專利名稱：半導(dǎo)體裝置、用該裝置的微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、微閥和微繼電器及其制法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由半導(dǎo)體基板、從半導(dǎo)體基板上切開的由溫度變化引起變位的可撓區(qū)域以及在這兩者之間設(shè)置的熱絕緣區(qū)域構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置，以及采用該裝置的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、半導(dǎo)體微閥和半導(dǎo)體微繼電器，以及半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制造方法作為采用了由半導(dǎo)體基板、從半導(dǎo)體基板上切開的由溫度變化引起變位的可撓區(qū)域和在這兩者之間設(shè)置的熱絕緣區(qū)域構(gòu)成的半導(dǎo)體裝置的裝置，有將具有不同熱膨脹系數(shù)的至少兩個(gè)材料組合(雙金屬構(gòu)造)，通過加熱該部分，利用熱膨脹系數(shù)的差異獲得變位的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。對(duì)于這種半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，已經(jīng)在USP5069419號(hào)公報(bào)“半導(dǎo)體微動(dòng)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)”中公開。
USP5069419號(hào)公報(bào)所記載的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，如圖53的俯視圖和圖54的剖視圖所示，具有在硅隔板300的一部分上形成鋁薄膜304成為雙金屬構(gòu)造的可撓區(qū)域。在由硅構(gòu)成的隔板300中形成的加熱器301中通入電流而發(fā)熱，使隔板300的溫度上升。在此，由于硅和鋁的熱膨脹系數(shù)有很大的差異，產(chǎn)生熱應(yīng)力使隔板300彎曲，因而使得連設(shè)在隔板300上的可動(dòng)部305產(chǎn)生變位。又，為了獲得有效的變位，在隔板300的周邊和是半導(dǎo)體基板的硅框302之間設(shè)置有二氧化硅薄膜的鉸鏈303，防治在隔板300中產(chǎn)生的熱從硅框302逃離。
但是，在現(xiàn)狀的使用用途中希望有更低的熱損失。具體講，這種熱的逃離(熱損失)可以認(rèn)為就是為將隔板300維持在給定的溫度(例如150℃)所供給的電力(消耗電力)。
如果考慮到小型便攜可以用電池驅(qū)動(dòng)的用途，則希望在百mV以下。
進(jìn)一步，作為半導(dǎo)體微繼電器的現(xiàn)有例，有在特開平6-338244和特開平7-14483號(hào)中公開的例子。下面參照
所示的半導(dǎo)體微繼電器。
圖55表示現(xiàn)有的半導(dǎo)體微繼電器的構(gòu)成的剖視圖。如圖55所示，包括有第1熱膨脹系數(shù)，其一端為可移動(dòng)另一端被支撐的單晶硅基板312所構(gòu)成的懸臂梁313。包括在該懸臂梁的背面?zhèn)冉槿雽?dǎo)電層315有比第1熱膨脹系數(shù)大的第2熱膨脹系數(shù)的金屬層316。在該懸臂梁313的主表面的一端側(cè)上在介入氧化膜314后設(shè)置有接點(diǎn)電路317。又，在該懸臂梁313的主表面的大致整個(gè)面上在介入氧化膜314后設(shè)置有加熱器電路318。
另一方面，在接點(diǎn)電路317的上方，相隔給定的空間，在正對(duì)面的位置上設(shè)置有在對(duì)向表面上有導(dǎo)電層319的對(duì)向接點(diǎn)部320。通過在加熱器電路318中通入電流加熱加熱器電路318。這樣懸臂梁313和金屬層316所形成的可撓區(qū)域被加熱。這時(shí)，由于設(shè)定為金屬層316的熱膨脹系數(shù)要大，懸臂梁313和金屬層316向上方變位。因此，設(shè)置在懸臂梁313的一端上的接點(diǎn)電路317被壓向?qū)ο蚪狱c(diǎn)部320處于導(dǎo)通狀態(tài)。這樣的雙金屬驅(qū)動(dòng)的繼電器與現(xiàn)有的靜電驅(qū)動(dòng)型驅(qū)動(dòng)器相比，可以加大接點(diǎn)間隔，并且加大接點(diǎn)重量。從而實(shí)現(xiàn)接觸電阻小，熔接等少的高可靠性的繼電器。
但是在現(xiàn)有的半導(dǎo)體微繼電器中，有以下的問題。為了驅(qū)動(dòng)繼電器，有必要在設(shè)置在懸臂梁313的主表面上的加熱器電路318中通入電流來加熱懸臂梁313和金屬層316。然而，構(gòu)成懸臂梁313的單晶硅是熱傳導(dǎo)非常好的材料，并且懸臂梁313的另一端連接在單晶硅基板312上，從懸臂梁313逃向單晶硅基板312的熱較大，用較少的消耗電力使得懸臂梁313的溫度上升是非常困難的。
即，為了維持現(xiàn)有的半導(dǎo)體微繼電器處于導(dǎo)通狀態(tài)，必須常時(shí)供給大電力。這與用數(shù)十mW就可驅(qū)動(dòng)的機(jī)械式繼電器相比是非常大的值，要實(shí)用化，降低消耗電力成為重要的課題。
如上所述，采用現(xiàn)有的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、半導(dǎo)體微閥、半導(dǎo)體微繼電器，由于需要較大的消耗電力，使得用電池驅(qū)動(dòng)困難，不能小型化和便攜化。
本發(fā)明正是針對(duì)上述問題的發(fā)明，其目的在于提供一種消費(fèi)電力小并且制造工程簡單的半導(dǎo)體裝置，以及采用該裝置的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、半導(dǎo)體微閥和半導(dǎo)體微繼電器，以及半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的制造方法。
為了解決上述課題，本發(fā)明的第1發(fā)明的特征是由半導(dǎo)體基板、根據(jù)溫度變化相對(duì)于上述半導(dǎo)體基板變位的可撓區(qū)域、在上述半導(dǎo)體基板和上述可撓區(qū)域之間設(shè)置的連接上述半導(dǎo)體基板和上述可撓區(qū)域的樹脂制的熱絕緣區(qū)域構(gòu)成，通過在半導(dǎo)體基板和可撓區(qū)域之間設(shè)置樹脂制的熱絕緣區(qū)域，由于防止了當(dāng)可撓區(qū)域溫度變化時(shí)的熱的逃離，可以抑制消耗電力，其制造工序也進(jìn)一步簡單。
又，本發(fā)明的第2發(fā)明是在上述第1發(fā)明中，其特征是構(gòu)成上述熱絕緣區(qū)域的材料具有熱傳導(dǎo)率在0.4W/(m·℃)以下的特性，使得可撓區(qū)域和半導(dǎo)體簡板的熱絕緣性變好。
又，本發(fā)明的第3發(fā)明是在上述第2發(fā)明中，其特征是構(gòu)成上述熱絕緣區(qū)域的材料為聚酰亞胺，使得可撓區(qū)域和半導(dǎo)體簡板的熱絕緣性變好，同時(shí)制造變得容易。
又，本發(fā)明的第4發(fā)明是在上述第2發(fā)明中，其特征是構(gòu)成上述熱絕緣區(qū)域的材料為氟系樹脂，使得可撓區(qū)域和半導(dǎo)體簡板的熱絕緣性變好，同時(shí)制造變得容易。
又，本發(fā)明的第5發(fā)明是在上述第1～4中任一項(xiàng)發(fā)明中，其特征是在上述熱絕緣區(qū)域設(shè)置有比構(gòu)成上述熱絕緣區(qū)域的材料要硬的材料構(gòu)成增強(qiáng)層，可以提高半導(dǎo)體基板和可撓區(qū)域的連接強(qiáng)度。
又，本發(fā)明的第6發(fā)明是在上述5發(fā)明中，其特征是上述增強(qiáng)層的楊氏模量在9.8×109N/m2以上，可以提高半導(dǎo)體基板和可撓區(qū)域的連接強(qiáng)度。
又，本發(fā)明的第7發(fā)明是在上述6發(fā)明中，其特征是上述增強(qiáng)層為二氧化硅薄膜，可以提高半導(dǎo)體基板和可撓區(qū)域的連接強(qiáng)度。
又，本發(fā)明的第8發(fā)明是在上述1～7中任一項(xiàng)發(fā)明中，其特征是上述半導(dǎo)體基板以及上述可撓區(qū)域與上述熱絕緣區(qū)域連接的部分相互成梳刀狀，可以提高半導(dǎo)體基板和可撓區(qū)域的連接強(qiáng)度。
又，本發(fā)明的第9發(fā)明，其特征是包括上述第1～8中任一項(xiàng)半導(dǎo)體裝置和與上述可撓區(qū)域連設(shè)的可動(dòng)元件，當(dāng)上述可撓區(qū)域的溫度變化時(shí)，上述可動(dòng)元件相對(duì)于上述半導(dǎo)體基板變位，加上在低消耗電力可以驅(qū)動(dòng)，可以獲得具有本發(fā)明的第1～8發(fā)明相同效果的半導(dǎo)體裝置。
又，本發(fā)明的第10發(fā)明是在上述9發(fā)明中，其特征是上述可撓區(qū)域具有單端支撐梁構(gòu)造，可以獲得可動(dòng)元件的變位大的半導(dǎo)體裝置。
又，本發(fā)明的第11發(fā)明是在上述9發(fā)明中，其特征是上述可動(dòng)元件由多個(gè)上述可撓區(qū)域支撐，可以穩(wěn)定支撐可動(dòng)元件。
又，本發(fā)明的第12發(fā)明是在上述11發(fā)明中，其特征是上述可撓區(qū)域由上述可動(dòng)元件夾持成十字形狀，使得可動(dòng)元件的變位精度良好。
又，本發(fā)明的第13發(fā)明是在上述第11發(fā)明中，其特征是上述可動(dòng)元件的變位包含相對(duì)于上述半導(dǎo)體基板的基板面在水平方向旋轉(zhuǎn)的變位，使得可動(dòng)元件的變位增大。
又，本發(fā)明的第14發(fā)明是在上述第11和13發(fā)明中，其特征是上述可撓區(qū)域?yàn)榉謩e成L字形狀的4個(gè)可撓區(qū)域以上述可動(dòng)元件為中心在4個(gè)方向等間隔設(shè)置，可以增長可撓區(qū)域的長度，為此使得可動(dòng)元件的變位增大。
又，本發(fā)明的第15的發(fā)明是在上述第9～14中任一項(xiàng)發(fā)明中，其特征是上述可撓區(qū)域由具有不同熱膨脹系數(shù)的至少2個(gè)區(qū)域構(gòu)成，根據(jù)熱膨脹系數(shù)的差異變位，可以獲得根據(jù)可撓區(qū)域的溫度變化的可撓區(qū)域的變位。
又，本發(fā)明的第16發(fā)明是在上述第15發(fā)明中，其特征是上述可撓區(qū)域包括由硅構(gòu)成的區(qū)域和由鋁構(gòu)成的區(qū)域，根據(jù)可撓區(qū)域的溫度變化，可以獲得根據(jù)鋁和硅的熱膨脹差異的可撓區(qū)域的變位。
又，本發(fā)明的第17發(fā)明是在上述第15發(fā)明中，其特征是上述可撓區(qū)域包括由硅構(gòu)成的區(qū)域和由鎳構(gòu)成的區(qū)域，根據(jù)可撓區(qū)域的溫度變化，可以獲得根據(jù)鎳和硅的熱膨脹差異的可撓區(qū)域的變位。
又，本發(fā)明的第18發(fā)明是在上述第15發(fā)明中，其特征是構(gòu)成上述可撓區(qū)域的區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域是由和上述熱絕緣區(qū)域?yàn)橥徊牧蠘?gòu)成的區(qū)域，由于可以同時(shí)形成可撓區(qū)域和熱絕緣區(qū)域，使得制造工序變得簡單，可以抑制成本。
又，本發(fā)明的第19發(fā)明是在上述第18發(fā)明中，其特征是上述可撓區(qū)域包括由硅構(gòu)成的區(qū)域，同時(shí)包括作為和上述熱絕緣區(qū)域?yàn)橥徊牧蠘?gòu)成的區(qū)域是由聚酰亞胺構(gòu)成的區(qū)域，除和權(quán)利要求18同樣的效果以外，根據(jù)可撓區(qū)域的溫度變化，可以獲得根據(jù)硅和聚酰亞胺的熱膨脹差異的可撓區(qū)域的變位，并且由于聚酰亞胺使得可撓區(qū)域的熱絕緣性良好。
又，本發(fā)明的第20發(fā)明是在上述第18發(fā)明中，其特征是上述可撓區(qū)域包括由硅構(gòu)成的區(qū)域，同時(shí)包括作為和上述熱絕緣區(qū)域?yàn)橥徊牧蠘?gòu)成的區(qū)域是由氟系樹脂構(gòu)成的區(qū)域，除和上述第18發(fā)明同樣的效果以外，根據(jù)可撓區(qū)域的溫度變化，可以獲得根據(jù)硅和氟系樹脂的熱膨脹差異的可撓區(qū)域的變位，并且由于聚酰亞胺使得可撓區(qū)域的熱絕緣性良好。
又，本發(fā)明的第21發(fā)明是在上述第9～14中任一項(xiàng)發(fā)明中，其特征是上述可撓區(qū)域由形狀記憶合金構(gòu)成，可以獲得根據(jù)可撓區(qū)域的溫度變化的可撓區(qū)域的變位。
又，本發(fā)明的第22的發(fā)明是在上述第9～21中任一項(xiàng)發(fā)明中，其特征是在上述可撓區(qū)域和上述可動(dòng)元件之間設(shè)置有連接上述可撓區(qū)域和上述可動(dòng)元件的由樹脂構(gòu)成的熱絕緣區(qū)域，可以確?？蓳蠀^(qū)域和可動(dòng)元件的熱絕緣性，可以更加抑制當(dāng)可撓區(qū)域溫度變化時(shí)的消耗電力。
又，本發(fā)明的第23發(fā)明是在上述第22發(fā)明中，其特征是設(shè)置在上述半導(dǎo)體基板和上述可撓區(qū)域之間的熱絕緣區(qū)域的剛性和設(shè)置在上述可撓區(qū)域和上述可動(dòng)元件之間的熱絕緣區(qū)域的剛性不同，根據(jù)各熱絕緣區(qū)域的剛性的差異確定可動(dòng)元件的變位方向。
又，本發(fā)明的第24發(fā)明是在上述第9～23中任一項(xiàng)發(fā)明中，其特征是包括為加熱上述可撓區(qū)域的加熱裝置，由加熱裝置可以讓可撓區(qū)域溫度變化。
又，本發(fā)明的第25發(fā)明是在上述第9～24中任一項(xiàng)發(fā)明中，其特征是向?yàn)榧訜嵘鲜隹蓳蠀^(qū)域的加熱裝置供給電力的布線不介入上述熱絕緣區(qū)域形成，可以增大上述布線的熱絕緣距離，使得可撓區(qū)域的熱絕緣性良好。
又，本發(fā)明的第26發(fā)明是在上述第9～25中任一項(xiàng)發(fā)明中，其特征是在上述可動(dòng)元件上形成有凹部，通過減少可動(dòng)元件的熱容量，可以使得可撓區(qū)域的溫度變化提早。
又，本發(fā)明的第27發(fā)明是在上述第9～26中任一項(xiàng)發(fā)明中，其特征是在上述可撓區(qū)域和上述可動(dòng)元件的連接部分或者在上述可撓區(qū)域和上述半導(dǎo)體基板的連接部分附近設(shè)置有緩和應(yīng)力的圓角，通過由圓角將可撓區(qū)域變位時(shí)施加到該連接部分附近的應(yīng)力分散，可以防止該部分的破壞。
又，本發(fā)明的第28發(fā)明是在上述第27發(fā)明中，其特征是在上述半導(dǎo)體基板上形成有向和上述可撓區(qū)域的連接部分凸出的凸出部，上述圓角形成為在上述凸出部的基端部兩端上上述半導(dǎo)體基板中的基板面上的形狀呈R形狀，通過由圓角將可撓區(qū)域變位時(shí)施加到凸出部的基端部兩端的應(yīng)力分散，可以防止該部分的破壞。
又，本發(fā)明的第29發(fā)明是在上述第27半導(dǎo)體裝置的制造方法中，其特征是從基板面蝕刻半導(dǎo)體基板，設(shè)置凹部，作為上述可撓區(qū)域形成其底面部，在上述凹部的上述底面部和側(cè)面部交界處形成犧牲層，用蝕刻除去上述犧牲層，成為R形狀來形成上述圓角，可以利用擴(kuò)散犧牲層的等方性形成圓角，進(jìn)一步通過由圓角將可撓區(qū)域變位時(shí)施加到上述凹部底面部和側(cè)面部的交界處的應(yīng)力分散，可以防止該部分的破壞。
又，本發(fā)明的第30發(fā)明，其特征是包括上述第9～29中任一項(xiàng)發(fā)明中的半導(dǎo)體裝置、接合上述半導(dǎo)體裝置并具有根據(jù)上述可動(dòng)元件的變位變化流過的流體量的流路的流體元件。除低消耗電力就可以驅(qū)動(dòng)以外，可以獲得和上述第9～29發(fā)明具有相同效果的半導(dǎo)體微閥。
又，本發(fā)明的第31發(fā)明是在上述第30發(fā)明中，其特征是上述半導(dǎo)體裝置和上述流體元件通過陽極接合進(jìn)行接合，使得兩者的接合成為可能。
又，本發(fā)明的第32發(fā)明是在上述第30發(fā)明中，其特征是上述半導(dǎo)體裝置和上述流體元件通過共晶接合進(jìn)行接合，使得兩者的接合成為可能。
又，本發(fā)明的第33發(fā)明是在上述第30發(fā)明中，其特征是上述半導(dǎo)體裝置和上述流體元件通過介入間隔層進(jìn)行接合，半導(dǎo)體裝置和流體元件接合時(shí)的兩者的熱膨脹差由間隔層吸收，可以抑制施加到可撓區(qū)域的壓力。
又，本發(fā)明的第34發(fā)明是在上述第33發(fā)明中，其特征是上述間隔層由聚酰亞胺構(gòu)成，半導(dǎo)體裝置和流體元件接合時(shí)的兩者的熱膨脹差由聚酰亞胺的彈性吸收，可以抑制施加到可撓區(qū)域的壓力。
又，本發(fā)明的第35發(fā)明，其特征是包括上述第9～29中任一項(xiàng)發(fā)明中的半導(dǎo)體裝置、在上述可動(dòng)元件上設(shè)置可動(dòng)接點(diǎn)、具有在其對(duì)應(yīng)的位置處和上述可動(dòng)接點(diǎn)接觸可能的固定接點(diǎn)、在上述半導(dǎo)體裝置上接合的固定元件，除低消耗電力就可以驅(qū)動(dòng)以外，可以獲得和本發(fā)明的第9～29發(fā)明具有相同效果的半導(dǎo)體微繼電器。
又，本發(fā)明的第36發(fā)明是在上述第35發(fā)明中，其特征是上述固定接點(diǎn)是通過和上述可動(dòng)接點(diǎn)接觸經(jīng)過上述可動(dòng)接點(diǎn)相互導(dǎo)通和離開的接點(diǎn)，可以獲得可以將離間后的固定接點(diǎn)導(dǎo)通的半導(dǎo)體微繼電器。
又，本發(fā)明的第37發(fā)明是在上述第35和36發(fā)明中，其特征是上述可動(dòng)接點(diǎn)和上述固定接點(diǎn)是金鈷，使得可動(dòng)接點(diǎn)和固定接點(diǎn)的導(dǎo)通成為可能。
又，本發(fā)明的第38發(fā)明是在上述第35～37中任一項(xiàng)發(fā)明中，其特征是上述半導(dǎo)體裝置和上述固定元件通過陽極接合進(jìn)行接合，使得兩者的接合成為可能。
又，本發(fā)明的第39發(fā)明是在上述第35～37中任一項(xiàng)發(fā)明中，其特征是上述半導(dǎo)體裝置和上述固定元件通過共晶接合進(jìn)行接合，使得兩者的接合成為可能。
又，本發(fā)明的第40發(fā)明是在上述第35～37中任一項(xiàng)發(fā)明中，其特征是上述半導(dǎo)體裝置和上述固定元件通過介入間隔層進(jìn)行接合，半導(dǎo)體裝置和流體元件接合時(shí)的兩者的熱膨脹差由間隔層吸收，可以抑制施加到可撓區(qū)域的壓力。
又，本發(fā)明的第41發(fā)明是在上述第40發(fā)明中，其特征是上述間隔層是聚酰亞胺，半導(dǎo)體裝置和流體元件接合時(shí)的兩者的熱膨脹差由聚酰亞胺的彈性吸收，可以抑制施加到可撓區(qū)域的壓力。
又，本發(fā)明的第42發(fā)明，是在上述第18發(fā)明半導(dǎo)體裝置的制造方法中，其特征是包括將半導(dǎo)體基板的一面蝕刻除去作為構(gòu)成上述可撓區(qū)域的1個(gè)區(qū)域形成其底面部、同時(shí)將上述半導(dǎo)體基板的另一面蝕刻除去形成上述可動(dòng)元件的凹部的工序、將上述半導(dǎo)體基板的上述另一面蝕刻除去、形成成為至少在上述半導(dǎo)體基板和上述可撓區(qū)域之間設(shè)置的上述熱絕緣區(qū)域的部分的工序、在成為上述熱絕緣區(qū)域的部分埋入熱絕緣材料形成上述熱絕緣區(qū)域同時(shí)將上述熱絕緣材料涂敷在上述半導(dǎo)體基板的上述另一面上形成構(gòu)成上述可撓區(qū)域的1個(gè)區(qū)域的工序，通過熱絕緣區(qū)域和構(gòu)成可撓區(qū)域的1個(gè)區(qū)域采用同一種材料同時(shí)形成，使得制造工序簡單，可以降低成本。
又，本發(fā)明的第43發(fā)明，是在上述第16發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，其特征是包括將半導(dǎo)體基板的一面蝕刻除去作為構(gòu)成上述可撓區(qū)域的1個(gè)區(qū)域形成其底面部、同時(shí)將上述半導(dǎo)體基板的另一面蝕刻除去形成上述可動(dòng)元件的凹部的工序、將上述半導(dǎo)體基板的上述另一面蝕刻除去、形成成為至少在上述半導(dǎo)體基板和上述可撓區(qū)域之間設(shè)置的上述熱絕緣區(qū)域的部分的工序、在上述半導(dǎo)體基板的上述另一面上形成鋁薄膜形成上述可撓區(qū)域的由鋁構(gòu)成的區(qū)域和向上述加熱裝置供給電力的布線的工序、在成為上述熱絕緣區(qū)域的部分埋入熱絕緣材料形成上述熱絕緣區(qū)域的工序，通過可撓區(qū)域的由鋁構(gòu)成的區(qū)域和向加熱裝置供給電力的布線同時(shí)形成，使得制造工序簡單，可以降低成本。
又，本發(fā)明的第44發(fā)明，是在上述第17發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，其特征是包括將半導(dǎo)體基板的一面蝕刻除去作為構(gòu)成上述可撓區(qū)域的1個(gè)區(qū)域形成其底面部、同時(shí)將上述半導(dǎo)體基板的另一面蝕刻除去形成上述可動(dòng)元件的凹部的工序、將上述半導(dǎo)體基板的上述另一面蝕刻除去、形成成為至少在上述半導(dǎo)體基板和上述可撓區(qū)域之間設(shè)置的上述熱絕緣區(qū)域的部分的工序、形成向上述加熱裝置供給電力的布線的工序、在成為上述熱絕緣區(qū)域的部分埋入熱絕緣材料形成上述熱絕緣區(qū)域的工序、在上述半導(dǎo)體基板的上述另一面上作為上述可撓區(qū)域的由鎳構(gòu)成的區(qū)域形成鎳薄膜的工序，可以設(shè)置可撓區(qū)域的由鎳構(gòu)成的區(qū)域。
又，本發(fā)明的第45發(fā)明是在上述第1發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，其特征是包括將半導(dǎo)體基板的一面蝕刻除去、形成成為至少在上述半導(dǎo)體基板和上述可撓區(qū)域之間設(shè)置的上述熱絕緣區(qū)域的部分的工序、在成為上述熱絕緣區(qū)域的部分埋入熱絕緣材料的工序、將半導(dǎo)體基板的另一面蝕刻除去形成上述熱絕緣區(qū)域的工序，可以在半導(dǎo)體基板和可撓區(qū)域之間形成熱絕緣區(qū)域。
又，本發(fā)明的第46發(fā)明是在上述第5發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，其特征是包括將半導(dǎo)體基板的一面蝕刻除去、形成成為至少在上述半導(dǎo)體基板和上述可撓區(qū)域之間設(shè)置的上述熱絕緣區(qū)域的部分的工序、在上述熱絕緣區(qū)域形成成為增強(qiáng)層的工序、在成為上述熱絕緣區(qū)域的部分埋入熱絕緣材料的工序、將半導(dǎo)體基板的另一面蝕刻除去形成上述熱絕緣區(qū)域的工序，可以在半導(dǎo)體基板和可撓區(qū)域之間形成熱絕緣區(qū)域，同時(shí)在該熱絕緣區(qū)域形成增強(qiáng)層。
該發(fā)明的著眼點(diǎn)在于，聚酰亞胺或者氟系樹脂等樹脂材料具有高熱絕緣特性(約是二氧化硅的80倍)，并且采用在液狀下容易加工的旋轉(zhuǎn)涂層等半導(dǎo)體制造工藝容易得到所期望厚度(數(shù)μm～數(shù)十μm)的薄膜的特點(diǎn)。
下面對(duì)附圖進(jìn)行簡要說明。
圖1為表示采用對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例1的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖2為表示同上的構(gòu)造圖，(a)為剖視圖，(b)為俯視圖。
圖3為表示同上的構(gòu)造的剖視圖。
圖4為表示為計(jì)算同上半導(dǎo)體裝置的強(qiáng)度所采用的構(gòu)造模型，(a)為模式圖，(b)為分布圖，(c)為分布圖。
圖5為表示同上半導(dǎo)體裝置的制造工序圖，從(a)到(d)均為剖視圖。
圖6為表示同上的另一半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造圖，(a)為剖視圖，(b)為俯視圖。
圖7為表示同上構(gòu)造的剖視圖。
圖8為表示同上的制造工序圖，從(a)到(e)均為剖視圖。
圖9為表示同上的又一半導(dǎo)體裝置的構(gòu)造圖，(a)為剖視圖，(b)為俯視圖。
圖10為表示同上構(gòu)造的剖視圖。
圖11為表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例2的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖12為表示同上的構(gòu)造圖，(a)為剖視圖，(b)為俯視圖。
圖13為表示同上的另一半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造的剖視圖。
圖14為表示同上的制造工序圖，從(a)到(e)均為剖視圖。
圖15為表示同上的制造工序圖，從(a)到(d)均為剖視圖。
圖16為表示同上的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一配線構(gòu)造的剖視圖。
圖17為表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例3的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖18為表示同上構(gòu)造的剖視圖。
圖19為表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例4的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖20為表示同上構(gòu)造的剖視圖。
圖21為表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例5的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖22為表示同上構(gòu)造的剖視圖。
圖23為表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例6的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖24為表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例7的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖25為表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例8的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖26為表示同上另一半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖27為表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例9的半導(dǎo)體微閥的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖28為表示同上另一半導(dǎo)體微閥的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖29為表示同上又一半導(dǎo)體微閥的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖30為表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例10的半導(dǎo)體微閥的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖31為表示同上另一半導(dǎo)體微閥的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖32為表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例11的半導(dǎo)體微繼電器的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖33為表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例12的半導(dǎo)體微繼電器的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖34為表示同上的制造工序圖，從(a)到(d)均為剖視圖。
圖35為表示同上的制造工序圖，從(a)到(e)均為剖視圖。
圖36為表示同上的制造工序圖，(a)、(b)均為剖視圖。
圖37為表示同上另一半導(dǎo)體微繼電器的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖38為表示用于同上半導(dǎo)體微繼電器的作用說明的立體圖。
圖39為表示用于同上半導(dǎo)體微繼電器的作用說明的關(guān)系圖。
圖40為表示用于同上半導(dǎo)體微繼電器的作用說明的側(cè)視圖。
圖41為表示對(duì)應(yīng)于本發(fā)明實(shí)施例13的半導(dǎo)體微繼電器的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖42為表示同上的制造工序圖，從(a)到(d)均為剖視圖。
圖43為表示同上的制造工序圖，從(a)到(e)均為剖視圖。
圖44為表示同上的制造工序圖，(a)、(b)均為剖視圖。
圖45為表示同上的另一制造工序圖，從(a)到(e)均為剖視圖。
圖46為表示同上的另一制造工序圖，從(a)到(e)均為剖視圖。
圖47為表示同上的另一制造工序圖，(a)、(b)均為剖視圖。
圖48為表示同上另一半導(dǎo)體微繼電器的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖49為表示用于同上半導(dǎo)體微繼電器的作用說明的立體圖。
圖50為表示用于同上半導(dǎo)體微繼電器的作用說明的關(guān)系圖。
圖51為表示用于同上半導(dǎo)體微繼電器的作用說明的關(guān)系圖。
圖52為表示同上另一半導(dǎo)體微繼電器的構(gòu)造圖。
圖53為表示現(xiàn)有的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造的俯視圖。
圖54為表示同上構(gòu)造的剖視圖。
圖55為表示現(xiàn)有的半導(dǎo)體微繼電器的構(gòu)造的剖視圖。
圖56為表示用于同上的作用說明的模式圖。
圖57為表示采用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖58為表示同上的構(gòu)造圖，(a)為剖視圖，(b)為俯視圖。
圖59為表示采用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖60為表示同上構(gòu)造的俯視圖。
圖61為表示采用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體微閥的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖62為表示采用本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體微閥的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。
圖中，1-半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，2-可撓區(qū)域，2S-薄壁部，2M-薄膜，3-半導(dǎo)體基板，4a-布線，5-可動(dòng)元件，6-擴(kuò)散電阻，7-熱絕緣區(qū)域，8-半導(dǎo)體裝置。
以下說明本發(fā)明的基本概念。
具有在USP5058856中所示的構(gòu)造的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)有以下問題。首先，對(duì)二氧化硅薄膜的鉸鏈構(gòu)造的熱絕緣效果進(jìn)行考察。一般講，從高溫部分向低溫部分?jǐn)U散的熱量Q為Q(W)＝-λ((t2-t1)/δ)A (式X)式中，Q熱量(熱移動(dòng)的速度)t2-t1溫度差(℃)δ離開熱源的距離(cm)A與熱流流向垂直的截面積(cm2)λ熱傳導(dǎo)率(J/cm·s·℃)為此，采用該關(guān)系式計(jì)算從隔板300向硅框302逃離的熱量。如果設(shè)隔板300和硅框302的溫度差為150℃，鉸鏈303的橫幅為30μm，隔板300的直徑為2.5mm，鉸鏈303的厚度為2μm(依據(jù)[Electrically-Activated，Micromachined Diaphram Valves]Technical Digest IEEE Solid-State Sensor and Actuator Workshop，pp65-69，June 1990推定)，則與熱流流向垂直的截面積A1為A1＝2.5mm×π×2μm＝0.25cm×π×2×10-4cm＝1.57×10-4cm2而二氧化硅的熱傳導(dǎo)率λ＝0.084(W/cm·℃)，所以逃離的熱量Q1為Q1＝0.084(W/cm·℃)×150℃/(30×10-4cm)×1.57×10-4cm2＝0.66W＝660mW然后計(jì)算沒有設(shè)置二氧化硅的鉸鏈構(gòu)造的情況。硅的隔板300的厚度為10μm，則與熱流流向垂直的截面積A2為A2＝2.5mm×π×10μm＝0.25cm×π×10×10-4cm＝7.85×10-4cm2而硅的熱傳導(dǎo)率λ＝1.48(W/cm·℃)，所以逃離的熱量Q2為Q2＝1.48(W/cm·℃)×150℃/(30×10-4cm)×7.85×10-4cm2＝58W因此，通過設(shè)置二氧化硅薄膜的鉸鏈303，可以獲得約90倍的熱絕緣效果。這樣在USP5069419號(hào)所記載的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)比現(xiàn)有的構(gòu)造具有良好的熱效率。
在此，所以推定在USP5069419號(hào)所記載的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的消耗電力為數(shù)百mW(計(jì)算為660mW)，如果考慮到小型便攜用電池驅(qū)動(dòng)的用途，希望在百mW以下。
又，在USP5069419號(hào)所記載的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，二氧化硅薄膜形成的鉸鏈303的部分，厚度為2μm。對(duì)于確定該鉸鏈303的二氧化硅薄膜的厚度的主要原因，在說明書中沒有明確記載。但是，在USP5069419號(hào)所記載的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)在微閥中使用時(shí)，可以預(yù)想加在可動(dòng)元件上的壓力集中在該鉸鏈303上，因此膜厚必須在不會(huì)被該壓力破壞的程度。然而，增加鉸鏈303的厚度，由上述熱逃離的計(jì)算式(式X)所示，將降低熱絕緣效果。因此，可以推定具有一定程度的強(qiáng)度，又有熱絕緣效果的二氧化硅薄膜的膜厚為2μm。
然而，在USP5069419號(hào)所記載的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，雖然具有如說明書所述由硅形成的隔板300和鋁薄膜304所構(gòu)成的雙金屬形成的可動(dòng)構(gòu)造，為了獲得電絕緣在隔板300和鋁薄膜304之間插入了二氧化硅薄膜306。
在半導(dǎo)體制造過程中，該二氧化硅薄膜306和鉸鏈303的二氧化硅薄膜同時(shí)形成，希望其膜厚相同。但是，在隔板300和鋁薄膜304之間插入的二氧化硅薄膜306的膜厚為2μm時(shí)，可以預(yù)想成為驅(qū)動(dòng)源的雙金屬特性會(huì)劣化。文獻(xiàn)([Electrically-Activated，Micromachined DiaphramValves]Technical Digest IEEE Solid-State Sensor and Actuator Workshop，pp65-69，June 1990)中所記載的例中鋁薄膜304的膜厚為5～6μm，如果將膜厚為2μm的二氧化硅薄膜306插入到隔板300和鋁薄膜304之間，可以推定容易成為加熱時(shí)阻礙隔板300彎曲的主要原因。
又，在半導(dǎo)體制造過程中，由于二氧化硅的薄膜通常在1000℃的高溫下形成，如果考慮硅和二氧化硅的熱膨脹系數(shù)，在硅的隔板300-二氧化硅薄膜306之間將產(chǎn)生相當(dāng)?shù)膬?nèi)部應(yīng)力。該內(nèi)部應(yīng)力隨著二氧化硅薄膜306的厚度增大而增大，成為降低雙金屬特性的主要原因。考慮到以上幾點(diǎn)，隔板300-鋁薄膜304之間的二氧化硅薄膜306應(yīng)盡量薄(2×10-8m(200))，又鉸鏈303的二氧化硅的膜必須有一定程度的厚度(2μm)。但是，為了形成這樣的二氧化硅的薄膜構(gòu)造，需要有非常復(fù)雜的半導(dǎo)體制造過程。對(duì)于該制造過程，在USP5069419號(hào)說明書中沒有言及。
又，作為改善方案，在美國專利No.5,271,597中公開了另一鉸鏈構(gòu)造。在此，不采用上述那樣的二氧化硅的薄膜構(gòu)造，鉸鏈部分的二氧化硅和隔板—鋁薄膜之間的二氧化硅薄膜為相同的薄膜厚度。該方法減薄鉸鏈部分的二氧化硅薄膜，為了增強(qiáng)由此產(chǎn)生的鉸鏈部分的強(qiáng)度降低，在鉸鏈之外隔板和硅框的連接部采用了隔板的一部分的硅，因而降低了熱絕緣效果，不能成為半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的消耗電力小的構(gòu)造。這樣對(duì)于在半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中的熱絕緣構(gòu)造，還存在著許多問題。
又，作為半導(dǎo)體微閥的現(xiàn)有例，有在USP5058856號(hào)所記載的超小型閥。在該超小型閥中，也使用了將有不同熱膨脹系數(shù)的至少兩種材料組合，通過加熱該部分利用熱膨脹系數(shù)的差異獲得變位的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。該微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的熱絕緣構(gòu)造通過設(shè)置扭力桿式懸掛構(gòu)成。在該構(gòu)造中，通過減少與熱流垂直的截面積和增加熱力通過路徑長度的兩方面，使得向硅框的熱損失減少到最小。但是，由于該扭力桿式懸掛構(gòu)造是由硅形成，象在熱逃離的計(jì)算中所考察的那樣，不能獲得充分的熱絕緣效果。
這可以從文獻(xiàn)[SILICON MICROVALVES FOR GAS FLOWCONTROL]The 8thInternational Conference on Solid-State and Actuator，Stockholm，Sweden，1995，p276-279中所記載的微閥性能比較表中推定。在該文獻(xiàn)中，對(duì)有關(guān)USP5069419號(hào)所公開的[半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)]的微閥和有關(guān)在USP5058856號(hào)所公開的[超小型閥]的微閥進(jìn)行了比較，后者與前者相比，耐壓為6倍，流量范圍為10倍，消耗電力為約2倍，熱阻抗約為1/3。
這樣在USP5058856號(hào)所記載的超小型閥雖然由于由硅形成扭力桿式懸掛構(gòu)造能成為可以產(chǎn)生很大的力的構(gòu)造，但結(jié)果增大了消耗電力。
又，圖56為表示特開平6-338244和特開平7-14483號(hào)所示的半導(dǎo)體微繼電器的熱傳導(dǎo)的模型。虛線假定為懸臂梁313的截面。利用該模型可以概算逃向硅單晶基板312的熱(箭頭方向)。設(shè)懸臂梁313的尺寸為1.5mm×1.5mm，厚度為10μm，則與熱流流向垂直的截面積A3為A3＝10μm(厚度)×1500μm(寬度)＝1.50×10-4cm2而硅的熱傳導(dǎo)率λ＝1.48(W/cm·℃)，例如加熱時(shí)懸臂梁313的溫度為250℃，所以利用上述式X，可求出逃離單晶硅基板312的熱量Q3為Q3＝1.48(W/cm·℃)×(250(℃)/280×10-4(cm))×1.50×10-4(cm2)＝1.98W即，為了維持現(xiàn)有的半導(dǎo)體微繼電器的導(dǎo)通狀態(tài)，按概算必須常時(shí)供給2W程度的電力。這與數(shù)十mW就可驅(qū)動(dòng)的機(jī)械式繼電器相比是非常大的值，在實(shí)用化上降低消耗電力是重要的課題。
實(shí)施例1以下說明本發(fā)明的實(shí)施例1。圖1為表示采用有關(guān)本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。圖2(a)為剖視圖，圖2(b)為俯視圖。
如圖所示，半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1是由中空的略為四角形狀的框體的半導(dǎo)體基板3、從半導(dǎo)體基板3切離從半導(dǎo)體基板3的各邊的略中央位置向內(nèi)方向介入熱絕緣區(qū)域7其一端連接的四角片狀的4個(gè)薄壁部2S、形成為上面為四角形狀的開口隨著向下寬度越窄小的中空的四角錐臺(tái)形狀、在上述各薄壁部2S的另一端上連設(shè)在上面開口部的周緣的可動(dòng)元件5、設(shè)置在上述各薄壁部2S的上面、和薄壁部2S共同構(gòu)成可撓區(qū)域2的鋁薄膜或者鎳薄膜等的薄膜2M所構(gòu)成。
上述半導(dǎo)體基板3、薄壁部2S以及可動(dòng)元件5例如是由硅基板等半導(dǎo)體基板加工形成。又，在薄壁部2S的表面形成有作為加熱手段的雜質(zhì)擴(kuò)散電阻6(以下稱為擴(kuò)散電阻6)，該擴(kuò)散電阻6是通過設(shè)置在半導(dǎo)體基板3的4個(gè)角部上的電極柱4和連接布線4a供給電力來加溫，對(duì)由薄壁部2S和薄膜2M所構(gòu)成的可撓區(qū)域2進(jìn)行加熱。薄膜2M是由鋁或者鎳等構(gòu)成，薄壁部2S是由硅等構(gòu)成，兩者具有不同的熱膨脹系數(shù)。
連接半導(dǎo)體基板3和可撓區(qū)域2的熱絕緣區(qū)域7和薄壁部2S具有相同的厚度，由氟系樹脂、聚酰亞胺等熱絕緣材料構(gòu)成，對(duì)半導(dǎo)體基板3和可撓區(qū)域2進(jìn)行熱絕緣。又，設(shè)置在半導(dǎo)體基板3的4個(gè)角部上的電極柱4是在圖2(b)中的右上的電極柱4和左下的電極柱4與外部電源連接，相對(duì)于電源兩個(gè)擴(kuò)散電阻6成串聯(lián)連接。
又，上述4個(gè)可撓區(qū)域2夾持中央的可動(dòng)元件5成十字形狀，可動(dòng)元件5為其周圍由多個(gè)可撓區(qū)域2支撐的構(gòu)造。在此，半導(dǎo)體基板3和可撓區(qū)域2以及其間的熱絕緣區(qū)域7構(gòu)成半導(dǎo)體裝置8。
上述半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1，如果在擴(kuò)散電阻6上施加電力，其溫度上升，對(duì)可撓區(qū)域2加熱，由于構(gòu)成可撓區(qū)域2的薄膜2M和薄壁部2S的熱膨脹系數(shù)的差異而產(chǎn)生熱應(yīng)力。例如，作為薄膜2M由鋁、鎳等金屬薄膜形成時(shí)，其熱膨脹系數(shù)比構(gòu)成薄壁部2S的硅要大，可撓區(qū)域2向圖中下方向彎曲。即可撓區(qū)域2相對(duì)于半導(dǎo)體基板3向下方向變位。然后，與可撓區(qū)域2連設(shè)的可動(dòng)元件5承受可撓區(qū)域2的熱應(yīng)力，相對(duì)于半導(dǎo)體基板3向下方向變位。
如上所述，半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1的4個(gè)可撓區(qū)域夾持中央的可動(dòng)元件5成十字形狀，可動(dòng)元件5的變位是相對(duì)于半導(dǎo)體基板3的非旋轉(zhuǎn)性變位，變位的精度良好可以產(chǎn)生較大的力。又，如上所述可撓區(qū)域2由于在其表面上設(shè)置有為加熱可撓區(qū)域2的擴(kuò)散電阻6，即在可撓區(qū)域2上包含擴(kuò)散電阻6，可以將半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1小型化。
又，本實(shí)施例的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1作為可撓區(qū)域2雖然是由具有不同熱膨脹系數(shù)的兩個(gè)區(qū)域的薄壁部2S和薄膜2M所構(gòu)成，但并不限定于此，例如可撓區(qū)域2也可以由鎳鈦等形狀記憶合金構(gòu)成，通過溫度變化使得由形狀記憶合金構(gòu)成的可撓區(qū)域2變位。
又，本發(fā)明并不限定于半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，通過用激光變位計(jì)等測定由溫度變化引起的可撓區(qū)域的變位，根據(jù)變位檢測出溫度的溫度傳感器等，只要是通過在可撓區(qū)域2和半導(dǎo)體基板3之間設(shè)置熱絕緣區(qū)域7，利用可以防止加熱可撓區(qū)域時(shí)的熱逃向半導(dǎo)體基板3的效果的半導(dǎo)體裝置即可。
在此，為了說明在本發(fā)明的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1中使用的半導(dǎo)體裝置8的作用，作為具體例，如圖3的剖視圖所示，對(duì)于熱絕緣區(qū)域7中半導(dǎo)體基板3和可撓區(qū)域2的連接方向的長度為30μm，厚度為20μm，作為構(gòu)成材料采用聚酰亞胺時(shí)進(jìn)行考察。又，圖1所示的可撓區(qū)域2的上述連接方向的長度為800μm，可撓區(qū)域2的寬度(與上述連接方向垂直的方向的長度)為600μm。
如果計(jì)算從可撓區(qū)域2通過熱絕緣區(qū)域7向半導(dǎo)體基板3逃離的熱量Q3，采用現(xiàn)有例中所示的式X。在此，與逃離熱的熱流的流向垂直的截面積A10為A10＝(聚酰亞胺的厚度)×(可撓區(qū)域的寬度)＝20μm×600μm＝1.2×10-4cm2而聚酰亞胺的熱傳導(dǎo)率為1.17×10-3(W/cm·℃)，離熱源的距離δ，即可撓區(qū)域2和半導(dǎo)體基板3的距離為30μm，因而加熱到150℃的可撓區(qū)域2向半導(dǎo)體基板3逃離的熱量Q3為Q3＝1.17×10-3(W/cm·℃)×(150℃/(30×10-4cm))×1.2×10-4(cm2)＝4.2×10-3(W)＝4.2(mW)由于上述半導(dǎo)體裝置8有4個(gè)可撓區(qū)域2，整體有16.8mW的熱量。這表明，在擴(kuò)散電阻6上投入16.8mW的電力就可以將可撓區(qū)域2的溫度維持在150℃，與現(xiàn)有例的660mW相比，消耗電力降低了1/40。
下面，考察由聚酰亞胺構(gòu)成的熱絕緣區(qū)域7的強(qiáng)度?？紤]圖4(a)所示的兩端固定的梁構(gòu)造的模型。如圖4(a)所示，在梁21(與可撓區(qū)域2對(duì)應(yīng))的中心從下面向上施加重力W時(shí)，梁21的剪切力、力矩分別成為如圖4(b)(c)所示。熱絕緣區(qū)域7在圖4(a)中位于兩端的固定端22a、22b和梁21之間的任一方位置。在，如果重力W為1g，并施加到梁21中央時(shí)(對(duì)于微閥而言與在孔口500μm上施加46.7kPa的壓力的情況相當(dāng))計(jì)算施加在梁21上的力。
施加在梁上的剪切力F1為F1＝W/2＝1.0×10-3(kgf)/2＝0.5×10-3(kgf)＝4.9×10-3(N)，施加在梁上的最大剪切應(yīng)力Fmax為Fmax＝F1/S1(S1為梁的截面積)。在此，設(shè)梁21的寬度b1＝600μm，梁21的厚度h1＝20μm，截面積S1為S1＝(b1)(h1)＝600×10-4×20×10-4＝1.2×10-4cm2因此，梁的最大剪切應(yīng)力Fmax為Fmax＝0.50×10-3(kgf)/1.2×10-4(cm2)＝4.16(kgf/cm2)＝4.16×0.098(MPa)＝0.41(MPa)然后，計(jì)算施加在梁上的最大應(yīng)力σmax。最大應(yīng)力σmax由σmax＝Mmax/Z1表示。式中，Mmax為最大力矩，Z1為截面系數(shù)。最大力矩Mmax如圖4(c)所示，Mmax＝WL/8(L為梁的長度800μm)，因此，最大力矩Mmax為Mmax＝WL/8＝1.0×10-3(kgf)×800×10-4(cm)/8＝1.0×10-5(kgf·cm)＝9.8×10-5(N·cm)又，截面系數(shù)Z1為Z1＝(b1)(h1)2/6＝1/6×600×10-4×(20×10-4)2＝4.0×10-8cm3在此，由力矩產(chǎn)生的最大應(yīng)力σmax為σmax＝Mmax/Z1＝1.0×10-5(kgf)/4.0×10-8(cm3)＝250(kgf/cm3)＝24.5(MPa)上面，梁21的尺寸如上所述，采用寬度600μm，長度800μm進(jìn)行了計(jì)算。
由于聚酰亞胺的破壞強(qiáng)度在30MPa的程度，可以實(shí)現(xiàn)在上述熱絕緣區(qū)域7承受1g程度的重量的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。又，對(duì)于該熱絕緣區(qū)域7的強(qiáng)度，如其他例所示那樣可以提高強(qiáng)度。雖然在此沒有說明，對(duì)于氟系樹脂也可以期待相同的效果。
在此，利用圖5說明熱絕緣區(qū)域7的形成方法例。首先，如圖5(a)所示，在半導(dǎo)體基板17的表面對(duì)應(yīng)于熱絕緣區(qū)域的部分用KOH等進(jìn)行蝕刻形成槽15。然后，如圖5(b)所示，用涂料器等旋轉(zhuǎn)涂敷聚酰亞胺薄膜16，將槽15埋滿。然后，如圖5(c)所示，用半導(dǎo)體的光刻工藝，采用將埋入到槽15中的部分的聚酰亞胺薄膜16留下，其余部分除去的模樣，加熱到400℃的程度，將包含在聚酰亞胺薄膜16中的有機(jī)溶劑蒸發(fā)進(jìn)行固化。然后，如圖5(d)所示，在半導(dǎo)體基板17的背面用KOH等進(jìn)行蝕刻。這時(shí)，19為成為框體的半導(dǎo)體基板，20為可撓區(qū)域。經(jīng)過這樣的工藝形成熱絕緣區(qū)域7。
如上所述，熱絕緣區(qū)域7是由于巧妙地利用聚酰亞胺、氟系樹脂等樹脂材料的高熱絕緣特性(熱傳導(dǎo)率在0.4W/(m·℃)以下，是二氧化硅的約80倍)，并且用液狀下容易加工的旋轉(zhuǎn)涂層等半導(dǎo)體制造工藝容易得到所期望厚度(數(shù)μm～數(shù)十μm)的薄膜的性質(zhì)，在可撓區(qū)域2和半導(dǎo)體基板3之間形成的，與現(xiàn)有例相比，可以用半導(dǎo)體制造工藝容易地實(shí)現(xiàn)熱絕緣效果優(yōu)異并且具有強(qiáng)度的半導(dǎo)體裝置。又，如上所述，熱絕緣區(qū)域7和可撓區(qū)域2的薄壁部2S具有大致相同的厚度，可以確切地進(jìn)行半導(dǎo)體基板3和可撓區(qū)域2的連接，增強(qiáng)該連接部分的強(qiáng)度。
采用具有這樣效果的半導(dǎo)體裝置8的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1，其制造過程簡單，并且由于熱絕緣性高可以防止由擴(kuò)散電阻6產(chǎn)生的熱的逃離，低消耗電力就可驅(qū)動(dòng)，使得用電池驅(qū)動(dòng)，進(jìn)行小型化成為可能。
以下，說明上述半導(dǎo)體裝置8的另一構(gòu)成例。本構(gòu)成例的半導(dǎo)體裝置8如圖6(a)、圖6(b)所示，在半導(dǎo)體基板3和可撓區(qū)域2之間，形成用氟系樹脂或者聚酰亞胺等熱絕緣材料構(gòu)成的熱絕緣區(qū)域7這一點(diǎn)上與圖3相同，不同點(diǎn)在于在該絕緣區(qū)域7的下面(與厚度方向垂直的面)上設(shè)置有比例如二氧化硅薄膜(楊氏模量在9.8×109N/m2以上)那樣的構(gòu)成熱絕緣區(qū)域7的材料要硬的材料構(gòu)成的增強(qiáng)層12。又，圖6(a)為剖視圖，圖6(b)為俯視圖，圖7為圖6(b)的Y-Y’剖視圖。
圖7中標(biāo)明了具體尺寸，熱絕緣區(qū)域7的厚度為19μm，增強(qiáng)層12的厚度為1μm。如圖6(a)所示，在熱絕緣區(qū)域7中半導(dǎo)體基板3和可撓區(qū)域2的連接方向上的長度為30μm，在Y-Y’方向，即向深度方向的長度為600μm。在此，作為構(gòu)成熱絕緣區(qū)域7的材料采用聚酰亞胺，構(gòu)成增強(qiáng)層12的材料采用二氧化硅時(shí)的熱絕緣區(qū)域7的強(qiáng)度采用和上述圖3中的熱絕緣區(qū)域7的強(qiáng)度計(jì)算相同的條件進(jìn)行。
如果熱絕緣區(qū)域7、增強(qiáng)層12的各構(gòu)成材料的楊氏模量為Ei，各區(qū)域的圖7所示的截面的截面積為Ai，從底面到中立軸的距離ηa由下式給出。ηai=ΣiEi∫ηdAiΣiEi·Ai]]>計(jì)算構(gòu)成增強(qiáng)層12的二氧化硅的各值，如下所示。楊氏模量E5 7.3×1010(N/m2)截面積A51×10-6×600×10-6(m2)E5·A5＝7.3×1010(N/m2)×1×10-6×600×10-6(m2)＝43.8NE5∫ηdA5=E5∫01μmη(600×10-6dη)]]>=7.3×6×106×[η2/2]01μm]]>＝21.9×10-6N-m又，計(jì)算構(gòu)成熱絕緣區(qū)域7的聚酰亞胺的各值，如下所示。[式3]楊氏模量Ef 5.0×108(N/m2)截面積Af19×10-6×600×10-6(m2)Ef·Af＝5.0×108(N/m2)×19×10-6×600×10-6(m2)＝5.70NEf∫ηdAf=Ef∫1μm20μmη(600×10-6dη)]]>=5.0×6×104×[η2/2]1μm20μm]]>＝59.8×10-6N-m在此，利用上述值計(jì)算到中立軸的距離ηa，如下所示。[式4]ηα=Σι&Egr;ι∫ηd&Agr;ιΣι&Egr;ι·&Agr;ι=(21.9+59.8)×10-6(42.8+5.7)]]>＝1.68×10-6(m)＝1.68μm然后，計(jì)算有關(guān)二氧化硅、聚酰亞胺的中立軸的2次力矩ls、lf，如下所示。IS=∫ηi2dAi=∫0.66μm1.68μmηi2(600×10-6dηi)]]>=600×10-6×[η3/3]0.68μm1.68μm]]>＝8.86×10-22m4If=∫ηi2dAi=∫-0.68μm18.32μmηi2(600×10-6dηi)]]>=600×10-6×[η3/3]-0.68μm18.32μm]]>＝1.22×10-18m4式中，ηi＝η-ηa，即ηi表距中立軸的距離。如圖4所說明的那樣，兩端固定的梁的中央施加1g重量時(shí)，施加在梁上的最大力矩Mmax為Mmax＝1.00×10-5(kgf·cm)＝9.8×1.00×10-3×10-2＝9.8×10-7(N·cm)如果計(jì)算二氧化硅的最大彎曲應(yīng)力σsmax，則為[式6]σsmax=MmaxES·ηiΣiEi·Ii]]>=0.98×10-6×7.3×1010×1.68×10-67.3×1010×8.86×10-22+5×105×1.22×10-18]]>＝1.78×108(kg/m2)＝178(MPa)式中，li表示上述各2次力矩ls、lf。如果計(jì)算聚酰亞胺的最大彎曲應(yīng)力σsmax，則為[式7]σfmax=MmaxEr·ηiΣiEi·Ii]]>=1.98×10-6×5.0×108×18.32×10-67.3×1010×8.86×10-22+5×105×1.22×10-15]]>＝1.33×107(kg/m2)＝13.3(MPa)這樣，施加在由聚酰亞胺構(gòu)成的熱絕緣區(qū)域7上的應(yīng)力與圖3所示的例相比約為其1/2。這與在強(qiáng)度上增強(qiáng)為2倍等價(jià)。又在圖6中，雖然是在熱絕緣區(qū)域7的下面設(shè)置增強(qiáng)層12，只要是和厚度方向垂直的方向上，在上面也可以獲得同等的效果。在上下兩面設(shè)置時(shí)獲得在下面、上面分別設(shè)置時(shí)的2倍的效果。
這樣，圖6所示的熱絕緣區(qū)域7的形成方法例用圖8進(jìn)行說明。首先，如圖8(a)所示，在半導(dǎo)體基板17a的表面對(duì)應(yīng)于熱絕緣區(qū)域的部分用KOH等進(jìn)行蝕刻形成槽15a。然后，如圖8(b)所示，用熱氧化等在半導(dǎo)體基板17a的表面上形成二氧化硅薄膜18。用蝕刻等將二氧化硅薄膜18在槽15a表面部分以外的部分除去。
然后，如圖8(c)所示，用涂料器等旋轉(zhuǎn)涂敷聚酰亞胺薄膜16a，將槽15a埋滿。進(jìn)一步，如圖8(d)所示，用半導(dǎo)體的光刻工藝，采用將埋入到槽15a中的部分的聚酰亞胺薄膜16a留下，其余部分除去的模樣，加熱到400℃的程度，將包含在聚酰亞胺薄膜16a中的有機(jī)溶劑蒸發(fā)進(jìn)行固化。然后，如圖8(e)所示，在半導(dǎo)體基板17a的背面用KOH等進(jìn)行蝕刻，形成熱絕緣區(qū)域7。這時(shí)，19為成為框體的半導(dǎo)體基板，20為可撓區(qū)域。
以下，說明上述半導(dǎo)體裝置8的又一構(gòu)成例。如圖9(b)的俯視圖所示，在半導(dǎo)體基板3和可撓區(qū)域2之間設(shè)置熱絕緣區(qū)域10，半導(dǎo)體基板3和可撓區(qū)域2與熱絕緣區(qū)域10連接的部分，在半導(dǎo)體基板3和可<p>表4
如圖7中所示，一個(gè)啟動(dòng)操作用從一個(gè)客戶用戶應(yīng)用程序例如客戶用戶類ApplClientu 516至客戶應(yīng)用程序Applclient 508的一個(gè)用戶請(qǐng)求702來開始。在這個(gè)例子中，客戶用戶類ApplClientu 516通過遵照先傳送一個(gè)‘B’字符(為‘begin’)，后面跟應(yīng)用程序名‘test’，再后面跟類數(shù)據(jù)要傳送抵達(dá)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)點(diǎn)‘HP’的協(xié)議產(chǎn)生一個(gè)啟動(dòng)請(qǐng)求。請(qǐng)求702使得ApplClient 508被運(yùn)行以便啟動(dòng)在結(jié)點(diǎn) ‘HP’上的應(yīng)用程序‘test’。ApplClient 508調(diào)用ClientProtocol.StartAppl()方法704啟動(dòng)應(yīng)用程序。ClientProtocol 506形成一個(gè)至結(jié)點(diǎn)上的ServerProtocol 504的網(wǎng)絡(luò)連接，同時(shí)發(fā)送706一個(gè)啟動(dòng)消息。ServerProtocol 504譯碼啟動(dòng)請(qǐng)求，然后調(diào)用ApplMgr.StarAppl()方法708。ApplMgr 502查出正確的應(yīng)用程序目標(biāo)510，然后調(diào)用710在應(yīng)用程序510上的startAppl()方法。應(yīng)用程序目標(biāo)510創(chuàng)建712一個(gè)新線索表518以便執(zhí)行714它自己的run()方法。在run()方法內(nèi)，ApplBase實(shí)例514的main方法被調(diào)用716，傳遞任何參數(shù)。如果沒有參數(shù)被傳遞到應(yīng)用程序?qū)嵗?，則run()方法應(yīng)被直接調(diào)用。應(yīng)用程序目標(biāo)510則更改718應(yīng)用程序?qū)嵗臓顟B(tài)以便執(zhí)行。
在另一個(gè)實(shí)施例中，一個(gè)ApplClass目標(biāo)(即一個(gè)類裝入程序<p>[式9]聚酰亞胺部的值，Mph為MPh=MmaxESi·ISiEPh·IPh+1]]>而硅部的值，Msi為MSi=MmaxEPh·IPhESi·ISi+1]]>在此，計(jì)算有關(guān)硅部、聚酰亞胺部的各值。
硅的楊氏模量ESi＝0.19×1012(N/m2)＝1.9×1012(dyne/cm2)，[式10]ESi＝1.9×1012(dyne/cm2)×1.019×10-6＝1.93×106kgf/cm2ISi=112bh3=112×180×3×10-4(cm)×(20×10-4cm)3]]>＝3.6×10-11cm4因此，ESi·lSi＝1.93×106(kgf/cm2)×3.6×10-11(cm4)＝6.94×10-6(kgf·cm2)＝6.8×10-6N·cm2聚酰亞胺的楊氏模量Eph為500MPa，[式11]EPh＝5.0×106(Pa)×1.019×10-5＝5.10×103kgf/cm2IPh=112bh3=112×30×2×10-4(cm)×(20×10-4cm)3]]>＝4.0×10-12cm4因此，EPh·lPh＝5.10×103(kgf/cm2)×4×10-12(cm4)＝2.04×10-8(kgf·cm2)＝2.00×10-7N·cm2在此，施加到聚酰亞胺部的力矩MPh如下，[式12]MPh=1.0×10-5(kgf·cm)6.94×10-52.04×10-8+1=2.93×10-9(kgf·cm)]]>為此，MPh＝2.93×10-9(kgf·cm)＝2.87×10-8(N·cm)。同樣施加到硅部的力矩MSi如下，[式13]MSi=1.0×10-5(kgf·cm)2.04×10-66.94×10-5+1=9.99×10-6(kgf·cm)]]>為此，MSi＝9.99×10-6(kgf·cm)＝9.79×10-5(N·cm)。在此，施加到聚酰亞胺部的最大應(yīng)力σPh如下，[式14]Za=16bh2=2.0×10-9(cm3)]]>σPh=MPhZa=2.93×10-9(kgf·cm)3.8×10-9(cm3)]]>＝0.77(kgf/cm2)＝7.54×10-2(MPa)式中Za為截面系數(shù)。又施加到硅部的最大應(yīng)力σSi如下，[式15]Zb=16bh2=3.5×10-8(cm3)]]>σSi=MSiZb=9.99×10-6(kgf·cm)3.6×10-8(cm3)]]>＝2.77(kgf/cm2)＝27(MPa)
式中Zb為截面系數(shù)。
因此，施加到由聚酰亞胺構(gòu)成的熱絕緣區(qū)域的應(yīng)力和圖3所示的例相比約為其1/300，這和在強(qiáng)度上增加了300倍等價(jià)。在圖9中，半導(dǎo)體基板3和可撓區(qū)域2形成的梳刀的數(shù)并不限定于圖9所示的數(shù)量，至少2個(gè)以上的梳刀狀的構(gòu)造就可獲得相同的效果。
實(shí)施例2以下說明本發(fā)明的實(shí)施例2。圖11為表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的立體圖。圖12(a)為剖視圖，圖12(b)為俯視圖。
本實(shí)施例的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1a和圖1、圖2所示的實(shí)施例的不同點(diǎn)在于，在本實(shí)施例中在可撓區(qū)域2和可動(dòng)元件5之間新設(shè)了熱絕緣區(qū)域7A，可撓區(qū)域2和可動(dòng)元件5由熱絕緣區(qū)域7A進(jìn)行連接。
這樣，通過設(shè)置熱絕緣區(qū)域7A，可以提高可撓區(qū)域2和可動(dòng)元件5之間的熱絕緣性，防止由擴(kuò)散電阻6產(chǎn)生的熱向可動(dòng)元件5逃離，使得可撓區(qū)域2的加熱有效進(jìn)行，降低了消耗電力。
又，在半導(dǎo)體基板3和可撓區(qū)域2之間設(shè)置的熱絕緣區(qū)域7，和在可撓區(qū)域2和可動(dòng)元件5之間設(shè)置的熱絕緣區(qū)域7A的剛性不同，來確定可動(dòng)元件5的變位的方向。例如，如果熱絕緣區(qū)域7的剛性高，熱絕緣區(qū)域7A的剛性低時(shí)，可以讓可動(dòng)元件5向半導(dǎo)體基板3的厚度方向下側(cè)(圖11中的下側(cè))變位，相反，可以讓可動(dòng)元件5向相反的方向變位。
又，在本實(shí)施例中，可撓區(qū)域2和半導(dǎo)體基板3的連接部分，或者在可撓區(qū)域2和可動(dòng)元件5的連接部分附近設(shè)置有當(dāng)可撓區(qū)域2變位時(shí)緩和所施加的應(yīng)力的圓角。
即，如圖12(b)所示，從成為框體的半導(dǎo)體基板3的各邊略中央位置向內(nèi)方向凸出形成的凸出部25和可撓區(qū)域2由熱絕緣區(qū)域7連接，該凸出部25的基端部兩端上讓半導(dǎo)體基板3上的基板面的形狀成為R形狀來形成圓角25a。該圓角25a由形成掩膜的濕蝕刻形成。
又，如圖12(a)所示，構(gòu)成可撓區(qū)域2的薄壁部2S是在半導(dǎo)體基板3的圖中下面?zhèn)仍O(shè)置凹部27并在該凹部27的底面部上形成，讓凹部27的底面部27a和側(cè)面部27b的邊界成為R形狀來形成圓角28。該凹部27在半導(dǎo)體基板的基板面通過蝕刻設(shè)置，例如在該凹部27的上述邊界形成犧牲層，通過蝕刻將犧牲層除去利用擴(kuò)散犧牲層時(shí)的等方性形成圓角28。
這樣，通過形成圓角25a、28，可撓區(qū)域2變位時(shí)的應(yīng)力由圓角25a、28分散后緩和，防止對(duì)半導(dǎo)體基板3的破壞。即，從半導(dǎo)體基板3向內(nèi)方向凸出的凸出部25的基端部兩端為角(棱角)的形狀時(shí)，可撓區(qū)域2的應(yīng)力集中在該角上，有可能讓半導(dǎo)體基板3破損。又，對(duì)于為形成可撓區(qū)域2設(shè)置的凹部27的底面部27a和側(cè)面部27b的交界處也同樣，如果為角的形狀，可撓區(qū)域2的應(yīng)力集中在該角上，有可能讓半導(dǎo)體基板3破損。
如圖11、圖12所示那樣，在可撓區(qū)域和半導(dǎo)體基板之間，以及可撓區(qū)域和可動(dòng)元件之間設(shè)置熱絕緣區(qū)域的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的另一構(gòu)成例如圖13所示，在此說明其作成方法。
如圖所示，在半導(dǎo)體基板3a和可撓區(qū)域2a之間介入熱絕緣區(qū)域7a進(jìn)行連接，在可撓區(qū)域2a和可動(dòng)元件5a之間介入熱絕緣區(qū)域7b進(jìn)行連接?？蓳蠀^(qū)域2a由相互熱膨脹系數(shù)不同的薄膜2m和薄壁部2s所構(gòu)成，在薄壁部2s的表面上設(shè)置擴(kuò)散電阻6a。又，為向擴(kuò)散電阻6a供給電力的布線13a由半導(dǎo)體基板3a上的電極柱(圖中未畫出)通過熱絕緣區(qū)域7a的下面與擴(kuò)散電阻6a連接。又，9a、9b為保護(hù)薄膜。
以下利用圖14說明該半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的作成方法。首先，在單晶硅基板80的兩面通過熱氧化等形成氧化硅膜80a，用模樣成給定形狀的光刻膠作為掩膜，對(duì)設(shè)置在單晶硅基板80的背面上氧化硅膜80a進(jìn)行蝕刻形成開口部80b，然后用等離子將該光刻膠除去。對(duì)所形成的開口部80b用氫氧化鉀水溶液(以下簡稱KOH水溶液)進(jìn)行蝕刻形成間歇80c(圖14(a))。除KOH水溶液以外，也可以采用TMAH(四甲基氫氧化氨溶液)、聯(lián)氨水溶液。以后對(duì)于所述的KOH水溶液也是同樣。
然后，將上述的氧化硅膜80a全面除去以后，沉積硼等，進(jìn)行熱擴(kuò)散，在單晶硅基板80的表面形成成為加熱器的擴(kuò)散電阻6a，然后，通過熱氧化等在該單晶硅基板80的兩面上形成氧化硅膜81b，用減壓CVD法在各氧化硅膜81b的上部形成氮化硅膜81a(圖14(b))。
然后，用模樣成給定形狀的光刻膠作為掩膜，對(duì)氧化硅膜81b和氮化硅膜81a進(jìn)行蝕刻形成開口部82，然后用等離子將該光刻膠除去(圖14(c))。
然后，對(duì)單晶硅基板80的開口部82用KOH水溶液進(jìn)行蝕刻形成可動(dòng)元件5a和薄壁部2s。這時(shí)，為了獲得所期望的可動(dòng)元件5a的厚度和薄壁部2s的厚度，也可以從單晶硅基板80各面上的蝕刻開始設(shè)置時(shí)間差進(jìn)行。之后，通過對(duì)單晶硅基板80的蝕刻，形成為形成熱絕緣區(qū)域7a、7b的槽83a、83b。該槽83a、83b是在后序工藝中為埋入聚酰亞胺等有機(jī)材料的槽，其底厚蝕刻成10μm的厚度(圖14(d))。
然后，對(duì)為形成可動(dòng)元件5a和薄壁部2s蝕刻后的基板表面進(jìn)行氧化，形成對(duì)基板電鍍時(shí)的保護(hù)膜84(圖14(e))。
然后，用濺射或者EB蒸發(fā)在單晶硅基板80的上面形成鋁，形成與擴(kuò)散電阻6a連接的布線13a(鋁布線)(圖15(a))。
然后，在上述槽83a、83b中埋入聚酰亞胺等有機(jī)物85(圖15(b))。這樣成為在有機(jī)物85的下面形成布線13a的構(gòu)造。聚酰亞胺等有機(jī)物85用半導(dǎo)體印刷工藝僅僅形成給定的部分。
然后，用電鍍?cè)诒”诓?s上部的氮化硅膜81a(圖13的保護(hù)薄膜9a)上形成給定形狀的金屬模樣作為薄膜2m(圖15(c))，薄壁部2s和薄膜2m為雙金屬構(gòu)造成為半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)源。
然后，從薄壁部2s的背面用RIE等進(jìn)行蝕刻，將薄壁部2s和單晶硅基板80的周邊部(圖13中的半導(dǎo)體基板3a)以及可動(dòng)元件5a分離(圖15(d))。這樣，可動(dòng)元件5a、可撓區(qū)域2a、半導(dǎo)體基板3a相互之間分別熱絕緣，在相互之間分別形成了熱絕緣區(qū)域7a、7b。
但是，在圖13的構(gòu)成例中，布線13a雖然是被設(shè)置在熱絕緣區(qū)域7a的下部面上，也可以如圖16那樣將布線(鋁布線)13b設(shè)置在熱絕緣區(qū)域7a的上面和下面的略中部，即在熱絕緣區(qū)域7a的內(nèi)部設(shè)置。
為了這樣形成布線13b，只要在圖14(e)所示保護(hù)薄膜84的形成工序后，在圖14(d)的工序中形成的槽83a中，通過圖15(b)所示的聚酰亞胺等有機(jī)物85的埋入工序只將聚酰亞胺埋入到略中央的部位，然后進(jìn)行圖15(a)所示的布線形成工序，然后再次通過圖15(b)所示的埋入工序埋入到槽83a中即可。
由于這樣將布線13b形成在熱絕緣區(qū)域7a的內(nèi)部，在后序工序的蝕刻工序等中對(duì)鋁有保護(hù)效果，可以實(shí)現(xiàn)可靠性高的布線構(gòu)造。
又，在上述布線構(gòu)造中，布線也可以設(shè)置在熱絕緣區(qū)域的上面(圖12(a))，通過在可撓區(qū)域、熱絕緣區(qū)域、半導(dǎo)體基板一面的側(cè)面上形成布線，與將布線設(shè)置在熱絕緣區(qū)域7a的內(nèi)部或者下面部的情況相比，布線的段差小，具有防止斷線的效果。
為了在熱絕緣區(qū)域的上面形成布線，只要在圖14(e)所示的保護(hù)膜84的形成工序后，在圖14(d)的工序中形成的槽83a中，通過圖15(b)所示的聚酰亞胺等有機(jī)物85的埋入工序埋入聚酰亞胺，然后用圖15(a)所示的布線形成工序在聚酰亞胺的上面形成布線即可。
實(shí)施例3以下說明實(shí)施例3。圖17為表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的立體圖。圖18為俯視圖。本實(shí)施例和實(shí)施例2的不同點(diǎn)在于，在實(shí)施例2中，給擴(kuò)散電阻6供給電力的布線4a通過熱絕緣區(qū)域7的上部與擴(kuò)散電阻6連接，而在本實(shí)施例中，先在跨半導(dǎo)體基板3和可撓區(qū)域2的薄壁部2S的部位形成例如由有機(jī)材料構(gòu)成的隅壁部29，在通過該隅壁部29的上部形成布線4a。即，在在本實(shí)施例中，布線4a不介入熱絕緣區(qū)域7。
該構(gòu)造通過，例如由異方性蝕刻在半導(dǎo)體基板的上面(可撓區(qū)域2的形成的面)側(cè)形成槽部，在該槽部中流入有機(jī)材料的樹脂(例如聚酰亞胺等)進(jìn)行高溫固化，從半導(dǎo)體的背面到現(xiàn)出隅壁部29為止用蝕刻除去后，在隅壁部29的上面通過鋁濺射形成布線4a的方法是制造可能的。
由于該布線4a是由鋁等熱傳導(dǎo)性非常好的材料，即使是截面積小，也可能有樹脂構(gòu)成的熱絕緣區(qū)域7的數(shù)分之一的熱阻抗，如果將該布線4a形成在熱絕緣區(qū)域7，不能確保布線4a的熱絕緣距離，結(jié)果存在不能獲得熱絕緣區(qū)域7的熱絕緣性能的問題。在本實(shí)施例中，由于不介入熱絕緣區(qū)域7形成布線4a，可以增大布線4a的熱絕緣距離抑制熱阻抗的降低，提高熱絕緣效果。又，隅壁部29可以增強(qiáng)熱絕緣區(qū)域7的機(jī)械強(qiáng)度。
這樣，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)中，和實(shí)施例2相比，可以提高熱絕緣效果，進(jìn)一步降低消耗電力。
實(shí)施例4以下說明實(shí)施例4。圖19為表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)造的立體圖，圖20為俯視圖。本實(shí)施例和實(shí)施例1的不同點(diǎn)在于，在實(shí)施例1中，可撓區(qū)域2的略四角片狀的4個(gè)薄壁部2S夾持可動(dòng)元件5略成十字形狀，而在本實(shí)施例的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)31中，可撓區(qū)域32的4個(gè)薄壁部32S呈L字形狀，各薄壁部32S的一端與在可動(dòng)元件35的四角形狀開口的上面周緣的各邊的中央部相連，各可撓區(qū)域32夾持中間的可動(dòng)元件35呈所謂的
字形狀。即可撓區(qū)域32的各薄壁部32S以可動(dòng)元件35為中心在四方向等間隔配置。進(jìn)一步，各薄壁部32S的另一端在介入熱絕緣區(qū)域37與是四角形狀的框體的半導(dǎo)體基板33的各邊的端部相連。
又，可撓區(qū)域32由上述薄壁部32S和鋁或者鎳構(gòu)成的薄膜32M所構(gòu)成這一點(diǎn)上與實(shí)施例1相同，在作為加熱手段的擴(kuò)散電阻36形成在薄壁部32S的表面上這一點(diǎn)也與實(shí)施例1相同。該擴(kuò)散電阻36通過設(shè)置在半導(dǎo)體基板33的4角的電極柱34以及布線34a由外部供給電力。由半導(dǎo)體基板33、可撓區(qū)域32、熱絕緣區(qū)域37構(gòu)成半導(dǎo)體裝置38。
上述半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)31，和實(shí)施例1相同，通過擴(kuò)散電阻36的溫度上升加熱可撓區(qū)域32，由薄壁部32S和薄膜32M的熱膨脹差讓可撓區(qū)域32向下方向變位(當(dāng)薄膜32M的熱膨脹系數(shù)比薄壁部32S要大時(shí))。通過可撓區(qū)域32向下方向變位，與可撓區(qū)域32連設(shè)的可動(dòng)元件35由于受到可撓區(qū)域32的熱應(yīng)力相對(duì)于半導(dǎo)體基板33向下方向變位。
在本實(shí)施例中，如上所述，由于各可撓區(qū)域32夾持中間的可動(dòng)元件35呈所謂的
字形狀，可動(dòng)元件35的變位包含相對(duì)于半導(dǎo)體基板33的水平方向的旋轉(zhuǎn)。又，由于各可撓區(qū)域32呈L字形狀，與僅為四角片壯的情況相比可以增長其長度，增大可撓區(qū)域32的變位，即可以增大可動(dòng)元件35的變位。并且半導(dǎo)體裝置38也可以作成圖3、圖6、圖9所示的任一構(gòu)成，可以獲得具有和上述相同效果的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
實(shí)施例5以下說明實(shí)施例5。圖21為表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)造的立體圖，圖22為俯視圖。本實(shí)施例的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)31a，是在上述可撓區(qū)域32夾持可動(dòng)元件35呈所謂的
字形狀的構(gòu)成中，在其間設(shè)置了連接可動(dòng)元件35和可撓區(qū)域32的熱膨脹區(qū)域37a。
這樣通過設(shè)置熱膨脹區(qū)域37a，可以提高可撓區(qū)域32和可動(dòng)元件35之間的熱絕緣性，防止由擴(kuò)散電阻36產(chǎn)生的熱向可動(dòng)元件35逃離。因此，和實(shí)施例4相比，可以有效地進(jìn)行可撓區(qū)域32的加熱，降低消耗電力。
又，在本實(shí)施例中，可撓區(qū)域32和半導(dǎo)體基板33的連接部分，或者可撓區(qū)域32和可動(dòng)元件35的連接部分附近為緩和可撓區(qū)域32變位時(shí)施加的應(yīng)力設(shè)置了圓角，在這一點(diǎn)上和圖11、圖12的實(shí)施例相同。例如，如圖22所示，從半導(dǎo)體基板33的各邊端部向內(nèi)方向凸出的凸出部39的基端部兩端形成了R形狀的圓角39a。
實(shí)施例6以下說明本發(fā)明的實(shí)施例6。圖23為表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)造的立體圖。本實(shí)施例的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41是由中空的略為四角形狀的框體的半導(dǎo)體基板43、從半導(dǎo)體基板43切離從半導(dǎo)體基板43的一邊介入熱絕緣區(qū)域47其一端連接的略四角片狀的薄壁部42S、形成為上面為四角形狀的開口隨著向下幅度越窄小的中空的四角錐臺(tái)形狀、在上述薄壁部42S的另一端上連設(shè)在上面開口部的周緣的可動(dòng)元件45、設(shè)置在上述薄壁部42S的上面、和薄壁部42S共同構(gòu)成可撓區(qū)域42的鋁薄膜或者鎳薄膜等的薄膜42M所構(gòu)成。
上述半導(dǎo)體基板43、薄壁部42S以及可動(dòng)元件45例如是由硅基板等半導(dǎo)體基板加工形成。又，在薄壁部42S的表面形成有作為加熱手段的雜質(zhì)擴(kuò)散電阻46(以下稱為擴(kuò)散電阻46)，該擴(kuò)散電阻46是通過設(shè)置在半導(dǎo)體基板43上與外部電源連接的電極柱44相連的布線44a供給電力使得溫度上升來加熱可撓區(qū)域42。薄膜42M是由鋁或者鎳等構(gòu)成，薄壁部42S是由硅等構(gòu)成，兩者具有不同的熱膨脹系數(shù)。
連接半導(dǎo)體基板43和可撓區(qū)域42的熱絕緣區(qū)域47和薄壁部42S具有相同的厚度，由氟系樹脂、聚酰亞胺等熱絕緣材料構(gòu)成，對(duì)半導(dǎo)體基板43和可撓區(qū)域42進(jìn)行熱絕緣。在此，半導(dǎo)體基板43和可撓區(qū)域42以及其間的熱絕緣區(qū)域47構(gòu)成半導(dǎo)體裝置48。又，上述半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41具有可撓區(qū)域42其一端支撐在半導(dǎo)體基板43上的單端支撐的梁構(gòu)造。
上述半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41，如果在擴(kuò)散電阻46上施加電力，其溫度上升，對(duì)可撓區(qū)域42加熱，由于構(gòu)成可撓區(qū)域42的薄膜42M和薄壁部42S的熱膨脹系數(shù)的差異而產(chǎn)生熱應(yīng)力。例如，作為薄膜42M由鋁、鎳等金屬薄膜形成時(shí)，其熱膨脹系數(shù)比構(gòu)成薄壁部42S的硅要大，可撓區(qū)域42向圖中下方向彎曲。然后，與可撓區(qū)域42連設(shè)的可動(dòng)元件45承受可撓區(qū)域42的熱應(yīng)力，相對(duì)于半導(dǎo)體基板43向下方向變位。
在本實(shí)施例中，由于可撓區(qū)域42為單端支撐梁構(gòu)造，可撓區(qū)域42的自由度可以增大，加熱時(shí)的可撓區(qū)域42的變位增大。為此，可動(dòng)元件45的的變位增大，獲得大的力。在此，半導(dǎo)體裝置48也可以采用實(shí)施例1中說明的圖3、圖6、圖9的任一構(gòu)成，獲得具有同樣效果的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
實(shí)施例7以下說明實(shí)施例7。圖24為表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41a構(gòu)造的立體圖，在本實(shí)施例中，和實(shí)施例6不同的點(diǎn)在于，在可撓區(qū)域42和可動(dòng)元件45之間設(shè)置的，由聚酰亞胺或者氟系樹脂等樹脂構(gòu)成的熱絕緣區(qū)域47a進(jìn)行連接。
這樣通過新設(shè)置熱膨脹區(qū)域47a，可以提高可撓區(qū)域42和可動(dòng)元件45之間的熱絕緣性，防止由擴(kuò)散電阻46產(chǎn)生的熱向可動(dòng)元件45逃離。因此，和實(shí)施例6相比，可以有效地進(jìn)行可撓區(qū)域42的加熱，降低消耗電力。
實(shí)施例8以下說明實(shí)施例8。圖25為表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41b構(gòu)造的立體圖，在本實(shí)施例中，和實(shí)施例7不同的點(diǎn)在于，可撓區(qū)域42的薄壁部47M是由具有和熱絕緣區(qū)域47同一材料的熱絕緣性的樹脂(例如聚酰亞胺、氟系樹脂)構(gòu)成。這樣，熱絕緣區(qū)域47和薄壁部47M可以同時(shí)形成，使得制造工藝簡單。
又，在該半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41b的可動(dòng)元件45上，從上面掘入形成凹部45H，與在可動(dòng)元件45上沒有形成凹部的情況(圖26所示的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41c的可動(dòng)元件45a)相比，可動(dòng)元件45的熱容量小，可撓區(qū)域42的溫度上升可以急速進(jìn)行。又，通過形成凹部45H可以減少可動(dòng)元件45的重量(體積)，具有對(duì)于外部的沖擊不會(huì)誤動(dòng)作的優(yōu)點(diǎn)。
實(shí)施例9以下說明本發(fā)明的實(shí)施例9。圖27為表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體微閥的構(gòu)造的一部分破斷的立體圖。該半導(dǎo)體微閥由加工基板形成的是流體元件的臺(tái)座50、在其上部由陽極接合、共晶接合等進(jìn)行接合的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所構(gòu)成，作為該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用圖1、圖2所示的可撓區(qū)域2夾持可動(dòng)元件5成十字形狀的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。
臺(tái)座50在和其表面上的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1的可動(dòng)元件5對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)置有相當(dāng)于流體的流路的貫通孔51(所謂的孔口)，在該貫通孔的上面開口部的周圍部形成有比周圍高凸出上面略為平面狀的臺(tái)部52。在此，可動(dòng)元件5相當(dāng)于所謂的閥體。
這樣構(gòu)成的半導(dǎo)體微閥55通過向擴(kuò)散電阻6供給電力，加熱可撓區(qū)域2依據(jù)薄壁部2S和薄膜2M的熱膨脹差異產(chǎn)生變位，與可撓區(qū)域2連設(shè)的可動(dòng)元件5變位。由該可動(dòng)元件5的變位使得其下面部和臺(tái)座50的臺(tái)部52之間的間隔變化，從而控制流過貫通孔51的流體量。
在本實(shí)施例的半導(dǎo)體微閥中，由于也在半導(dǎo)體基板3和可撓區(qū)域2之間設(shè)置了由聚酰亞胺等樹脂構(gòu)成熱絕緣區(qū)域7，可以防止加熱可撓區(qū)域2時(shí)的熱向半導(dǎo)體基板3逃離。為此，這種驅(qū)動(dòng)可以抑制消耗電力。
又，由于4個(gè)可撓區(qū)域2夾持中間的可動(dòng)元件5成十字形狀，可以獲得可動(dòng)元件5的控制精度良好、流體的控制精度的良好的半導(dǎo)體微閥。
圖27中半導(dǎo)體微閥的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部由圖11、圖12所示的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1a構(gòu)成的例如圖28所示。本構(gòu)成例的半導(dǎo)體微閥中，臺(tái)座50和半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1a通過介入由聚酰亞胺等構(gòu)成的間隔層53接合。
又，可撓區(qū)域2和可動(dòng)元件5之間也設(shè)置了熱絕緣區(qū)域7A，和圖27所示的半導(dǎo)體微閥相比可以進(jìn)一步減少從可撓區(qū)域2逃離的熱，這種驅(qū)動(dòng)可以抑制消耗電力。
又，在可撓區(qū)域2和半導(dǎo)體基板3的連接部分，或者可撓區(qū)域2和可動(dòng)元件5的連接部分附近為緩和可撓區(qū)域32變位時(shí)施加的應(yīng)力設(shè)置了圓角所產(chǎn)生的效果，和圖11、圖12所說明的相同。
進(jìn)一步，通過在臺(tái)座50和半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1a之間形成間隔層，具有以下效果。通常，半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1a由硅基板構(gòu)成，臺(tái)座50由玻璃基板構(gòu)成。由于這兩者是在高溫下接合(400℃下陽極接合)，常溫下由兩者的熱膨脹差異引起的收縮度的差異在兩者之間產(chǎn)生壓力。由于該壓力集中在半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1a的可撓區(qū)域2上，可撓區(qū)域2不能獲得充分的變位，使得半導(dǎo)體微閥的驅(qū)動(dòng)性能惡化。為此，通過在兩者之間設(shè)置間隔層53，可以吸收產(chǎn)生在兩者之間的壓力，起到緩和作用。
此外，本構(gòu)成例的半導(dǎo)體微閥的動(dòng)作和圖27的情況相同，在此省略其說明。
圖27中半導(dǎo)體微閥的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部由圖17所示的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)1b構(gòu)成的例如圖29所示。本構(gòu)成例的半導(dǎo)體微閥中，向加熱可撓區(qū)域2的擴(kuò)散電阻6供給電力的布線4a不介入熱絕緣區(qū)域7形成的這一點(diǎn)上和圖28所示的構(gòu)成例不同，由于可以延長熱傳導(dǎo)率良好的布線4a的熱絕緣距離，可以獲得進(jìn)一步提高了熱絕緣效果的半導(dǎo)體微閥，這種驅(qū)動(dòng)可以抑制消耗電力。
此外，本構(gòu)成例的半導(dǎo)體微閥的動(dòng)作和圖27的情況相同，在此省略其說明。
實(shí)施例10以下說明本發(fā)明的實(shí)施例10。圖30為表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體微閥的構(gòu)造的一部分破斷的立體圖。圖30所示的半導(dǎo)體微閥由加工基板形成的是流體元件的臺(tái)座56、在其上部由陽極接合、共晶接合等進(jìn)行接合的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所構(gòu)成，作為該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用圖19、圖20所示的可撓區(qū)域32夾持可動(dòng)元件35成所謂的
字形狀的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)31。
臺(tái)座56在和其表面上的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)31的可動(dòng)元件35對(duì)應(yīng)的位置上設(shè)置有相當(dāng)于流體的流路的貫通孔57(所謂的孔口)，在該貫通孔57的上面開口部的周圍部形成有比周圍高凸出上面略為平面狀的臺(tái)部58。在此，可動(dòng)元件35相當(dāng)于所謂的閥體。
這樣構(gòu)成的半導(dǎo)體微閥通過向擴(kuò)散電阻36供給電力，加熱可撓區(qū)域32依據(jù)薄壁部32S和薄膜32M的熱膨脹差異產(chǎn)生變位，與可撓區(qū)域32連設(shè)的可動(dòng)元件35變位。由該可動(dòng)元件35的變位使得其下面部和臺(tái)座56的臺(tái)部58之間的間隔變化，從而控制流過貫通孔57的流體量。
在本實(shí)施例的半導(dǎo)體微閥中，由于也在半導(dǎo)體基板33和可撓區(qū)域32之間設(shè)置了由聚酰亞胺等樹脂構(gòu)成熱絕緣區(qū)域37，可以防止加熱可撓區(qū)域32時(shí)的熱向半導(dǎo)體基板33逃離。為此，這種驅(qū)動(dòng)可以抑制消耗電力。
在本實(shí)施例的半導(dǎo)體微閥中，由于可撓區(qū)域32呈L字形狀可以增長其長度，為此增大了可撓區(qū)域32的變位，可以增大可動(dòng)元件35的變位。因此，可以獲得流體的流量控制范圍寬的半導(dǎo)體微閥。
圖30中的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部由圖21、圖22所示的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)31a構(gòu)成的例如圖31所示。本構(gòu)成例的半導(dǎo)體微閥中，在可撓區(qū)域32和可動(dòng)元件35之間也設(shè)置了熱絕緣區(qū)域37a，與圖30所示的半導(dǎo)體微閥相比，可以進(jìn)一步減少從可撓區(qū)域32逃離的熱，這種驅(qū)動(dòng)可以抑制消耗電力。
又，在可撓區(qū)域32和半導(dǎo)體基板33的連接部分，或者可撓區(qū)域32和可動(dòng)元件35的連接部分附近為緩和可撓區(qū)域32變位時(shí)施加的應(yīng)力設(shè)置了圓角所產(chǎn)生的效果，和圖21、圖22所說明的相同。
實(shí)施例11以下說明本發(fā)明的實(shí)施例11。圖32為表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體微繼電器的構(gòu)造的一部分剖視的立體圖。圖32中的半導(dǎo)體微繼電器由在表面上設(shè)置了固定接點(diǎn)67、68的固定元件的固定片65、在其上部由陽極接合、共晶接合等進(jìn)行接合的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)所構(gòu)成，該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)由圖23所示的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41構(gòu)成。
在半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41的可動(dòng)元件45的下面設(shè)置了可動(dòng)接點(diǎn)66，固定片65上的固定接點(diǎn)67、68在與可動(dòng)接點(diǎn)66對(duì)應(yīng)的位置與可動(dòng)接點(diǎn)可接觸的間隔設(shè)置。
在此，如果在擴(kuò)散電阻46流入電流加熱可撓區(qū)域42，由于薄壁部42S和薄膜42M的熱膨脹差異使得可撓區(qū)域42變位，可動(dòng)元件45變位。根據(jù)變位設(shè)置在可動(dòng)元件45的下面的可動(dòng)接點(diǎn)66和固定接點(diǎn)67、68接觸，固定接點(diǎn)67、68通過可動(dòng)接點(diǎn)66導(dǎo)通，繼電器接通。
本實(shí)施例的半導(dǎo)體微繼電器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部由半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41構(gòu)成，如實(shí)施例6所說明的那樣可以獲得提高了可撓區(qū)域42和半導(dǎo)體基板43的熱絕緣效果、消耗電力少的半導(dǎo)體微繼電器。又，半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41具有以半導(dǎo)體基板43為固定端的單端支撐梁構(gòu)造，可以獲得接點(diǎn)壓力大的半導(dǎo)體微繼電器。
實(shí)施例12以下說明本發(fā)明的實(shí)施例12。圖33為表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體微繼電器的構(gòu)造的立體圖。圖33所示的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部由圖25所示的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41b所構(gòu)成。
即本實(shí)施例的半導(dǎo)體微繼電器，連接可撓區(qū)域42和半導(dǎo)體基板43的熱絕緣區(qū)域47由例如和聚酰亞胺等同一材料構(gòu)成。
又，圖33所示的半導(dǎo)體微繼電器，在可動(dòng)元件45上設(shè)置了凹部45H，與沒有設(shè)置凹部的情況(參照?qǐng)D37)相比，可撓區(qū)域42的溫度上升可以急速進(jìn)行，可以減少可動(dòng)元件45的重量(體積)，在對(duì)外部的沖擊不會(huì)誤動(dòng)作這一點(diǎn)上和圖25所說明的相同。
以下說明本實(shí)施例的半導(dǎo)體微繼電器的制造方法。例如在硅基板等半導(dǎo)體基板43(參照?qǐng)D34(a))用氮化硅膜作為掩膜用KOH從下面蝕刻除去，形成間隙40(參照?qǐng)D34(b))。該間隙40成為半導(dǎo)體微繼電器中的可動(dòng)接點(diǎn)和固定接點(diǎn)之間的接點(diǎn)間隙。在此，硅基板的半導(dǎo)體基板43既可以是p型，也可以是n型，結(jié)晶取向?yàn)?amp;lt;100>是理想的。
然后，通過離子注入或者雜質(zhì)擴(kuò)散等方法在半導(dǎo)體基板43上面形成擴(kuò)散電阻46(參照?qǐng)D34(c))。在此，雜質(zhì)既可以是p型，也可以是n型。
然后，在半導(dǎo)體基板43的兩面上形成氮化硅膜等進(jìn)行模樣化。之后，在半導(dǎo)體基板43上面用KOH等進(jìn)行蝕刻除去(各向異性蝕刻)，在可動(dòng)元件45的上部形成凹部45H成為中空形狀，同時(shí)在半導(dǎo)體基板43下面用KOH等進(jìn)行蝕刻(各向異性蝕刻)除去設(shè)置凹部，在其底面部作為構(gòu)成可撓區(qū)域的薄壁部42S形成(參照?qǐng)D34(d))。
然后，在半導(dǎo)體基板43的上面用氮化硅膜作為掩膜，蝕刻除去后在成為熱絕緣區(qū)域47、47a的部分上形成孔部47B、47C(參照?qǐng)D35(a))。這時(shí)，蝕刻的深度與熱絕緣區(qū)域47、47a的厚度對(duì)應(yīng)。
然后，在其次的工序中，用濺射等形成鋁薄膜通過模樣化，形成向擴(kuò)散電阻46供給電力的布線49A(參照?qǐng)D35(b))。
然后，用聚酰亞胺等絕緣材料覆蓋半導(dǎo)體基板43的整個(gè)面，埋入孔部47B、47C。之后，對(duì)該埋入的部分和薄壁部42S上部的熱絕緣材料以外的熱絕緣材料用蝕刻進(jìn)行除去，熱絕緣區(qū)域47、47a和薄膜47M采用聚酰亞胺等同一材料形成(參照?qǐng)D35(c))。之后，熱絕緣區(qū)域47、47a的下面?zhèn)冗M(jìn)行蝕刻除去(參照?qǐng)D35(d))，在可動(dòng)元件45的下面?zhèn)扔秒婂冃纬捎山疴挼葮?gòu)成的可動(dòng)接點(diǎn)66(參照?qǐng)D35(e))。
然后，和這樣加工的半導(dǎo)體基板43，用陽極接合等方法接合用電鍍形成的金鈷等的固定接點(diǎn)67的固定片65(圖36(a))，最后用RIE等將可動(dòng)元件45以及可撓區(qū)域42從成為框體的半導(dǎo)體基板43切離，制造成半導(dǎo)體微繼電器(圖36(b))。即，制造成半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41b。
這樣，由于可撓區(qū)域42的薄膜47M和熱絕緣區(qū)域47為同一材料同時(shí)形成，制造工序簡單，可以降低成本。
本實(shí)施例的半導(dǎo)體微繼電器的可撓區(qū)域42的薄壁部42S和薄膜47構(gòu)成所謂雙金屬的構(gòu)成如圖38所示。如圖所示，10μm厚的硅構(gòu)成的薄壁部42S的上部作為47M形成20μm厚的聚酰亞胺(商品名Photonis)。該可撓區(qū)域42的平面尺寸為1000μm×1000μm。這時(shí)，可撓區(qū)域42的彎曲由以下的Timochenko的式子表示。1ρ=6(αSi-αph)ΔT(tSi+tph)tSi·tph·ESi·Eph3(tSi+tph)2tSitphESiEph+(tSiESi+tphEph)(tSi3ESi+tph3Eph)]]>
為在“弧度”單位中的“弧度”式中曲率ρ；W；位移聚酰亞胺的楊氏模量Eph4.90×109N/m2硅的楊氏模量Egi 1.90×1011N/m2聚酰亞胺的線膨脹系數(shù)αph 2.30×10-5/K硅的線膨脹系數(shù)αai 4.15×10-6/K聚酰亞胺的厚度tph20μm硅的厚度tai 10μm式中ΔT表示溫度變化。
在上述式中代入具體的數(shù)值計(jì)算的結(jié)果如圖39所示。如圖39所示，可撓區(qū)域42的溫度越高其變位(彎曲)越大。如果該彎曲比半導(dǎo)體微繼電器的可動(dòng)接點(diǎn)66和固定接點(diǎn)67、68的接點(diǎn)間隙要大時(shí)，可動(dòng)接點(diǎn)66和固定接點(diǎn)67、68接觸，繼電器接通。
在此，接點(diǎn)間隙為20μm，雙金屬在200℃的情況下考察雙金屬的動(dòng)作。如圖39所示，在200℃的下變位約為65μm。
半導(dǎo)體微繼電器為單端支撐梁構(gòu)造，與可撓區(qū)域42對(duì)應(yīng)的梁如圖40所示變位。其先端的變位Xa由Xa＝(Faτa3)/(3Ea la)表示。Fa為施加到梁的先端部上的力，ta為梁的厚度，τa為梁的長度，Ea為梁的楊氏模量。在此，la表示梁的截面2次力矩，其截面為長方形時(shí)，由于由la＝bata3/12(ba為梁的縱深幅度)表示，先端的彎曲Xa成為Xa＝4Faτa3/(bata3Ea)。根據(jù)該式，施加到梁前端部的力Fa由Fa＝(Xa ba ta3Ea)/(4τa3)表示。在此，設(shè)接點(diǎn)間隙為20μm，接點(diǎn)壓fa為fa＝((Xa-20μm)ba ta3Ea)/(4τa3)。由于前端部的彎曲Xa＝65μm，則接點(diǎn)壓fa為fa＝0.87gf＝8.5×10-2N。大致獲得接近1gf(9.8×10-2N)的接點(diǎn)壓。
實(shí)施例13以下說明本發(fā)明的實(shí)施例13。圖41為表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體微繼電器的構(gòu)造的立體圖。圖41所示的半導(dǎo)體微繼電器，圖33所示的半導(dǎo)體微繼電器的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)部由圖23所示的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)構(gòu)成，和圖33的不同點(diǎn)在于可撓區(qū)域42的薄膜42M由鋁薄膜或者鎳薄膜等金屬薄膜所構(gòu)成。
本實(shí)施例的半導(dǎo)體微繼電器，也是在可動(dòng)元件45上設(shè)置了凹部45H，與圖48所示的半導(dǎo)體微繼電器安陽沒有設(shè)置凹部的情況相比，可撓區(qū)域42的溫度上升可以急速進(jìn)行，可以減少可動(dòng)元件的重量(體積)，在對(duì)外部的沖擊防止誤動(dòng)作這一點(diǎn)上和實(shí)施例12相同。
以下說明圖41所示的半導(dǎo)體微繼電器的制造方法。首先說明構(gòu)成可撓區(qū)域42的薄膜42M由鋁薄膜構(gòu)成時(shí)的制造方法。
例如在硅基板等半導(dǎo)體基板43(參照?qǐng)D42(a))用氮化硅膜作為掩膜用KOH從下面蝕刻除去，形成間隙40(參照?qǐng)D42(b))。該間隙40成為半導(dǎo)體微繼電器中的可動(dòng)接點(diǎn)和固定接點(diǎn)之間的接點(diǎn)間隙。在此，硅基板的半導(dǎo)體基板43既可以是p型，也可以是n型，結(jié)晶取向?yàn)?amp;lt;100>是理想的。
然后，通過離子注入或者雜質(zhì)擴(kuò)散等方法在半導(dǎo)體基板43上面形成擴(kuò)散電阻46(參照?qǐng)D42(c))。在此，雜質(zhì)既可以是p型，也可以是n型。
然后，在半導(dǎo)體基板43的兩面上形成氮化硅膜等進(jìn)行模樣化。之后，在半導(dǎo)體基板43上面用KOH等進(jìn)行蝕刻除去(各向異性蝕刻)，在可動(dòng)元件45的上部形成凹部45H成為中空形狀，同時(shí)在半導(dǎo)體基板43下面用KOH等進(jìn)行蝕刻(各向異性蝕刻)除去設(shè)置凹部，在其底面部作為構(gòu)成可撓區(qū)域的薄壁部42S形成(參照?qǐng)D42(d))。
然后，在半導(dǎo)體基板43的上面用氮化硅膜作為掩膜，蝕刻除去后在成為熱絕緣區(qū)域47、47a的部分上形成孔部47B、47C(參照?qǐng)D43(a))。這時(shí)，蝕刻的深度與熱絕緣區(qū)域47、47a的厚度對(duì)應(yīng)。
然后，在其次的工序中，如圖43(b)所示，用濺射等形成鋁薄膜通過模樣化，形成構(gòu)成可撓區(qū)域的薄膜42M和向擴(kuò)散電阻46供給電力的布線49A。然后，用聚酰亞胺等絕緣材料覆蓋半導(dǎo)體基板43的整個(gè)面，埋入設(shè)置在半導(dǎo)體基板43上面的孔部47B、47C，對(duì)該埋入的部分以外的熱絕緣材料用蝕刻進(jìn)行除去，形成熱絕緣區(qū)域47、47a(參照?qǐng)D43(c))。
之后，熱絕緣區(qū)域47、47a的下面?zhèn)冗M(jìn)行蝕刻除去，形成僅由熱絕緣材料構(gòu)成的熱絕緣區(qū)域47、47a(參照?qǐng)D43(d))。然后，在可動(dòng)元件45的下面?zhèn)扔秒婂冃纬捎山疴挼葮?gòu)成的可動(dòng)接點(diǎn)66。
然后，和這樣加工的半導(dǎo)體基板43，用陽極接合等方法接合用電鍍形成的金鈷等的固定接點(diǎn)67的固定片65(參照?qǐng)D44(a))，最后用RIE等將可動(dòng)元件45以及可撓區(qū)域42從成為框體的半導(dǎo)體基板43切離，制造成半導(dǎo)體微繼電器。即，制造成半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41b(參照?qǐng)D44(b))。
然后，說明構(gòu)成圖41所示的半導(dǎo)體微繼電器的薄膜42M由鎳薄膜構(gòu)成時(shí)的制造方法。如圖45(a)～(e)的工序所示，在半導(dǎo)體基板43的下面形成間隙40的工序、在半導(dǎo)體基板43的上面形成擴(kuò)散電阻46的工序、在可動(dòng)元件45的上部形成凹部45的工序、形成可撓區(qū)域42的薄壁部42S的工序、形成后面將成為熱膨脹區(qū)域部分的孔部47B、47C的工序，和圖42(a)～(d)、圖43(a)中說明的工序相同，在此省略其說明。
接下來的工序，如圖46(a)所示，用濺射等形成鋁薄膜通過模樣化，形成向擴(kuò)散電阻46供給電力的布線49A等。然后，如圖46(b)所示，用聚酰亞胺等絕緣材料覆蓋半導(dǎo)體基板43的整個(gè)面，埋入設(shè)置在半導(dǎo)體基板43上面的孔部47B、47C，對(duì)該埋入的部分以外的熱絕緣材料用蝕刻進(jìn)行除去，形成熱絕緣區(qū)域47、47a。
之后，熱絕緣區(qū)域47、47a的下面?zhèn)冗M(jìn)行蝕刻除去(參照?qǐng)D46(c))，在薄壁部42S的上面用電鍍形成作為薄膜42M的鎳薄膜(參照?qǐng)D46(d))，在可動(dòng)元件45的下面?zhèn)扔秒婂冃纬捎山疴挼葮?gòu)成的可動(dòng)接點(diǎn)66(參照?qǐng)D46(e))。
然后，和這樣加工的半導(dǎo)體基板43，用陽極接合等方法接合用電鍍形成的金鈷等的固定接點(diǎn)67的固定片65(參照?qǐng)D47(a))，最后用RIE等將可動(dòng)元件45以及可撓區(qū)域42從成為框體的半導(dǎo)體基板43切離，制造成半導(dǎo)體微繼電器(參照?qǐng)D47(b))。即，制造成半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41a。
圖41所示的半導(dǎo)體微繼電器的可撓區(qū)域42的薄壁部42S和薄膜42M構(gòu)成所謂雙金屬的構(gòu)成如圖49所示。如圖所示，15μm厚的硅構(gòu)成的薄壁部42S的上部作為42M形成5μm厚的鋁薄膜?？蓳蠀^(qū)域42的平面尺寸為1000μm×1000μm。
這時(shí)，可撓區(qū)域42的彎曲由以下的Timochenko的式子表示。1ρ=6(αSi-αAl)ΔT(tSi+tAl)tSi·tAl·ESi·EAl3(tSi+tAl)2tSitAlESiEAl+(tSiESi+tAlEAl)(tSi3ESi+tAl3EAl)]]>
在“弧度”單位中的“弧度”式中曲率ρ；W；位移鋁的楊氏模量EAl 6.86×1010N/m2硅的楊氏模量Egi 1.90×1011N/m2鋁的線膨脹系數(shù)αAl 2.30×10-5/K硅的線膨脹系數(shù)αai4.15×10-6/K鋁的厚度tAl 5μm硅的厚度tai 15μm式中ΔT表示溫度變化。
在上述式中代入具體的數(shù)值計(jì)算的結(jié)果如圖50所示。如圖50所示，可撓區(qū)域42的溫度越高其變位(彎曲)越大。如果該彎曲比半導(dǎo)體微繼電器的可動(dòng)接點(diǎn)66和固定接點(diǎn)67、68的接點(diǎn)間隙要大時(shí)，可動(dòng)接點(diǎn)66和固定接點(diǎn)67、68接觸，繼電器接通。
在此，接點(diǎn)間隙為20μm，雙金屬在200℃的情況下考察雙金屬的動(dòng)作。如圖50所示，在200℃的下可撓區(qū)域42的變位約為70μm。
如上所述，由于接點(diǎn)壓fa由fa＝((Xa-20μm)ba ta3Ea)/(4τa3)表示，如果計(jì)算接點(diǎn)壓fa，可得fa＝0.82gf＝8.0×10-3N，獲得大致接近1gf(9.8×10-3N)的接點(diǎn)壓。
另一方面，作為薄膜42M如果采用鎳薄膜，由于鎳的熱膨脹系數(shù)比鋁要小，對(duì)溫度變化可撓區(qū)域42的變位(彎曲)小。然而，由于鎳的楊氏模量比鋁要大，可以產(chǎn)生大的熱應(yīng)力。
圖51為表示當(dāng)改變硅構(gòu)成的薄壁部42S的厚度在分別為鋁和鎳時(shí)的情況下可撓區(qū)域42的變位特性。鋁和鎳分別為5μm厚可撓區(qū)域42的溫度為200℃的情況下進(jìn)行了計(jì)算。圖中表明當(dāng)薄壁部42S的厚度在20μm處，鋁和鎳的特性發(fā)生逆轉(zhuǎn)，厚度在20μm以上時(shí)，薄膜42M由鎳構(gòu)成的情況下可撓區(qū)域42的變位特性大。這樣，薄壁部42S的厚度厚時(shí)采用鎳作為薄膜42M可以獲得良好的特性。
圖52為表示本實(shí)施例的半導(dǎo)體微繼電器的另一構(gòu)成例。圖52所示的半導(dǎo)體微繼電器和圖41所示的不同點(diǎn)在于，在圖52中固定片65和半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41a通過介入由聚酰亞胺構(gòu)成的間隔層63進(jìn)行接合(例如陽極接合)，可以吸收固定片65和半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)41a兩者之間的壓力，起到緩和作用這一點(diǎn)上和圖28對(duì)應(yīng)的實(shí)施例相同。
本實(shí)施例的半導(dǎo)體微繼電器的又一構(gòu)成例如圖57、58所示。圖58(a)、(b)分別為剖視圖、俯視圖。本實(shí)施例的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7由圖示的硅構(gòu)成的中空略四角形狀的框體的半導(dǎo)體基板3、其內(nèi)部介入懸垂部件4的4處進(jìn)行接合、從半導(dǎo)體基板懸垂的硅等構(gòu)成的可動(dòng)元件1所構(gòu)成。
該可動(dòng)元件1構(gòu)造為，讓上面為四角形狀的開口隨著向下寬度越窄小，形成為中空的四角錐臺(tái)形狀的中央的凸出部2由其上部的開口部四邊分別向外方延伸的片狀梁6支撐，4個(gè)梁6分別夾持凸出部2成略十字形狀構(gòu)成其腳部。然后，讓該梁6的上部重合接觸形成的由聚酰亞胺、氟系樹脂等構(gòu)成的懸垂部件4和半導(dǎo)體基板3的表面接合，將半導(dǎo)體基板3和可動(dòng)元件1接合。又，在梁6上設(shè)置有為加熱梁6的擴(kuò)散電阻等構(gòu)成的加熱部件5。
利用圖59和圖60說明半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的又一實(shí)施例。圖59為表示半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的一部分剖視的立體圖，圖60為俯視圖。如圖所示，本實(shí)施例的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10由由硅構(gòu)成的中空略四角形狀的框體的半導(dǎo)體基板13、其內(nèi)部介入懸垂部件4在4處進(jìn)行接合、從半導(dǎo)體基板13懸垂的硅等構(gòu)成的可動(dòng)元件11所構(gòu)成。
該可動(dòng)元件11構(gòu)造為，讓上面為四角形狀的開口隨著向下寬度越窄小，形成為中空的四角錐臺(tái)形狀的中央的凸出部12由其上部的開口部四邊分別向外方延伸的片狀4根梁16支撐，4個(gè)梁16分別夾持凸出部12成略
字形狀構(gòu)成其腳部。然后，讓該梁16的上部重合接觸形成的由聚酰亞胺、氟系樹脂等構(gòu)成的懸垂部件14和半導(dǎo)體基板13的表面接合，將半導(dǎo)體基板13和可動(dòng)元件11接合。
進(jìn)一步參照?qǐng)D61說明有關(guān)本發(fā)明的半導(dǎo)體微閥的實(shí)施例。圖61為一部分剖視的立體圖。該半導(dǎo)體微閥30由流體控制元件的閥座31和在其上部用陽極接合、金共晶接合進(jìn)行接合的閥體32所構(gòu)成。該閥體32和圖57、58所示的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)7具有相同的構(gòu)成。
閥座31其表面上對(duì)應(yīng)閥體32的凸出部2的位置設(shè)置有相當(dāng)于流體流路的孔部的流過孔口35，在比其周圍部凸出致平面狀的臺(tái)部36使包圍流過孔口35。
這時(shí)，在上述加熱部件5中流入電流使可動(dòng)元件1彎曲，可動(dòng)元件1變位。由于該可動(dòng)元件1的變位閥體32的凸出部2的下面部和閥座31的臺(tái)部36之間的間隙的間隔變化，從而控制流過孔口35的的流體的流量。
又，說明有關(guān)本發(fā)明的半導(dǎo)體微閥的另一實(shí)施例。圖62為表示對(duì)應(yīng)本發(fā)明實(shí)施例的半導(dǎo)體微閥的構(gòu)造一部分剖視的立體圖。該半導(dǎo)體微閥由流體控制元件的閥座41和在其上部用陽極接合、金共晶接合進(jìn)行接合的閥體42所構(gòu)成。該閥體42和圖59、60所示的半導(dǎo)體微傳動(dòng)機(jī)構(gòu)10具有相同的構(gòu)成。
在閥座41的表面上，與閥體42的凸出部12對(duì)應(yīng)的位置上，設(shè)置有相當(dāng)于流體的流路的孔部的孔口45，讓其包圍該孔口45在比周圍部凸出的上面形成有略呈平面狀的臺(tái)部46。
在此，在形成在梁16上的圖中未畫出的加熱部件中流入電流使可動(dòng)元件11的梁16彎曲，可動(dòng)元件11變位。由于該可動(dòng)元件11的變位閥體42的凸出部12的下面部和閥座41的臺(tái)部46之間的間隙的間隔變化，從而控制流過孔口45的的流體的流量。
如上所述，本發(fā)明的第1發(fā)明是由半導(dǎo)體基板、根據(jù)溫度變化相對(duì)于上述半導(dǎo)體基板變位的可撓區(qū)域、在上述半導(dǎo)體基板和上述可撓區(qū)域之間設(shè)置的連接上述半導(dǎo)體基板和上述可撓區(qū)域的樹脂制的熱絕緣區(qū)域構(gòu)成，通過在半導(dǎo)體基板和可撓區(qū)域之間設(shè)置樹脂制的熱絕緣區(qū)域，由于防止了當(dāng)可撓區(qū)域溫度變化時(shí)的熱的逃離，可以抑制消耗電力，進(jìn)一步其制造工序也簡單。
又，本發(fā)明的第2發(fā)明是在上述第1發(fā)明中，由于構(gòu)成上述熱絕緣區(qū)域的材料具有熱傳導(dǎo)率在0.4W/(m·℃)以下的特性，使得可撓區(qū)域和半導(dǎo)體簡板的熱絕緣性變好。
又，本發(fā)明的第3發(fā)明是在上述第2發(fā)明中，由于構(gòu)成上述熱絕緣區(qū)域的材料為聚酰亞胺，使得可撓區(qū)域和半導(dǎo)體簡板的熱絕緣性變好，同時(shí)制造變得容易。
又，本發(fā)明的第4發(fā)明是在上述第2發(fā)明中，由于構(gòu)成上述熱絕緣區(qū)域的材料為氟系樹脂，使得可撓區(qū)域和半導(dǎo)體簡板的熱絕緣性變好，同時(shí)制造變得容易。
又，本發(fā)明的第5發(fā)明是在上述第1～4中任一項(xiàng)發(fā)明中，由于在上述熱絕緣區(qū)域設(shè)置有比構(gòu)成上述熱絕緣區(qū)域的材料要硬的材料構(gòu)成增強(qiáng)層，可以提高半導(dǎo)體基板和可撓區(qū)域的連接強(qiáng)度。
又，本發(fā)明的第6發(fā)明是在上述第5發(fā)明中，由于上述增強(qiáng)層的楊氏模量在9.8×109N/m2以上，可以提高半導(dǎo)體基板和可撓區(qū)域的連接強(qiáng)度。
又，本發(fā)明的第7發(fā)明是在上述第6發(fā)明中，由于上述增強(qiáng)層為二氧化硅薄膜，可以提高半導(dǎo)體基板和可撓區(qū)域的連接強(qiáng)度。
又，本發(fā)明的第8發(fā)明是在上述第1～7中任一項(xiàng)發(fā)明中，由于上述半導(dǎo)體基板以及上述可撓區(qū)域與上述熱絕緣區(qū)域連接的部分相互成梳刀狀，可以提高半導(dǎo)體基板和可撓區(qū)域的連接強(qiáng)度。
又，本發(fā)明的第9發(fā)明，由于包括上述第1～8中任一項(xiàng)半導(dǎo)體裝置和與上述可撓區(qū)域連設(shè)的可動(dòng)元件，當(dāng)上述可撓區(qū)域的溫度變化時(shí)，上述可動(dòng)元件相對(duì)于上述半導(dǎo)體基板變位，加上在低消耗電力可以驅(qū)動(dòng)，可以獲得具有和上述第1～8的發(fā)明相同效果的半導(dǎo)體裝置。
又，本發(fā)明的第10發(fā)明是在上述第9發(fā)明中，由于上述可撓區(qū)域具有單端支撐梁構(gòu)造，可以獲得可動(dòng)元件的變位大的半導(dǎo)體裝置。
又，本發(fā)明的第11發(fā)明是在上述第9發(fā)明中，由于上述可動(dòng)元件由多個(gè)上述可撓區(qū)域支撐，可以穩(wěn)定支撐可動(dòng)元件。
又，本發(fā)明的第12發(fā)明是在上述第11發(fā)明中，由于上述可撓區(qū)域由上述可動(dòng)元件夾持成十字形狀，使得可動(dòng)元件的變位精度良好。
又，本發(fā)明的第13發(fā)明是在上述第11發(fā)明中，由于上述可動(dòng)元件的變位包含相對(duì)于上述半導(dǎo)體基板的基板面在水平方向旋轉(zhuǎn)的變位，使得可動(dòng)元件的變位增大。
又，本發(fā)明的第14發(fā)明是在上述第11和13發(fā)明中，由于上述可撓區(qū)域?yàn)榉謩e成L字形狀的4個(gè)可撓區(qū)域以上述可動(dòng)元件為中心在4個(gè)方向等間隔設(shè)置，可以增長可撓區(qū)域的長度，為此使得可動(dòng)元件的變位增大。
又，本發(fā)明的第15發(fā)明是在上述第9～14中任一項(xiàng)發(fā)明中，由于上述可撓區(qū)域由具有不同熱膨脹系數(shù)的至少2個(gè)區(qū)域構(gòu)成，根據(jù)熱膨脹系數(shù)的差異變位，可以獲得根據(jù)可撓區(qū)域的溫度變化的可撓區(qū)域的變位。
又，本發(fā)明的第16發(fā)明是在上述第15發(fā)明中，由于上述可撓區(qū)域包括由硅構(gòu)成的區(qū)域和由鋁構(gòu)成的區(qū)域，根據(jù)可撓區(qū)域的溫度變化，可以獲得根據(jù)鋁和硅的熱膨脹差異的可撓區(qū)域的變位。
又，本發(fā)明的第17發(fā)明是在上述第15發(fā)明中，由于上述可撓區(qū)域包括由硅構(gòu)成的區(qū)域和由鎳構(gòu)成的區(qū)域，根據(jù)可撓區(qū)域的溫度變化，可以獲得根據(jù)鎳和硅的熱膨脹差異的可撓區(qū)域的變位。
又，本發(fā)明的第18發(fā)明是在上述第15發(fā)明中，由于構(gòu)成上述可撓區(qū)域的區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域是由和上述熱絕緣區(qū)域?yàn)橥徊牧蠘?gòu)成的區(qū)域，由于可以同時(shí)形成可撓區(qū)域和熱絕緣區(qū)域，使得制造工序變得簡單，可以抑制成本。
又，本發(fā)明的第19發(fā)明是在上述第18發(fā)明中，由于上述可撓區(qū)域包括由硅構(gòu)成的區(qū)域，同時(shí)包括作為和上述熱絕緣區(qū)域?yàn)橥徊牧蠘?gòu)成的區(qū)域是由聚酰亞胺構(gòu)成的區(qū)域，除和上述第18發(fā)明同樣的效果以外，根據(jù)可撓區(qū)域的溫度變化，可以獲得根據(jù)硅和聚酰亞胺的熱膨脹差異的可撓區(qū)域的變位，并且由于聚酰亞胺使得可撓區(qū)域的熱絕緣性良好。
又，本發(fā)明的第20發(fā)明是在上述第18發(fā)明中，由于上述可撓區(qū)域包括由硅構(gòu)成的區(qū)域，同時(shí)包括作為和上述熱絕緣區(qū)域?yàn)橥徊牧蠘?gòu)成的區(qū)域是由氟系樹脂構(gòu)成的區(qū)域，除和上述第18發(fā)明同樣的效果，根據(jù)可撓區(qū)域的溫度變化，可以獲得根據(jù)硅和氟系樹脂的熱膨脹差異的可撓區(qū)域的變位，并且由于聚酰亞胺使得可撓區(qū)域的熱絕緣性良好。
又，本發(fā)明的第21發(fā)明是在上述第9～14中任一項(xiàng)發(fā)明中，由于上述可撓區(qū)域由形狀記憶合金構(gòu)成，可以獲得根據(jù)可撓區(qū)域的溫度變化的可撓區(qū)域的變位。
又，本發(fā)明的第22發(fā)明是在上述第9～21中任一項(xiàng)發(fā)明中，由于在上述可撓區(qū)域和上述可動(dòng)元件之間設(shè)置有連接上述可撓區(qū)域和上述可動(dòng)元件的由樹脂構(gòu)成的熱絕緣區(qū)域，可以確?？蓳蠀^(qū)域和可動(dòng)元件的熱絕緣性，可以更加抑制當(dāng)可撓區(qū)域溫度變化時(shí)的消耗電力。
又，本發(fā)明的第23發(fā)明是在上述第22發(fā)明中，由于設(shè)置在上述半導(dǎo)體基板和上述可撓區(qū)域之間的熱絕緣區(qū)域的剛性和設(shè)置在上述可撓區(qū)域和上述可動(dòng)元件之間的熱絕緣區(qū)域的剛性不同，根據(jù)各熱絕緣區(qū)域的剛性的差異確定可動(dòng)元件的變位方向。
又，本發(fā)明的第24發(fā)明是在上述第9～23中任一項(xiàng)發(fā)明中，由于包括為加熱上述可撓區(qū)域的加熱部件，由加熱部件可以讓可撓區(qū)域溫度變化。
又，本發(fā)明的第25發(fā)明是在上述第9～24中任一項(xiàng)發(fā)明中，由于向?yàn)榧訜嵘鲜隹蓳蠀^(qū)域的加熱部件供給電力的布線不介入上述熱絕緣區(qū)域形成，可以增大上述布線的熱絕緣距離，使得可撓區(qū)域的熱絕緣性良好。
又，本發(fā)明的第26發(fā)明是在上述第9～25中任一項(xiàng)發(fā)明中，由于在上述可動(dòng)元件上形成有凹部，通過減少可動(dòng)元件的熱容量，可以使得可撓區(qū)域的溫度變化提早。
又，本發(fā)明的第27發(fā)明是在上述第9～26中任一項(xiàng)發(fā)明中，由于在上述可撓區(qū)域和上述可動(dòng)元件的連接部分或者在上述可撓區(qū)域和上述半導(dǎo)體基板的連接部分附近設(shè)置有緩和應(yīng)力的圓角，通過由圓角將可撓區(qū)域變位時(shí)施加到該連接部分附近的應(yīng)力分散，可以防止該部分的破壞。
又，本發(fā)明的第28發(fā)明是在上述第27發(fā)明中，由于在上述半導(dǎo)體基板上形成有向和上述可撓區(qū)域的連接部分凸出的凸出部，上述圓角形成為在上述凸出部的基端部兩端上上述半導(dǎo)體基板中的基板面上的形狀呈R形狀，通過由圓角將可撓區(qū)域變位時(shí)施加到凸出部的基端部兩端的應(yīng)力分散，可以防止該部分的破壞。
又，本發(fā)明的第29發(fā)明是在上述第27發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，由于從基板面蝕刻半導(dǎo)體基板，設(shè)置凹部，作為上述可撓區(qū)域形成其底面部，在上述凹部的上述底面部和側(cè)面部交界處形成犧牲層，用蝕刻除去上述犧牲層，成為R形狀來形成上述圓角，可以利用擴(kuò)散犧牲層的等方性形成圓角，進(jìn)一步通過由圓角將可撓區(qū)域變位時(shí)施加到上述凹部底面部和側(cè)面部的交界處的應(yīng)力分散，可以防止該部分的破壞。
又，本發(fā)明的第30發(fā)明，由于包括上述第9～29中任一項(xiàng)發(fā)明的半導(dǎo)體裝置、接合上述半導(dǎo)體裝置、具有根據(jù)上述可動(dòng)元件的變位變化流過的流體量的流路的流體元件，加上低消耗電力就可以驅(qū)動(dòng)，可以獲得和上述第9～29發(fā)明具有相同效果的半導(dǎo)體微閥。
又，本發(fā)明的第31發(fā)明是在上述第30發(fā)明中，由于上述半導(dǎo)體裝置和上述流體元件通過陽極接合進(jìn)行接合，使得兩者的接合成為可能。
又，本發(fā)明的第32發(fā)明是在上述第30發(fā)明中，由于上述半導(dǎo)體裝置和上述流體元件通過共晶接合進(jìn)行接合，使得兩者的接合成為可能。
又，本發(fā)明的第33發(fā)明是在上述第30發(fā)明中，由于上述半導(dǎo)體裝置和上述流體元件通過介入間隔層進(jìn)行接合，半導(dǎo)體裝置和流體元件接合時(shí)的兩者的熱膨脹差由間隔層吸收，可以抑制施加到可撓區(qū)域的壓力。
又，本發(fā)明的第34發(fā)明是在上述第33發(fā)明中，由于上述間隔層由聚酰亞胺構(gòu)成，半導(dǎo)體裝置和流體元件接合時(shí)的兩者的熱膨脹差由聚酰亞胺的彈性吸收，可以抑制施加到可撓區(qū)域的壓力。
又，本發(fā)明的第35發(fā)明，由于包括上述第9～29中任一項(xiàng)半導(dǎo)體裝置、在上述可動(dòng)元件上設(shè)置可動(dòng)接點(diǎn)并具有在其對(duì)應(yīng)的位置處和上述可動(dòng)接點(diǎn)接觸可能的固定接點(diǎn)、在上述半導(dǎo)體裝置上接合的固定元件，除低消耗電力就可以驅(qū)動(dòng)以外，可以獲得和上述第9～29發(fā)明具有相同效果的半導(dǎo)體微繼電器。
又，本發(fā)明的第36發(fā)明是在上述第35發(fā)明中，由于上述固定接點(diǎn)是通過和上述可動(dòng)接點(diǎn)接觸經(jīng)過上述可動(dòng)接點(diǎn)相互導(dǎo)通和離開的接點(diǎn)，可以獲得可以將離間后的固定接點(diǎn)導(dǎo)通的半導(dǎo)體微繼電器。
又，本發(fā)明的第37發(fā)明是在上述第35和36發(fā)明中，由于上述可動(dòng)接點(diǎn)和上述固定接點(diǎn)是金鈷，使得可動(dòng)接點(diǎn)和固定接點(diǎn)的導(dǎo)通成為可能。
又，本發(fā)明的第38發(fā)明是在上述第35～37中任一項(xiàng)發(fā)明中，由于上述半導(dǎo)體裝置和上述固定元件通過陽極接合進(jìn)行接合，使得兩者的接合成為可能。
又，本發(fā)明的第39發(fā)明是在上述第35～37中任一項(xiàng)發(fā)明中，由于上述半導(dǎo)體裝置和上述固定元件通過共晶接合進(jìn)行接合，使得兩者的接合成為可能。
又，本發(fā)明的第40發(fā)明是在上述第35～37中任一項(xiàng)發(fā)明中，由于上述半導(dǎo)體裝置和上述固定元件通過介入間隔層進(jìn)行接合，半導(dǎo)體裝置和流體元件接合時(shí)的兩者的熱膨脹差由間隔層吸收，可以抑制施加到可撓區(qū)域的壓力。
又，本發(fā)明的第41發(fā)明是在上述第40發(fā)明中，由于上述間隔層是聚酰亞胺，半導(dǎo)體裝置和流體元件接合時(shí)的兩者的熱膨脹差由聚酰亞胺的彈性吸收，可以抑制施加到可撓區(qū)域的壓力。
又，本發(fā)明的第42發(fā)明，是在上述第18半導(dǎo)體裝置的制造方法中，由于包括將半導(dǎo)體基板的一面蝕刻除去作為構(gòu)成上述可撓區(qū)域的1個(gè)區(qū)域形成其底面部、同時(shí)將上述半導(dǎo)體基板的另一面蝕刻除去形成上述可動(dòng)元件的凹部的工序、將上述半導(dǎo)體基板的上述另一面蝕刻除去、形成成為至少在上述半導(dǎo)體基板和上述可撓區(qū)域之間設(shè)置的上述熱絕緣區(qū)域的部分的工序、在成為上述熱絕緣區(qū)域的部分埋入熱絕緣材料形成上述熱絕緣區(qū)域同時(shí)將上述熱絕緣材料涂敷在上述半導(dǎo)體基板的上述另一面上形成構(gòu)成上述可撓區(qū)域的1個(gè)區(qū)域的工序，通過熱絕緣區(qū)域和構(gòu)成可撓區(qū)域的1個(gè)區(qū)域采用同一種材料同時(shí)形成，使得制造工序簡單，可以降低成本。
又，本發(fā)明的第43發(fā)明，是在上述第16發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，由于包括將半導(dǎo)體基板的一面蝕刻除去作為構(gòu)成上述可撓區(qū)域的1個(gè)區(qū)域形成其底面部、同時(shí)將上述半導(dǎo)體基板的另一面蝕刻除去形成上述可動(dòng)元件的凹部的工序、將上述半導(dǎo)體基板的上述另一面蝕刻除去、形成成為至少在上述半導(dǎo)體基板和上述可撓區(qū)域之間設(shè)置的上述熱絕緣區(qū)域的部分的工序、在上述半導(dǎo)體基板的上述另一面上形成鋁薄膜形成上述可撓區(qū)域的由鋁構(gòu)成的區(qū)域和向上述加熱裝置供給電力的布線的工序、在成為上述熱絕緣區(qū)域的部分埋入熱絕緣材料形成上述熱絕緣區(qū)域的工序，通過可撓區(qū)域的由鋁構(gòu)成的區(qū)域和向加熱裝置供給電力的布線同時(shí)形成，使得制造工序簡單，可以降低成本。
又，本發(fā)明的第44發(fā)明，是在上述第17發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，由于包括將半導(dǎo)體基板的一面蝕刻除去作為構(gòu)成上述可撓區(qū)域的1個(gè)區(qū)域形成其底面部、同時(shí)將上述半導(dǎo)體基板的另一面蝕刻除去形成上述可動(dòng)元件的凹部的工序、將上述半導(dǎo)體基板的上述另一面蝕刻除去、形成成為至少在上述半導(dǎo)體基板和上述可撓區(qū)域之間設(shè)置的上述熱絕緣區(qū)域的部分的工序、形成向上述加熱裝置供給電力的布線的工序、在成為上述熱絕緣區(qū)域的部分埋入熱絕緣材料形成上述熱絕緣區(qū)域的工序、在上述半導(dǎo)體基板的上述另一面上作為上述可撓區(qū)域的由鎳構(gòu)成的區(qū)域形成鎳薄膜的工序，可以設(shè)置可撓區(qū)域的由鎳構(gòu)成的區(qū)域。
又，本發(fā)明的第45發(fā)明是在上述第1發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，由于包括將半導(dǎo)體基板的一面蝕刻除去、形成成為至少在上述半導(dǎo)體基板和上述可撓區(qū)域之間設(shè)置的上述熱絕緣區(qū)域的部分的工序、在成為上述熱絕緣區(qū)域的部分埋入熱絕緣材料的工序、將半導(dǎo)體基板的另一面蝕刻除去形成上述熱絕緣區(qū)域的工序，可以在半導(dǎo)體基板和可撓區(qū)域之間形成熱絕緣區(qū)域。
又，本發(fā)明的第46發(fā)明是在上述第5發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，由于包括將半導(dǎo)體基板的一面蝕刻除去、形成成為至少在上述半導(dǎo)體基板和上述可撓區(qū)域之間設(shè)置的上述熱絕緣區(qū)域的部分的工序、在上述熱絕緣區(qū)域形成成為增強(qiáng)層的工序、在成為上述熱絕緣區(qū)域的部分埋入熱絕緣材料的工序、將半導(dǎo)體基板的另一面蝕刻除去形成上述熱絕緣區(qū)域的工序，可以在半導(dǎo)體基板和可撓區(qū)域之間形成熱絕緣區(qū)域，同時(shí)在該熱絕緣區(qū)域形成增強(qiáng)層。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體裝置，其特征是由半導(dǎo)體基板、根據(jù)溫度變化相對(duì)于所述半導(dǎo)體基板變位的可撓區(qū)域、在所述半導(dǎo)體基板和所述可撓區(qū)域之間設(shè)置的連接所述半導(dǎo)體基板和所述可撓區(qū)域的樹脂制的熱絕緣區(qū)域構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是構(gòu)成所述熱絕緣區(qū)域的材料具有熱傳導(dǎo)率在0.4W/(m·℃)以下的特性。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是構(gòu)成所述熱絕緣區(qū)域的材料為聚酰亞胺。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是構(gòu)成所述熱絕緣區(qū)域的材料為氟系樹脂。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是在所述熱絕緣區(qū)域設(shè)置有比構(gòu)成所述熱絕緣區(qū)域的材料要硬的材料構(gòu)成增強(qiáng)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述增強(qiáng)層的楊氏模量在9.8×109N/m2以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述增強(qiáng)層為二氧化硅薄膜。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～7中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述半導(dǎo)體基板以及所述可撓區(qū)域與所述熱絕緣區(qū)域連接的部分相互成梳刀狀。
9.一種半導(dǎo)體裝置，其特征是包括權(quán)利要求1～8中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置和與所述可撓區(qū)域連設(shè)的可動(dòng)元件，當(dāng)所述可撓區(qū)域的溫度變化時(shí)，所述可動(dòng)元件相對(duì)于所述半導(dǎo)體基板變位。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述可撓區(qū)域具有單端支撐梁構(gòu)造。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述可動(dòng)元件由多個(gè)所述可撓區(qū)域支撐。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述可撓區(qū)域由所述可動(dòng)元件夾持成十字形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述可動(dòng)元件的變位包含相對(duì)于所述半導(dǎo)體基板的基板面在水平方向旋轉(zhuǎn)的變位。
14.根據(jù)權(quán)利要求11或13所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述可撓區(qū)域?yàn)榉謩e成L字形狀的4個(gè)可撓區(qū)域以所述可動(dòng)元件為中心在4個(gè)方向等間隔設(shè)置。
15.根據(jù)權(quán)利要求9～14中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述可撓區(qū)域由具有不同熱膨脹系數(shù)的至少2個(gè)區(qū)域構(gòu)成，根據(jù)熱膨脹系數(shù)的差異變位。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述可撓區(qū)域包括由硅構(gòu)成的區(qū)域和由鋁構(gòu)成的區(qū)域。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述可撓區(qū)域包括由硅構(gòu)成的區(qū)域和由鎳構(gòu)成的區(qū)域。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是構(gòu)成所述可撓區(qū)域的區(qū)域中的至少一個(gè)區(qū)域是由和所述熱絕緣區(qū)域?yàn)橥徊牧蠘?gòu)成的區(qū)域。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述可撓區(qū)域包括由硅構(gòu)成的區(qū)域，同時(shí)包括作為和所述熱絕緣區(qū)域?yàn)橥徊牧蠘?gòu)成的區(qū)域是由聚酰亞胺構(gòu)成的區(qū)域。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述可撓區(qū)域包括由硅構(gòu)成的區(qū)域，同時(shí)包括作為和所述熱絕緣區(qū)域?yàn)橥徊牧蠘?gòu)成的區(qū)域是由氟系樹脂構(gòu)成的區(qū)域。
21.根據(jù)權(quán)利要求9～14中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是所述可撓區(qū)域由形狀記憶合金構(gòu)成。
22.根據(jù)權(quán)利要求9～21中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是在所述可撓區(qū)域和所述可動(dòng)元件之間設(shè)置有連接所述可撓區(qū)域和所述可動(dòng)元件的由樹脂構(gòu)成的熱絕緣區(qū)域。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是設(shè)置在所述半導(dǎo)體基板和所述可撓區(qū)域之間的熱絕緣區(qū)域的剛性和設(shè)置在所述可撓區(qū)域和所述可動(dòng)元件之間的熱絕緣區(qū)域的剛性不同。
24.根據(jù)權(quán)利要求9～23中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是包括為加熱所述可撓區(qū)域的加熱部件。
25.根據(jù)權(quán)利要求9～24中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是向?yàn)榧訜崴隹蓳蠀^(qū)域的加熱部件供給電力的布線不介入所述熱絕緣區(qū)域形成。
26.根據(jù)權(quán)利要求9～25中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是在所述可動(dòng)元件上形成有凹部。
27.根據(jù)權(quán)利要求9～26中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是在所述可撓區(qū)域和所述可動(dòng)元件的連接部分或者在所述可撓區(qū)域和所述半導(dǎo)體基板的連接部分附近設(shè)置有緩和應(yīng)力的圓角。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體裝置，其特征是在所述半導(dǎo)體基板上形成有向和所述可撓區(qū)域的連接部分凸出的凸出部，所述圓角形成為在所述凸出部的基端部兩端上所述半導(dǎo)體基板中的基板面上的形狀呈R形狀。
29.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是在權(quán)利要求27所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，從基板面蝕刻半導(dǎo)體基板，設(shè)置凹部，作為所述可撓區(qū)域形成其底面部，在所述凹部的所述底面部和側(cè)面部交界處形成犧牲層，用蝕刻除去所述犧牲層，成為R形狀來形成所述圓角。
30.一種半導(dǎo)體微閥，其特征是包括權(quán)利要求9～29中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置、接合所述半導(dǎo)體裝置、具有根據(jù)所述可動(dòng)元件的變位變化流過的流體量的流路的流體元件。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的半導(dǎo)體微閥，其特征是所述半導(dǎo)體裝置和所述流體元件通過陽極接合進(jìn)行接合。
32.根據(jù)權(quán)利要求30所述的半導(dǎo)體微閥，其特征是所述半導(dǎo)體裝置和所述流體元件通過共晶接合進(jìn)行接合。
33.根據(jù)權(quán)利要求30所述的半導(dǎo)體微閥，其特征是所述半導(dǎo)體裝置和所述流體元件通過介入間隔層進(jìn)行接合。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的半導(dǎo)體微閥，其特征是所述間隔層由聚酰亞胺構(gòu)成。
35.一種半導(dǎo)體微繼電器，其特征是包括權(quán)利要求9～29中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體裝置、在所述可動(dòng)元件上設(shè)置可動(dòng)接點(diǎn)、具有在其對(duì)應(yīng)的位置處和所述可動(dòng)接點(diǎn)接觸可能的固定接點(diǎn)、在所述半導(dǎo)體裝置上接合的固定元件。
36.根據(jù)權(quán)利要求35所述的半導(dǎo)體微繼電器，其特征是所述固定接點(diǎn)是通過和所述可動(dòng)接點(diǎn)接觸經(jīng)過所述可動(dòng)接點(diǎn)相互導(dǎo)通和離開的接點(diǎn)。
37.根據(jù)權(quán)利要求35或36所述的半導(dǎo)體微繼電器，其特征是所述可動(dòng)接點(diǎn)和所述固定接點(diǎn)是金鈷。
38.根據(jù)權(quán)利要求35～37中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體微繼電器，其特征是所述半導(dǎo)體裝置和所述固定元件通過陽極接合進(jìn)行接合。
39.根據(jù)權(quán)利要求35～37中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體微繼電器，其特征是所述半導(dǎo)體裝置和所述固定元件通過共晶接合進(jìn)行接合。
40.根據(jù)權(quán)利要求35～37中任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體微繼電器，其特征是所述半導(dǎo)體裝置和所述固定元件通過介入間隔層進(jìn)行接合。
41.根據(jù)權(quán)利要求40所述的半導(dǎo)體微繼電器，其特征是所述間隔層是聚酰亞胺。
42.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是在權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，包括將半導(dǎo)體基板的一面蝕刻除去作為構(gòu)成所述可撓區(qū)域的1個(gè)區(qū)域形成其底面部、同時(shí)將所述半導(dǎo)體基板的另一面蝕刻除去形成所述可動(dòng)元件的凹部的工序、將所述半導(dǎo)體基板的所述另一面蝕刻除去、形成成為至少在所述半導(dǎo)體基板和所述可撓區(qū)域之間設(shè)置的所述熱絕緣區(qū)域的部分的工序、在成為所述熱絕緣區(qū)域的部分埋入熱絕緣材料形成所述熱絕緣區(qū)域同時(shí)將所述熱絕緣材料涂敷在所述半導(dǎo)體基板的所述另一面上形成構(gòu)成所述可撓區(qū)域的1個(gè)區(qū)域的工序。
43.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是在權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，包括將半導(dǎo)體基板的一面蝕刻除去作為構(gòu)成所述可撓區(qū)域的1個(gè)區(qū)域形成其底面部、同時(shí)將所述半導(dǎo)體基板的另一面蝕刻除去形成所述可動(dòng)元件的凹部的工序、將所述半導(dǎo)體基板的所述另一面蝕刻除去、形成成為至少在所述半導(dǎo)體基板和所述可撓區(qū)域之間設(shè)置的所述熱絕緣區(qū)域的部分的工序、在所述半導(dǎo)體基板的所述另一面上形成鋁薄膜形成所述可撓區(qū)域的由鋁構(gòu)成的區(qū)域和向所述加熱裝置供給電力的布線的工序、在成為所述熱絕緣區(qū)域的部分埋入熱絕緣材料形成所述熱絕緣區(qū)域的工序。
44.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是在權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法中，包括將半導(dǎo)體基板的一面蝕刻除去作為構(gòu)成所述可撓區(qū)域的1個(gè)區(qū)域形成其底面部、同時(shí)將所述半導(dǎo)體基板的另一面蝕刻除去形成所述可動(dòng)元件的凹部的工序、將所述半導(dǎo)體基板的所述另一面蝕刻除去、形成成為至少在所述半導(dǎo)體基板和所述可撓區(qū)域之間設(shè)置的所述熱絕緣區(qū)域的部分的工序、形成向所述加熱裝置供給電力的布線的工序、在成為所述熱絕緣區(qū)域的部分埋入熱絕緣材料形成所述熱絕緣區(qū)域的工序、在所述半導(dǎo)體基板的所述另一面上作為所述可撓區(qū)域的由鎳構(gòu)成的區(qū)域形成鎳薄膜的工序。
45.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是包括將半導(dǎo)體基板的一面蝕刻除去、形成成為至少在所述半導(dǎo)體基板和所述可撓區(qū)域之間設(shè)置的所述熱絕緣區(qū)域的部分的工序、在成為所述熱絕緣區(qū)域的部分埋入熱絕緣材料的工序、將半導(dǎo)體基板的另一面蝕刻除去形成所述熱絕緣區(qū)域的工序。
46.根據(jù)權(quán)利要求5中所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其特征是包括將半導(dǎo)體基板的一面蝕刻除去、形成成為至少在所述半導(dǎo)體基板和所述可撓區(qū)域之間設(shè)置的所述熱絕緣區(qū)域的部分的工序、在所述熱絕緣區(qū)域形成成為增強(qiáng)層的工序、在成為所述熱絕緣區(qū)域的部分埋入熱絕緣材料的工序、將半導(dǎo)體基板的另一面蝕刻除去形成所述熱絕緣區(qū)域的工序。
全文摘要
一種半導(dǎo)體裝置是由半導(dǎo)體基板3、可撓區(qū)域2、連接半導(dǎo)體基板3和可撓區(qū)域2的熱絕緣區(qū)域7構(gòu)成。所述熱絕緣區(qū)域由熱絕緣材料聚酰亞胺或氟系樹脂構(gòu)成。所述可撓區(qū)域連設(shè)的可動(dòng)元件5,由具有不同熱膨脹系數(shù)的薄壁部2S和薄膜部2M構(gòu)成。在所述可撓區(qū)域2設(shè)置加熱部件(例如擴(kuò)散電阻6),當(dāng)加熱部件進(jìn)行加熱使所述可撓區(qū)域的溫度變化時(shí),所述可動(dòng)元件5相對(duì)于所述半導(dǎo)體基板3變位。
文檔編號(hào)F15C5/00GK1265451SQ0010273
公開日2000年9月6日 申請(qǐng)日期2000年2月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年2月23日
發(fā)明者友成惠昭, 吉田仁, 鐮倉將有, 河田裕志, 齋藤公昭, 信時(shí)和弘, 荻原淳, 長尾修一 申請(qǐng)人:松下電工株式會(huì)社