（オリエンテーションフラット）部２１が設けられている。オリフラ部２１は、ウエハー１０の向きを合わせるために設けられる部分である。
【００２２】
基板２０の裏面（−Ｚ側の面，一面）２３ｂには、複数の横ミシン目線（第１分離線）１２，１４，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆと、複数の縦ミシン目線（第１分離線）１３，１５，１７ａ，１７ｂと、１つの接続ミシン目線（第２分離線）１１と、が形成されている。
【００２３】
また、基板２０の裏面２３ｂには、各超音波センサー素子１に対応する位置に、開口部２０ａが形成されている。開口部２０ａの平面視（ＸＹ面視）形状は、特に限定されず、矩形状であっても、多角形状であっても、円形状であってもよい。本実施形態においては、開口部２０ａの平面視形状は、例えば、矩形状である。
【００２４】
横ミシン目線１２〜１６ｆは、横方向（Ｙ軸方向）に延びて形成されたミシン目線である。縦ミシン目線１３〜１７ｂは、縦方向（Ｘ軸方向）に延びて形成されたミシン目線である。横ミシン目線１２〜１６ｆ及び縦ミシン目線１３〜１７ｂは、それぞれ両端が、基板２０（ウエハー１０）の外縁と離間して設けられている。
【００２５】
横ミシン目線１２〜１６ｆと、縦ミシン目線１３〜１７ｂとは、格子状に形成されている。横ミシン目線１２〜１６ｆと縦ミシン目線１３〜１７ｂとで囲まれた領域は、超音波センサー素子１が形成される領域である。言い換えると、横ミシン目線１２〜１６ｆと縦ミシン目線１３〜１７ｂとは、個片化された後の超音波センサー素子１の平面視（ＸＹ面視）外形を規定している。
【００２６】
接続ミシン目線１１は、縦方向（Ｘ軸方向）に延びて形成されたミシン目線である。接続ミシン目線１１は、一端（＋Ｘ側の端部）が横ミシン目線１２と接続され、かつ、他端（−Ｘ側の端部）が基板２０（ウエハー１０）の外縁と接続されている。本実施形態においては、接続ミシン目線１１が外縁と接続されている箇所は、オリフラ部２１の一方側（−Ｙ側）の端部である。
【００２７】
ここで、本明細書において、ミシン目線がウエハーの外縁と接続されている、とは、後述するミシン目線に含まれるミシン目が、ウエハーの外縁と接続されている場合、すなわち、ウエハーの外縁においてウエハーの主面と交差する側面に開口している場合のみを意味するものではなく、ミシン目がウエハーの外縁近傍まで形成されている場合も意味するものとする。ウエハーの外縁近傍とは、例えば、ウエハーの外縁からの距離が、ミシン目線に含まれる隣り合うミシン目同士の間の距離以下となる範囲である。
【００２８】
なお、各ミシン目線の構成はほぼ同様であるため、以下の説明においては、代表して横ミシン目線１６ａについてのみ説明する場合がある。
【００２９】
横ミシン目線１６ａは、図２に示すように、それぞれ複数のミシン目（溝部）が間隔を空けて並んで形成されている。
本実施形態においては、ミシン目は、それぞれ深さが異なる、第１ミシン目（第１溝部）２２ａと、第２ミシン目（第２溝部）２２ｂと、第３ミシン目（第３溝部）２２ｃと、を含む。
【００３０】
第１ミシン目２２ａ、第２ミシン目２２ｂ、及び第３ミシン目２２ｃの平面視（ＸＹ面視）形状は、特に限定されず、矩形状であっても、多角形状であっても、円形状であってもよい。本実施形態においては、第１ミシン目２２ａ、第２ミシン目２２ｂ、及び第３ミシン目２２ｃの平面視（ＸＹ面視）形状は、例えば、六角形状である。
【００３１】
本実施形態においては、第１ミシン目２２ａの長さＷ１１と、第２ミシン目２２ｂの長さＷ１２と、第３ミシン目２２ｃの長さＷ１３とは、同じである。
第２ミシン目２２ｂの幅Ｗ２２は、第１ミシン目２２ａの幅Ｗ２１よりも狭い。第３ミシン目２２ｃの幅Ｗ２３は、第２ミシン目２２ｂの幅Ｗ２２よりも狭い。すなわち、第１ミシン目２２ａと、第２ミシン目２２ｂと、第３ミシン目２２ｃとは、この順で幅が狭くなるように形成されている。また、第１ミシン目２２ａの幅Ｗ２１は、開口部２０ａの幅（Ｘ方向の長さ）以下となるように設定される。
【００３２】
第２ミシン目２２ｂの深さＷ３２は、図３に示すように、第１ミシン目２２ａの深さＷ３１よりも浅い。第３ミシン目２２ｃの深さＷ３３は、第２ミシン目２２ｂの深さＷ３２よりも浅い。すなわち、第１ミシン目２２ａと、第２ミシン目２２ｂと、第３ミシン目２２ｃとは、この順で深さが浅くなるように形成されている。
【００３３】
なお、本明細書において「ミシン目の長さ」とは、各ミシン目線においてミシン目線が延びる方向と平行な方向のミシン目の大きさを意味し、「ミシン目の幅」とは、各ミシン目線においてミシン目線が延びる方向と垂直で、かつ、ウエハー１０の裏面２３ｂと平行な方向のミシン目の大きさを意味するものとする。具体的には、図２に示すように、横ミシン目線１６ａにおいては、ミシン目の長さとは、ミシン目のＹ軸方向の大きさを意味し、ミシン目の幅とは、ミシン目のＸ軸方向の大きさを意味する。
【００３４】
また、本明細書において「ミシン目の深さ」とは、ウエハー１０の裏面２３ｂと垂直な方向（Ｚ軸方向）と平行な方向のミシン目の大きさを意味する。
【００３５】
横ミシン目線１６ａは、第１ミシン目２２ａと、第２ミシン目２２ｂと、第３ミシン目２２ｃとが、この順で並んで配列された配列パターン２２を複数含んで形成されている。本実施形態においては、横ミシン目線１６ａに含まれる各配列パターン２２における第１ミシン目２２ａと、第２ミシン目２２ｂと、第３ミシン目２２ｃとが並ぶ順番の向きは、それぞれ同じ向きである。具体的には、例えば、横ミシン目線１６ａにおいては、＋Ｙ側から−Ｙ側に向かって、第１ミシン目２２ａ、第２ミシン目２２ｂ、第３ミシン目２２ｃ、第１ミシン目２２ａ、第２ミシン目２２ｂ、第３ミシン目２２ｃ…のように各ミシン目が配列される。
【００３６】
以下の説明においては、配列パターン２２において第１ミシン目２２ａから第２ミシン目２２ｂを介して第３ミシン目２２ｃに向かう向きを正の向きと呼び、第３ミシン目２２ｃから第２ミシン目２２ｂを介して第１ミシン目２２ａに向かう向きを逆の向きと呼ぶ。
【００３７】
図１においては、各ミシン目線における正の向きを矢印で示している。
すなわち、接続ミシン目線１１の正の向きは、＋Ｘ向きである。横ミシン目線１２の正の向きは、−Ｙ向きである。縦ミシン目線１３の正の向きは、＋Ｘ向きである。横ミシン目線１４の正の向きは、＋Ｙ向きである。縦ミシン目線１５の正の向きは、−Ｘ向きである。横ミシン目線１６ａ〜１６ｆの正の向きは、−Ｙ向きである。縦ミシン目線１７ａ，１７ｂの正の向きは、＋Ｘ向きである。
【００３８】
第１ミシン目２２ａと第２ミシン目２２ｂと第３ミシン目２２ｃとのうちでは、深さが最も深い第１ミシン目２２ａが最も裂けやすく、深さが最も浅い第３ミシン目２２ｃが最も裂けにくい。そのため、各ミシン目線は、配列パターン２２における各ミシン目が裂けやすい順、すなわち深さが深い順に並ぶ向きに裂けやすく、深さが浅い順に並ぶ向きには裂けにくい。すなわち、各ミシン目線は、正の向きに裂けやすく、逆の向きには裂けにくい。
【００３９】
縦ミシン目線１７ａと横ミシン目線１６ａとが交差する交差部においては、縦ミシン目線１７ａの第３ミシン目２２ｃと、横ミシン目線１６ａの第３ミシン目２２ｃとが交差した交差部ミシン目２４が形成されている。交差部ミシン目２４は、２つの第３ミシン目２２ｃが裏面２３ｂに垂直な方向（Ｚ軸方向）回りに９０°ずれて重ね合わされた形状である。縦ミシン目線と横ミシン目線とが交差する他の交差部においても同様である。
【００４０】
図４は、接続ミシン目線１１と横ミシン目線１２とが接続されている箇所を示す部分拡大平面図である。
なお、以下の説明においては、横ミシン目線１２における接続ミシン目線１１との交差部の−Ｙ側を第１ミシン目線部１２ａとし、横ミシン目線１２における接続ミシン目線１１との交差部の＋Ｙ側を第２ミシン目線部１２ｂとする。
【００４１】
図４に示すように、接続ミシン目線１１と、横ミシン目線１２との交差部には、交差部ミシン目２５が形成されている。交差部ミシン目２５は、接続ミシン目線１１の第３ミシン目２２ｄと横ミシン目線１２の第３ミシン目２２ｄとが、それぞれの端部で直交して形成されている。第３ミシン目２２ｄの平面視（ＸＹ面視）形状は、第３ミシン目２２ｃの長さ方向の一部を幅方向にカットした形状である。すなわち、第３ミシン目２２ｄの幅は、第３ミシン目２２ｃの幅と同じである。
【００４２】
具体的には、交差部における横ミシン目線１２の第３ミシン目２２ｄは、第２ミシン目線部１２ｂ側（＋Ｙ側）が、交差部における接続ミシン目線１１の第３ミシン目２２ｄの幅に沿ってカットされた形状である。交差部における接続ミシン目線１１の第３ミシン目２２ｄは、＋Ｘ側が、交差部における横ミシン目線１２の第３ミシン目２２ｄの幅に沿ってカットされた形状である。
【００４３】
本実施形態においては、交差部ミシン目２５が形成されていることにより、第２ミシン目線部１２ｂは、接続ミシン目線１１と横ミシン目線１２との交差部から逆の向き（＋Ｙの向き）に、より裂けにくい。
【００４４】
（超音波センサー素子）
次に、ウエハー１０に複数形成されている超音波センサー素子１の一例について説明する。
図５は、超音波センサー素子１を示す平面図である。図６は、図５におけるVI−VI断面図である。図５においては、保護膜６０の図示を省略している。
また、図５及び図６においては、ウエハー１０を個片化した場合の超音波センサー素子１を示している。超音波センサー素子１がウエハー１０に形成されている際には、各超音波センサー素子１は、それぞれ連結されており、隣り合う超音波センサー素子１同士の間には上記説明した各ミシン目線が形成されている。
【００４５】
超音波センサー素子１は、図５及び図６に示すように、基板２０と、メンブレン３０と、下部電極層４１と、強誘電体層５０と、上部電極層４２と、配線層４３と、保護膜６０と、を備える。
【００４６】
基板２０には、上述したように、裏面２３ｂに開口する開口部２０ａが形成されている。開口部２０ａはメンブレン３０まで貫通して形成されている。
【００４７】
メンブレン３０は、基板２０の表面（＋Ｚ側の面）２３ａに設けられている。メンブレン３０は、例えば、ＳｉＯ２により形成された熱酸化膜と、熱酸化膜の基板２０とは反対側（＋Ｚ側）に積層され、例えば、ＺｒＯ２（過酸化亜鉛）やＴｉＯ２（二酸化チタン）等により形成された金属酸化膜との２層構造となっている。
熱酸化膜は、例えば、約１μｍ程度の厚みに形成されている。金属酸化膜は、例えば、約４００ｎｍ程度の厚みに形成されている。
【００４８】
開口部２０ａによって露出されたメンブレン３０の領域は、メンブレン３０の振動領域となっている。開口部２０ａの大きさは、振動領域のメンブレン３０の固有振動数に応じて適宜設定される。具体的に、開口部２０ａの幅（Ｘ軸方向の長さ）は、例えば、約１００μｍ以上、数百μｍ以下程度である。
【００４９】
下部電極層４１は、メンブレン３０の基板２０と反対側（＋Ｚ側）に設けられている。下部電極層４１は、例えば、Ｔｉ（チタン）、Ｐｔ（白金）、Ｉｒ（イリジウム）等の導電性金属材料で形成されている。
【００５０】
強誘電体層５０は、下部電極層４１のメンブレン３０と反対側（＋Ｚ側）に設けられている。強誘電体層５０は、図５及び図６に示すように、平面視（ＸＹ面視）で開口部２０ａと重なるように設けられている。強誘電体層５０は、例えば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）、ＢａＴｉＯ３（チタン酸バリウム）等により形成されている。強誘電体層５０は、電圧が印加されることにより、変形する性質を有する。
【００５１】
上部電極層４２は、図６に示すように、強誘電体層５０の下部電極層４１と反対側（＋Ｚ側）に、平面視（ＸＹ面視）で強誘電体層５０と重なるように設けられている。上部電極層４２は、下部電極層４１と同様に、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ等の導電性金属材料で形成されている。上部電極層４２は溝４４によって中央部が分離され、上部電極部４２ａが形成されている。
【００５２】
配線層４３は、上部電極層４２の強誘電体層５０と反対側（＋Ｚ側）に設けられている。配線層４３は、下部電極層４１及び上部電極層４２と同様に、例えば、Ｔｉ、Ｐｔ、Ｉｒ等の導電性金属材料で形成されている。配線層４３は溝４４によって中央部が分離され、配線電極部４３ａが形成されている。
保護膜６０は、超音波センサー素子１の配線層４３側（＋Ｚ側）の全体を覆って設けられている。保護膜６０は、例えば、絶縁性を有する有機材料で形成されている。
【００５３】
強誘電体層５０における上部電極部４２ａと下部電極層４１とに挟まれた部分は、圧電部５０ａとして機能する。圧電部５０ａには、上部電極部４２ａと下部電極層４１との電位差に相当する電圧が印加される。圧電部５０ａは、印加された電圧に応じて伸縮し、メンブレン３０を伸縮させる。これにより、上部電極部４２ａと下部電極層４１との間に印加する電圧を制御することでメンブレン３０を振動させ、超音波を送波できる。すなわち、超音波センサー素子１を送信用の超音波センサーとして用いることができる。
【００５４】
また、一方で、外部から照射された超音波によってメンブレン３０が撓むと、その撓みに応じて、圧電部５０ａは伸縮する。これにより、圧電部５０ａの伸縮に応じて、上部電極部４２ａと下部電極層４１との間に電圧が生じる。したがって、上部電極部４２ａと下部電極層４１との間の電圧を計測することにより、超音波を検出することができる。すなわち、超音波センサー素子１を受信用の超音波センサー素子として用いることができる。
【００５５】
図示は省略するが、本実施形態のウエハー１０を各ミシン目線に沿って個片化した超音波センサー素子１には、基板２０の外縁部に各ミシン目線が裂かれたことで形成される複数の凹部が形成されている。
【００５６】
複数の凹部は、基板２０の裏面２３ｂを形成する外形辺のうちの少なくとも一つに沿って形成される。本実施形態においては、超音波センサー素子１は、ウエハー１０に形成されている際に、ミシン目線によって平面視外形を規定されているため、複数の凹部は、裏面２３ｂを形成するすべての外形辺に沿って形成されている。複数の凹部は、裏面２３ｂと交差する側面（ＹＺ面と平行な面、及びＺＸ面と平行な面）に開口している。
【００５７】
また、複数の凹部は、第１ミシン目２２ａが裂かれることにより形成される第１凹部と、第２ミシン目２２ｂが裂かれることにより形成される第２凹部と、第３ミシン目２２ｃが裂かれることによって形成される第３凹部とを含む。第１凹部、第２凹部、及び第３凹部の深さは、第１ミシン目２２ａ、第２ミシン目２２ｂ、及び第３ミシン目２２ｃの深さに応じた深さである。
【００５８】
（ウエハーの製造方法）
次に、上述した超音波センサー素子１を備えるウエハー１０の製造方法の一例について説明する。
図７（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施形態のウエハー１０の製造方法の手順の一例を示す断面図である。
【００５９】
まず、図７（Ａ）に示すように、基板２０の表面２３ａ及び裏面２３ｂを熱酸化させることにより、熱酸化膜３１を形成する。そして、表面２３ａ側（＋Ｚ側）に形成された熱酸化膜上に、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｔｉ等の金属材料を、例えば、スパッタ法により付着させ、金属層を形成する。形成された金属層にアニール処理を施すことにより、ＺｒＯ２やＴｉＯ２等により形成された金属酸化膜が形成される。これにより、熱酸化膜と金属酸化膜との２層構造のメンブレン３０が形成される。
【００６０】
次に、図７（Ｂ）に示すように、メンブレン３０上にＴｉ、Ｐｔ、Ｉｒ等の導電性金属材料を、例えば、スパッタ法により付着させ金属層を形成する。そして、金属層をエッチングによりパターニングし、下部電極層４１を形成する。
次に、下部電極層４１上に、ＰＺＴ、ＢａＴｉＯ３等の強誘電体材料を、例えば、ゾルゲル法により塗布し、強誘電体層を形成する。そして、強誘電体層上に、Ｚｒ、Ｔｉ等の金属材料を、例えば、スパッタ法により付着させ金属層を形成する。形成した強誘電体層と金属層とを一括してエッチングによりパターニングし、強誘電体層５０と、上部電極層４２とを形成する。
【００６１】
次に、図７（Ｃ）に示すように、上部電極層４２上に、上部電極層４２及び下部電極層４１と同様の方法によって配線層４３を形成する。そして、配線層４３と上部電極層４２とを一括してエッチングすることにより、溝４４を形成する。これにより、下部電極層４１と電気的に分離した上部電極部４２ａ及び配線電極部４３ａが形成される。その結果、上部電極部４２ａと下部電極層４１とに挟まれた強誘電体層５０の部分が圧電部５０ａとして機能する圧電キャパシタ素子が形成される。
【００６２】
次に、図７（Ｄ）に示すように、保護膜６０を形成し、基板２０の裏面２３ｂを研削する。基板２０の厚み（Ｚ軸方向の長さ）は、例えば、１５０μｍ以上、３００μｍ以下となるように研削することが好ましい。基板２０の厚みをこの範囲にすることにより、開口部２０ａの形成時間を短くできる。
【００６３】
次に、裏面２３ｂに、開口部２０ａ及び各ミシン目線の形状の開口パターンが形成されたレジスト層を形成し、ボッシュプロセス等のドライエッチングによって基板２０の裏面２３ｂをエッチングする。エッチングは、開口部２０ａにおいてメンブレン３０が露出するまで行う。これにより、開口部２０ａ及び各ミシン目線が形成される。
【００６４】
ここで、各ミシン目線における第１ミシン目２２ａ、第２ミシン目２２ｂ、及び第３ミシン目２２ｃ，２２ｄの幅は、いずれも開口部２０ａの幅以下であるため、各ミシン目の深さは、開口部２０ａの深さ以下となる。また、第１ミシン目２２ａと、第２ミシン目２２ｂと、第３ミシン目２２ｃとは、この順で、幅が狭くなるように形成されるため、この順で、深さも浅くなるように形成される。
これは、幅が狭いほど、エッチングに用いられるエッチャントが入り込みにくく、削れる深さが浅くなるためと考えられる。
【００６５】
以上により、本実施形態のウエハー１０が製造される。
【００６６】
（ウエハーの個片化手順）
次に、本実施形態のウエハー１０を個片化する手順について説明する。
図８から図１２は、本実施形態のウエハー１０の個片化の手順の一例を示す図である。
【００６７】
まず、図８に示すように、接続ミシン目線１１を正の向き（＋Ｘ向き）に沿って裂く。接続ミシン目線１１は、ウエハー１０の外縁と接続されているため、外縁と接続されている側（−Ｘ側）の端部から裂くことが容易である。
なお、ウエハー１０に形成された各ミシン目線を裂く方法は、各ミシン目線に沿ってウエハー１０を分離できる範囲内において特に限定されず、ハンドリングによって行ってもよいし、専用の個片化装置を用いてもよい。
【００６８】
次に、接続ミシン目線１１と横ミシン目線１２との交差部から、横ミシン目線１２の第１ミシン目線部１２ａを正の向き（−Ｙ向き）に沿って裂く。
ここで、接続ミシン目線１１が裂かれることにより、横ミシン目線１２の第２ミシン目線部１２ｂの一方側（−Ｙ側）の端部はウエハー１０の外縁と接続されるが、接続された端部からでは、裂く方向が逆の向き（＋Ｙ向き）となる。そのため、第１ミシン目線部１２ａを裂く際に、意図せず第２ミシン目線部１２ｂが裂かれることが抑制される。
【００６９】
次に、第１ミシン目線部１２ａが裂かれることによって外縁と接続された縦ミシン目線１３を正の向き（＋Ｘの向き）に裂く。これにより、基板２０の−Ｘ側の端部が、接続ミシン目線１１、第１ミシン目線部１２ａ、及び縦ミシン目線１３を境として分離される。
また、横ミシン目線１４と、横ミシン目線１６ａ〜１６ｆとの−Ｙ側の端部が外縁と接続される。
【００７０】
次に、図９に示すように、横ミシン目線１４を正の向き（＋Ｙ向き）に沿って裂く。このとき、横ミシン目線１６ａ〜１６ｆは、正の向きが横ミシン目線１４と逆向き（−Ｙ向き）であるため、裂かれることが抑制される。これにより、基板２０の＋Ｘ側の端部が横ミシン目線１４を境として分離される。また、縦ミシン目線１５の＋Ｘ側の端部が外縁と接続される。
【００７１】
次に、図１０に示すように、縦ミシン目線１５を正の向き（＋Ｘ向き）に沿って裂く。これにより、基板２０の＋Ｙ側の端部が縦ミシン目線１５を境として分離される。また、横ミシン目線１６ａ〜１６ｆと、横ミシン目線１２の第２ミシン目線部１２ｂとの＋Ｙ側の端部が外縁と接続される。
【００７２】
次に、図１１に示すように、横ミシン目線１６ａ〜１６ｆ及び第２ミシン目線部１２ｂを＋Ｙ側の端部から正の向き（−Ｙ向き）に沿って裂く。これにより、ウエハー１０は、超音波センサー素子１がそれぞれ横方向（Ｙ軸方向）に３つずつ連結された部分に分離される。また、分離された各部分において、縦ミシン目線１７ａ，１７ｂの−Ｘ側の端部が外縁と接続される。
【００７３】
次に、図１２に示すように、縦ミシン目線１７ａ，１７ｂを−Ｘ側の端部から正の向き（＋Ｘの向き）に沿って裂く。これにより、各超音波センサー素子１は、個片化される。
【００７４】
本実施形態によれば、各ミシン目線が複数の配列パターン２２で形成されており、配列パターン２２においては、第１ミシン目２２ａと第２ミシン目２２ｂと第３ミシン目２２ｃとが、この順で並んで形成されている。そして、第１ミシン目２２ａと第２ミシン目２２ｂと第３ミシン目２２ｃとは、この順で深さが浅くなるように形成されている。ミシン目の深さが深いほど、そのミシン目が形成された箇所でウエハーは分離されやすく、ミシン目の深さが浅いほど、そのミシン目が形成された箇所でウエハーは分離されにくい。そのため、各ミシン目線は、第１ミシン目２２ａから第２ミシン目２２ｂを介して第３ミシン目２２ｃに向かう向き、すなわち、正の向きには裂けやすく、第３ミシン目２２ｃから第２ミシン目２２ｂを介して第１ミシン目２２ａに向かう向き、すなわち、逆の向きには避けにくい。したがって、本実施形態によれば、各ミシン目線の裂けやすい向きを第１ミシン目２２ａ、第２ミシン目２２ｂ、及び第３ミシン目２２ｃの配列順によって制御できるため、意図しない箇所で割れることを抑制できるウエハーが得られる。
【００７５】
また、ミシン目線は、外縁に接続されている場合に、外縁との接続端部から裂けやすい。そのため、複数のミシン目線が外縁と接続されている場合には、ウエハー１０の製造過程や、個片化する際において、ウエハー１０が意図しない箇所で割れてしまう場合があった。
【００７６】
これに対して、本実施形態によれば、横ミシン目線１２〜１６ｆと縦ミシン目線１３〜１７ｂとは、両端が基板２０の外縁と離間して形成され、接続ミシン目線１１は一端が横ミシン目線１２と接続され、かつ、他端がウエハー１０の外縁と接続されている。すなわち、本実施形態においては、ミシン目線が外縁と接続されている箇所は、接続ミシン目線１１が接続される一箇所のみである。したがって、本実施形態によれば、ウエハー１０の製造過程や、個片化する際において、ウエハー１０が意図しない箇所で割れることを抑制できる。
【００７７】
また、ウエハー１０の製造過程においては、オリフラ部２１が設けられていない端部、例えば、ウエハー１０のＹ軸方向両側の端部を把持して、ウエハー１０を移動等させる場合がある。把持される箇所には応力が加えられるため、接続ミシン目線１１が把持される箇所においてウエハー１０の外縁と接続されていると、ウエハー１０の製造過程で外縁と接続された接続ミシン目線１１が裂け、ウエハー１０が割れてしまう虞があった。
【００７８】
これに対して、本実施形態によれば、接続ミシン目線１１は、オリフラ部２１で外縁と接続されている。オリフラ部２１は、ウエハー１０の製造過程において応力が加えられにくいため、ウエハー１０の製造過程において接続ミシン目線１１が裂けることを抑制できる。
【００７９】
また、本実施形態によれば、上述した個片化手順において示したように、一つのミシン目線を裂くことによって新たに外縁と接続されるミシン目線は、次に裂くミシン目線を除いて、裂けにくくなるように配列パターン２２の向きが形成されている。そのため、本実施形態によれば、ミシン目線を裂く際に、意図しない他のミシン目線が裂けることを抑制できる。これにより、ウエハー１０を効率的に個片化することができる。また、意図しないミシン目線が裂け、超音波センサー素子１や、ウエハー１０から分離した基板２０等が落下することを抑制できる。
【００８０】
また、ミシン目線が交差する交差部においては、ミシン目が交差して形成されることでミシン目の大きさが大きくなるため、ウエハーが特に割れやすい。そのため、ウエハーをピンアップするような際にピンから加えられる応力によって、交差部を起点にウエハーが割れてしまう場合があった。
【００８１】
これに対して、本実施形態によれば、横ミシン目線１２〜１６ｆと縦ミシン目線１３〜１７ｂとが交差する交差部においては、第１ミシン目２２ａと第２ミシン目２２ｂと第３ミシン目２２ｃとのうちで最も深さが浅い第３ミシン目２２ｃが交差するように形成されている。そのため、本実施形態によれば、交差部に応力が加えられた際においても、ウエハー１０が割れることを抑制できる。
【００８２】
また、本実施形態によれば、深さが浅いミシン目が形成されるため、全体として、ミシン目線が形成されることで削られる基板２０の量が少なく、基板２０の強度が低下することを抑制できる。
【００８３】
また、例えば、基板にサポート基板を貼り付けた状態で、開口部とミシン目線とを形成することで、製造過程においてウエハーが割れることを抑制する方法がある。しかし、この方法では、サポート基板を貼り付け、その後剥離する必要があるため、手間とコストがかかるという問題があった。
これに対して、本実施形態によれば、サポート基板を用いることなく、ウエハー１０の製造過程においてウエハー１０が割れることを抑制できるため、手間とコストを低減できる。
【００８４】
また、本実施形態によれば、レーザーによるダイシングに比べて、ウエハーを個片化するコストを低減できる。
【００８５】
また、本実施形態によれば、第１ミシン目２２ａの幅Ｗ２１と、第２ミシン目２２ｂの幅Ｗ２２と、第３ミシン目２２ｃの幅Ｗ２３と、の大きさをそれぞれ異ならせることにより、エッチングにより削れる深さをそれぞれ異ならせることができる。そのため、エッチングを用いることで、開口部２０ａとともに、深さの異なる各ミシン目を同一工程によって形成できるため、簡便である。
【００８６】
また、上記説明した超音波センサー素子１のような開口部２０ａが形成されたＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍｓ）素子がウエハーに形成される場合では、開口部２０ａが形成されていることにより、ウエハーの強度が小さくなる。そのため、ブレードダイシングを用いてウエハーを個片化することは困難であるという問題があった。
これに対して、本実施形態によれば、ブレードダイシングを用いることなく、ウエハー１０を個片化できるため、本実施形態のウエハー１０は、開口部を有するＭＥＭＳ素子が形成されるウエハーとして適用される場合において特に効果が大きい。
【００８７】
なお、本実施形態においては、以下の構成を採用することもできる。
【００８８】
本実施形態においては、第１ミシン目２２ａの長さＷ１１と、第２ミシン目２２ｂの長さＷ１２と、第３ミシン目２２ｃの長さＷ１３とは、それぞれ異なっていてもよい。
【００８９】
また、本実施形態においては、第１ミシン目２２ａと第２ミシン目２２ｂと第３ミシン目２２ｃとのうちで最も深さの深い第１ミシン目２２ａは、メンブレン３０まで貫通して形成されていてもよい。
【００９０】
また、上記説明においては、深さの異なるミシン目は、第１ミシン目２２ａと、第２ミシン目２２ｂと、第３ミシン目２２ｃ，２２ｄと、の３種類としたが、これに限られない。本実施形態においては、深さの異なるミシン目が、４種類以上形成されていてもよい。
【００９１】
また、上記説明においては、配列パターン２２は、第１ミシン目２２ａと、第２ミシン目２２ｂと、第３ミシン目２２ｃとをそれぞれ１つずつ含む構成としたが、これに限られない。
図１３は、本実施形態の配列パターンの他の一例を示す平面図である。
図１３に示すように、横ミシン目線１８は、複数の配列パターン１２２によって形成されている。
【００９２】
配列パターン１２２は、２つの第１ミシン目２２ａを含む第１ミシン目群（第１溝部群）１２２ａと、２つの第２ミシン目２２ｂを含む第２ミシン目群（第２溝部群）１２２ｂと、２つの第３ミシン目２２ｃを含む第３ミシン目群（第３溝部群）１２２ｃと、がこの順で並んで形成されている。
【００９３】
各ミシン目群に含まれるミシン目の数は、２つに限られず、３つ以上であってもよい。また、各ミシン目群に含まれるミシン目の数は、それぞれ互いに異なっていてもよい。
また、一つのミシン目線に含まれる複数の配列パターン１２２において、各ミシン目群に含まれるミシン目の数がそれぞれ異なっていてもよい。
【００９４】
また、上記説明においては、本実施形態のウエハー１０から製造される半導体チップとして、超音波センサー素子を例示したが、これに限られない。半導体チップとしては、例えば、赤外線センサー、加速度センサー等のＭＥＭＳ素子であってもよい。さらに、本実施形態においては、同一チップ上に多数のＭＥＭＳ素子をアレイ状に配置したり、種類の異なるＭＥＭＳ素子を複数配置してもよい。
【００９５】
また、本実施形態において、ウエハー１０の製造方法は、特に限定されず、上述した製造方法以外のあらゆる製造方法を用いてもよい。
【００９６】
（電子機器）
以下、上述した超音波センサー素子１を備えた電子機器の一例として、ＰＤＡ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｄａｔａ  Ａｓｓｉｓｔａｎｃｅ）を例示して説明する。
図１４は、本実施形態のＰＤＡ１００の構成を模式的に表す斜視図である。図１５は本実施形態のＰＤＡ１００が備える超音波センサーアレイ１１０の構成を模式的に表す分解斜視図である。
【００９７】
図１４に示すように、本実施形態のＰＤＡ１００は、本体１３０に表示部１２０を備えている。
表示部１２０は、例えば、液晶パネルや有機ＥＬパネル等からなり、本体１３０内部に収容された演算・制御部に接続され、種々の操作画像やその他の情報を表示するように構成されている。また、本体１３０の外周には、超音波センサーアレイ１１０が設置されている。超音波センサーアレイ１１０は、例えば人間の手、指、入力用のペン等の形状や動作を検出してＰＤＡ１００への入力とする入力装置として機能する。
【００９８】
図１５に示すように、超音波センサーアレイ１１０は基部１１１を備えている。基部１１１は、例えば単結晶シリコン基板等により形成されている。基部１１１の一面には、複数の本実施形態の超音波センサー素子１がアレイ状に配置されている。
【００９９】
各々の超音波センサー素子１にはそれぞれ配線（図示略）が接続され、各配線は基部１１１に接続されたフレキシブルプリント基板１１２を介して制御基板１１３の端子部１１３ａに接続されている。制御基板１１３には演算部、記憶部等からなる制御部１４０が設けられている。制御部１４０は、超音波センサー素子１に入力する入力信号を制御すると共に、超音波センサー素子１から出力された出力信号を処理するように構成されている。
【０１００】
なお、本実施形態の超音波センサー素子１を備えた電子機器としては、ＰＤＡに限られず、例えば、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ  Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）、携帯電話、携帯用オーディオ機器等であってもよい。
【実施例】
【０１０１】
ミシン目の幅の違いによるエッチング深さの変化について検証を行った。
シリコン基板上に、幅の異なるミシン目をエッチングにより形成し、その深さを計測した。ミシン目の平面視形状は、六角形状と、円形状とした。六角形状のミシン目においてはそれぞれ幅を５μｍ、１０μｍ、２０μｍとし、円形状のミシン目においてはそれぞれ直径を７μｍ、２０μｍ、４０μｍとした。
【０１０２】
エッチングはフッ素系ガスを用いたドライエッチングにより行い、３０分間行った。結果を図１６に示す。図１６において、縦軸は、エッチング深さ［μｍ］を示しており、横軸は、ミシン目の幅（直径）［μｍ］を示している。
【０１０３】
図１６から、六角形状のミシン目、円形状のミシン目ともに、幅（直径）が狭くなるにしたがって、エッチング深さが浅くなっていることが確かめられた。
これにより、ミシン目の幅を変化させることで、エッチングによって形成されるミシン目の深さを調整できることが確かめられた。
【符号の説明】
【０１０４】
１０…ウエハー、１１…接続ミシン目線（第２分離線）、１２，１４，１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆ…横ミシン目線（第１分離線）、１３，１５，１７ａ，１７ｂ…縦ミシン目線（第１分離線）、２０…基板、２２，１２２…配列パターン、２２ａ…第１ミシン目（第１溝部）、２２ｂ…第２ミシン目（第２溝部）、２２ｃ，２２ｄ…第３ミシン目（第３溝部）、２３ｂ…裏面（一面）、１２２ａ…第１ミシン目群（第１溝部群）、１２２ｂ…第２ミシン目群（第２溝部群）、１２２ｃ…第３ミシン目群（第３溝部群）、Ｗ２１，Ｗ２２，Ｗ２３…幅、Ｗ３１，Ｗ３２，Ｗ３３…深さ
【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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【図１６】
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