專利名稱：微結構以及微機電裝置的制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種具有可移動區(qū)域的微結構、以及具有該微結構的微機電裝置的制造方法。
背景技術：
近年來，對稱為MEMS(Micro Electro Mechanical System)的微機械系統(tǒng)的研究已取得了進展。MEMS是微機電系統(tǒng)的縮寫，有時其被簡稱為微機械?，F在，關于微機械沒有明確的定義，但微機械通常指其中通過利用半導體微加工技術集成了“具有三維結構的可移動微結構”以及“具有半導體元件的電子電路”的微型設備。微結構具有三維結構且具有可移動部分，而且提供有用于移動的空間。
由于微機械可以通過電子電路控制自身的微結構，所以微機械不是象利用計算機的常規(guī)裝置的中央處理控制類型，而是通過利用電子電路處理由傳感器獲得的信息，經由致動器等執(zhí)行操作。因而，正在考慮是否可以構造進行上述一系列動作的自律分散系統(tǒng)。
關于微機械已提出了許多制造方法。例如，已提出了利用自對準構圖來實現簡化的制造方法(參照專利文件1)。
另外，也提出了具有靜電微電機的光掃描裝置的制造方法(參照專利文件2)。
在構成微機械的微結構中提供有用于移動的空間。如專利文件1和2所描述，通過形成犧牲層來提供用于移動的空間。
專利文件1日本專利申請公開7-163158號專利文件2日本專利第3086003號公報根據微結構的結構和動作，確定要形成的空間形狀，即空間的體積。而且，準備對應于該形狀的光掩模，通過一系列工藝來制造微結構。這樣，為了形成空間而設置的每個犧牲層使用專用光掩模。然而，由于光掩模價格昂貴，所以希望盡可能地減少光掩模的數量。
在微結構中，用于移動的空間的形狀和尺寸確定其機械特性。換言之，通過改變空間的形狀和尺寸，就可以使所獲取的機械特性變化。然而，為了改變空間的形狀和尺寸，需要改變犧牲層的光掩模。
發(fā)明內容
由此，本發(fā)明的目標是通過對每個犧牲層使用相同的光掩模來制造具有形狀和尺寸等不同的多個空間的微結構。
鑒于上述問題，本發(fā)明涉及微結構或微機電裝置的制造方法，其要點為包括如下步驟通過進行處理以使由光蝕刻步驟形成的抗蝕劑掩模的外形尺寸變化，從而由相同的光掩模加工形成多個不同的抗蝕劑掩模的圖案，通過上述步驟來形成結構層或空間部分。
這種抗蝕劑掩模能夠在加工犧牲層時被用作掩模。例如，可以使用光掩模A來形成用于加工第一犧牲層的掩模，而使用相同的光掩模A來形成用于加工第二犧牲層的掩模。
下面將說明本發(fā)明的具體結構。
本發(fā)明的一個方式是一種微結構的制造方法，包括以下步驟在絕緣襯底上形成第一層；使用光掩模在所述第一層上形成第一抗蝕劑掩模；使用所述第一抗蝕劑掩模加工所述第一層以形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成第二層；使用所述光掩模在所述第二層上形成第二抗蝕劑掩模；在進行改變所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理之后，使用該第二抗蝕劑掩模加工所述第二層以形成第二犧牲層。
本發(fā)明的另一個方式是一種微結構的制造方法，包括以下步驟在絕緣襯底上形成第一層；使用光掩模在所述第一層上形成第一抗蝕劑掩模；在進行改變所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理之后，使用該第一抗蝕劑掩模加工所述第一層以形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成第二層；使用所述光掩模在所述第二層上形成第二抗蝕劑掩模；使用所述第二抗蝕劑掩模加工所述第二層以形成第二犧牲層。
本發(fā)明的另一個方式是一種微結構的制造方法，包括以下步驟在絕緣襯底上形成第一層；使用光掩模在所述第一層上形成第一抗蝕劑掩模；使用所述第一抗蝕劑掩模加工所述第一層以形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成第二層；使用所述光掩模在所述第二層上形成第二抗蝕劑掩模；在進行減小所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理之后，使用該第二抗蝕劑掩模加工所述第二層以形成第二犧牲層。
本發(fā)明的另一個方式是一種微結構的制造方法，包括以下步驟在絕緣襯底上形成第一層；使用光掩模在所述第一層上形成第一抗蝕劑掩模；在進行減小所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理之后，使用該第一抗蝕劑掩模加工所述第一層以形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成第二層；使用所述光掩模在所述第二層上形成第二抗蝕劑掩模；使用所述第二抗蝕劑掩模加工所述第二層以形成第二犧牲層。
本發(fā)明的另一個方式是一種微結構的制造方法，包括以下步驟在絕緣襯底上形成第一層；使用光掩模在所述第一層上形成第一抗蝕劑掩模；使用所述第一抗蝕劑掩模加工所述第一層以形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成第二層；使用所述光掩模在所述第二層上形成第二抗蝕劑掩模；在進行擴大所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理之后，使用該第二抗蝕劑掩模加工所述第二層以形成第二犧牲層。
本發(fā)明的另一個方式是一種微結構的制造方法，包括以下步驟在絕緣襯底上形成第一層；使用光掩模在所述第一層上形成第一抗蝕劑掩模；在進行擴大所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理之后，使用該第一抗蝕劑掩模加工所述第一層以形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成第二層；使用所述光掩模在所述第二層上形成第二抗蝕劑掩模；使用所述第二抗蝕劑掩模加工所述第二層以形成第二犧牲層。
在本發(fā)明中，可以包括以下步驟覆蓋所述第二犧牲層地形成絕緣層；在所述絕緣層中形成開口部分；通過從所述開口部分引入蝕刻劑，同時去除所述第一犧牲層及第二犧牲層。
本發(fā)明的另一個方式是一種微結構的制造方法，包括以下步驟在絕緣襯底上形成第一層；使用光掩模在所述第一層上形成第一抗蝕劑掩模；使用所述第一抗蝕劑掩模加工所述第一層以形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成結構層；在所述結構層上形成第二層；使用所述光掩模在所述第二層上形成第二抗蝕劑掩模；在進行改變所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理之后，使用該第二抗蝕劑掩模加工所述第二層以形成第二犧牲層。
本發(fā)明的另一個方式是一種微結構的制造方法，包括以下步驟在絕緣襯底上形成第一層；使用光掩模在所述第一層上形成第一抗蝕劑掩模；在進行改變所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理之后，使用該第一抗蝕劑掩模加工所述第一層以形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成結構層；在所述結構層上形成第二層；使用所述光掩模在所述第二層上形成第二抗蝕劑掩模；使用所述第二抗蝕劑掩模加工所述第二層以形成第二犧牲層。
本發(fā)明的另一個方式是一種微結構的制造方法，包括以下步驟在絕緣襯底上形成第一層；使用光掩模在所述第一層上形成第一抗蝕劑掩模；使用所述第一抗蝕劑掩模加工所述第一層以形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成結構層；在所述結構層上形成第二層；使用所述光掩模在所述第二層上形成第二抗蝕劑掩模；在進行減小所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理之后，使用該第二抗蝕劑掩模加工所述第二層以形成第二犧牲層。
本發(fā)明的另一個方式是一種微結構的制造方法，包括以下步驟在絕緣襯底上形成第一層；使用光掩模在所述第一層上形成第一抗蝕劑掩模；在進行減小所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理之后，使用該第一抗蝕劑掩模加工所述第一層以形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成結構層；在所述結構層上形成第二層；使用所述光掩模在所述第二層上形成第二抗蝕劑掩模；使用所述第二抗蝕劑掩模加工所述第二層以形成第二犧牲層。
本發(fā)明的另一個方式是一種微結構的制造方法，包括以下步驟在絕緣襯底上形成第一層；使用光掩模在所述第一層上形成第一抗蝕劑掩模；使用所述第一抗蝕劑掩模加工所述第一層以形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成結構層；在所述結構層上形成第二層；使用所述光掩模在所述第二層上形成第二抗蝕劑掩模；在進行擴大所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理之后，使用該第二抗蝕劑掩模加工所述第二層以形成第二犧牲層。
本發(fā)明的另一個方式是一種微結構的制造方法，包括以下步驟在絕緣襯底上形成第一層；使用光掩模在所述第一層上形成第一抗蝕劑掩模；在進行擴大所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理之后，使用該第一抗蝕劑掩模加工所述第一層以形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成結構層；在所述結構層上形成第二層；使用所述光掩模在所述第二層上形成第二抗蝕劑掩模；使用所述第二抗蝕劑掩模加工所述第二層以形成第二犧牲層。
在本發(fā)明中，還可以包括以下步驟覆蓋所述第二犧牲層地形成絕緣層；在所述結構層以及所述絕緣層中形成開口部分；通過從所述開口部分引入蝕刻劑，同時去除所述第一犧牲層及第二犧牲層。
在本發(fā)明中，與所述絕緣層的開口部分的同時，可以在所述絕緣層中形成用于形成電連接到所述結構層的布線的開口部分。
在本發(fā)明中，所述結構層被形成為包括在蝕刻時對于所述第一犧牲層以及所述第二犧牲層具有選擇比的鈦、鋁、鉬、鎢、鉭和硅中的一種或多種。
在本發(fā)明中，可以將氧等離子體使用于減小所述第一或第二抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理。
在本發(fā)明中，可以通過調節(jié)在所述第一或第二抗蝕劑掩模的光蝕刻步驟中的曝光量來擴大所述第一或第二抗蝕劑掩模的外形尺寸。
在本發(fā)明中，可以使用正性抗蝕劑掩模作為所述第一或第二抗蝕劑掩模，并通過減少所述光蝕刻步驟的曝光量或者縮短曝光時間來擴大所述第一或第二抗蝕劑掩模的外形尺寸。
在本發(fā)明中，可以使用負性抗蝕劑掩模作為所述第一或第二抗蝕劑掩模，并通過增加所述光蝕刻步驟的曝光量或者將曝光時間延長來擴大所述第一或第二抗蝕劑掩模的外形尺寸。
在本發(fā)明中，所述第一犧牲層或第二犧牲層被形成為包括鈦、鋁、鉬、鎢、鉭和硅中的一種或多種。
可以電連接地將根據本發(fā)明所描述的方法而制造的微結構和在絕緣襯底上的晶體管貼合在一起。
注意，在本說明書中，選擇比是指蝕刻選擇比。“可以獲取蝕刻選擇比”是指例如在蝕刻具有A層和B層的疊層結構體的情況下，A層的蝕刻速率和B層的蝕刻速率之間有足夠的差異。此外，蝕刻速率是指每單位時間的被蝕刻量。
這樣，本發(fā)明使用同一光掩模來形成各個犧牲層，因而可以減少光掩模的數量。結果，可以抑制成本。
此外，本發(fā)明可以通過加工抗蝕劑掩模來改變犧牲層的形狀和尺寸。因此，能夠改變微結構可移動的空間的形狀和尺寸。這樣，本發(fā)明優(yōu)選適用于通過層疊犧牲層來形成具有多個空間的微結構的制造步驟中。由于層疊空間，可以將具有不同特性的微結構層疊并形成在同一襯底上。結果，可以減小微機電裝置的大小，并提高其功能。
此外，本發(fā)明可以通過加工抗蝕劑掩模來將犧牲層形成為錐形形狀。結果，可以提高在犧牲層上的層的覆蓋率。
而且，通過加工抗蝕劑掩模，本發(fā)明可以以超過在光蝕刻步驟中使用的裝置的能力使抗蝕劑掩模微型化。結果，可以制造微小的微結構。
圖1A和1B是說明本發(fā)明的微機電裝置的制造方法的圖；圖2A和2B是說明本發(fā)明的微機電裝置的制造方法的圖；圖3A和3B是說明本發(fā)明的微機電裝置的制造方法的圖；圖4A和4B是說明本發(fā)明的微機電裝置的制造方法的圖；圖5A和5B是說明本發(fā)明的微機電裝置的制造方法的圖；圖6A和6B是說明本發(fā)明的微機電裝置的制造方法的圖；圖7A和7B是說明本發(fā)明的微機電裝置的裝配方法的圖；圖8A和8B是說明本發(fā)明的微機電裝置的裝配方法的圖；圖9A和9B是說明本發(fā)明的微機電裝置的制造方法的圖；圖10A和10B是說明本發(fā)明的微機電裝置的制造方法的圖；
圖11A和11B是說明本發(fā)明的微機電裝置的制造方法的圖；圖12A和12B是說明本發(fā)明的微機電裝置的制造方法的圖；圖13A和13B是說明本發(fā)明的微機電裝置的制造方法的圖；圖14A至14C是說明本發(fā)明的半導體裝置的一個模式的圖；圖15A至15C是說明傳感器的結構的圖；圖16A和16B是說明存儲單元的結構的圖；圖17是說明存儲單元的結構的圖；圖18A至18C是說明本發(fā)明的半導體裝置的一個模式的圖；圖19是說明本發(fā)明的半導體裝置的一個模式的圖；圖20A至20C是說明本發(fā)明的半導體裝置的一個模式的圖；圖21A至21D是說明本發(fā)明的半導體裝置的一個模式的圖；圖22是說明本發(fā)明的半導體裝置的一個模式的圖；圖23是說明本發(fā)明的半導體裝置的一個模式的圖；圖24A和24B是說明本發(fā)明的半導體裝置的一個模式的圖；圖25A和25B是說明本發(fā)明的半導體裝置的一個模式的圖；圖26A至26C是說明本發(fā)明的微機電裝置的制造方法的圖；圖27A至27C是說明本發(fā)明的微機電裝置的制造方法的圖；圖28是說明本發(fā)明的微機電裝置的制造方法的圖；圖29A和29B是說明本發(fā)明的微機電裝置的制造方法的圖；圖30A和30B是說明本發(fā)明的半導體裝置的一個模式的圖；圖31A至31C是說明本發(fā)明的半導體裝置的一個模式的圖。
具體實施例方式
以下對于本發(fā)明的實施方式根據參考附圖進行說明。然而，本發(fā)明可以使用各種樣式來實施，所屬領域的普通人員可以很容易地理解一個事實就是其方式和詳細內容可以被變換為各種各樣的形式，而不脫離本發(fā)明的宗旨及范圍。因此，本發(fā)明不應該被解釋為僅限定在實施方式所記載的內容中。注意，在說明實施方式的全部附圖中，相同的部分以及具有同樣功能的部分以相同的參考標號標注，并省略重復說明。
實施方式1在本實施方式中，將用
對于犧牲層使用同一光掩模來制造微結構的方法。附圖中示出了俯視圖以及沿O-P或Q-R的截面圖。
如圖1A所示，準備具有絕緣表面的襯底(下面稱作絕緣襯底100)。作為絕緣襯底，可以使用玻璃襯底、石英襯底、塑料襯底等。例如，如果使用塑料襯底，可以提供高柔軟性的輕型微結構以及包括該微結構的微機電裝置。另外，通過進行研磨等來使玻璃襯底更薄，可以提供薄型微結構以及包括該微結構的微機電裝置。再者，作為絕緣襯底，可以使用在金屬等的導電襯底或硅片等的半導體襯底上形成具有絕緣性的層而成的襯底。
在絕緣襯底100上形成第一層101A(參照圖1A)。第一層101A是通過加工而成為第一犧牲層101B的層。第一層101A可以通過濺射法或CVD法使用鈦(Ti)、鋁(Al)、鉬(Mo)、鎢(W)、鉭(Ta)等的金屬、上述金屬的氧化物或氮化物、具有硅或鍺等的半導體材料、該半導體材料的氧化物或氮化物、或磷玻璃(PSG)等而形成。
第一層101A的厚度考慮到多種因素來確定，例如第一犧牲層101B的材料、微結構的結構和操作方法、以及犧牲層的蝕刻方法等。例如，如果第一犧牲層101B太薄，則用于去除其的液體藥品或氣體藥品(蝕刻劑)難以擴散，或發(fā)生蝕刻后結構層變彎曲等的現象。另外，如果第一犧牲層101B太厚，則當去除第一犧牲層101B后的空間距離變大，其結果，在通過靜電力操作微結構的情況下不能驅動微結構。因此，當在犧牲層的下方提供導電層，而在該導電層和結構層之間的空間中通過靜電力驅動微結構的情況下(例如，參照圖27和圖28)，第一層101A具有0.5到3μm的厚度，優(yōu)選為1到2.5μm。當將內應力大的材料用作犧牲層時，幾μm左右的厚犧牲層不能一次形成。在此情況下，第一犧牲層101B可以通過重復形成犧牲層和使其構圖而形成。
接下來，在第一層101A上通過旋涂法等的涂敷法涂敷抗蝕劑掩模材料(光致抗蝕劑)，并使用用于形成犧牲層的光掩模(下面稱作光掩模A)通過光蝕刻法形成抗蝕劑掩模102(參照圖1A)。
接下來，使用抗蝕劑掩模102作為掩模，通過干蝕刻法加工第一層101A來形成第一犧牲層101B(參照圖1B)。接著，去除抗蝕劑掩模102，在第一犧牲層101B上形成構成結構層的薄膜，使用光蝕刻法在構成結構層的薄膜上形成抗蝕劑掩模，并通過干蝕刻法形成結構層103(參照圖1B)。
結構層103可以由對用于蝕刻犧牲層的蝕刻劑與第一犧牲層101B之間可以得到蝕刻選擇比的材料而形成。例如，可以選自鈦(Ti)、鋁(Al)、鉬(Mo)、鎢(W)、鉭(Ta)等的金屬、上述金屬的氧化物或氮化物、具有硅或鍺等的半導體材料、該半導體材料的氧化物或氮化物等。
結構層103的厚度考慮到多種因素來確定，例如第一犧牲層101B的厚度、結構層103的材料、微結構的結構或者犧牲層的蝕刻方法。另外，如果結構層103形成得厚，就會產生導致翹曲或彎曲的內應力的不均勻。相反，如果結構層103薄，就存在通過在蝕刻犧牲層時使用的溶液的表面張力使結構層103彎曲的危險等?？紤]到這些因素，可以確定結構層的厚度。結構層103也可以為疊層結構以便獲取所需要的厚度。
此外，當使用內應力不均勻的物質作為結構層103的材料時，由于在去除犧牲層之后導致翹曲，所以該物質被認為不適當。但是，也可以通過利用上述結構層的翹曲來形成微結構。具體來說，可以利用翹曲將微結構用作開關元件。
接下來，在結構層103上形成第二層104A(參照圖2A)。第二層104A是通過加工而成為第二犧牲層104B的層。第二層104A可以通過濺射法或CVD法等使用金屬諸如鎢或硅等的化合物諸如氮化硅作為材料而形成。
第二層104A的厚度考慮到多種因素來確定，例如第二犧牲層104B的材料、微結構的結構和操作方法、以及犧牲層的蝕刻方法等。這是與第一層101A同樣。
接下來，在第二層104A上通過涂敷法如旋涂法等涂敷抗蝕劑掩模材料(光致抗蝕劑)，并再次使用與在形成抗蝕劑掩模102時使用的光掩模相同的光掩模A，通過光蝕刻法形成抗蝕劑掩模105(參照圖2A)。于是，與用于加工第一犧牲層的掩模相同形狀的抗蝕劑掩模被形成。
然后，進行使抗蝕劑掩模105的外形尺寸變化的處理。例如，通過對抗蝕劑掩模105進行氧等離子體處理等的蝕刻處理，可以縮小到比抗蝕劑掩模105小。像這樣，形成縮小了的抗蝕劑掩模106(參照圖2B)。
作為縮小抗蝕劑掩模的方法，可以采用利用感應耦合等離子體(Inductively Coupled Plasma)而代替氧等離子體處理的蝕刻裝置。感應耦合型蝕刻裝置包括作為等離子體發(fā)生源的線圈電極和引出電極，在線圈電極側產生高密度等離子體，并用引出電極吸引等離子體。也就是說，可以將離子和自由基吸引到配置在引出電極表面的被加工體的表面。通過調節(jié)該引出電極的電壓，可以在蝕刻抗蝕劑掩模的下層的同時蝕刻加工抗蝕劑掩模。在本實施方式的情形中，可以在蝕刻第二層104A的同時蝕刻抗蝕劑掩模105而使其縮小。通過使用上述感應耦合型蝕刻裝置，可以同時進行犧牲層的蝕刻和抗蝕劑掩模的縮小，從而可以減少工藝時間和工藝數目。
另外，可以通過調節(jié)在光蝕刻步驟中的曝光量來改變抗蝕劑掩模的外形尺寸。例如，在使用正性抗蝕劑掩模的情況下，通過增加曝光量或延長曝光時間，可以減小顯象后的抗蝕劑掩模的外形尺寸。在使用負性抗蝕劑掩模的情況下，通過減少曝光量或縮短曝光時間，可以減小顯象后的抗蝕劑掩模的外形尺寸。
接下來，使用抗蝕劑掩模106通過蝕刻法加工第二層104A(參照圖3A)。作為蝕刻方法可以應用干蝕刻法或濕蝕刻法。
接下來，去除抗蝕劑掩模106，形成絕緣層107(參照圖3A)。絕緣層107可以由具有絕緣性的無機材料或有機材料等來形成。作為無機材料，可以使用氧化硅或氮化硅。作為有機材料，可以采用聚酰亞胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亞胺酰胺、苯并環(huán)丁烯、硅氧烷或聚硅氮烷。或者，可以使用用作抗蝕劑掩模的材料。硅氧烷由硅(Si)和氧(O)的鍵構成其骨架結構。至少含有氫的有機基(諸如烷基、芳香碳化氫)用作取代基。作為取代基，也可以采用氟代基。或者，作為取代基，還可以采用至少含有氫的有機基和氟代基。通過將具有硅(Si)和氮(N)的鍵的聚合物材料用作起始材料，形成聚硅氮烷。
然后，通過用光蝕刻法而形成的抗蝕劑掩模蝕刻絕緣層107，以形成露出第一犧牲層101B以及第二犧牲層104B的接觸孔108(也稱為開口部分)。接著，去除抗蝕劑掩模(參照圖3B)。作為蝕刻方法，可應用干蝕刻法或濕蝕刻法。在本實施方式中，將說明通過干蝕刻法形成接觸孔108的情況。為了蝕刻掉第一犧牲層101B和第二犧牲層104B，形成接觸孔108。從而，確定接觸孔108的直徑以便蝕刻劑通過其流入。因此，接觸孔108的直徑優(yōu)選為大于或等于2μm。
然后，通過蝕刻工藝去除第一犧牲層101B和第二犧牲層104B(參照圖4A)。作為蝕刻方法可以應用干蝕刻法或濕蝕刻法。按照犧牲層的材料，適合的蝕刻劑通過接觸孔108蝕刻犧牲層。通過蝕刻掉犧牲層，形成了空間，該空間的底面被襯底圍繞以及其側面和上面被結構層圍繞。
例如，在犧牲層為鎢(W)的情況下，可以通過在28％的氨水和31％的過氧化氫按1∶2的比率混合的溶液中浸泡犧牲層大約20分鐘來蝕刻犧牲層。在犧牲層為二氧化硅的情況下，可以用含49％的氟酸的水溶液和氟化銨按1∶7的比例混合的緩沖氟酸來蝕刻犧牲層。在犧牲層為硅的情況下，可以使用磷酸；金屬氫化物例如KOH、NaOH或CsOH；NH4OH；肼；EPD(乙二胺、鄰苯二酚和水的混合物)；TMAH(四甲基氫氧化銨)；IPA(異丙醇)；NMD3溶液(含0.2％至0.5％的四甲基氫氧化銨的水溶液)；等來蝕刻犧牲層。為了防止由于毛細作用導致的微結構的彎曲，在濕蝕刻后干燥時，通過使用具有低粘性的有機溶劑(例如環(huán)己胺)進行沖洗或在低溫和低壓下進行干燥，或者也可以組合它們。在高壓例如大氣壓條件下，可以通過利用F2或XeF2的干蝕刻來蝕刻犧牲層。
在此，如果第一犧牲層101B和第二犧牲層104B用不同的材料形成且不能用相同的蝕刻劑蝕刻，則必需用兩個步驟來蝕刻犧牲層。在此情況下，需要不去除結構層103和絕緣層107等，并且仔細地考慮犧牲層和與蝕刻劑相接觸的層之間的選擇比來選擇蝕刻劑。
在去除犧牲層之后，為了防止由于毛細作用導致的微結構的彎曲，可進行等離子體處理以給微結構的表面提供疏水特性。作為等離子體處理，可以采用氧等離子體、氮等離子體或氟等離子體。
通過利用上述步驟，蝕刻掉第一犧牲層101B和第二犧牲層104B，由此可以制造出結構體109(參照圖4B)。這樣的極小結構體稱作微結構。
在本實施方式中，通過加工在第二層104A上的抗蝕劑掩模，可以形成比第一犧牲層101B小的第二犧牲層104B。而且，通過去除這些犧牲層，可以形成如下微結構在結構層103上方的空間小于在結構層103下方的空間。
另外，可以在形成第一犧牲層之后且形成結構層之前形成第二犧牲層。通過加工第一犧牲層的抗蝕劑掩模而使其擴大，或者通過加工第二犧牲層的抗蝕劑掩模而使其縮小，可以制造在結構層的下方具有兩個大小不同的空間的微結構671，其中該空間的上部比空間的下部小(參照圖30A)。
如上所述，在本實施方式中，由于使用同一光掩模而形成第一犧牲層101B和第二犧牲層104B，因此可以降低成本。另外，通過加工同一光掩模形成的抗蝕劑掩模，可以以超過在光蝕刻步驟中使用的裝置的能力使抗蝕劑掩模微型化。結果，可以制造微小的微結構。
這樣空間大小不同的微結構可以用作傳感器。
實施方式2在本實施方式中，將用
對于犧牲層使用同一光掩模來制造微結構的方法，但和實施方式1的不同之處在于微結構的第一空間小于第二空間。附圖中示出了俯視圖以及沿O-P或Q-R的截面圖。
如圖5A所示，準備絕緣襯底200。在絕緣襯底200上形成第一層201A(參照圖5A)。第一層201A是通過加工而成為第一犧牲層201B的層。第一層201A可以通過濺射法或CVD法使用和上述實施方式相同的材料而形成。
接下來，在第一層201A上通過涂敷法如旋涂法等涂敷抗蝕劑掩模材料(光致抗蝕劑)，并使用用于形成犧牲層的光掩模A通過光蝕刻法形成抗蝕劑掩模202(參照圖5A)。
通過進行氧等離子體處理等的蝕刻處理縮小抗蝕劑掩模202，以形成抗蝕劑掩模203(參照圖5B)。
與上述實施方式同樣，作為縮小抗蝕劑掩模的方法，可以采用感應耦合等離子體(Inductively Coupled Plasma)蝕刻裝置。此外，與上述實施方式同樣，可以通過調節(jié)在光蝕刻步驟中的曝光量來改變抗蝕劑掩模的外形尺寸。
接下來，使用抗蝕劑掩模203作為掩模，通過干蝕刻法加工第一層201A，形成第一犧牲層201B(參照圖6A)。接著，去除抗蝕劑掩模203，在第一犧牲層201B上形成構成結構層的薄膜，使用光蝕刻法在構成結構層的薄膜上形成抗蝕劑掩模，并通過干蝕刻法形成結構層204(參照圖6A)。
結構層204可以使用和上述實施方式相同的材料通過濺射法或CVD法等而形成。
接下來，在結構層204上形成第二層205A(參照圖6B)。第二層205A可以和第一層201A同樣地形成。
接下來，在第二層205A上通過涂敷法如旋涂法等涂敷抗蝕劑掩模材料(光致抗蝕劑)，并再次使用與在形成抗蝕劑掩模202時使用的光掩模相同的光掩模A，通過光蝕刻法形成抗蝕劑掩模206(參照圖6B)?？刮g劑掩模206具有比在加工第一層201A時使用的抗蝕劑掩模大的外形尺寸。這樣，通過利用同一光掩模，可以形成具有多個外形尺寸的抗蝕劑掩模。
接下來，將抗蝕劑掩模206用作掩模，通過干蝕刻法加工第二層205A而形成第二犧牲層205B，并在去除抗蝕劑掩模206之后，形成絕緣層207(參照圖7A)。和絕緣層107同樣，絕緣層207可以由具有絕緣性的無機材料或有機材料等而形成。
然后，通過用光蝕刻法而形成的抗蝕劑掩模蝕刻絕緣層207，以形成露出第一犧牲層201B以及第二犧牲層205B的接觸孔208。只要確定接觸孔208的直徑以便蝕刻劑通過其流入即可。因此，接觸孔208的直徑優(yōu)選為大于或等于2μm。然后，去除該抗蝕劑掩模(參照圖7B)。
然后，通過蝕刻工藝去除第一犧牲層201B和第二犧牲層205B(參照圖8A)。作為蝕刻方法可以應用干蝕刻法或濕蝕刻法。按照犧牲層的材料，適合的蝕刻劑通過接觸孔208蝕刻犧牲層。通過蝕刻掉犧牲層，形成了第一空間和第二空間，其中第一空間的底面被襯底圍繞以及其側面和上面被結構層圍繞，并且第二空間的底面被結構層圍繞以及其側面和上面被絕緣層圍繞。
通過利用上述步驟，蝕刻掉第一犧牲層201B和第二犧牲層205B。由此可以制造結構體209(參照圖8B)。
在本實施方式中，通過加工在第一層201A上的抗蝕劑掩模，可以形成比第二犧牲層205B小的第一犧牲層201B。而且，通過去除這些犧牲層，可以形成如下微結構在結構層204下方的空間小于在結構層204上方的空間。
如上所述，在本發(fā)明中由于使用同一光掩模而形成第一犧牲層201B和第二犧牲層205B，因此可以降低成本。另外，通過加工同一光掩模形成的抗蝕劑掩模，可以以超過在光蝕刻步驟中使用的裝置的能力使抗蝕劑掩模微型化。結果，可以制造微小的微結構。
這樣空間大小不同的微結構可以用作傳感器。
實施方式3在本實施方式中，將用
對于犧牲層使用同一光掩模來制造微結構的方法，但和實施方式1及實施方式2的不同之處在于使用擴大了的抗蝕劑掩模。附圖中示出了俯視圖以及沿O-P或Q-R的截面圖。
如圖9A所示，準備絕緣襯底300。在絕緣襯底300上形成第一層301A(參照圖9A)。第一層301A可以通過濺射法或CVD法使用和上述實施方式相同的材料而形成。
接下來，在第一層301A上通過涂敷法諸如旋涂法等涂敷抗蝕劑掩模材料，并使用用于形成犧牲層的光掩模A通過光蝕刻法形成抗蝕劑掩模302(參照圖9A)。
接下來，使用抗蝕劑掩模302作為掩模，通過干蝕刻法加工第一層301A，形成第一犧牲層301B(參照圖9B)。接著，去除抗蝕劑掩模302，在第一犧牲層301B上形成構成結構層的薄膜，使用光蝕刻法在構成結構層的薄膜上形成抗蝕劑掩模，并通過干蝕刻法形成結構層303(參照圖9B)。
結構層303可以使用和上述實施方式相同的材料通過濺射法或CVD法等而形成。
接下來，在結構層303上形成第二層304A(參照圖10A)。第二層304A可以和第一層301A同樣地形成。
接下來，在第二層304A上通過涂敷法諸如旋涂法等涂敷抗蝕劑掩模材料(光致抗蝕劑)，并再次使用與在形成抗蝕劑掩模302時使用的光掩模相同的光掩模A，通過光蝕刻法形成抗蝕劑掩模305(參照圖10A)。
然后，對抗蝕劑掩模305進行熱處理使抗蝕劑掩模305擴大而成為抗蝕劑掩模306(參照圖10B)。例如，在光蝕刻步驟之后，通過用烤爐等的熱處理裝置執(zhí)行加熱，可以沿橫方向擴大抗蝕劑掩模(參照圖11)。圖11A示出了熱處理之前的抗蝕劑掩模10，而圖11B示出了在200℃下熱處理1小時之后的抗蝕劑掩模20。通過上述熱處理，可以擴大抗蝕劑掩模的外形尺寸。
另外，作為抗蝕劑掩模的擴大方法，可以采用調節(jié)在光蝕刻步驟中的曝光量。例如，在使用正性抗蝕劑掩模的情況下，通過減小曝光量或縮短曝光時間，可以擴大顯象后的抗蝕劑掩模的外形尺寸。在使用負性抗蝕劑掩模的情況下，通過增加曝光量或延長曝光時間，可以擴大顯象后的抗蝕劑掩模的外形尺寸。
接下來，將抗蝕劑掩模306用作掩模，通過干蝕刻法加工第二層304A而形成第二犧牲層304B，并在去除抗蝕劑掩模306之后，形成絕緣層307(參照圖12A)。和絕緣層107同樣，絕緣層307可以由具有絕緣性的無機材料或有機材料等而形成。
然后，通過用光蝕刻法而形成的抗蝕劑掩模蝕刻絕緣層307，以形成露出第一犧牲層301B以及第二犧牲層304B的接觸孔308。只要確定接觸孔308的直徑以便蝕刻劑通過其流入即可。因此，接觸孔308的直徑優(yōu)選為大于或等于2μm。然后，去除該抗蝕劑掩模(參照圖12B)。
然后，通過蝕刻工藝去除第一犧牲層301B和第二犧牲層304B(參照圖13A)。作為蝕刻方法可以應用干蝕刻法或濕蝕刻法。按照犧牲層的材料，適合的蝕刻劑通過接觸孔308蝕刻犧牲層。通過蝕刻掉犧牲層，形成了第一空間和第二空間，其中第一空間的底面被襯底圍繞以及其側面和上面被結構層圍繞，并且第二空間的底面被結構層圍繞以及其側面和上面被絕緣層圍繞。
通過利用上述步驟，蝕刻掉第一犧牲層301B和第二犧牲層304B，由此可以制造結構體309(參照圖13B)。
在本發(fā)明中由于使用同一光掩模而形成第一犧牲層301B和第二犧牲層304B，因此可以降低成本。此外，通過加工在第二層304B上的抗蝕劑掩模，可以形成比第一犧牲層301B大的第二犧牲層304B，并且，可以形成如下微結構在結構層303下方的空間大于在結構層303上方的空間。
本實施方式中擴大第二犧牲層的抗蝕劑掩模，但是也可以擴大第一犧牲層的抗蝕劑掩模。在此情況下，可以形成比第二犧牲層大的第一犧牲層，從而可以制造如下微結構在結構層上方的空間大于在結構層下方的空間。
另外，可以在形成第一犧牲層之后且形成結構層之前形成第二犧牲層。通過加工第一犧牲層的抗蝕劑掩模而使其縮小，或者通過加工第二犧牲層的抗蝕劑掩模而使其擴大，可以制造在結構層的下方具有兩個大小不同的空間的微結構672，其中該空間的下部比空間的上部小(參照圖31A、31B)。注意，根據結構層的形成方法，上述結構體有可能具有圖31C所示的結構體673那樣的形狀。
這樣空間大小不同的微結構可以用作傳感器。
實施方式4
上述實施方式1至3中，縮小或擴大第一犧牲層的抗蝕劑掩模和第二犧牲層的抗蝕劑掩模中的任何一方。但是也可以對上述雙方進行加工。
另外，本發(fā)明在微結構的空間具有疊層結構的情況下應用單一光掩模。由此，本發(fā)明可以適用于層疊有三層或更多層的結構。
如上所述，通過使用已縮小或擴大的抗蝕劑掩模，可以制造多個具有不同的機械特性的微結構。
實施方式5在本實施方式中，將說明用于結構層的半導體層的結構。
作為適用到結構層的具有硅的層可以采用具有結晶體的層、具有微晶體的層或具有非晶體的層。在此說明將多晶硅用于結構層的情況。注意，結構層可以具有疊層結構，此時，也包括在該疊層的某些層中具有多晶硅的情況。
首先，如圖21A所示，在作為結構層的被形成表面的絕緣襯底160上形成具有非晶硅的層(稱作非晶硅層)161。通過對非晶硅層161進行加熱處理，可以獲取被結晶化了的多晶硅層。加熱爐、激光輻照、或燈而非激光產生的光輻照(以下稱為燈退火)、或它們的組合可用于熱處理。
當采用激光輻照時，可以使用連續(xù)振蕩型的激光束(下面稱作CW激光束)和脈沖振蕩型的激光束(下面稱作脈沖激光束)。作為激光束，可以使用從Ar激光器、Kr激光器、受激準分子激光器、YAG激光器、Y2O3激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YAlO3激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、變石(alexandrite)激光器、Ti:藍寶石激光器、銅蒸氣激光器和金蒸氣激光器中的一種或多種振蕩的激光束。通過輻照這樣的激光束的基波、或該基波的第二高次諧波至第四高次諧波等的高次諧波的激光束，可以得到粒徑大的結晶。例如，可以使用Nd:YVO4激光器(基波1064nm)的第二高次諧波(532nm)和第三高次諧波(355nm)。此時，激光輻照的能量密度需要為0.01至100MW/cm2左右(優(yōu)選是0.1至10MW/cm2)。而且，以10至2000cm/sec左右的掃描速率照射激光。
此外，可以照射基波的連續(xù)振蕩激光束和高次諧波的連續(xù)振蕩激光束，也可以照射基波的連續(xù)振蕩激光束和高次諧波的脈沖振蕩激光束。通過照射多種激光束，可以補充能量。
此外，也可使用這樣的脈沖振蕩激光束，其可以如下振蕩頻率振蕩激光，該振蕩頻率能夠在硅被激光束熔化到固化期間照射下一個脈沖的激光。通過以這樣的頻率振蕩激光束，可獲得在掃描方向上連續(xù)生長的晶粒。該激光束的具體振蕩頻率是10MHz或更高，采用比通常使用的幾十至幾百Hz頻帶顯著更高的頻帶。
當作為另外的加熱處理使用加熱爐時，將非晶硅層在400至550℃內加熱2至20個小時。此時，優(yōu)選將所述溫度在400至550℃的范圍內多階段地設定以便逐漸提高溫度。通過首先進行的400℃左右的低溫加熱步驟，使非晶硅層含有的氫釋出，因此可以減少當晶化時的層表面的粗糙。
而且，如圖21B所示，優(yōu)選地在非晶硅層表面上形成具有促進晶化的金屬元素例如Ni的層162，因為加熱溫度可被減小。作為金屬元素，也可以使用Fe、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Au等的金屬。
于是，如圖21C所示，可以形成多晶硅層163。
除了加熱處理，可以執(zhí)行如上所述的激光輻照從而形成多晶硅層。也可以通過改變激光條件且選擇性地照射激光而部分地進行晶化。
上述被晶化了的多晶硅的硬度比非晶硅高從而不容易導致塑性變形。這是因為其中晶粒被連續(xù)形成的多晶硅可以通過晶化尤其是用上述金屬元素的晶化來形成。而且，由于連續(xù)晶粒邊界，電子遷移率高，因此上述多晶硅在通過靜電力(靜電引力)控制微結構的情形中適于用作結構層的材料。而且，由于結構層含有用于促進晶化的金屬元素且具有導電性，所以適用于通過靜電力控制微結構的本發(fā)明的微機電裝置。當然，也可以將多晶硅層適用于通過電磁力控制微結構的情形中的結構層。
另外，在用鎳作為金屬時，根據鎳濃度有可能形成鎳硅化物。一般地，如鎳硅化物的硅合金公知具有高強度。因此，通過將用于熱處理的金屬選擇性地或整個地留在硅層中，并對其應用適當的熱處理，可以制造出更硬和具有高導電性的微結構。
通過層疊上述用于晶化的金屬元素被留在其中的具有鎳硅化物的層(鎳硅化物層)和多晶硅層，可以獲得具有優(yōu)良導電性的結構層。該鎳硅化物也可以適用于與多晶硅層的疊層結構，通過采用鎳硅化物可以形成具有高導電性和其一部分或整體變硬的結構層。
除了鎳之外，可以由鎢、鈦、鉬、鉭、鈷、鉑形成上述硅化物層，而且，分別成為鎢硅化物層、鈦硅化物層、鉬硅化物層、鉭硅化物層、鈷硅化物層、鉑硅化物層。其中，鈷和鉑可以用作降低加熱溫度的金屬。
在通過使用金屬元素執(zhí)行晶化的情形中，與不用金屬元素的晶化相比，可以以較低溫度執(zhí)行晶化，因此，用于形成微結構的襯底可以在更多的材料中選擇。例如，在僅通過加熱晶化半導體膜的情形中，要求在約1000℃下加熱約1小時，因此，不可使用對加熱敏感的玻璃襯底。然而，通過如本實施方式所示使用上述金屬執(zhí)行晶化，可以使用應變點為600℃的玻璃襯底等。
如上述步驟的使用金屬的晶化，可以通過選擇性地給半導體膜涂敷金屬而部分地執(zhí)行。
由于促進結晶的金屬變成了微機電裝置等的污染源，所以可以在結晶后去除金屬。在此情況下，在用熱處理或激光輻照的晶化后，在硅層上形成作為吸除位置(gettering site)的層，通過熱處理將金屬元素移動到吸除位置。作為吸除位置，可以用多晶半導體層或加入雜質的半導體層。例如，可以在半導體層上形成加入了惰性元素例如氬的多晶半導體層，并將該多晶半導體層用作吸除位置。通過加入惰性元素，多晶半導體層被扭曲，從而由于該扭曲更有效地吸雜金屬元素。另外，通過形成加入了例如磷的元素的半導體層，可以吸雜金屬元素。
另外，不一定需要去除金屬，而結構層也可以具有金屬。通過具有金屬，結構層可以獲得導電性。
在結構層特別需要導電性的情形中，也可以在去除金屬后加入雜質元素諸如磷、砷或硼等。獲得導電性的微結構可適用于通過靜電力來控制的本發(fā)明的微機電裝置。
然后，如圖21D所示，將多晶硅層加工為預定的形狀，以形成條狀多晶硅層164。
另外，結構層可以具有疊層結構以便獲得所需的厚度。例如，多晶硅的疊層結構可以通過重復非晶硅膜形成并通過熱處理晶化而形成。通過該熱處理，事先形成的多晶硅層中的應力被減緩，從而防止膜剝落和襯底變形。而且，硅層的蝕刻也可以一起重復以便進一步減緩膜中應力。這種包括蝕刻工藝的制造方法可適用于在將內應力大的材料用于結構層的情況。
注意，本實施方式可以與上述實施方式自由組合而實施。
實施方式6在本實施方式中，將說明傳感器作為微機電裝置的例子，該微機電裝置包括根據上述實施方式3的方法而可制造的微結構。
本實施方式的微結構在絕緣襯底400上設有剝離層401，在剝離層401上設有下部電極402(參照圖14A)。剝離層401是為了之后剝離絕緣襯底400和元件層諸如薄膜晶體管而提供的。
剝離層401由金屬層或半導體層而形成，可以使用由選自鎢(W)、鉬(Mo)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、釹(Nd)、鈀(Pd)、鈮(Nb)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、釕(Ru)、鐒(Rh)、鉛(Pb)、鋨(Os)、銥(Ir)、硅(Si)中的元素或以所述元素為主要成分的合金材料或化合物材料構成的單層膜、或由這些單層膜層疊的疊層膜。作為成為剝離層401的薄膜的形成方法，可以采用濺射法、等離子體CVD法、液滴噴射法(典型的是，噴墨法)等。金屬膜可以通過使用金屬作為靶的濺射法而形成。作為剝離層形成的金屬膜的厚度是10nm至200nm，優(yōu)選為50nm至75nm。在使用半導體層作為剝離層401的情況下，其厚度只要是30nm至1μm即可，如果得到成膜裝置的薄膜形成限度的允許，可以是30nm或更小。此外，含硅的層的晶體結構可以是非晶體、微晶體、以及多晶體中的任何一個。
在下部電極402上設有絕緣層403，在絕緣層403上依次形成有第一空間404、結構層405、第二空間406、絕緣層407。第一空間404的底面被絕緣層403圍繞，并且其側面和上面被結構層405圍繞。第二空間406的底面被結構層405圍繞，并且其側面和上面被絕緣層407圍繞。絕緣層407形成有用于蝕刻犧牲層的接觸孔408(參照圖14A)。通過同一蝕刻步驟使用接觸孔408去除犧牲層，可以形成第一空間404以及第二空間406。因此，作為犧牲層使用同一材料或由同一蝕刻劑可去除的材料。當然，通過用不同的蝕刻步驟來去除犧牲層，也可以形成第一空間404和第二空間406。
此處，提供夾持結構層405的第一空間404和第二空間406的犧牲層可以通過使用同一光掩模并采用光蝕刻法而形成。也就是說，通過使用同一光掩模，可以形成對應于第一空間404和第二空間406的犧牲層。由于第一空間404的寬度小于第二空間406的寬度，因此，通過使用上述實施方式所示的方法，擴大或縮小一方或雙方的抗蝕劑掩模來將各個犧牲層形成為使第一犧牲層具有比第二犧牲層小的外形尺寸。此外，在第一空間404的寬度比第二空間406的寬度大的情況下，通過擴大或縮小一方或雙方的抗蝕劑掩模來將各個犧牲層形成為使第一犧牲層具有比第二犧牲層大的外形尺寸。
接下來，通過使用由光蝕刻法而形成的抗蝕劑掩模蝕刻絕緣層407，以形成接觸孔409(參照圖14B)。優(yōu)選的是，與形成接觸孔408的同時形成接觸孔409。這是因為能夠減少步驟的數目。
然后，填充接觸孔409地形成導電層410A、410B，并將導電層410A電連接到結構層405(參照圖14C)。作為導電層410A、410B，可以使用由鋁(Al)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)或硅(Si)等的元素構成的膜或使用這種元素的合金膜。
然后，用薄膜晶體管形成用于控制微結構的控制電路(參照圖15A)。薄膜晶體管具有半導體膜、柵電極、柵絕緣膜、源電極、以及漏電極，并可以是通過已知方法而制造的。半導體膜可以為非晶體、微晶體、晶體。如果使用高結晶性的半導體膜，就可以改善薄膜晶體管的電特性，因此作為控制電路很合適。
在本實施方式中，在絕緣襯底411上形成薄膜晶體管412、413及414。此外，為了之后剝離絕緣襯底411，優(yōu)選隔著剝離層415形成薄膜晶體管412、413及414。剝離層415也可以和剝離層401同樣地形成。
這時，形成絕緣層416，以使薄膜晶體管的表面平整化。在該絕緣層216中形成開口部分來形成源電極及漏電極。源電極及漏電極還分別用作源極布線及漏極布線。為了使源極布線及漏極布線平整化，形成絕緣層417。然后，在絕緣層417上形成連接于源極布線、漏極布線的連接端子418。絕緣層416及417可以由無機材料或有機材料形成，但是，如果由有機材料形成，就可以方便地提高平整性。優(yōu)選采用大面積的焊盤作為連接端子418，以可以實現方便的連接。如上所述，可以形成具有在絕緣襯底上的薄膜晶體管的控制電路。
當然，還可以使用由硅片構成的芯片來形成控制電路，但是，通過由在絕緣襯底上的薄膜晶體管形成，可以謀求低成本化。另外，在由硅片形成控制電路的情形中，也可以通過研磨硅片而進行薄膜化。其結果，可以方便地層疊薄膜晶體管，并可以謀求控制電路的高功能化。
然后，將控制電路和微結構連接到一起。注意，在微結構中，結構層405和導電層410A連接的部分為第一電極419，而下部電極402和導電層410B連接的部分為第二電極420(參照圖15B)。
通過貼合這些微結構和控制電路，如圖15C所示，連接端子418和微結構的第一電極419以及第二電極420連接在一起。
然后，剝離微結構的絕緣襯底400和控制電路的絕緣襯底411。剝離層401、415的粘合性可以通過賦予物理或化學變化來降低，因此，可以剝離絕緣襯底400、411。例如，在將鎢用作剝離層401、415的情況下，通過進行加熱處理來使結晶結構變化，并使粘合力降低了。結果，在與剝離層401、415之間的界面或剝離層401、415的內部發(fā)生分離，從而可以剝離絕緣襯底400、411。另外，在將具有硅的層用于剝離層401、415的情況下，可以形成到達剝離層401、415的開口部分，并引入蝕刻劑來除去剝離層401、415。結果，可以剝離絕緣襯底400、411。作為蝕刻劑，可以使用氣體或液體，并使用只對剝離層選擇性地引起反應的蝕刻劑。例如，可以舉出氟化鹵素作為只對具有硅的層選擇性地引起反應的蝕刻劑。作為氟化鹵素，可以使用三氟化氯(ClF3)或氟化氫(HF)等。
在通過上述工藝從絕緣襯底400、411分別剝離控制電路和微結構之后，可以分別在控制電路和微結構上提供塑料襯底或塑料薄膜襯底(下面稱作薄膜襯底421)。通過提供薄膜襯底，可以謀求微結構的薄型化和輕量化。而且，根據具有薄膜襯底的微結構，能夠提供具有高柔性并且重量輕而薄的微機電裝置。
而且，使用各向異性導電薄膜422(ACFAnisotropic ConductiveFilm)將控制電路和微結構連接到一起(參照圖15C)。由于ACF只有一個方向可以獲得導電，所以可以連接連接端子418和第一電極419以及第二電極420之間。也可以采用諸如銀膏、銅膏或碳膏等的導電性粘合劑、NCP(Non Conductive Paste；不導電膏)或者執(zhí)行焊料結合等的方法來電連接連接端子418和電極419、420。
在本實施方式中，示出了從絕緣襯底將控制電路和微結構一起剝離，并在提供薄膜襯底后進行電連接的情況。但本發(fā)明不局限于此。例如，可以從絕緣襯底剝離控制電路和微結構中的任何一個，并在提供薄膜襯底之后進行電連接。也可以在未從絕緣襯底剝離控制電路和微結構的狀態(tài)下進行電連接，然后從絕緣襯底剝離控制電路和微結構。
根據上述步驟，可以形成柔性高的微機電裝置。該結構可以用作傳感器。
實施方式7在本實施方式中，將說明檢測元件作為傳感器裝置的實例。
在圖16A所示的檢測元件450中，由第一電極419(相當于結構層405)和第二電極420(相當于下部電極402)形成電容。在由于外部的重力和壓力等的影響導致第一電極419和第二電極420之間的距離變化時，因為電容變化，所以通過該電容的變化可以感測出外部的重力和壓力等。
如圖16B所示，通過和提供檢測元件450的同時，設置由薄膜晶體管構成的控制電路453和具有A/D轉換電路452、接口454以及存儲器455的電子電路部分451，可以形成傳感器裝置460。
A/D轉換電路452能夠將從檢測元件450接收的信息轉換為數字信號?？刂齐娐?53能夠控制A/D轉換電路452以例如將上述數字信號記錄在存儲器455中。接口454可以進行如下動作從外部的控制裝置456接收驅動電力和控制信號、或給外部的控制裝置456轉送傳感信息等。存儲器455能夠記錄傳感信息和傳感裝置所特有的信息等。
另外，電子電路部分451也可以具有放大器電路和中央處理電路等。其中，放大器電路放大從檢測元件450接收的信號，而且中央處理電路被用于處理檢測元件450獲取的信息。
在外部的控制裝置456可以進行如下動作發(fā)送控制檢測元件450的信號、接收檢測元件450所獲取的信息、將驅動電力供應給檢測元件等。
通過使用具有上述結構的傳感器裝置，可以檢測外部的重力和壓力等。
此外，通過將中央處理電路提供在傳感器裝置中，可以實現在裝置內部處理所檢測了的信息，并且生成并輸出控制其它裝置的控制信號的傳感器裝置。
另外，也可以由兩種熱膨脹系數不同的物質層疊而形成第一電極419(結構層405)。在此情況下，由于第一電極419(結構層405)根據溫度的變化可動，所以該檢測元件450可以用作溫度檢測元件。
注意，圖16B所示的方框圖可適用于檢測元件之外的傳感器裝置。
此外，本實施方式可以與上述實施方式自由組合而實施。
實施方式8在本實施方式中，將說明具有多個微結構的傳感器裝置，其微結構根據上述實施方式中的任何一個而可制造。
例如，如實施方式1所示，在使用同一光掩模來形成第一犧牲層和第二犧牲層的方式中，可以通過加工第二犧牲層的抗蝕劑掩模而使其縮小來制造在結構層上方的空間比在結構層下方的空間小的微結構651(參照圖18A)。
在微結構651中，由于在結構層上方的空間小于在結構層下方的空間，所以結構層上部和絕緣層的接觸部分652的面積大(參照圖18A)。因此，作為支承點的絕緣層對結構層的影響大，并在如上述實施方式所示那樣將該微結構用作檢測元件時，結構的穩(wěn)定性上升。
另外，如實施方式2所示，在使用同一光掩模來形成第一犧牲層和第二犧牲層的方式中，可以通過加工第一犧牲層的抗蝕劑掩模而使其縮小來制造在結構層下方的空間比在結構層上方的空間小的微結構653(參照圖18B)。
在微結構653中，由于在結構層下方的空間小于在結構層上方的空間，所以沒有結構層上部和絕緣層的接觸部分或者接觸部分的面積極小(參照圖18B)。因此，作為支承點的絕緣層對結構層沒有或影響極小，并在如上述實施方式所示那樣將該微結構用作檢測元件時，因外部的重力及壓力等容易引起變形，也就是說，檢測敏感度提高。
此外，在使用同一光掩模來形成第一犧牲層和第二犧牲層的方式中，可以通過不加工任何抗蝕劑掩模來制造在結構層下方的空間具有與在結構層上方的空間相同寬度的微結構654(參照圖18C)。
在微結構654中，由于在結構層下方的空間寬度等于在結構層上方的空間寬度，所以結構層上部和絕緣層的接觸部分655的面積較小(參照圖18C)。因此，作為支承點的絕緣層對結構層的影響小，并在如上述實施方式所示那樣將該微結構用作檢測元件時，在該結構的穩(wěn)定性和因外部的重力及壓力等引起的容易變形的程度之間保持了平衡，因此這是優(yōu)選的。
然后，完成了檢測元件607、608、609被一起封裝的傳感器裝置606，其中，檢測元件607具有根據上述實施方式可制造的檢測敏感度低的微結構651，檢測元件608具有檢測敏感度高的微結構653，檢測元件609具有檢測敏感度比微結構653低的微結構654(參照圖19)。如上所述，通過包括檢測敏感度不同的多個檢測元件，可以提供檢測敏感度的范圍廣泛的傳感器裝置。
傳感器裝置606具有多個檢測元件和控制它的控制電路。在本實施方式中，傳感器裝置606具有檢測敏感度不同的三個檢測元件607至609和控制它們的控制電路610。此外，檢測元件的數量不局限于三個，也可以設置三個或更多個檢測元件(參照圖20A)。
另外，傳感器裝置606可以具有下面所示的無線通訊用電路。此時，傳感器裝置606可以通過讀出器/寫入器所發(fā)出的電磁波獲得驅動電力，并通過電磁波與讀出器/寫入器進行信息收發(fā)。例如，包括天線620、存儲器619、CPU(Central Processing Unit；中央處理單元)618(參照圖20A)。當然，也可以將內置電池安裝在傳感器裝置606中。
接下來，用圖20B表示傳感器裝置的具體形式。傳感器裝置包括占最大面積的CPU618、具有多個檢測元件的檢測元件群662、具有ROM或RAM的存儲器619、控制它們動作的控制電路610、RF電路663、連接到RF電路的天線620。天線620具有以螺旋狀纏繞的形狀，例如，可以適用于通訊頻率為13.56MHz的情況。
圖20C示出了與圖20B同樣地具有CPU618、檢測元件群662、存儲器619、控制電路610、RF電路663、天線620，但該天線的形狀不同的形式。天線620具有直線形狀，例如，可以適用于通訊頻率為UHF頻帶(860MHz至960MHz頻帶)的情況。UHF頻帶的通訊距離長。根據通訊距離，使用具有復雜形狀的天線。
使用CVD法、濺射法、印刷法、液滴噴射法(典型的是，噴墨法)、分配法、鍍敷法等并使用導電材料而形成用作天線的導電膜。作為導電材料，使用選自鋁(Al)、鈦(Ti)、銀(Ag)、銅(Cu)、金(Au)、鉑(Pt)、鎳(Ni)、鈀(Pd)、鉭(Ta)和鉬(Mo)中的元素、或者以這些元素為主成分的合金材料或化合物材料，并且采用單層結構或疊層結構形成天線。
例如，當使用絲網印刷法形成用作天線的導電層時，可以通過選擇性地印刷如下導電膠來形成用作天線的導電層，在該導電膠中，粒徑為幾nm至幾十μm的導體粒子溶解或分散到有機樹脂中。此外，也可以將陶瓷或鐵氧體等適用于天線。
通過利用這種天線獲取電波或信號，可以提供具有無線功能的傳感器裝置。
在重視結構的穩(wěn)定性(壽命)時，檢測元件的檢測敏感度下降，而在重視檢測敏感度時，檢測元件的結構穩(wěn)定性(壽命)下降，因此雙方各有短長。此外，當要檢測的范圍廣泛的情況下，有可能一個檢測元件不能應付。當對應于廣泛的檢測范圍制造多種檢測元件時，需要準備多種光掩模，從而成本上升。然而，本發(fā)明可以使用單一光掩模來形成犧牲層的形狀，該犧牲層的形狀是對檢測元件的結構穩(wěn)定性(壽命)和檢測敏感度有很大影響的要素。因此，本發(fā)明可以制造多種檢測元件而不增加成本。
如上所述，可以在不大幅度增加成本的情況下提供具有檢測范圍廣的傳感器裝置。
此外，本實施方式可以與上述實施方式自由組合而實施。
實施方式9在本實施方式中，將說明包括具有微結構的微機電裝置且可進行無線通訊的半導體裝置。
圖17示出了半導體裝置601的電子電路604的詳細結構。電子電路604具有接收從外部(相當于讀出器/寫入器)發(fā)出的電磁波以產生驅動半導體裝置601的電力并與外部進行無線通信的功能。因此，電子電路604具有電源電路611、時鐘產生電路612、解調電路613、調制電路614、解碼電路615、編碼電路616、信息判斷電路617等，這些對無線通信都是必需的。另外，根據用于無線通信的電磁波頻率或通信方法，半導體裝置可以具有不同的電路結構。
另外，電子電路604具有控制微機電裝置603、處理來自讀出器/寫入器的信息等的功能。因此，電子電路604具有存儲器、存儲控制電路、運算電路等。在附圖所示的例子中，電子電路604具有存儲器621、存儲控制電路622、運算電路623、微結構控制電路624、A/D轉換電路625和信號放大電路626。
電源電路611具有二極管和電容器，能夠通過對在天線602處產生的交流電壓進行整流來保持恒定電壓并向每個電路提供恒定電壓。時鐘產生電路612具有濾波器或分頻電路，由此基于在天線602處產生的交流電壓產生具有所需頻率的時鐘，并可以將該時鐘提供給每個電路。在此，通過時鐘產生電路612產生的時鐘的頻率基本上設置在等于或低于讀出器/寫入器和半導體裝置601用來通信的電磁波的頻率。另外，時鐘產生電路612具有環(huán)形振蕩器，并且能夠通過由電源電路611輸入電壓產生具有任意頻率的時鐘。
解調電路613具有濾波器和放大電路等，以便可以解調包含在于天線602處產生的交流電壓中的信號。根據用于無線通信的調制方法，解調電路613具有不同結構的電路。解碼電路615解碼被解調電路613解調了的信號。該解碼信號是從讀出器/寫入器發(fā)送的信號。信息判斷電路617具有比較電路等，并且能夠判斷解碼信號是否是由讀出器/寫入器發(fā)出的正確的信號。如果信號被判斷為正確的信息，則信息判斷電路617會向每個電路(例如存儲控制電路622、運算電路623或微結構控制電路624等)發(fā)送表示該信號是正確的信號，并且收到信號的電路能夠進行預定操作。
編碼電路616編碼從半導體裝置601向讀出器/寫入器發(fā)送的數據。調制電路614調制編碼數據，并通過天線602向讀出器/寫入器發(fā)送調制數據。
發(fā)送給讀出器/寫入器的數據是存儲器所存儲的半導體裝置的固有數據，或是通過半導體裝置所具有的功能獲得的數據。半導體裝置的固有數據，例如是半導體裝置具有非易失性存儲器，并存儲在該非易失性存儲器中的個體識別信息等的數據。通過半導體裝置所具有的功能獲得的數據，例如是通過微小機電裝置獲得的數據、或基于它進行了某種運算的數據等。
存儲器621可以具有易失性存儲器和非易失性存儲器，并且存儲半導體裝置601的固有數據、從微機電裝置603獲得的信息等。盡管圖中僅示出了一個存儲器621，但可以根據存儲信息的類型和半導體裝置601的功能具有多個存儲器。在讀取存儲在存儲器621中的信息和在存儲器621中寫入信息的情況下，存儲控制電路622具有控制存儲器621的功能。具體地說，可以進行如下動作產生寫入信號、讀取信號、存儲器選擇信號等，并指定地址等。
微結構控制電路624可以產生用來控制微機電裝置603的信號。例如，在根據來自讀出器/寫入器的指令控制微機電裝置603的情況下，基于由解碼電路615解碼的信號產生用于控制微機電裝置603的信號。在用于控制微機電裝置603操作的數據例如程序存儲在存儲器621中的情況下，基于從存儲器621讀取的數據產生用于控制微機電裝置603的信號。除了上述以外，還可以具有基于存儲器621中的數據、來自讀出器/寫入器的數據、和從微機電裝置603獲得的數據產生用于控制微機電裝置603的信號的反饋功能。
例如，運算電路623可以處理從微機電裝置603獲得的數據。另外，在微結構控制電路624具有反饋功能的情況下，運算電路623可以進行信息處理等。A/D轉換電路625是用來轉換模擬數據和數字數據的電路，并向微機電裝置603傳送控制信號?；蛘撸珹/D轉換電路625能夠轉換來自微機電裝置603的數據并將該數據傳送給每個電路。信號放大電路626能放大從微機電裝置603獲得的微弱信號，并將該放大信號傳送給A/D轉換電路625。
通過如上所述的具有無線功能的半導體裝置，可以實現無線通訊。由于該半導體裝置所具有的微機電裝置可以共同使用光掩模，所以可以抑制制造成本。
而且，微機電裝置可以使用薄膜襯底，因此，可以謀求半導體裝置的輕量化、薄型化和高柔性化。
實施方式10在本實施方式中，將說明如下情況采用懸臂結構作為微結構，并使用同一光掩模來加工用于第一空間以及第二空間的犧牲層。
如圖26A所示，在襯底502上形成導電層501?？梢灾苯釉谝r底502上形成導電層501，也可以當在襯底502上形成基底膜503之后形成導電層501。圖26示出了在襯底502上形成基底膜503，然后形成導電層501的例子。通過在形成具有導電性的層之后，用光蝕刻法形成抗蝕劑掩模，并使用該抗蝕劑掩模進行蝕刻，就可以將導電層501加工為一對電極。作為蝕刻方法，可以采用干蝕刻法或濕蝕刻法。所述導電層501為了吸引懸臂上層而形成，從而可以控制開關的驅動。
如圖26B所示，在導電層501上形成絕緣層504，在其上形成導電層505。絕緣層504可以通過CVD法或濺射法等來形成。此外，可以與上述導電層501同樣地形成和加工導電層505，并在一對導電層501之間形成導電層505。在此形成的導電層505被用作信號的導電路徑。
如圖26C所示，在導電層505上形成第一犧牲層507。通過用光掩模A形成抗蝕劑掩模，并使用該抗蝕劑掩模進行蝕刻，就可以加工第一犧牲層507。作為蝕刻方法，可以采用干蝕刻法或濕蝕刻法。在此形成的第一犧牲層507在后面的蝕刻犧牲層時被去除，并且在以前有第一犧牲層507的部分成為第一空間。
如圖27A所示，在第一犧牲層507上形成導電層508、509?？梢耘c上述導電層501、505同樣地形成和加工導電層508、509。在此形成的導電層508、509中，導電層509通過與導電層505接觸而成為接通導電路徑的接觸電極，導電層508通過在和導電層501之間施加電壓而成為驅動開關的驅動電極。因此，導電層508和一對導電層501彼此面對地進行設置，并在二者之間插入第一犧牲層507。導電層509和導電層505彼此面對地進行設置，并在二者之間插入第一犧牲層507。
如圖27B所示，在導電層508、509上形成第一結構層510。第一結構層510可以使用具有絕緣性的材料，且可以采用疊層結構或單層結構。第一結構層510用來形成具有橋狀結構的結構體的形狀，并構成可移動的主體部分。
然后，如圖27B所示，形成第二犧牲層515。和第一犧牲層507同樣，通過用光掩模A形成抗蝕劑掩模，并使用該抗蝕劑掩模進行蝕刻，可以加工第二犧牲層515。作為蝕刻方法，可以采用干蝕刻法或濕蝕刻法。此時，在使第二犧牲層515和第一犧牲層507的尺寸不同的情形中，如上述實施方式所示那樣，進行抗蝕劑掩模的縮小或擴大工藝。結果，可以使在去除犧牲層后形成的空間的尺寸不同。這樣，通過使用同一光掩模形成用來層疊空間的犧牲層，可以降低制造成本。然后，覆蓋第二犧牲層515地形成第二結構層516。第二結構層516可以與第一結構層510同樣地形成。第二結構層516構成保護橋結構的部分。
如圖27C所示，通過進行犧牲層蝕刻去除第一犧牲層507和第二犧牲層515。于是，形成第一空間514和第二空間517。在這種狀態(tài)下，導電層509和導電層505通過第一空間514彼此相對，導電層501和導電層508通過第一空間514以及絕緣層504彼此相對。而且，第一結構層510和第二結構層516通過第二空間517彼此相對。通過這樣，可以形成結構體512，其中包括去除犧牲層而形成的第一空間514、第二空間517、以及可移動在上述空間中的結構層。
將說明根據上述方法而制造的結構體的操作。結構體用作控制是否輸出信號的開關。圖27C表示開關關斷的狀態(tài)。在此，由于不在驅動電極(即導電層501和508)之間施加電壓，所以導電層505和導電層509處于非導通狀態(tài)。
圖28表示導通的狀態(tài)。在此，通過在驅動電極(即導電層501和508)之間產生電位差而引起靜電力，以拉下第一結構層510。通過拉下第一結構層510以使導電層505和導電層509接觸，導電層505和導電層509導通。由于導電層505和導電層509在兩者之間夾有空間而設置，所以可以實現上述開關操作。
這樣，利用靜電引力的開關通過在驅動電極(即導電層501和508)之間產生的靜電引力和由于第一結構層510的材料及其結構的恢復力(彈簧常數×位移的程度)之間的平衡而驅動。也就是說，通過施加電壓以便產生超過第一結構層510的恢復力的靜電力，就可以使開關導通(參照圖28)。
如圖29A和29B所示，在第一結構層510和第二結構層516中形成孔513。圖29A表示俯視圖，圖29B表示沿O-P的截面圖。
通過在蝕刻犧牲層之前用抗蝕劑掩模進行蝕刻，可以形成孔513。作為蝕刻方法，可以采用干蝕刻法或濕蝕刻法。
如圖29A和29B那樣，當在結構層中形成孔時，可以減小對具有橋狀且可移動的結構層有影響的空氣阻力，從而可以增加開關速度。另外，形成孔的效果中包括降低結構層中的殘余應力，并減小彈簧常數。而且，通過減小質量具有提高結構層的機械性共振頻率的效果。此外，即使貫穿導電層508地設置孔，只要孔的直徑等于或小于和驅動電極的導電層501以及導電層508之間的距離的3至4倍，驅動電極之間的靜電量和沒有孔的情況也幾乎相同。這是因為，根據邊緣效應(fringing effect)可以補償孔的靜電量的缺陷。
在本實施方式中，示出了具有橋狀結構的結構體的例子，但也可以形成例如懸臂型的結構體。此外，本實施方式可以與上述實施方式自由組合而實施。
實施方式11本發(fā)明的微機電裝置可以構成在存儲元件中包括微結構的存儲裝置。在本實施方式中，表示出存儲裝置的例子，該存儲裝置使用半導體元件等來形成譯碼器等的周邊電路，并使用微結構來構成存儲單元的內部。
圖22示出了存儲裝置441的結構。該存儲裝置441是本發(fā)明的微機電裝置的一個方式。
存儲裝置441包括存儲單元陣列442、譯碼器443、444、選擇器445、讀出寫入電路446。上述譯碼器443、444、選擇器445可以采用已知的結構。
例如，存儲單元449可以包括控制存儲元件的開關元件447以及存儲元件448。本實施方式的存儲裝置441可以具有如下結構上述開關元件447和存儲元件448雙方都由微結構構成；只有開關元件447由微結構構成；或者，只有存儲元件448由微結構構成。
圖23表示存儲單元449的結構例子。圖23表示存儲單元449的電路圖。
如圖23所示，存儲單元449包括曲晶體管440構成的開關元件447以及由微結構構成的存儲元件448。
這種存儲單元可以使用上述實施方式所示的微結構。存儲元件448構成其結構層用作導電層的電容器。而且，導電層的一方連接到晶體管440的兩個高濃度雜質區(qū)域的一方。導電層的另一方共同連接到存儲裝置441所具有的所有存儲單元449的存儲元件448。在存儲裝置進行讀出以及寫入處理時，上述導電層將共同電位供應到所有存儲元件，有時在本說明書中將該電極稱作共同電極444。
具有上述結構的存儲裝置可用作易失性存儲器，典型的是DRAM(Dynamic Random Access Memory；動態(tài)隨機存取存儲器)。另外，通過在制造工藝中改變電容器的介電層的厚度也可以用作掩模ROM(只讀存儲器)。通過破壞存儲元件的方法，可以用作一次寫入式存儲器。作為存儲裝置的周邊電路的結構和驅動方法，可以采用已知的技術。
由于根據上述實施方式所描述的制造方法來制造存儲裝置，因此不增加制造成本。
此外，本實施方式可以與上述實施方式自由組合而實施。例如，本實施方式所示的存儲裝置可以適用于在上述實施方式中表示的半導體裝置所具有的存儲器。
實施方式12在本實施方式中，將用
上述實施方式所示的具有無線通訊技術的半導體裝置的結構以及使用方法的具體例子。
圖24A所示的半導體裝置704在由保護層涂覆的囊狀物705內提供有本實施方式的微機電裝置700。另外，半導體裝置704還提供有和設在微機電裝置700中的噴出口連接的流道706。也可以從微機電裝置700的噴出口直接噴出里面的物質，而不提供流道706。囊狀物705和微機電裝置700之間的空間可以用填充物707填充。
優(yōu)選用于提供囊狀物表面的保護層包含類金剛石碳(DLC)、氮化硅、氧化硅、氮氧化硅或氮化碳。在此，適當地使用公知的囊狀物和填充物。通過為囊狀物提供保護層，能夠防止囊狀物和半導體裝置在體內溶解或質量改變。
另外，通過使囊狀物的最外表面具有圓形形狀如橢圓形，可以在不損傷人體的前提下安全地使用囊狀物。
可以將本實施方式的半導體裝置704投入人體中，以便將藥劑注入到疾病患部。此外，通過給半導體裝置704提供附加功能例如用于測定物理量和化學量(例如血液的粘度)來檢測身體功能數據的傳感器或者用于采樣患部細胞的采樣器，可以對所獲取的信息用電子電路進行信號轉換和信息處理，并經由無線通訊發(fā)送到讀出器/寫入器。根據半導體裝置所具有的電子電路的結構，可以向該半導體裝置提供高級功能例如按照通過微機電裝置獲取的信息在體內移動并尋找疾病患部、或者觀察患部而判斷是否投藥。
如圖24B所示，被檢查者708吞下半導體裝置704，并且將半導體裝置704在體腔709內移動到預定的位置。利用讀出器/寫入器710控制半導體裝置704并進行無線通訊而吐出藥劑。
本實施方式的半導體裝置704不限制于醫(yī)療目的，也可以廣泛地用作能夠遙遠控制的吐出裝置。例如，在配藥時操作者面臨危險例如產生有毒氣體或有可能爆發(fā)等的工藝中，通過給在本實施方式的半導體裝置704的微機電裝置700中設置的槽中填充上述藥品并且對其遙控，就可以配藥。因此顯著降低了對操作者的危險。
實施方式13在本實施方式中，將用
上述實施方式所說明的具有無線通訊技術的半導體裝置的結構和使用方法的另一個具體例子。
在此，將說明將微機電裝置用作壓力傳感器的半導體裝置的例子。
如圖25A所示，本實施方式的微機電裝置801包括有第一導電層802和第二導電層803構成的檢測元件804。所述第一導電層802由于靜電力或壓力等變動，因此，檢測元件804是第一導電層和第二導電層之間的距離變化的可變電容。
通過利用上述結構，可以將檢測元件804用作第一導電層802因壓力移動的壓力傳感器。
此外，微機電裝置801形成有用于和讀出器/寫入器進行無線通訊的天線805。通過讀出器/寫入器所發(fā)出的電磁波獲得驅動電力，并通過電磁波與讀出器/寫入器進行信息收發(fā)。
圖25B示出了將微機電裝置801用作壓力傳感器的情況的具體例子。如果汽車的輪胎806的氣壓下降，輪胎806的變形度變大并阻力增大，其結果導致燃料費惡化，并可能引起事故。通過本實施方式的半導體裝置，可以提供日常中較簡單地監(jiān)測輪胎806的氣壓的系統(tǒng)。
如圖25B所示，將由保護層涂覆其微機電裝置801的半導體裝置807設置在輪胎806的車輪808部分。
而且，通過將讀出器/寫入器809靠近半導體裝置807來進行無線通訊，可以獲得輪胎806的氣壓信息。作為無線通訊技術等使用與上述實施方式10同樣的。
根據本實施方式，可以日常中較簡單地監(jiān)測輪胎的氣壓，而不需要去加油站等的汽車維護工廠。
權利要求
1.一種微結構的制造方法，包括以下步驟在絕緣襯底上形成第一層；使用光掩模在所述第一層上形成第一抗蝕劑掩模；使用所述第一抗蝕劑掩模加工所述第一層以形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成第二層；使用所述光掩模在所述第二層上形成第二抗蝕劑掩模；進行改變所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理；以及使用所述第二抗蝕劑掩模加工所述第二層以形成第二犧牲層。
2.一種微結構的制造方法，包括以下步驟在絕緣襯底上形成第一層；使用光掩模在所述第一層上形成第一抗蝕劑掩模；進行改變所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理；使用所述第一抗蝕劑掩模加工所述第一層以形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成第二層；使用所述光掩模在所述第二層上形成第二抗蝕劑掩模；以及使用所述第二抗蝕劑掩模加工所述第二層以形成第二犧牲層。
3.根據權利要求1的微結構的制造方法，其中所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過減小所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變。
4.根據權利要求2的微結構的制造方法，其中所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過減小所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變。
5.根據權利要求1的微結構的制造方法，其中所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過擴大所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變。
6.根據權利要求2的微結構的制造方法，其中所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過擴大所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變。
7.根據權利要求1的微結構的制造方法，還包括以下步驟覆蓋所述第二犧牲層地形成絕緣層；在所述絕緣層中形成開口；以及將蝕刻劑引入到所述開口中，以便同時去除所述第一犧牲層以及所述第二犧牲層。
8.根據權利要求2的微結構的制造方法，還包括以下步驟覆蓋所述第二犧牲層地形成絕緣層；在所述絕緣層中形成開口；以及將蝕刻劑引入到所述開口中，以便同時去除所述第一犧牲層以及所述第二犧牲層。
9.一種微結構的制造方法，包括以下步驟在絕緣襯底上形成第一層；使用光掩模在所述第一層上形成第一抗蝕劑掩模；使用所述第一抗蝕劑掩模加工所述第一層以形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成結構層；在所述結構層上形成第二層；使用所述光掩模在所述第二層上形成第二抗蝕劑掩模；進行改變所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理；以及使用所述第二抗蝕劑掩模加工所述第二層以形成第二犧牲層。
10.一種微結構的制造方法，包括以下步驟在絕緣襯底上形成第一層；使用光掩模在所述第一層上形成第一抗蝕劑掩模；進行改變所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理；使用所述第一抗蝕劑掩模加工所述第一層以形成第一犧牲層；在所述第一犧牲層上形成結構層；在所述結構層上形成第二層；使用所述光掩模在所述第二層上形成第二抗蝕劑掩模；以及使用所述第二抗蝕劑掩模加工所述第二層以形成第二犧牲層。
11.根據權利要求9的微結構的制造方法，其中所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過減小所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變。
12.根據權利要求10的微結構的制造方法，其中所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過減小所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變。
13.根據權利要求9的微結構的制造方法，其中所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過擴大所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變。
14.根據權利要求10的微結構的制造方法，其中所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過擴大所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變。
15.根據權利要求9的微結構的制造方法，還包括以下步驟覆蓋所述第二犧牲層地形成絕緣層；在所述結構層和所述絕緣層中形成開口；以及將蝕刻劑引入到所述開口中，以便同時去除所述第一犧牲層以及所述第二犧牲層。
16.根據權利要求10的微結構的制造方法，還包括以下步驟覆蓋所述第二犧牲層地形成絕緣層；在所述結構層和所述絕緣層中形成開口；以及將蝕刻劑引入到所述開口中，以便同時去除所述第一犧牲層以及所述第二犧牲層。
17.根據權利要求9的微結構的制造方法，還包括以下步驟覆蓋所述第二犧牲層地形成絕緣層；在所述結構層和所述絕緣層中形成開口，并且在所述絕緣層中形成所述開口的同時，在所述絕緣層中形成開口以便形成電連接到所述結構層的布線；以及將蝕刻劑引入到所述開口中，以便同時去除所述第一犧牲層以及所述第二犧牲層。
18.根據權利要求10的微結構的制造方法，還包括以下步驟覆蓋所述第二犧牲層地形成絕緣層；在所述結構層和所述絕緣層中形成開口，并且在所述絕緣層中形成所述開口的同時，在所述絕緣層中形成開口以便形成電連接到所述結構層的布線；以及將蝕刻劑引入到所述開口中，以便同時去除所述第一犧牲層以及所述第二犧牲層。
19.根據權利要求9的微結構的制造方法，其中所述結構層被形成為包括對于所述第一犧牲層以及所述第二犧牲層具有蝕刻選擇比的鈦、鋁、鉬、鎢、鉭和硅中的一種或多種。
20.根據權利要求10的微結構的制造方法，其中所述結構層被形成為包括對于所述第一犧牲層以及所述第二犧牲層具有蝕刻選擇比的鈦、鋁、鉬、鎢、鉭和硅中的一種或多種。
21.根據權利要求1的微結構的制造方法，其中，所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過減小所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變；以及其中，將氧等離子體使用于減小所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理。
22.根據權利要求2的微結構的制造方法，其中，所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過減小所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變；以及其中，將氧等離子體使用于減小所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理。
23.根據權利要求9的微結構的制造方法，其中，所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過減小所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變；以及其中，將氧等離子體使用于減小所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理。
24.根據權利要求10的微結構的制造方法，其中，所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過減小所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變；以及其中，將氧等離子體使用于減小所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸的處理。
25.根據權利要求1的微結構的制造方法，其中，所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過擴大所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變；以及其中，所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過在形成所述第二抗蝕劑掩模的光蝕刻步驟中調節(jié)對光致抗蝕劑的曝光量而被擴大。
26.根據權利要求2的微結構的制造方法，其中，所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過擴大所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變；以及其中，所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過在形成所述第一抗蝕劑掩模的光蝕刻步驟中調節(jié)對光致抗蝕劑的曝光量而被擴大。
27.根據權利要求9的微結構的制造方法，其中，所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過擴大所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變；以及其中，所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過在形成所述第二抗蝕劑掩模的光蝕刻步驟中調節(jié)對光致抗蝕劑的曝光量而被擴大。
28.根據權利要求10的微結構的制造方法，其中，所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過擴大所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變；以及其中，所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過在形成所述第一抗蝕劑掩模的光蝕刻步驟中調節(jié)對光致抗蝕劑的曝光量而被擴大。
29.根據權利要求1的微結構的制造方法，其中，所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過擴大所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變；其中，所述第二抗蝕劑掩模由正性抗蝕劑掩模構成；以及其中，所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過在形成所述第二抗蝕劑掩模的光蝕刻步驟中減少對光致抗蝕劑的曝光量或者縮短曝光時間而被擴大。
30.根據權利要求2的微結構的制造方法，其中，所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過擴大所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變；其中，所述第一抗蝕劑掩模由正性抗蝕劑掩模構成；以及其中，所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過在形成所述第一抗蝕劑掩模的光蝕刻步驟中減少對光致抗蝕劑的曝光量或者縮短曝光時間而被擴大。
31.根據權利要求9的微結構的制造方法，其中，所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過擴大所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變；其中，所述第二抗蝕劑掩模由正性抗蝕劑掩模構成；以及其中，所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過在形成所述第二抗蝕劑掩模的光蝕刻步驟中減少對光致抗蝕劑的曝光量或者縮短曝光時間而被擴大。
32.根據權利要求10的微結構的制造方法，其中，所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過擴大所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變；其中，所述第一抗蝕劑掩模由正性抗蝕劑掩模構成；以及其中，所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過在形成所述第一抗蝕劑掩模的光蝕刻步驟中減少對光致抗蝕劑的曝光量或者縮短曝光時間而被擴大。
33.根據權利要求1的微結構的制造方法，其中，所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過擴大所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變；其中，所述第二抗蝕劑掩模由負性抗蝕劑掩模構成；以及其中，所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過在形成所述第二抗蝕劑掩模的光蝕刻步驟中增加對光致抗蝕劑的曝光量或者延長曝光時間而被擴大。
34.根據權利要求2的微結構的制造方法，其中，所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過擴大所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變；其中，所述第一抗蝕劑掩模由負性抗蝕劑掩模構成；以及其中，所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過在形成所述第一抗蝕劑掩模的光蝕刻步驟中增加對光致抗蝕劑的曝光量或者延長曝光時間而被擴大。
35.根據權利要求9的微結構的制造方法，其中，所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過擴大所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變；其中，所述第二抗蝕劑掩模由負性抗蝕劑掩模構成；以及其中，所述第二抗蝕劑掩模的外形尺寸通過在形成所述第二抗蝕劑掩模的光蝕刻步驟中增加對光致抗蝕劑的曝光量或者延長曝光時間而被擴大。
36.根據權利要求10的微結構的制造方法，其中，所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過擴大所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸而被改變；其中，所述第一抗蝕劑掩模由負性抗蝕劑掩模構成；以及其中，所述第一抗蝕劑掩模的外形尺寸通過在形成所述第一抗蝕劑掩模的光蝕刻步驟中增加對光致抗蝕劑的曝光量或者延長曝光時間而被擴大。
37.根據權利要求1的微結構的制造方法，其中所述第一犧牲層或第二犧牲層被形成為包括鈦、鋁、鉬、鎢、鉭和硅中的一種或多種。
38.根據權利要求2的微結構的制造方法，其中所述第一犧牲層或第二犧牲層被形成為包括鈦、鋁、鉬、鎢、鉭和硅中的一種或多種。
39.根據權利要求9的微結構的制造方法，其中所述第一犧牲層或第二犧牲層被形成為包括鈦、鋁、鉬、鎢、鉭和硅中的一種或多種。
40.根據權利要求10的微結構的制造方法，其中所述第一犧牲層或第二犧牲層被形成為包括鈦、鋁、鉬、鎢、鉭和硅中的一種或多種。
41.一種微機電裝置的制造方法，該微機電裝置包括根據權利要求1的方法而制造的微結構，以及在絕緣襯底上的晶體管，其中所述微結構和所述晶體管電連接在一起。
42.一種微機電裝置的制造方法，該微機電裝置包括根據權利要求2的方法而制造的微結構，以及在絕緣襯底上的晶體管，其中所述微結構和所述晶體管電連接在一起。
43.一種微機電裝置的制造方法，該微機電裝置包括根據權利要求9的方法而制造的微結構，以及在絕緣襯底上的晶體管，其中所述微結構和所述晶體管電連接在一起。
44.一種微機電裝置的制造方法，該微機電裝置包括根據權利要求10的方法而制造的微結構，以及在絕緣襯底上的晶體管，其中所述微結構和所述晶體管電連接在一起。
全文摘要
本發(fā)明的目的是減少為了形成微結構的空間而提供的犧牲層所使用的光掩模的數目，并且降低制造成本。通過由同一光掩模構圖的抗蝕劑掩模來形成犧牲層。在用抗蝕劑掩模進行蝕刻以形成第一犧牲層之后，通過使用由同一光掩模形成圖案的抗蝕劑掩模進行蝕刻以形成第二犧牲層。通過在蝕刻一方的犧牲層之前使抗蝕劑掩模的外形尺寸擴大或縮小而改變其形狀，可以形成大小不同的犧牲層。
文檔編號B81C1/00GK1962409SQ20061014634
公開日2007年5月16日 申請日期2006年11月10日 優(yōu)先權日2005年11月11日
發(fā)明者立石文則, 泉小波, 山口真弓 申請人:株式會社半導體能源研究所