CN101405215A

CN101405215A - 微结构、微机械、以及微结构和微机械的制造方法

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Publication number: CN101405215A
Application number: CNA2007800096623A
Authority: CN
Inventors: 山口真弓; 泉小波
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2007-05-08
Publication date: 2009-04-08
Anticipated expiration: 2027-05-08
Also published as: EP2029475A4; US9130012B2; US8741682B2; CN101405215B; WO2007135878A1; KR101416512B1; US8138560B2; US20140262000A1; US20120171843A1; KR20090014142A; US20080176046A1; EP2029475B1; EP2029475A1

Abstract

本发明提供一种微结构、微机械、以及微结构和微机械的制造方法。制造微结构和微机械而无需牺牲层蚀刻。分离层102被形成于衬底101上方，并且作为可移动电极的层103被形成于分离层102上方。在分离层102的界面处，作为可移动电极的层103被从衬底分离开。作为固定电极的层106被形成于另一衬底105上方。作为可移动电极的层103隔着部分地设置的间隔层103被固定到衬底105上，使得作为可移动电极的层103与作为固定电极的层106彼此相对置。

Description

微结构、微机械、以及微结构和微机械的制造方法

技术领域

[0001]

本发明涉及用于构成微机械的微结构、微机械，以及半导体器件。此外，本发明涉及微结构和包含微结构的微机械之制造方法。

背景技术

[0002]

微机械也被称为MEMS(Micro Electro Mechanical System，微机电系统)或者MST(Micro System Technology，微系统技术)，是指结合了微型的机械的微结构和电路的综合系统(comprehensivesystem)。上述微结构不同于通用的半导体元件并且具有三维结构，在很多情况下，微结构的一部分是可移动的。微机械可以具有诸如传感器、致动器(actuator)、电感、或可变电容器、开关等各种无源元件的功能。电路通常由半导体元件形成，并且能够控制微结构的操作、或者接收和处理来自微结构的弱信号输出。

[0003]

此外，微机械可以根据它们的制造方法被归为几类。一种是体型微机械，其中使用硅衬底的晶体各向异性来制造微结构；另一种是表面微机械，其中将薄膜形成于各种衬底上以制造三维微结构(参考文献1：日本专利第3590283号)。特别地，已经对表面微机械进行了积极的研究，尤其是在美国，这是因为微结构和电路可以被形成于一个衬底上方。

发明内容

[0004]

微机械中所包括的微结构具有三维结构，其包括被固定到衬底上的部分、被部分固定到衬底上的可移动部分(结构层)、和在两者之间设置的空间部分(space portion)。为了在微结构中实现空间部分，需要如下步骤：形成临时层(称之为牺牲层)以形成空间部分的形状的步骤；以及最后去除牺牲层的步骤，该步骤被称为牺牲层蚀刻。因为这些步骤不同于那些制造通用半导体元件的步骤，所以包含电路在中的半导体元件与微结构经常通过不同的步骤被形成于不同的衬底上。微机械经常被用以下方式制造：半导体元件和电路被分开地形成，并且衬底被相互附着起来、或者半导体元件与电路被置于一个封装中然后彼此相连接以集成在一起。

[0005]

另外，作为制造微结构中的重要步骤，牺牲层蚀刻是存在很多问题的速率控制点(rate-controlling point)。首先，牺牲层蚀刻中的最常见问题是它要求极长的时间。例如，在某些情况中，去除2到3μm厚的牺牲层要花费数小时到数十小时。这是因为大体积的厚而大的牺牲层必须通过蚀刻来去除以形成微结构的空间。此外，另一原因是，牺牲层蚀刻是使用各向同性蚀刻进行的，因为结构层下存在的牺牲层形状复杂。

[0006]

作为用于牺牲层蚀刻的各向同性蚀刻，湿法蚀刻在很多情况下被采用。然而，使用液体的牺牲层蚀刻存在这样的问题，即，在牺牲层蚀刻之后的干燥时，会发生由毛细现象引起的结构层与衬底的相互附着和微结构的屈曲(也被称为粘着)。

[0007]

另外，还有一个问题，即，在衬底表面上或者衬底之间产生了位于结构层下的牺牲层的被刻蚀了的一部分和没有被蚀刻的一部分，由此降低了成品率。此外，还有一个问题，即，由牺牲层蚀刻引起了在衬底上形成的微结构的空间部分的大小、即衬底与结构层等之间的距离的偏差。利用到牺牲层蚀刻之前的步骤，衬底上的加工对象发生了轻微偏差，这种轻微偏差不受短时蚀刻的影响。要求长时间的牺牲层蚀刻使得偏差变得显著，由此极大影响了空间部分的大小的偏差。

[0008]

牺牲层的厚度被限制在某个范围内。例如，当牺牲层太厚时，牺牲层蚀刻耗时太长；反之，当牺牲层太薄时，蚀刻剂不扩散而牺牲层蚀刻没有进行，这引起结构层和衬底之间的附着的问题。另外，在很多情况下，形成牺牲层的面积也要被限制在某个范围内。这是为了防止附着并且尽可能减少牺牲层蚀刻所需的时间。

[0009]

因为牺牲层蚀刻被长时间进行，所以它可能对不被蚀刻去除的其他层造成不利影响。例如，当进行牺牲层蚀刻时，出现了这样的问题，即结构层或布线层被蚀刻剂一点点地去除。为了尽可能避免这类问题，需要仔细考虑层叠关系和薄膜所用的材料。这限制了层叠关系和所用材料。此外，这还使得微机械的制造过程复杂化了，例如，变得非常难以同时在同一衬底上形成具有不同功能的微结构。

[0010]

因为牺牲层蚀刻对另一部分造成不利影响，所以非常难以同时在同一衬底上形成要求牺牲层蚀刻的微结构和诸如半导体元件的另一部件。半导体元件成品率的原因和微结构成品率的原因是不同的。在将它们形成于同一衬底上的情况中，整个制品的成品率是每个成品率的乘积，因而成品率被极大地降低了。

[0011]

通过重复地进行成膜和对具有某一厚度的薄膜的处理，由多个层的叠层形成了微结构。在这种过程中，与在平坦部分上形成的薄膜相比，在由下面的层所产生的台阶部分(step portion)上形成的薄膜的膜厚更加不均匀，并且破裂(break)很可能从台阶部分上的部分发生，从而降低微结构的强度。

[0012]

这样，包括被称为牺牲层蚀刻的步骤的微结构制造和包括所述微结构的微机械制造具有很多问题。

[0013]

本发明是为了解决上述由牺牲层蚀刻步骤所引起的长制造时间的问题和上述频繁产生缺陷的问题而提出的。

[0014]

首先，说明微机械和微机械中所包含的微结构。微机械包括微结构，该微结构具有包含选择性地形成的空间部分的三维结构、和用于控制微结构或者检测来自微结构的输出的电路。电路包括半导体元件。微结构包括彼此相对且在其间插入有空间部分的两个电极。它们中的一个是可移动电极，其被部分固定到衬底上并且是可移动的(在本说明书中也被称为第一导电层)；而另一个是固定电极，其被固定到衬底上并且是不可移动的(在本说明书中也被称为第二导电层)。可移动的第一导电层可以由单层构成，而可移动部分也可以由在第一导电层上方或之下的绝缘层、半导体层等的叠层构成。在本说明书中，使用第一导电层或绝缘层的单层或叠层构成的可移动层被称为结构层。

[0015]

通常，微结构中所包括的空间部分用以下方式形成：首先形成牺牲层以形成空间的形状，并且最后去除牺牲层。牺牲层的去除通过蚀刻进行，在本说明书中，该步骤被称为牺牲层蚀刻。空间由空气填充。

[0016]

在微结构中，在很多情况下，结构层可以在空间部分中移动。这里，结构层的移动包括在结构层的一个或多个点被连接到衬底并受衬底支撑的方式下的上下移动(沿着垂直于衬底表面的方向)、水平移动(沿着平行于衬底表面的方向)、以及绕某个轴的旋转。

[0017]

为了解决上述问题，本发明特征在于无需用牺牲层形成的步骤和牺牲层蚀刻的步骤来制造微结构。换句话说，在第一衬底上方形成了第一层，在第二衬底上方形成了第二层。然后，第一层被从第一衬底上分离并隔着间隔层被附着到第二衬底上。通过隔着间隔层将第一层和第二层附着在一起，可以在形成于第二衬底上方的第二层与附着在其上的第一层之间形成空间部分，由此形成微结构，其中第一层是可移动的。

[0018]

根据本发明所述的一种微结构的特征在于在表面上方包括间隔层(space rlayer)和第一层，间隔层被选择性地设置在表面和第一层之间，结构层包括被间隔层固定在表面上的部分以及以某个距离与表面相对置的部分。设置间隔层是为了在第一层和表面之间提供非接触部分，让第一层在被固定到表面的同时能够移动。

[0019]

本发明所述的微结构包括第一间隔层、第一层、第二间隔层、和表面上方的保护衬底。保护衬底被设置与表面相对置。第一间隔层被设置于表面和结构层之间。第二间隔层被设置于结构层和保护衬底之间。结构层被第一间隔层固定到表面上，并且包括被第二间隔层固定到保护衬底上的部分以及以某个距离与保护衬底相对置的部分。第一间隔层和第二间隔层固定第一层以使其不与表面、衬底、其他层等相接触。

[0020]

在本发明所述的微结构中，第一层包括第一区域、第二区域、和第三区域。第一区域由位于表面和第一层之间的第一间隔层固定到表面上。第二区域与第一区域分开并且以某个距离与表面相对置。第三区域用作弹簧并将第一区域连接到第二区域。表面和第二区域之间以及表面和第三区域之间分别设置有空间部分，并且第二区域以某个距离与表面相对置。在设置保护衬底的情况下，第一层的第一区域被第二间隔层固定到保护衬底上。

[0021]

在本发明所述的微结构中，可以设置附着在表面的一部分或者整个表面上的第二层。第二层可被设置为包含导电层的层。此外，可以包括第三层。第三层被设置为附着到保护衬底的表面的与第一层相对置的一部分、或者整个表面上。第三层可以被设置为包含导电层的层。

[0022]

此外，在本发明所述的微结构中，结构层可以被设置在一对衬底之间。本发明所述的一种微结构包括一对相对置的衬底，在这一对相对置的衬底之间设置有第一层、第一间隔层、和第二间隔层。另外，可以在该衬底对之间形成第二层。此外，可形成第三层。

[0023]

第一间隔层和第二间隔层将第一层固定到衬底对上使得第一层不与衬底对、或诸如第二层或第三层的另一层相接触。第一间隔层被选择性地设置于一个衬底上方，位于所述一个衬底和第一层之间。第二间隔层被选择性地设置于另一个衬底上方，位于所述另一个衬底和第一层之间。第一层的一部分是可移动的，而其另一部分被第一间隔层固定到所述一个衬底上并被第二间隔层固定到另一个衬底上。

[0024]

在本说明书中，机械变化(mechanical change)是指由于各种外力诸如加速度、压力、或静电引力引起的第一层中的可移动部分沿垂直于衬底表面的方向或者平行于衬底表面的方向的位移。电学变化是指电磁学物理量的变化，诸如电压的变化、电流量的变化、电阻值的变化、或电容值的变化。

[0025]

根据本发明，不用牺牲层蚀刻就能够形成微结构。换句话说，因为在分离和附着的过程中进行了类似于牺牲层蚀刻的步骤，该步骤可以在相当短的时间内完成。另外，微结构没有像湿法蚀刻中那样接触液体蚀刻剂，因此可以形成微结构而不产生由毛细现象引起的结构层和衬底的附着。当以这种方式应用本发明时，可以减少制造所需时间，并且可以减少由所谓牺牲层蚀刻工艺引起的各种缺陷的产生。

附图说明

[0026]

附图中：

图1A到1E显示了本发明的微结构的制造方法；

图2A1到2B2显示了本发明的微结构的制造方法；

图3A1到3B2显示了本发明的微结构的制造方法；

图4A到4C2显示了本发明的微结构的制造方法；

图5A到5D显示了本发明的微结构的制造方法；

图6A到6E显示了本发明的微结构的制造方法；

图7A到7E显示了本发明的微结构的制造方法；

图8A和8B显示了本发明的微结构的制造方法；

图9A到9C显示了本发明的微结构的制造方法；

图10A1到10B2显示了本发明的微结构的制造方法；

图11显示了本发明的微结构的制造方法；

图12A和12B显示了本发明的微结构的制造方法；

图13A1到13B2显示了本发明的微结构的制造方法；

图14A到14C显示了本发明的微结构的制造方法；

图15A到15D显示了本发明的微结构的制造方法；

图16A到16D显示了本发明的微结构的制造方法；

图17A1到17D显示了本发明的微结构的制造方法；

图18A1到18B2显示了本发明的微结构的制造方法；

图19A到19C显示了本发明的微结构的制造方法；

图20A1到20D显示了本发明的微结构的制造方法；

图21A到21D显示了本发明的微结构的制造方法；

图22A到22D显示了本发明的微结构的制造方法；

图23A到23C显示了本发明的微结构的制造方法；

图24A到24C显示了本发明的微结构的制造方法；

图25A和25B显示了本发明的微结构的制造方法；

图26A1到26B2显示了包含本发明的半导体元件的层的制造方法；

图27A和27B显示了包含本发明的半导体元件的层的制造方法；

图28A和28B显示了包含本发明的半导体元件的层的制造方法；

图29A和29B显示了包含本发明的半导体元件的层的制造方法；

图30显示了本发明的微机械；

图31A到31C显示了本发明的微机械；

图32A和32B显示了本发明的半导体器件的实施方式；

图33A和33B显示了本发明的半导体器件的实施方式；

图34A到34E显示了本发明的半导体器件的实施方式；

图35显示了本发明的半导体器件的实施方式；

图36A到36E显示了本发明的半导体器件的实施方式；

图37A到37F显示了本发明的半导体器件的实施方式；以及

图38A和38B显示了本发明的微结构的制造方法；

具体实施方式

实施方式

[0027]

将结合附图说明本发明的实施方式。本发明并不限于下列说明。本领域技术人员容易理解在本发明的精神和范围内能够作出形式和细节上的各种改变。因此，本发明不应被限于以下实施方式的说明。另外，在结合附图对本发明结构的说明中，相同的附图标记一般被赋给相同的部件或具有相同功能的部件。

[0028]

(实施方式1)

在实施方式1中，将描述本发明的微结构的制造方法。

[0029]

首先，参考图1A到1E，说明本发明的微结构的制造方法以及在实施制造方法中很重要的分离方法。此处，附图为衬底横截面视图。

[0030]

为了制造本发明的微结构，首先，如图1A所示，分离层102和第一层103被形成于第一衬底(也被称为第一支撑衬底)101上方以制造包含第一层的衬底104。然后，如图1B所示，第二层106被形成于第二衬底(也被称为第一保护衬底)105上方以制造包含第二层的衬底107。

[0031]

然后，如图1C中所示，以分离层102为边界，将第一层103与包含第一层的衬底104分离开。如图1D中所示，第一层103隔着间隔层108被附着到包含第二层的衬底107上。在此，间隔层108被选择性地形成于第一层103或第二层106上方。

[0032]

通过将第一层103隔着间隔层108附着到包含第二层的衬底107上，空间部分109被设置于在第二衬底105上方所形成的第二层106和其附着的第一层103之间，如图1E中所示。换句话说，由于间隔层108，第一层103具有了不接触和不粘附到第二层106的部分，使得第一层103可移动。这样，可以制造微结构110，其中第一层103用作可沿垂直于第二衬底105的方向移动的层(＝结构层)。

[0033]

作为形成将第一层103与第一衬底101分开的边界的分离层102，采用利用低物理粘附力堆叠的多个膜；由于某种处理诸如加热、激光辐射、或紫外线辐射所引起的膜质改变而脆弱化了的膜；或者能降低堆叠膜的粘附力的膜。

[0034]

第一衬底101和第一层103可以具有降低了的粘附力的膜的界面处被彼此分离开。例如，已知的是，诸如贵金属等难以被氧化的金属膜与氧化物膜(例如硅的氧化物膜)具有低粘附力。据此，在第一衬底101上方堆叠金属膜和硅的氧化物膜作为分离层102，并在上面形成第一层103。然后，可以在金属膜和硅的氧化物膜之间的界面处，将第一层103从第一衬底101分离开。

[0035]

作为在第一衬底101上方形成的分离层102的材料，以及作为用于将第一层103从第一衬底101分离开的方法，可以给出以下(1)到(4)作为示例。

[0036]

(1)作为分离层102，在第一衬底101上方设置金属氧化物膜的单层或叠层。然后，通过加热、激光辐射等使作为分离层102的金属氧化物膜脆弱化，进行第一衬底101与第一层103的分离。在使用透光衬底(light-transmitting substrate)诸如玻璃衬底或石英衬底作为第一衬底101的情况下，可以从衬底的背面进行激光辐射。可以认为，金属氧化物膜受到加热或激光辐射而脆弱化是金属氧化物膜被结晶化了的缘故。

[0037]

(2)在第一衬底101上方设置含氢的非晶硅膜作为分离层102。然后，分离层102通过加热或激光辐射而脆弱化、或者分离层102通过蚀刻而被去除。据此，进行第一衬底101与第一层103的分离。

[0038]

(3)不设置分离层102，将第一层103设置在第一衬底101上方。第一衬底101通过从背面抛光被减薄或去除，或者第一衬底101通过蚀刻被去除，从而得到第一层103。例如，在使用石英衬底作为第一衬底101的情况下，第一衬底101可以通过使用HF溶液、HF蒸气、CHF₃、H₂与C₄F₈的混合气体等的蚀刻而被去除。此外，在使用硅衬底作为第一衬底101的情况下，衬底可以通过使用卤化氟气体诸如NF₃、BrF₃、或ClF₃的蚀刻而被去除。

[0039]

(4)在第一衬底101上方堆叠金属和金属氧化物膜被作为分离层102。然后，通过加热、激光辐射等将金属氧化物膜脆弱化；分离层102的一部分通过蚀刻被去除；并在脆弱化了的金属氧化物膜与金属之间的界面处进行物理分离。在使用金属诸如钨或钼形成分离层102的情况下，可以通过使用诸如过氧化氨(ammonia peroxide)溶液的溶液、或者O₂和以CCl₄为代表的氯基气体或以CF₄、SF₆、NF₃为代表的氟基气体的混合物，进行分离层102的蚀刻。替代地，在使用金属诸如铝或钛形成分离层102的情况下，可以使用酸性溶液或者Cl₂气体。

[0040]

此时，可以不用使金属氧化物膜脆弱化的步骤或者分离层102的蚀刻步骤地进行物理分离。可以以这样的方式进行物理分离方法：即对第一衬底101的端部进行切割以形成用于将第一衬底101与第一层103分离的扳柄(trigger)，并可以从端部开始分离第一层103。

[0041]

通过上述工艺，可以制造微结构110而无需所谓牺牲层蚀刻步骤。当外力被施加到这样形成的微结构110时，结构层可以沿外力施加的方向移动，因此，通过感知移动，微结构110可以用作传感器。

[0042]

当使用本实施方式中所述的本发明微结构的制造方法时，可以制造微结构110而无需牺牲层蚀刻。因此，可以避免如发明内容中所述的由牺牲层蚀刻所引起的问题。本发明具有如下有益效果(a)～(e)。

[0043]

(a)通过采用本发明，一般来说，可以制造微结构而无需进行牺牲层蚀刻。即，因为在分离和附着过程中进行了类似于牺牲层蚀刻的步骤，该步骤可以在相当短的时间内完成。

[0044]

(b)当以这种方式用分离和附着来替换牺牲层蚀刻时，可以制造微结构110而不产生由毛细现象引起的结构层和衬底的附着，这是因为微结构不像湿法蚀刻中那样接触液体蚀刻剂。

[0045]

(c)因为通过分离和附着来制造微结构110，所以可以制造微结构110而没有牺牲层或蚀刻的副产品残留在空间部分109中的问题。换句话说，可以避免当牺牲层蚀刻在衬底或一部分衬底中完成时，牺牲层蚀刻在另一衬底或衬底的另一部分中没有完成的问题。另外，在本发明的方法中，因为与第一衬底101分离开的第一层103被附着到包括第二层106的第二衬底105上，所以在衬底上方所制造的所有微结构110的空间部分109可以被均匀地形成。

[0046]

(d)因为没有发生由于长时间的牺牲层蚀刻所导致的衬底表面内蚀刻速率的变化，所以可以用大型衬底来制造微结构和微机械。当在此情况下使用大型衬底时，可以一次制造大量产品并且能降低产品成本。

[0047]

(e)因为不需要耗时长的牺牲层蚀刻步骤，所以不会对其他层造成不利影响。例如，没有由牺牲层蚀刻引起结构层的膜减薄(filmreduction)；因此，可以形成厚度均匀的结构层。另外，在进行分离层蚀刻的情况下，即使当使用了担心受蚀刻影响的材料时，所述影响也可以通过将材料形成于不进行牺牲层蚀刻的第二衬底105上方来避免。

[0048]

(实施方式2)

实施方式2将结合图2A1到4C2，具体地说明实施方式1所述微结构的制造方法。注意右侧的附图是衬底的俯视图，而左侧的附图为沿着俯视图的虚线O-P截取的横截面视图。

[0049]

首先，将结合图2A1和2B2说明对一种具有第一层的衬底的处理方法。

[0050]

如图2A1和2A2所示，分离层202被形成于第一衬底(也被称为第一支撑衬底)201上方。此处，各种衬底诸如具有绝缘特性的衬底，例如，玻璃、石英、或塑料；或者具有导电特性的衬底，如金属；以及具有半导体特性的衬底如硅衬底，都可被用作第一衬底201。

[0051]

通过CVD法、溅射法等，使用诸如金属或硅的元素或上述示例(1)到(4)中所述的化合物，形成分离层202。分离层202可以被形成于第一衬底201的整个表面上方，或者可以被选择性地形成于衬底的一部分上方。在分离层202被选择性地形成于衬底的一部分上方的情况下，通过光刻法在分离层202上方形成光刻胶掩模，并可以通过蚀刻进行处理。

[0052]

接着，如图2A1和2A2所示，要做为结构层的第一层203被形成于分离层202上方。可以使用各种材料诸如硅或其化合物、金属元素或其化合物，通过诸如CVD法或溅射法的成膜法，来形成第一层203。此处，第一层203可以具有使用单一材料的单层结构，或者可以具有使用多种材料的层叠结构。在形成具有层叠结构的第一层203的情况下，虽然可以连续地形成多个层，但是也可以通过重复地进行成膜和处理来形成第一层203。

[0053]

在本实施方式中，说明了第一层203具有连续地形成了两种膜的层叠结构的示例，如图2A1和2A2所示。第一层203的结构并不限于该示例，而可以具有通过使用金属或高密度材料的成膜和处理来形成的电极或质量(重量)。

[0054]

然后，第一层203被处理以便确定结构层的形状，如图2B1和2B2所示。在第一层203的处理中，通过光刻法在第一层203上方形成光刻胶掩模并进行蚀刻，使得开口204可以被形成于第一层203中，如图2B1和2B2所示。作为用于在第一层203中形成开口204的蚀刻，可以根据第一层203中所包含的材料而采用湿法蚀刻或干法蚀刻，或者也可以使用它们的组合。

[0055]

如图2B1和2B2所示，在第一层203的处理中，不但第一层203而且分离层202也可以被处理。然而，可以进行该处理以只在第一层203中形成开口204。

[0056]

经过上述过程，可以形成包含第一层的衬底205。

[0057]

接下来，结合图3A1到3B2说明对包含第二层的衬底的处理。如图3A1和3A2所示，第二层207被形成于第二衬底(也被称为第一保护衬底)206上方。与第一衬底201相似，各种衬底，诸如具有半导体特性的衬底、或者具有绝缘特性的衬底、以及具有导电特性的衬底均可被用于第二衬底206。

[0058]

类似于第一层203，可以使用各种材料诸如硅或其化合物、金属元素或其化合物，通过诸如CVD法或溅射法的成膜法，来形成第二层207。第二层207可以具有单层结构或层叠结构，与第一层203相似。在形成具有层叠结构的第二层207的情况下，虽然可以连续地形成多个层，但是也可以通过重复地进行成膜和处理来形成第二层207。例如，在第二衬底206为具有特殊功能的衬底的情况下，也可以不形成第二层207，而进行下一步骤。

[0059]

在本实施方式中，如图3A1和3A2所示，说明了第二层207具有连续地形成了两种膜的层叠结构的示例。第二层207的结构并不限于该示例，而可以具有通过金属膜等的成膜和处理而形成的电极、布线等。

[0060]

然后，如图3B1和3B2所示，间隔层208被形成于第二层207上方。间隔层208是用于将包含第一层的衬底205附着到形成有第二层207的第二衬底206上，其间留有间隔。因此，在本说明书中，间隔层也被称为附着层。间隔层208可以具有使用绝缘无机化合物、绝缘有机化合物、等的单层结构或层叠结构。此外，也可以使用包含有机化合物诸如聚酰亚胺或环氧树脂作为主要成分的永久性的厚膜光刻胶(thick film permanent resist)。

[0061]

间隔层208被选择性地形成于第二层207上方。因此，如果使用感光材料诸如厚膜光刻胶，那么间隔层208能容易地只通过成膜、曝光、和显影被形成。即使在使用非感光材料的情况下，也可通过在成膜后光刻来形成光刻胶掩模，并且通过蚀刻进行处理，从而能够形成间隔层208。此外，也可以通过丝网印刷法、以喷墨法为代表的微滴释放法(droplet discharging method)等形成间隔层208。

[0062]

在本实施方式中，已描述了在第二层207上方形成间隔层208的示例；然而，间隔层208也可被形成于包含第一层的衬底205上方。

[0063]

通过上述过程，可形成包含第二层的衬底209。

[0064]

接着，结合图4A到4C2说明使用包含第一层的衬底205和包含第二层的衬底209的微结构的制造方法的示例。

[0065]

如图4A所示，在上述过程中形成的包含第一层的衬底205和包含第二层的衬底209隔着间隔层208被附着在一起使得第一层203与第二层207彼此对置。为了附着这些衬底，间隔层208具有粘性。利用间隔层208，第一层203被固定到第二衬底206上而不与第二层207接触。

[0066]

然后，如图4B中所示，第一衬底201在分离层202的界面处(部分由图4B中的箭头所示)被分离和去除。上述示例(1)到(4)中所提及的方法可被用作将第一层203从第一衬底201分离开的方法。此处，分离层202可保留在第一层203上方。另外，可以增加用于去除残留的分离层202的步骤。被分离的第一衬底201能够被重复使用。

[0067]

当第一衬底201在上述过程中被分离时，第二层207、间隔层208和第一层203可被堆叠于第二衬底206上方而无需牺牲层蚀刻。由此，可如图4C1和4C2所示，形成微结构，其中在第二衬底206和第一层203之间具有空间部分，并且第一层203用作可移动层(结构层)。

[0068]

在所形成的微结构中，第一层203作为结构层(也被称为可移动层或可移动电极)，第二层207作为被固定到第二衬底206上方的固定层(也被称为固定电极)。结构层(第一层203)隔着间隔层208和第二层207被固定到第二衬底206上。结构层可以沿垂直于衬底的方向、平行于衬底的方向、或者通过组合垂直方向和平行方向关于衬底成某一角度的方向移动。第一层203具有连接在可移动部分上的连接起来的多个S形的部分。这部分将第一层203的可移动部分连接到第一层203的被间隔层208所固定的部分上。

[0069]

换句话说，如图38A和38B所示，结构层(第一层203)包括被固定到衬底上的第一区域210、可移动的第二区域211和用作弹簧的第三区域212。间隔层208被设置在结构层的第一区域和第二衬底206之间，而第一区域210被间隔层208固定到第二衬底206上。空间部分被设置在包含第二层的衬底209的表面与第二区域211以及第三区域212之间，第二区域211与包含第二层的衬底209的表面隔开并对置。第二区域211被从第一区域210分离开，与第二衬底206隔开并对置，并用作可移动部分。第三区域212将固定的第一区域210与可移动的第二区域211连接起来。第三区域212被处理成弯曲的蛇形，即多个S形连接起来的形状。通过该处理，第三区域212能够用作弹簧。

[0070]

包含第二层的衬底209与第一层203之间的距离由间隔层208的厚度决定。另外，第一层203的可移动部分与被间隔层208固定的部分之间的距离取决于第一层203的处理，这结合图2B1和2B2进行了说明。因此，第二衬底206与第一层203之间所形成的空间部分的大小以及第一层203中所形成的开口的大小，可以非必须地通过间隔层208的厚度和对第一层203的处理来调整。

[0071]

本实施方式中所述微结构的制造方法已用简单示例进行了描述；然而，第一层203、第二层207和间隔层208可以分别具有层叠结构或可以分别被处理成任意形状，因此微结构可以具有各种功能。

[0072]

当外力被施加于用这种方式制造的微结构上时，结构层可以沿外力施加的方向移动，因此，通过感知移动，微结构可以用作传感器。替代地，可以在第一层203和第二层207中形成反向的电极使得结构层受静电引力而移动。因此，微结构可用作致动器。此外，通过利用该致动器，可以制造开关、具有可调电容值的电容等。

[0073]

当使用本实施方式中所述的本发明微结构的制造方法时，微结构可以被制造而无需牺牲层蚀刻。因此，可以避免如发明内容中所述的由牺牲层蚀刻所引起的问题。即，可以得到与实施方式1所述的相同的有益效果(a)～(e)。

[0074]

此外，根据本实施方式，可以得到下列效果(f)～(i)。

(f)本发明的方法中，衬底与第一层之间空间部分的距离由间隔层的厚度决定，第一层中被固定到衬底的部分与可移动部分之间的距离可以由第一蚀刻决定。因此，微结构中所包含的空间部分的大小可以任意设定，而不受因牺牲层蚀刻导致的牺牲层的厚度或面积的限制。

[0075]

(g)因为通过本发明中的分离和附着来制造微结构，所以可以制造具有任意大小的微结构而对大小无限制。例如，也可以制造几毫米见方到几十毫米见方的大型微结构。

[0076]

(h)在本发明中，因为通过附着两个层，如上所述，第一层和第二层，来制造微结构，所以对所用材料和结构的自由度提高了。特别地，因为结构层的形状取决于由图2B1和2B2所示的第一蚀刻对第一层的处理，所以可以制造形状自由度高的微结构。另外，因为不需要考虑牺牲层蚀刻，所以层叠上的变化更多，并且可以容易地同时制造具有不同功能的微结构。例如，可以同时形成传感器和无源元件。

[0077]

(i)另外，在本发明中，因为没有形成牺牲层而且第一层和第二层被单独形成并彼此相附着，所以不会产生由厚膜诸如牺牲层造成的台阶部分，并且不会发生从跨越台阶的部分产生的破裂。因此，可以制造具有高强度的微结构。

[0078]

可以自由地结合任意其它实施方式来实现本实施方式。

[0079]

(实施方式3)

在实施方式3中，结合图5A到9C说明采用实施方式1所述方法制造微结构的示例。此处，附图为横截面视图。

[0080]

如图5A所示，第一分离层302和第一层303被形成于第一衬底(也被称为第一支撑衬底)301上方以形成包含第一层的衬底304。如图5B所示，在第一分离层302的界面处，第一层303与包含第一层的衬底304分离开。

[0081]

接着，第一间隔层306被选择性地形成于第二衬底305上方，第二间隔层308被选择性地形成于第三衬底307上方。包含第一间隔层306的第二衬底305与包含第二间隔层308的第三衬底307被相互附着，其间隔着第一层303(图5C)。

[0082]

这样，第二衬底305和第三衬底307被附着起来，隔着第一间隔层306和第二间隔层308地隔着第一层303。因此，空间部分309被形成于第二衬底305和第一层303之间、以及第三衬底307和第一层303之间。这样，能够制造微结构310，该微结构310被第二衬底305和第三衬底307密封并且其中第一层303作为可移动层(＝结构层)(图5D)。

[0083]

此处，因为薄膜被形成于第一衬底301上方，第一衬底301优选地为能够耐受高温成膜或能够耐受使用蚀刻剂的工艺的衬底，例如，玻璃、石英、金属、半导体等制成的衬底。使用有机树脂材料诸如塑料形成的衬底也能被使用，只要满足成膜条件或处理条件即可。另外，因为第二衬底(也被称为第一保护衬底)305和第三衬底(也被称为第二保护衬底)307具有隔着空间部分来保护第一层303的封装功能，所以可以使用薄的、柔软的、和廉价的衬底，例如，诸如塑料膜的衬底。与第一衬底301相似，也可以使用玻璃、石英等衬底。

[0084]

实施方式1和2中所述方法可被应用于第一衬底301上方所形成的第一分离层302的材料和形成方法，以及将第一层303与包含第一层的衬底304分离开的方法。

[0085]

对于第一层303，以能够形成因可移动而发挥功能的层的方式来选择材料并处理。例如，使用具有被因可移动造成的畸变所改变的膜特性诸如电阻值的材料，该材料可被处理成通过移动具有更大的畸变。

[0086]

绝缘的无机化合物、绝缘的有机化合物等被用于第一间隔层306和第二间隔层308，与实施方式2的间隔层类似，并且可以采用单层结构或层叠结构。替代地，可以使用包含丙烯酸、环氧、或聚酰亚胺等作为主要成分的永久性的厚膜光刻胶。

[0087]

经过上述过程，能够制造通过第一层303在空间309中的移动来发挥功能的微结构310。例如，第一层(间隔层)303可以被形成为具有被畸变所改变的电阻值；因此，可以制造微结构310，该微结构310以电学方式感知因外力诸如加速度和压力引起的结构层移动并且用作传感器。

[0088]

结合图6A到6E说明应用了图5A到5D的制造示例的另一个微结构制造示例。如图6A所示，第一分离层302和第一层303被形成于第一衬底301上方，以形成包含第一层的衬底304。如图6B所示，在第一分离层302的界面处，第一层303被从包含第一层的衬底304分离开。

[0089]

然后，如图6C所示，第二层312被形成于第二衬底311上方以形成包含第二层的衬底313。类似地，如图6D所示，第三层315被形成于第三衬底314上方以形成包含第三层的衬底316。

[0090]

然后，第一间隔层317被选择性地形成于包含第二层的衬底313上方，第二间隔层318被选择性地形成于包含第三层的衬底316上方。包含第一间隔层317并包含第二层的衬底313被附着到包含第二间隔层318并包含第三层的衬底316上，使得第二层312与第三层315隔着第一层303而彼此对置。

[0091]

这样，包含第二层的衬底313和包含第三层的衬底316经过第一间隔层317和第二间隔层318隔着第一层303被附着起来，并且第二层312和第三层315彼此对置。因此，空间部分319被设置于第二层312与第一层303之间以及第三层315与第一层303之间。这样，就能够制造被第二衬底311和第三衬底314密封并且其中第一层303作为可移动层(＝结构层)的微结构320。

[0092]

此处，因为薄膜被形成于第二衬底311和第三衬底314上方，第二衬底311和第三衬底314中的每个都优选地能够耐受高温成膜或能够耐受使用蚀刻剂的工艺的衬底，例如，玻璃、石英、金属、半导体等制成的衬底。使用有机树脂材料诸如塑料形成的衬底也能被使用，只要满足成膜条件或处理条件即可。尤其是将薄而轻的衬底应用于第二衬底311和第三衬底314时，可以制造出小型的微结构。

[0093]

对于第一层303、第二层312、和第三层315，选择能够形成如图6E中所示的因隔着空间部分319相对置而发挥功能的层的材料并进行处理。例如，当第一层303、第二层312、和第三层315中的至少两层使用导电材料形成时，两个相对置的导电层可用作电容。

[0094]

经过上述过程，可以制造微结构320，该微结构320由于第一层303在空间部分中的移动而通过第一层303、第二层312、和第三层315的共同协作而发挥功能。例如，在使用导电材料形成第一层303、第二层312、和第三层315的情况下、以及当结构层受外力诸如加速度和压力的作用而移动时，第二层312与第一层303之间以及第三层315与第一层303之间的距离分别被改变。因此，可以制造微结构320，该微结构320将距离变化作为电容变化来探测并且用作传感器。

[0095]

另外，在这样制造的微结构320中，第一层303可与外部电磁隔离。例如，第一层303被形成为传送高频信号的波导，第二层312和第三层315被设为接地电位(地电位)；因此，可以形成低损耗的传输线。这样的话，第一层303无需移动。

[0096]

此外，结合图7A到7E说明应用了图5A到5D的制造示例的另一个微结构制造示例。在本发明的微结构中，如图7A中所示，第一分离层302和第一层303被形成于第一衬底301上方，以形成包含第一层的衬底304。如图7B中所示，在第一分离层302的界面处，第一层303被从包含第一层的衬底304分离开。

[0097]

然后，如图7C所示，第二分离层321被形成于第二衬底311上方，且第二层322被形成于第二分离层321上方。用粘着剂(adhesive)324将第一保护衬底323附着到第二层322的上表面上。

[0098]

第二层322在第二分离层321的界面处被从第二衬底311分离开，并且转移到第一保护衬底323一侧，从而形成包含第二层的衬底325(图7D)。

[0099]

然后，第一间隔层326被选择性地形成于包含第二层的衬底325上方，且第二间隔层327被选择性地形成于第三衬底(也被称为第二保护衬底)328上方。包含第二层的衬底325和第三衬底328隔着第一层303被彼此附着(图7E)。

[0100]

这样，包含第二层的衬底325与第一层303的一个表面隔着第一间隔层326被附着起来，并且第三衬底328与第一层303的另一表面隔着第二间隔层327被附着起来，由此在第二层322与第一层303之间以及第三衬底328与第一层303之间形成空间部分329。这样，就能够制造被第一保护衬底323和第三衬底328密封且其中第一层303作为可移动层(＝结构层)的微结构330。

[0101]

此处，因为第一保护衬底323和第三衬底328具有利用夹在它们之间的空间部分329来保护第一层303的封装功能，所以可以使用薄的、柔软的且廉价的衬底，例如，诸如塑料膜的衬底可被用于第一保护衬底323和第三衬底328。与第一衬底301相似，也可以使用玻璃、石英等衬底。

[0102]

对于第一层303和第二层322，如图7E所示，选择因通过空间部分319相对置而发挥功能的材料并进行处理。例如，当使用导电材料形成第一层303和第二层322时，所述相对置的两个导电层可用作电容。

[0103]

第二分离层321、第一间隔层326、和第二间隔层327可与上述示例类似地形成，并且实施方式1和2中所述方法可被应用于将第一层303与包含第一层的衬底304分离开的方法。

[0104]

此外，结合图8A和8B说明图7A到7E中所示制造示例的变形例。如图8A所示，第三层332被形成于第三衬底331上方以形成包含第三层的衬底333。

[0105]

这样，使用包含第三层的衬底333而不是使用图7E中所示的第三衬底328，并且第二间隔层327被选择性地设置于所述包含第三层的衬底333上方。

[0106]

包含第二层的衬底325隔着第一间隔层326被附着到第一层303的一个表面上，并且包含第三层的衬底333与第一层303的另一个表面隔着第二间隔层327被附着起来，使得第三层332与第一层303相对置。因此，空间部分334被设置于第二层322与第一层303之间以及第三层332与第一层303之间。这样，可以形成由第一保护衬底323和第三衬底331密封且其中第一层303作为可移动层(＝结构层)的微结构335。其它步骤、材料、和部件可与图5A到7E中的那些相似。

[0107]

对于第一层303、第二层322和第三层332，选择因通过空间部分334相对置而发挥功能的材料并进行处理，如图8B所示。例如，当第一层303、第二层322、和第三层332中的至少两层使用导电材料形成时，所述两个相对置的导电层可用作电容。

[0108]

此外，结合图9A到9C说明图7A到7E所示制造示例的变形例。如图9A所示，第三分离层337和第三层338被形成于第三衬底336上方，并用粘着剂340将第二保护衬底339附着到第三层338的上表面上。

[0109]

如图9B所示，，第三层338在第三分离层337的界面处从第三衬底336被分离，并转移到第二保护衬底339一侧，从而形成包含第三层的衬底341。

[0110]

第二间隔层343被选择性地形成于包含第三层的衬底341上方。包含第二层的衬底325与包含第二间隔层343且包含第三层的衬底341隔着第一层303彼此相对置地被附着起来(图9C)。

[0111]

包含第二层325的衬底隔着第一间隔层342被附着到第一层303的一个表面上，并且包含第三层的衬底341与第一层303的另一个表面隔着第二间隔层343被附着起来，使得第三层338与第一层303彼此相对置。因此，空间部分344被设置于第二层322与第一层303之间以及第三层338与第一层303之间。这样，可以形成由第一保护衬底323和第二保护衬底339密封且其中第一层303作为可移动层(＝结构层)的微结构345。其它步骤、材料、和部件可与图5A到7E中的那些相似。

[0112]

对于第一层303、第二层322和第三层338，选择因通过空间部分344相对置而发挥功能的材料并进行处理，如图9C所示。例如，当第一层303、第二层322、和第三层338中的至少两层使用导电材料形成时，所述两个相对置的导电层可用作电容。

[0113]

经过上述过程，可以制造微结构345，该微结构345由于第一层303在空间部分中的移动而通过第一层303、第二层322、和第三层338的共同协作而发挥作用。例如，在使用导电材料形成第一层303、第二层322、和第三层338的情况下、以及当结构层受外力诸如加速度和压力作用而移动时，第二层322与第一层303之间以及第三层338与第一层303之间的距离分别被改变。因此，可以制造微结构345，该微结构345将距离变化作为电容变化来感知并且用作传感器。

[0114]

另外，在这样制造的微结构345中，第一层303可以与外部电磁隔离。例如，第一层303被形成为传送高频信号的波导，第二层322和第三层332被设为接地电位(地电位)；因此，可以形成低损耗的传输线。这样的话，第一层303无需移动。

[0115]

当使用了本发明微结构的制造方法时，类似于实施方式1和2，可以得到下列效果。

(a)可以制造微结构而无需牺牲层蚀刻。即，因为在分离和附着的过程中引入了类似于牺牲层蚀刻的步骤，该步骤可以在相当短的时间内完成。

[0116]

(b)当用分离和附着替换牺牲层蚀刻时，可以制造微结构而不产生由毛细现象引起的结构层和衬底的附着，这是因为微结构不像湿法蚀刻中那样接触液体蚀刻剂。

[0117]

(e)因为本发明中不需要耗时长的牺牲层蚀刻步骤，所以不会对其他层造成不利影响。例如，在牺牲层蚀刻中，没有引起结构层的膜减薄；因此，可以形成厚度均匀的结构层。另外，在进行分离层蚀刻的情况下，即使当使用了担心受蚀刻影响的材料时，所述影响也可以通过将材料形成于不进行牺牲层蚀刻的第二衬底或第三衬底上方来避免。

[0118]

(f)本发明的方法中，衬底与第一层之间的空间部分的距离由间隔层的厚度决定，第一层中被固定到衬底的部分与可移动部分之间的距离可以由第一蚀刻来决定。因此，微结构中所包含的空间部分的大小可以任意设定，而不受源自牺牲层蚀刻的牺牲层厚度或面积的限制。

[0119]

(g)因为微结构是通过本发明中的分离和附着制造的，所以可以制造具有任意大小的微结构而对大小无限制。例如，也可以制造几毫米见方到几十毫米见方的大型微结构。

[0120]

[0121]

可以自由地结合任意其它实施方式来实现本实施方式。

[0122]

(实施方式4)

结合图10A1到16D，实施方式4具体地说明了如实施方式1所述的本发明微结构的制造方法。注意，图10A1、10B1、12B、13A1和13B1为俯视图，10A2、10B2、12A、13A2和13B2以及14A到16D为沿着俯视图的虚线O-P截取的横截面视图。

[0123]

首先，将结合图10A到11说明制造包含第一层的衬底的示例。

[0124]

如图10A1和10A2所示，分离层403被形成于第一衬底401上方。此处，例如，玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底等衬底可被用于第一衬底401。替代地，也可以使用导电衬底诸如金属衬底，或者硅、锗、硅锗化合物等制成的半导体衬底。在本实施方式中，说明使用玻璃衬底的微结构的制造示例。

[0125]

当使用上述衬底时，所制备的衬底可被直接使用，或者可在衬底表面上方形成用于保护衬底表面的层(例如，绝缘层)然后使用所述衬底。这种保护层402可使用含氧化硅、氮化硅、氧氮化硅等的绝缘膜来形成。在本实施方式中，描述了通过CVD法在第一衬底401上方形成厚度为100nm的氧氮化硅层作为保护层402并且在保护层402上方形成分离层403的示例。

[0126]

分离层403被形成于保护层402上方。对于分离层403，可以使用例如包含从钨、钼、钛、钽、铌、镍、钴、锆、锌、钌、铑、锡、锇、铱、和硅中选择的元素的材料；包含所述元素作为主要成分的合金材料；或者诸如所述元素的氧化物或氮化物的化合物材料。这些材料可通过已知方法诸如溅射法、等离子体CVD法等形成。分离层403可以用单一材料以单层结构形成、或者用多种材料以层叠结构形成。

[0127]

在形成具有层叠结构的分离层403的情况下，例如，可以形成钨层、钼层、以及包含钨和钼混合物的层中的一个作为第一层，并且可以形成包含钨、钼或钨与钼之混合物的氧化物、氮化物、氧氮化物、或氮氧化物的层作为第二层。

[0128]

在将包含金属诸如钨的层与包含所述金属的氧化物的层之层叠结构应用于分离层403的情况下，可以利用下列方法：含氧化硅的层被形成于含金属的层上方使得含金属的氧化物的层被形成于含金属的层与含氧化硅的层的界面处。

[0129]

替代地，热氧化处理、氧等离子体处理、使用强氧化溶液诸如臭氧水的处理等可被应用于含诸如钨的金属的层的表面，以在含金属的层上方形成含所述金属的氧化物的层。然后，氮化硅层、氧氮化硅层、或氮氧化硅层可被形成于其上。含金属的氮化物的层、含金属的氧氮化物的层、以及包含金属的氮氧化物的层可被类似地形成。在本实施方式中，说明了通过溅射法形成厚度为30nm的钨层作为分离层403的示例。

[0130]

接着，基层404被形成于分离层403上方。基层404可通过已知方法诸如溅射法、等离子体CVD法等，使用氧化硅、氧氮化硅、氮化硅、氮氧化硅等化合物形成。形成基层404可以阻止杂质从外部进入。在本实施方式中，描述了通过CVD方法，将厚度为50nm的含氮氧化硅的的层和厚度为100nm的含有氧氮化硅的层堆叠作为基层404的示例。

[0131]

然后，要作为在驱动微结构时的可移动电极的第一导电层405被形成于基层404上方。使用导电金属元素或其化合物形成第一导电层405，并且通过光刻形成光刻胶掩模并进行蚀刻以便能够处理第一导电层405。第一导电层405的形状是考虑了所要形成的结构层(第一层407)之结构而被确定的。在本实施方式中，描述了根据第一层的形状将第一导电层405处理成从第一层的几何尺寸中减去对准余量之后留下的形状。

[0132]

第一导电层405可通过已知方法，诸如溅射法或等离子体CVD法，使用金属元素诸如铝(Al)、钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)或钽(Ta)或者包含所述金属元素作为主要成分的导电化合物来形成。在本实施方式中，描述了通过溅射法形成厚度为400nm的钛作为第一导电层405的示例。

[0133]

第一导电层405的处理可以通过诸如湿法蚀刻或干法蚀刻的蚀刻来进行。具体地，经常使用各向异性干法蚀刻，例如，可以使用ICP(感应耦合等离子体)蚀刻。这时，可加工性(workability)(诸如蚀刻速率以及所要处理的层的侧表面的形状)可以通过适当调整蚀刻条件(诸如施加于线圈形电极的电功率、施加于衬底一侧上的电极的电功率、以及衬底一侧上的电极温度)来提高。作为蚀刻气体，例如，在第一导电层405由铝形成的情况下，可以使用Cl₂、BCl₃、SiCl₄等。另外，在使用金属诸如钨或钼形成第一导电层405的情况下，可以使用混合了O₂的、以CCl₄为代表的氯基气体或以CF₄、SF₆、NF₃为代表的氟基气体。

[0134]

然后，第一绝缘层406被形成于第一导电层405上方。在图10A1的俯视图中，第一绝缘层406未显示。第一绝缘层406和第一导电层405一起构成结构层的框架，并且第一绝缘层406的材料、厚度、层叠结构等是考虑了所要制造的微结构之性能(例如，结构层的重量、弹簧常数、移动范围等)而确定的。第一层407可由绝缘无机化合物或绝缘有机化合物等化合物的单层或多层构成。例如，作为形成第一绝缘层406的无机材料，可以使用氧化硅或氮化硅。作为有机材料，可以使用聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、光刻胶、苯并环丁烯、硅氧烷、或聚硅氮烷。在本实施方式中，描述了通过CVD法形成厚度为900nm的氮氧化硅作为第一绝缘层406的示例。

[0135]

在本实施方式中，上述所形成的基层404、第一导电层405、和第一绝缘层406的层叠结构被称为第一层407。第一层407用作形成微结构的结构层。

[0136]

接着，如图10B1和10B2所示，进行用于确定第一层407的形状的第一蚀刻。通过第一蚀刻，开口408被形成以确定第一层407的形状。通过第一蚀刻形成开口408可以以下列方式进行：通过光刻法形成光刻胶掩模，并使用光刻胶掩模进行蚀刻。因为在本实施方式中，第一绝缘层406形成于第一导电层405的处理之后，所以基层404和第一绝缘层406在第一蚀刻中被处理。在本发明的第一蚀刻中，所有构成第一层407的层也可以被处理。

[0137]

第一蚀刻可以通过诸如湿法蚀刻或干法蚀刻的蚀刻进行，本实施方式中采用各向异性干法蚀刻。因为在本实施方式中使用氧氮化硅形成第一绝缘层406，所以作为用于第一蚀刻的蚀刻气体，可以使用H₂和CHF₃、HF、C₂F₆、或C₄F₈等的组合。此外，当Ar、He等被混合到上述气体中时，可以抑制蚀刻中产生的化合物的堆积。在堆叠多种材料用于第一绝缘层406的情况中，可以通过在第一蚀刻中切换蚀刻气体，连续地蚀刻多个层。

[0138]

因为在本实施方式中，结构层被制成具有低弹簧常数以便易于移动，所以作为结构层的支撑梁的第一层407被处理成弯曲的蛇形，即连接起来的多个S形组成的形状。另外，因为在本实施方式中形成结构层的第一导电层405被电连接到外部电源或者信号线上，所以第一导电层405被处理以便被设置于支撑梁中。第一导电层405和第一绝缘层406可以通过第一蚀刻被同时处理。

[0139]

当第一层407被处理成如图10B1和10B2所示具有梁柱式结构时，可以制造其中结构层可沿垂直于衬底的方向(上下方向)移动的微结构。另外，梁可被加长或者可以采用悬臂结构以降低结构层的弹簧常数，从而可以增加微结构的移动范围。替代地，第一层407可形成得较厚并被处理成梳齿状，由此制造包含可横向移动的结构层的微结构。

[0140]

接着，如图11中所示，进行用于去除分离层403的一部分的分离层蚀刻。该蚀刻可以使第一层40更容易与第一衬底401分离开。例如，在如本实施方式中那样形成用于分离层403的钨的情况下，可通过使用过氧化氨溶液的湿法蚀刻进行分离层403的蚀刻。此处，过氧化氨溶液是混合了氨、含氧水、和纯净水的液体，例如，可以通过按3∶5∶2的比率混合28％的氨、31％的含氧水、和纯净水来获得过氧化氨溶液。

[0141]

如图11所示，可执行该过程而无需分离层蚀刻。作为分离层蚀刻的替代，可进行加热第一衬底401的步骤或者从被面进行激光辐射的步骤，以将分离层403脆弱化；因此，第一层407与第一衬底401的分离变得更容易。

[0142]

经过上述步骤，可形成包含第一层的衬底409。包含第一层的衬底409并不限于上述示例，例如，如图12A所示，作为配重(weight)的层被形成于第一层407中，因而能提高结构层的可移动性。此处，作为配重(weight)的层可使用高密度物质诸如金属来形成。

[0143]

如图10B1和10B2所示，当第一导电层405只被形成于一侧的梁时，在右侧和左侧之间的弹簧常数不同。因此，如图12B所示，可进行在两个梁410中均形成第一导电层405的处理，使得梁柱式结构中在右侧和左侧上的梁410的弹簧常数能够平衡。

[0144]

下面，结合图13A1和13A2说明包含第二层的衬底的制造示例。

[0145]

首先，如图13A1和13A2所示，第二导电层413被形成于第二衬底411上方。此处，与第一衬底401类似，玻璃衬底、石英衬底、塑料衬底、诸如金属衬底的导电衬底、或者硅、锗、硅锗化合物等制成的半导体衬底可被用于第二衬底411。在本实施方式中，与第一衬底401类似，说明使用玻璃衬底的微结构的制造示例。

[0146]

用作第一衬底401或第二衬底411的衬底并不限于本实施方式的示例，可以使用其他的衬底。例如，在需要使用高温下形成或处理膜的工艺的情况下，硅制的半导体衬底等可被用于第一衬底401和第二衬底411中的一个，而另一个可以使用诸如玻璃衬底或石英衬底的廉价衬底。具体地，当以下列方式单独地使用衬底时，可以制造与其用途相一致的微结构：半导体衬底被用作衬底中的一个并且其上形成包含半导体元件的电路，而玻璃衬底被用作另一个衬底并且其上形成结构层(第一层407)。

[0147]

作为第二衬底411，所制备的衬底可被直接使用，类似于第一衬底401；或者可以使用其上利用含氧化硅、氮化硅、氧氮化硅等的绝缘膜形成了保护层的衬底。在本实施方式中，与第一衬底401类似，描述了通过CVD法在第二衬底411上方形成厚度为100nm的氧氮化硅层作为保护层412并且在第二保护层412上方形成第二导电层413的示例。

[0149]

然后，如图13A1和13A2所示，第二导电层413被形成于保护层412上方。第二导电层413为用于与第一导电层405一起驱动结构层的导电层，并且成为被固定于衬底上方的固定电极。可按下列方式进行第二导电层413的形成。导电材料通过溅射法、等离子体CVD法等方法来形成。在所形成的材料上方，通过光刻法形成光刻胶掩模。所形成的材料通过使用光刻胶掩模的蚀刻来处理。与第一导电层405的相似，第二导电层413的材料可以是诸如铝(Al)、钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)或钽(Ta)的金属元素、或者包含所述金属元素作为主要成份的导电化合物。在本实施方式中，描述了通过溅射法堆叠厚度为100nm的钛层和厚度为400nm的铝层作为第二导电层413的示例。

[0149]

在本实施方式中，作为第二导电层413，形成了用于驱动微结构的固定电极413a以及用于将可移动电极(第一导电层405)与固定电极连接到电源或信号线的布线413b。图13A1和13A2所示的布线413b为被电连接到第一导电层405的布线。虽然这些布线被连接到衬底内和衬底外的任意部分，但是为了便于解释，只有附图内的固定电极413a和布线413b被显示。

[0150]

在本实施方式中，上述的保护层412与第二导电层413之层叠结构被称为第二层414。经过上述过程，可形成包含第二层415的衬底。

[0151]

然后，如图13B1和13B2所示，第一间隔层416被选择性地形成于包含第二层的衬底415上方。可使用绝缘无机化合物、绝缘有机化合物等形成具有单层结构或层叠结构的第一间隔层416，类似于实施方式1到3。例如，氧化硅或氮化硅可被用于形成第一间隔层416的无机材料。作为有机材料，可以使用聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、光刻胶、苯并环丁烯、硅氧烷、或聚硅氮烷。此外，也可以使用包含有机化合物诸如聚酰亚胺或环氧树脂的永久性的厚膜光刻胶。

[0152]

作为在所选择的区域中形成第一间隔层416的方法，可以使用丝网印刷法、以喷墨法为代表的微滴释放法等。这些方法在很多种情况下是有效的，尤其是当使用能够由溶剂来调整粘度的有机材料时。替代地，当使用感光材料诸如光刻胶时，可只通过成膜、曝光和显影来形成第一间隔层416。

[0153]

接着，结合图14A到15D，描述将第一层407与包含第一层的衬底409分离开并使第一层407附着在包含第二层的衬底415上的示例。注意，附图为沿着包含第一层的衬底409和包含第二层的衬底415的俯视图的虚线O-P截取的横截面视图。

[0154]

如图14A所示，第三衬底418被附着到包含第一层的衬底409的上表面。因为第三衬底418为用于将第一层407与第一衬底401分离开的支撑衬底，所以除了玻璃衬底或塑料衬底之外，还可以使用像膜那样薄且柔软的衬底作为第三衬底418。

[0155]

对于第三衬底418和包含第一层的衬底409的附着，可以使用具有低粘性并且可被容易地去除的粘着剂417。作为可容易地被去除的粘着剂417的典型示例，可举出热塑性树脂。热塑性树脂成为粘性被热处理降低的层，例如，使用通过加热而软化的材料、混入了通过加热而膨胀的微囊或发泡剂的材料、对热固性树脂赋予了热熔性(thermal fusibility)或热解性(pyrolytic property)的材料、或者界面密度因水气进入而恶化的材料、或者吸水树脂随着水气的进入而膨胀的材料。作为粘着剂417，可使用粘性被紫外辐射降低的树脂。粘着剂417可被选择性地形成于第三衬底418上方，以免附着到第一层407中要成为结构层的部分上。

[0156]

然后，如图14B所示，第一层407被从衬底分离。在本实施方式中，因为形成了钨作为分离层403并在其上形成了氮氧化硅作为基层404，所以在分离层403和基层404之间形成了氧化钨层，而粘性在氧化钨层和基层404之间的界面处被降低。另外，因为分离层403的这部分通过蚀刻分离层403来去除，所以采用物理方法将第一层407转移到第三层上来进行分离。此时，可从衬底的背面进行激光辐射以降低分离层403的粘性。

[0157]

作为物理移位方法(转移方法)，具体地，第三衬底418被附着到包含第一层的衬底409上，其中第一层403受到蚀刻，并且第三衬底418被从第一衬底401分离开，由此将第一层407转移到第三衬底418一侧。此时，因为存在分离层403附着到第一层407上的情况，所以可以增加从第一层407上去除分离层403的步骤。

[0158]

然后，如图14C所示，附着在第三衬底418上的第一层407被附着到包含第二层的衬底415的上表面上。在图14C中，显示了将包含第二层的衬底415附着到隔着第一间隔层416附着在第一衬底401上的第一层407的侧面。

[0159]

然后，如图15A所示，粘着剂417的粘性通过诸如加热的处理而降低，并进行第一层407和第三衬底418的分离。例如，在使用热塑性树脂作为粘着剂417的情况下，可通过在约120℃下的热处理来分离第三衬底418。此时，粘着剂417附着到第三衬底418侧面而不残留于第一层407上。

[0160]

通过将第一层407和第三衬底418相互分离，就形成了如图15B所示的微结构420。在微结构420中，第二层414、第一间隔层416和第一层407被堆叠于第二衬底411上方，并且在不存在第一间隔层416的部分中，空间部分421被设置于第一层407和第二层之间。第一层407被形成于空间部分421上方。第一层407的附着到第一间隔层416上的部分由第二衬底411支撑，而第一层407的与包含第二层的衬底415分离的部分用作可移动的结构层。

[0161]

然后，为了将第一层407中的第一导电层405电连接到形成导线的第二导电层413，导电糊剂(conductive paste)419被滴在形成导线的区域上，如图15B所示。第一层407与第二层414之间的空间被导电糊剂419填充，如图15C所示；因此，第一导电层405可以被电连接到第二导电层413中所包含的布线413b。

[0162]

此处，导电糊剂419是指可以使用粒度(grain size)为数μm到数十μm的导电颗粒(conductive particle)溶解或分散于有机树脂中。作为导电颗粒，可以使用银、铜、铝、金、镍、铂、钯、钽、钼、或钛等的金属颗粒；卤化银细粒(fine particle)；或可分散性纳米颗粒。另外，作为导电糊剂中所包含的有机树脂，可以使用从用作金属颗粒粘合剂(binder)、溶剂、分散剂和涂料的有机树脂中选择的一种或多种有机树脂。典型地，可给出诸如环氧树脂、酚醛树脂、和硅树脂的有机树脂。当形成导电层时，优选地在涂敷糊剂之后执行烘焙。例如，在使用含银的细粒(粒度大于等于1nm且小于等于100nm)作为糊剂材料的主要成分的情况下，通过在150到300℃温度下烘焙来将糊剂固化，从而可以得到导电层。

[0163]

为了保护微结构420，第二间隔层422可被形成于第一层407上方，且包含第一层的衬底409和第四衬底423可被彼此附着，如图15D所示。与第一间隔层416类似，可使用绝缘无机化合物、绝缘有机化合物等形成具有单层结构或层叠结构的第二间隔层422。替代地，第二间隔层422可被形成于第四衬底423上方然后可进行包含第一层的衬底409和第四衬底423的附着。因为第四衬底423用作隔着空间部分424来保护第一层407的封装，所以可以使用薄、柔软且廉价的衬底，例如，诸如塑料膜的衬底。然而，类似于第一衬底401，也能构使用玻璃、石英等衬底。

[0164]

在上述过程中所得到的微结构420中，第一层407(结构层)包括第一区域425、第二区域426和第三区域427。第一区域425是被第一间隔层416和第二间隔层422固定的区域。第一间隔层416被设置于包含第二层的衬底415和第一区域425之间并将第一区域425固定于第二衬底411。另外，第二间隔层422被设置于第一区域425和第四衬底(保护衬底)423之间并将第一区域425固定于第四衬底423。在包含第二层的衬底415的表面与第二区域426以及第三区域427之间、和第四衬底423与第二区域426以及第三区域427之间分别设置了空间部分。第二区域426隔着一定距离面向包含第二层的衬底415及第四衬底423的表面，并用作可移动部分。第三区域427用作弹簧并将固定的第一区域425连接到可移动的第二区域426。

[0165]

下面，结合图16A到16D，说明与上述方法不同的、用于将第一层407附着到包含第二层的衬底415而不用粘着剂417和第三衬底418的方法。

[0166]

如图16A所示，包含第一层的衬底409和包含第二层的衬底415被附着起来以隔着第一间隔层416彼此相对置。然后，如图16B所示，第一衬底401被从包含第一层的衬底409分离开。此处，不仅第一衬底401而且保护层402也被分离。然后，如图16C所示，导电糊剂419从布线413b形成处上方滴下，以将第一导电层405连接到第二导电层413。当如图16D所示第二间隔层422被形成并且第四衬底423被附着到其上时，可以保护微结构420。

[0167]

在结合图14A到15D所描述的附着方法中，在第一层407从第一衬底401上分离之后，将第一层407和包含第二层的衬底415附着起来。在结合图16A到16D所描述的附着方法中，在附着了包含第一层的衬底409和包含第二层的衬底415之后，第一衬底401被从第一层407分离开。因而，上述两种方法在步骤的顺序上有所不同。通过这个过程上的差异，第一层407所包含的两个表面中面对第二层414的表面，在两种方法之间有变化。换句话说，在前一过程的情况下，第一层407的与第一衬底401相接触的那个表面面对着第二层414；而在后一过程中，是另一个表面面对着第二层414。因此，第一层407的层叠顺序在某些情况中是相反的，其取决于要采用哪种方法。

[0168]

当外力被施加于以这样的方式制造的微结构时，结构层可以沿着外力施加的方向移动，因此，通过感知移动，微结构可以用作传感器。替代地，可以在第一层407和第二层414中形成反向的电极以使得结构层受静电引力而移动。因此，微结构可用作致动器。此外，通过利用该致动器，可以制造开关、具有可调电容值的电容等。

[0169]

当使用本实施方式中所述的本发明微结构的制造方法时，微结构可以被制造而不用牺牲层蚀刻。因此，可以避免如发明内容所述那样的由牺牲层蚀刻所引起的问题，这类似于实施方式1到3。在下文中，将描述本实施方式的一些效果。

[0170]

(a)因为在分离和附着过程中进行了类似于牺牲层蚀刻的步骤，该步骤可以在相当短的时间内完成。

[0171]

(b)当用分离和附着替换牺牲层蚀刻时，微结构可以被制造而不产生由毛细现象引起的结构层和衬底的附着，这是因为微结构不像湿法蚀刻中那样接触液体蚀刻剂。

[0172]

(c)因为微结构通过分离和附着来制造，所以没有引起牺牲层或蚀刻的副产品残留在空间部分中的问题。换句话说，可以避免当牺牲层蚀刻在衬底或一部分衬底中完成时，牺牲层蚀刻在另一衬底或衬底的另一部分中还没有完成的问题。另外，在本发明的方法中，因为与第一衬底401分离开的第一层407被附着到包含第二层的第二衬底411，所以衬底上方所制造的所有微结构的空间部分可以被均匀地形成。

[0173]

(e)因为不需要耗时长的牺牲层蚀刻步骤，所以不会对其他层上造成不利影响。例如，在牺牲层蚀刻中，不会引起结构层的膜减薄；因此，可以形成厚度均匀的结构层。另外，在进行分离层403蚀刻的情况下，即使当使用了担心受蚀刻影响的材料时，所述影响也可以通过将材料形成于不进行牺牲层蚀刻的第二衬底411上方来避免。

[0174]

(f)本发明的方法中，衬底和第一层407之间的空间部分的距离由间隔层416的厚度决定，且第一层407中被固定到衬底的部分和可移动部分之间的距离可以由第一蚀刻确定。因此，微结构中所包含的空间部分的大小可以任意设定，而不受源自牺牲层蚀刻的牺牲层厚度或面积的限制。

[0175]

(g)因为微结构是通过本发明中的分离和附着而制造的，所以可以制造具有任意大小的微结构而对大小无限制。例如，也可以制造几毫米见方到几十毫米见方的大型微结构。

[0176]

(i)另外，在本发明中，因为没有形成牺牲层而且第一层和第二层被分开形成并彼此相附着，所以不会产生由诸如牺牲层的厚膜造成的台阶部分，并且不会发生由跨越台阶的部分造成的破裂。因此，可以制造具有高强度的微结构。

[0177]

可以自由地结合任意其它实施方式来实现本实施方式。

[0178]

(实施方式5)

实施方式5将结合图17A1到20D具体描述上述实施方式中所述微结构的制造方法。注意右侧的图是衬底的俯视图，而左侧的图为沿着俯视图的虚线O-P截取的横截面视图。

[0179]

首先，将结合图17A1到17D描述第一衬底的处理方法。

[0180]

如图17A1和17A2所示，在第一衬底401上方，按顺序形成了保护层402、分离层403、基层404、第一导电层405和第一绝缘层406。对于到此处为止的过程，可以使用与实施方式4中所述类似的方法。

[0181]

此处，第一导电层405包含用于形成微结构的可移动电极的部分405a、以及用于形成将可移动电极与另一个导电层的布线相连接的部分405b。与实施方式4类似，因为第一层被制成为具有包括弯曲支撑梁的梁柱式结构，所以沿着支撑梁中的设置在布线和可移动电极之间的支撑梁的外形设置了第一导电层405。

[0182]

然后，如图17B1和17B2所示，在设置于第一导电层405的布线部分405b上方的第一绝缘层406中设置接触孔，以暴露第一导电层。另外，第三导电层501被形成于第一绝缘层406上方和接触孔上方。

[0183]

接触孔通过由光刻形成光刻胶掩模并蚀刻来形成。例如，当第一绝缘层由氧氮化硅形成且接触孔通过各向异性干法蚀刻形成时，可以使用H₂与CHF₃、HF、C₂F₆、或C₄F₈等的混合物。此外，当Ar、He等被混合到上述气体中时，可以抑制蚀刻中产生的化合物的累积。

[0184]

对于第三导电层501，与第一导电层405类似，使用导电金属元素诸如铝(Al)、钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)或钽(Ta)或者包含所述金属元素作为主要成分的导电化合物。包含以上导电材料的膜通过已知方法诸如溅射法或等离子体CVD法来形成。光刻胶掩模通过光刻法形成并且所形成的导电材料通过蚀刻被处理成预定形状，以形成第三导电层501。在本实施方式中，描述了通过溅射法形成厚度为400nm的钛作为第三导电层501的示例。

[0185]

经过上述过程，与第一导电层405电连接的第三导电层501被设置为顶层。此处，在上述过程中形成的基层404、第一导电层405、第一绝缘层406、以及第三导电层501被称为第一层502。

[0186]

接着，如图17C1和17C2所示，进行第一蚀刻，其中开口408被形成以确定第一层502的形状。然后，如图17D所示，进行将分离层部分去除的分离层蚀刻。第一蚀刻和分离层蚀刻可通过与实施方式4中类似的方法进行。

[0187]

在第一蚀刻中，为了使结构层具有低弹簧常数以便易于移动，要作为结构层的支撑梁的第一层502被处理成弯曲的蛇形，即连接起来的多个S形组成的形状。另外，因为形成结构层的第一导电层405被电连接到外部电源或者信号线上，所以第一导电层405被处理以被设置于支撑梁中。第一导电层405和第一绝缘层406可被第一蚀刻同时处理。

[0188]

经过上述过程，可以形成包含第一层的衬底503。

[0189]

下面，结合图18A1到18B2说明形成包含第二层的衬底的示例。

[0190]

首先，如图18A1和18A2所示，保护层412和第二导电层413被形成于第二衬底411上方。对于到此处为止的过程，可以使用与实施方式4中所述类似的方法。

[0191]

在本实施方式中，作为第二导电层413，形成了用于驱动微结构的固定电极413a以及用于将可移动电极(第一导电层)与固定电极连接到电源或信号线的布线413b。图18A1和18A2所示的布线413b为被电连接到第三导电层501的布线。布线413b被连接到衬底内或衬底外的任意部分。

[0192]

保护层412和第二导电层413的堆叠被称为第二层414。经过上述过程，可形成包含第二层的衬底415。

[0193]

然后，如图18B1和18B2所示，第一间隔层504被选择性形成于包含第二层的衬底415上方。作为第一间隔层504，使用只在垂直于衬底表面的方向上具有导电性的粘着剂(此处，称之为各向异性导电粘着剂)。作为形成第一间隔层504的方法，可以使用与实施方式4中类似的方法诸如丝网印刷法或微滴释放法。

[0194]

下面，结合图19A到19C描述附着第一层502和第二层414的方法。以使包含第一层的衬底503与包含第二层的衬底415隔着第一间隔层504并彼此相对置的方式进行附着，如图19A所示。这样，当进行附着使得第一层502和第二层414隔着各向异性导电粘着剂(第一间隔层504)彼此相对置时，第二导电层413的布线413b被电连接到第三导电层501的布线部分。

[0195]

然后，如图19B所示，第一衬底401从包含第一层的衬底503分离开。不仅第一衬底401而且保护层402也被分离。然后，如图19C所示，可以形成第二间隔层505并且可以附着第四衬底506(第一保护衬底)以保护微结构508。附图标记507标注了空间部分。将第一层502与第一衬底401分离的方法、以及形成第二间隔层505和将第二间隔层505附着到第四衬底506上的方法可以采用与实施方式4类似的方法。

[0196]

当外力被施加于以这种方式制造的微结构508时，结构层可以沿着施加外力的方向移动，因此，通过感知移动，微结构可以用作传感器。替代地，可以在第一层502和第二层414中形成反向的电极使得结构层受静电引力而移动。因此，微结构可用作致动器。此外，通过利用该致动器，可以制造开关、具有可调电容值的电容等。

[0197]

这样，为了制造具有任意功能的微结构，依照用途来处理第一层。例如，当第一层502被处理成具有如图17C1和17C2所示的梁柱式结构时，可以制造间隔层可沿垂直于衬底的方向(上下方向)移动的微结构。另外，梁可被加长或者可以采用悬臂结构以降低结构层的弹簧常数，使得微结构的移动范围可被增加。替代地，第一层502可形成得较厚并被处理成梳齿状，由此制造包含可横向移动的结构层的微结构。

[0198]

例如，在制造包含可横向移动的结构层的微结构的情况下，可如图20A1和20A2所示形成第一层514。作为第一层514，可以在形成有保护层510和分离层511的第一衬底509上方形成基层512和第一导电层513。第一导电层513可通过与实施方式4中类似的方法来形成，或者可以使用通过以短时间形成厚层的方法诸如电镀法。

[0199]

然后，如图20B1和20B2所示，进行第一蚀刻来形成开口516以形成可移动电极514a和布线514b。利用开口516，可移动电极514a和布线514b被物理分离以与其它部分隔离。这样，包含第一层的衬底515被形成。此处，在第一蚀刻之后，可以进行分离层蚀刻等将分离层脆弱化的步骤。

[0200]

形成包含第二层的衬底535。对于形成包含第二层的衬底535的方法，可以采用与图18A1到18B2所示形成包含第二层的衬底415的方法。具有层叠结构的第二层534被形成于第二衬底531上方。第二层534为保护层532和第二导电层533的堆叠。

[0201]

然后，如图20C所示，包含第一层的衬底515和包含第二层的衬底535隔着第一间隔层518(各向异性导电粘着剂)被彼此附着。因此，第一层514的布线514b被电连接到第二层534的第二导电层533。然后，第一衬底509从第一层514分离开使得第一衬底509被去除。此处，不仅第一衬底509而且保护层510和分离层511也被分离。

[0202]

然后，如图20D所示，保护衬底520隔着第二间隔层519(各向异性导电粘着剂)被附着到第一层514上，以保护微结构521。通过设置保护衬底520，在第一层514和第二层534之间以及第一层514和保护衬底520之间分别设置空间部分523。

[0203]

此处，对于隔着第二间隔层519(各向异性导电粘着剂)将包含第一层的衬底515和包含第二层的衬底535附着起来的方法、将第一衬底509从第一层514分离的方法、以及附着保护衬底520的方法，可以使用实施方式4所述的方法等。当第一层502被处理成梳齿状时，这样形成的微结构521的结构层可以沿平行于第二衬底531的方向移动。例如，当外力被施加于所述微结构时，结构层可以沿着平行于第二衬底531的方向移动，因此，通过感知移动，微结构可以用作传感器。替代地，可以在可移动电极514a和第一导电层513中形成反向的电极使得结构层受静电引力而移动。因此，微结构可用作致动器。此外，通过利用该致动器，可以制造开关、具有可调电容值的电容等。

[0204]

当使用本实施方式所述微结构的制造方法时，不用牺牲层蚀刻就能够形成微结构。即，当实现本实施方式时，可得到实施方式1和2中所述的效果(a)到(i)。因为在分离和附着的过程中引入了类似于牺牲层蚀刻的步骤，该步骤可以在相当短的时间内完成。另外，微结构不像湿法蚀刻中那样接触液体蚀刻剂。因此可以形成微结构而不产生由毛细现象引起的结构层和衬底的附着。因而，当应用本发明时，制造所需时间可被减少，并且缺陷的产生也可被减少。

[0205]

可以自由地结合任意其它实施方式来实现本实施方式。

[0206]

(实施方式6)

实施方式6将描述可通过实施方式1到5中所述任意方法制造的微结构之形状和功能。

[0207]

图21A为用作开关的微结构(也被称为微开关)的横截面视图。微结构包括成于第二衬底601上方的第二层602、间隔层603、以及由间隔层603附着到第二衬底601上的第一层604。可使用任意材料形成具有单层结构或层叠结构的第一层604和第二层602。该示例显示了第一层604包含第一导电层611、612和第一绝缘层606，以及第二层602包含第二导电层607、第二绝缘层608和第三导电层609的情况。

[0208]

图21B为微结构中所包含的第一层604的俯视图。利用第一层604形成由四个梁610所支撑的结构层，每个梁610都为弯曲的蛇形。梁610由第一绝缘层606形成。结构层包括：利用静电引力移动微结构(图21B中的第一导电层611的电极，也被称为拉电极(pulledelectrode))；和用于传输响应于接触或电容值改变的信号的电极(图21B中结构层的第二导电层612)。另外，图21A中所示的第二导电层607用作与下拉电极(第一导电层611)的反向电极。

[0209]

当在由互为反向的第一导电层611和第二导电层607形成上方和下方的拉电极之间施加电压时，结构层被静电引力拉向第二衬底601一侧(向下)。于是，用于传输信号的由第一导电层605形成的电极(第二导电层612)与第三导电层609接触、或者第一导电层605与第三导电层609之间的距离改变而使电容值改变。因此，微开关起到开关的功能。

[0210]

亦如以上实施方式中所述，当用于支撑结构层的梁610被制成得薄时，可降低弹簧常数，因而可降低拉动结构层时的驱动电压。当每根梁610被处理成弯曲的蛇形时，可减少微结构面积。

[0211]

不同于半导体元件，这样的微开关通过导电层的接触传输信号并且在不传输信号时导电层之间有距离。因此，可以得到在传输信号时具有低损耗并且在不传输信号时绝缘性能优良的开关。

[0212]

下面，图21C为用作移动传感器的微结构(也被称为传感器)的横截面视图。在第二衬底613上方，微结构包括第二层614、第一间隔层615、第一层616、第二间隔层617、和包含第三层的衬底618。第一层616被第一间隔层615附着到第二衬底613上。包含第三层的衬底618被第二结构层617附着到第一层616上。包含第三层的衬底618包括在衬底618a上的具有单层结构的第三层619。

[0213]

可使用任意材料形成具有层叠结构的第一层616、第二层614、和第三层619。在本示例中，第一层616包含第一导电层620，第二层614包含第二导电层621，而第三层619包含第三导电层622。替代地，第一层616、第二层614、和第三层619可以分别具有堆叠了绝缘层等层的层叠结构(图21C中未显示)。

[0214]

图21D为微结构中所包含的第一层616的俯视图。第一层包括弯曲的梁623。由衬底支撑的微结构被形成于支撑结构层的梁的弯曲处的端部，即，紧挨着结构层的部分(图21D中圆圈圈住的部分)。梁623的用于支撑结构层的部分被固定到衬底上，被称为支撑点(anchor)624。支撑点624被第一间隔层615和第二间隔层617固定。当外力沿垂直于衬底表面的方向施加到包含如此形状的第一层616的微结构时，结构层可以沿外力施加的方向移动。因此，通过感知结构层的移动，微结构可以用作传感器。

[0215]

如果结构层以这种方式被弯曲梁623支撑，则可以减小平行于衬底表面方向上的振动，并且能够易于感知垂直于衬底表面方向上的移动。当弯曲的梁的厚度或层叠结构改变时，微结构的弹簧常数可改变成多个级别。可以形成由多个弹簧(通常，两到三个弹簧)支撑的模型所示的梁式结构，例如，微结构可在开始由软弹簧支撑，然后随着移动范围变大，微结构由硬弹簧支撑，从而可以控制微结构的移动。

[0216]

这种传感器可以通过第一层616和第二层614之间电容值的变化以及第一层616和第三层619之间电容值的变化来检测第一层616的移动量。在电气特性受畸变而改变的材料被用于第一层616的梁623的情况下，可以利用电气特性来检测第一层616的移动量。这种传感器的检测精度可以与外力(物理量)即检测对象的分辨率(resolution)一致地得到提高。

[0217]

下面，图22A为用作可变电容器(该微结构也被称为变容二极管(varactor))的具有悬壁结构的微结构的横截面视图。微结构包含形成于第二衬底625上方的第二层626、第一间隔层627、由第一间隔层627附着到第二衬底625的第一层628、第二间隔层629、以及由第二间隔层629附着到第一层628的保护衬底630。

[0218]

可使用任意材料形成具有单层结构或层叠结构的第一层628和第二层626。在本示例中，第一层628包含第一导电层631，第二层626包含第二导电层632。另外，第一层628和第二层626可以具有堆叠了绝缘层等层的层叠结构。此处，描述了第一层628包含隔着第一导电层631的第一绝缘层633和第二绝缘层634的示例。

[0219]

图22B为微结构中所包含的第一层628的俯视图。第一层628(结构层)具有悬臂形状，其中可移动部分由两根支撑梁635支撑。

[0220]

即，第一层(结构层)628包括第一区域、第二区域和第三区域。第一区域是被第一间隔层627和第二间隔层629固定的区域。第一间隔层627被设置于第二衬底625的表面与第一区域之间并将第一区域固定于第二衬底625。另外，第二间隔层629被设置于第一区域与保护衬底630之间并将第一区域固定于保护衬底630。在第二衬底625的表面与第二区域及第三区域之间、以及保护衬底630与第二区域及第三区域之间分别设置有空间部分。第二区域与第二衬底625的表面和保护衬底630相对置并隔开一定距离，用作可移动部分。第三区域用作弹簧并将固定的第一区域连接到可移动的第二区域。

[0221]

结构层包括通过静电引力移动微结构的电极631a(图22B中靠近支撑梁的电极，也被称为拉电极)以及构成电容(图中悬臂端部的电极)电极631b。这些电极由第一导电层631形成。另外，第二导电层632中的一个(图22A中的左边那个)用作拉电极631a的反向电极，而另一个(图22A中的右边那个)用作拉电极631b的反向电极。

[0222]

当在由互为反向的第一导电层631和第二导电层632形成上方和下方的拉电极之间施加电压时，结构层被静电引力拉向第二衬底625一侧(向下)。于是，第一导电层631与第二导电层632之间的距离改变，因此电容值改变。因此，图22A和22B中所示的微结构可用作可变电容器。

[0223]

当以这种方式使用悬壁结构时，可降低微结构的弹簧常数，从而降低移动结构层所用电压。当用于支撑微结构的梁635如图22B中所示被划分成两部分时，可进一步降低弹簧常数。

[0224]

如上述三个示例中所述，通过利用蚀刻将第一层处理成一定形状之后附着第二衬底，可以形成具有各种形状的微结构。然而，微结构也可以下列方式来制造：不用蚀刻来处理第一层的形状，而是将第一层直接附着到第二衬底上。下面说明通过附着第二层而不用蚀刻处理第一层来制造微结构的示例。

[0225]

首先，图22C为起到用于传输高频信号的波导的功能的微结构的横截面视图。微结构包含形成于第二衬底636上方的第二层637、第一间隔层638、由第一间隔层638附着到第二衬底636的第一层639、第二间隔层640、以及由第二间隔层640附着到第一层639上的包含第三层的衬底641。附图标记641a表示衬底，而附图标记641b表示第三层。

[0226]

第一层639、第二层637、和第三层641b可具有使用任意材料的层叠结构。在本示例中，第一层639包含第一导电层643和第一绝缘层645，第二层637包含第二导电层642，而第三层641b包含第三导电层644。替代地，这些层可以具有堆叠了绝缘层等层的层叠结构。此处，将描述第一层639包含第一绝缘层645的示例。

[0227]

第一层639包括并排地形成的三个导电层643a到643c。在两端的两导个电层643a和643c、第二导电层642和第三导电层644被设为接地电位(也被称为地电位、地、或者参考电位)，而位于第一导电层643的中心的另一个导电层643b被用作信号线；因此，可以形成用于传输高频信号的波导。

[0228]

当以上述方式进行制造时，可以形成用作波导的微结构而无需利用第一蚀刻来处理第一层。另外，当信号线被空间分隔并且信号线外围被地电位屏蔽时，波导受外部噪声影响更小，并能减小传输时的损耗。

[0229]

图22D为用作压电元件的微结构的横截面视图。微结构包含第一保护衬底646、由第一间隔层647附着到第一保护衬底646上的第一层648、第二间隔层649、以及由第二间隔层649附着到第一层648上的第二保护衬底650。

[0230]

第一层648可以具有使用任意材料的层叠结构，并且包含第一导电层651、第二导电层652以及夹在第一导电层651与第二导电层652之间的压电层653。压电层653使用压电材料诸如ZnO、AlN、或PZT来形成。此外，第一层648可以由多个压电层和导电层堆叠而形成。另外，具有包含任意材料的层叠结构的第二层和第三层可被形成于第一保护衬底646和第二保护衬底650上。

[0231]

在第一导电层651和第二导电层652之间隔着压电层653的压电元件成为具有如下功能的微结构：用于从具有多个频带的AC信号中只提取特定频率的信号的滤波器；用于通过因压力或加速度引起的结构层移动来产生电压的传感器；或者能够在被施加电压时移动的致动器。

[0232]

具体地，多个压电元件被并联或串联连接，由此构成从具有多个频带的AC信号中只提取特定频率的信号的滤波器。另外，当第一层648被形成为具有可移动结构时，第一层可通过被施加外力诸如压力或加速度来移动，并因此在第一导电层651和第二导电层652之间的产生电位上的差分。通过感知该差分，所述微结构可用作传感器。另外，当在第一导电层651和第二导电层652之间施加电压时，第一层648可移动，可以形成利用这种移动的致动器，诸如微泵(micropump)。

[0233]

如本实施方式中所述，根据本发明微结构的制造方法，通过由第一蚀刻处理第一层，可形成具有各种形状的微结构。另外，根据本发明微结构的制造方法，通过使用任意材料形成具有层叠结构的第一层、第二层和第三层，可以形成具有各种形状的微结构。

[0234]

可以自由地结合任意其它实施方式来实现本实施方式。

[0235]

(实施方式7)

本发明的微机械包含电路和微结构。电路包含多个半导体元件，而微结构包含结构层和与结构层相邻的空间部分。电路被电连接到微结构，并且控制微结构的运转或处理由微结构所输出的弱接收信号。在本实施方式中，将结合附图描述微结构和在同一衬底上形成电路的半导体元件的制造方法。

[0236]

在本发明微机械的制造方法中，分离层702和第一层703被形成于第一衬底701上方，如图23A所示。第一层703可被用任意材料形成为具有层叠结构，并构成微结构的结构层。在形成具有层叠结构的第一层703的情况下，虽然可连续地形成多个层，但是也可重复进行成膜和处理来形成层叠结构。所形成的层的处理可通过用光刻形成光刻胶掩模和蚀刻来进行。

[0237]

然后，如图23B所示，第一层703由第一蚀刻处理，从而形成结构层的形状。类似于形成上述第一层703的层处理，第一蚀刻可以通过用光刻形成光刻胶掩模和蚀刻来进行。在利用多个不同材料形成具有层叠结构的第一层703的情况下，干法蚀刻被用于利用第一蚀刻对第一层703进行的处理，从而可以通过切换蚀刻气体来连续地处理堆叠层。

[0238]

然后，如图23C所示，第一层703被从第一衬底701分离。第一层703的分离可以在具有低粘性(或具有能够被降低的粘性)的分离层702与第一层703之间的界面处进行。对于分离层702的形成方法和第一层的分离方法，可以采用实施方式1或其它实施方式中所述的方法。

[0239]

接着，在本发明微机械的制造方法中，第二层705被形成于第二衬底704上方，如图24A所示。本发明微机械中所包含的电路通过在第二层705中形成半导体元件来形成。因此，第二层705包括具有半导体元件的层706、以及用于形成与第一层相对置的微结构的层707。

[0240]

替代地，多个包含半导体元件的层可被堆叠起来。图24B显示了两个包含半导体元件706的层被堆叠于第二衬底704上方的情况。在以这种方式堆叠包含半导体元件706的层的情况下，所述层可以被直接形成于第二衬底704上方，或者可以通过使用以上实施方式中所述分离过程将形成于另一个衬底上的半导体元件706堆叠于第二衬底704上方。

[0241]

然后，如图24C所示，在形成有第二层705的第二衬底上的所选区域上形成间隔层708。可使用绝缘无机化合物或绝缘有机化合物形成具有单层结构或层叠结构的间隔层708，如实施方式2等中所述。作为在所选区域上形成间隔层的方法，可以使用丝网印刷法、以喷墨法为代表的微滴释放法等。这些方法在很多情况下是有效的，尤其是当使用能够被溶剂调整粘度的有机材料时。替代地，当使用感光材料诸如光刻胶时，间隔层能容易地只通过成膜、曝光、和显影被形成。

[0242]

这样，在本发明微机械的制造方法中，如图25A和25B所示，上述过程中所制造的第一层703、以及形成有第二层705的第二衬底704隔着间隔层708被附着起来。这样，第一层703和第二层705隔着间隔层708被附着起来，由此形成包含电路和微结构的微机械。

[0243]

接下来，结合附图描述具有包含在第二层中的半导体元件的层的制造方法。图中，图26A1、26B1、27A、28A和29A为俯视图而图26A2、26B2、27B、28B和29B为沿着俯视图的虚线O-P截取的横截面视图。

[0244]

本发明的微机械所包含的微结构和半导体元件可被制造于绝缘衬底诸如玻璃衬底、石英衬底、或塑料衬底上方。替代地，也可以使用金属等制成的导电衬底，或者硅、锗、硅锗化合物等制成的半导体衬底。在使用上述衬底的情况中，衬底可被直接使用，或者可在衬底表面上形成绝缘层然后使用所述衬底。

[0245]

例如，如果微结构和半导体元件被形成于薄且柔软的衬底诸如塑料膜上方，可以制造薄且高柔性的微机械。在用玻璃衬底制造微结构和半导体元件的情况下，衬底可从背面抛光以减薄，由此形成薄的微机械。

[0246]

在本实施方式中，用作基底(base)的层(基层710)被形成于包含绝缘表面的衬底709上方(图26A2)。基层710可使用氧化硅、氮化硅、氧氮化硅等的绝缘膜来形成。基层710可被形成为包含上述材料的单层、或者可被形成为包含多个上述材料的叠层。本实施方式将描述基层具有双层结构的示例。

[0247]

作为基层710的第一层，可通过使用SiH₄、NH₃、N₂O、和H₂作为反应气体的等离子体CVD法形成厚度为10nm到200nm(优选地为50nm到100nm)的氧氮化硅膜。在本实施方式中，形成厚度为50nm的氧氮化硅膜。之后，作为基层710的第二层，可通过使用SiH₄和N₂O作为反应气体的等离子体CVD法形成厚度为50nm到200nm(优选地为100nm到150nm)的氧氮化硅膜。在本实施方式中，形成厚度为100nm的氧氮化硅膜。

[0248]

然后，在基层710上方，形成构成半导体元件的栅电极711(第一导电层)。通过利用溅射法、CVD法等方法形成导电金属诸如钼或钨或其混合物的膜，并通过光刻和蚀刻处理，形成栅电极711(图26A1)。

[0249]

栅电极711的处理通过蚀刻(具体地，各向异性干法蚀刻)来进行。作为各向异性干法蚀刻，可以使用ICP(感应耦合等离子体)蚀刻。此时，可加工性(诸如蚀刻速率以及所要处理的层的侧面形状)可以通过适当调整蚀刻条件(诸如施加于线圈形电极的电功率、施加于衬底一侧的电极的电功率、以及衬底一侧上的电极温度)来提高。作为用于处理第一导电层、第二导电层和栅电极的蚀刻气体，可以使用与O₂混合的以CCl₄为代表的氯基气体或以CF₄、SF₆、NF₃为代表的氟基气体。

[0250]

通过调整上述蚀刻条件，栅电极711可被处理成任意形状诸如具有锥角(taper angle)的梯形(图26A1)。此处，锥角是指衬底与层的侧面之间的钝角，具有锥角的层的横截面是梯形的。替代地，用于形成栅电极的层可以由使用不同材料的叠层结构以改善上述蚀刻的加工性能(processability)。当栅电极被形成为具有上述锥角的形状时，可以在台阶部分上均匀地形成层。

[0251]

接着，第一绝缘层712(栅绝缘层)被形成于栅电极711上方。与基层710相似，第一绝缘层712可使用含硅的材料诸如氧化硅或氮化硅通过等离子体CVD法或溅射法来形成。例如，可通过等离子体CVD法形成厚度为115nm的氧氮化硅膜(含量比：Si＝32％，O＝59％，N＝7％，H＝2％)作为第一绝缘层712。第一绝缘层712并不限于氧氮化硅膜，其它含硅的绝缘膜也可以被用在单层结构或层叠结构中。

[0252]

作为第一绝缘层712的材料，也可以使用具有高介电常数的金属氧化物，例如，氧化铪、氧化钛等。当这类高介电常数材料被应用于第一绝缘层时，可在低电压下驱动半导体元件；因而，可以制造低功耗的微机械。

[0253]

此外，第一绝缘层712可通过高密度等离子体处理(high densityplasma treatment)来形成。高密度等离子体处理是指这样的等离子体处理：其中等离子体密度大于或等于1×10¹¹cm^-3，优选地1×10¹¹cm^-3到9×10¹⁵cm^-3；并使用高频率诸如微波(例如，频率：2.45GHz)。当在这样的条件下产生等离子体时，电子温度低达0.2eV到2eV。这样，利用以低电子温度为特征的高密度等离子体，可以形成具有低等离子体损伤和很少缺陷的膜，这是因为活性物质的动能低。

[0254]

衬底被置于能够进行这类等离子体处理的成膜室中，用于产生等离子体的电极即天线与靶材之间的距离被设为20mm到80mm，优选地为20mm到60mm，然后执行成膜过程。这类高密度等离子体处理可使得低温工艺(衬底温度：400℃或更低)成为可能。因此，具有低热稳定性的玻璃或塑料可被用作衬底。

[0255]

这类绝缘膜的成膜气氛可以为氮气氛，或氧气氛。氮气氛一般为氮气与稀有气体的混合气氛，或者氮气、氢气、与稀有气体的混合气氛。氦气、氖气、氩气、氪气、和氙气中的至少一种可被用作稀有气体。此外，氧气氛一般为氧气与稀有气体的混合气氛；氧气、氢气、与稀有气体的混合气氛；或者一氧化二氮与稀有气体的混合气氛。氦气、氖气、氩气、氪气、和氙气中的至少一种可被用作稀有气体。

[0256]

通过高密度等离子体处理所形成的绝缘膜是致密的，且对其它膜造成的损伤少。另外，通过高密度等离子体处理所形成的绝缘膜可以改善绝缘膜与其所接触的层之间的界面态。例如，当通过高密度等离子体处理形成第一绝缘层时，可以改善与绝缘层上所形成的半导体层之间的界面态。另外，当绝缘层被以这种方式形成于微结构层上方时，可以减少对形成微结构的层的损伤，并且可以保持结构层的强度。高密度等离子体处理不仅可以被用于形成绝缘层而且还可以用于形成基层或其它绝缘膜。

[0257]

接着，在第一绝缘层712上方形成用于形成半导体元件的第一半导体层713(图26A1)。第一半导体层713可由含硅的材料构成。含硅的材料可以为硅、含0.01原子百分比到4.5原子百分比的锗的硅-锗材料等。在本发明中，形成了非晶半导体层，并进行热处理以形成结晶化的结晶半导体层。加热炉、激光辐射、或用来自灯而非激光束的光辐射(也被称为灯退火(lamp annealing))、或者它们的组合可被用于热处理。

[0258]

在使用激光辐射用于将非晶半导体层结晶化的热处理以形成结晶半导体层的情况下，可以使用连续波激光束(CW激光束)或者脉冲激光束。作为激光束，可以使用由Ar激光器、Kr激光器、受激准分子激光器、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、红宝石激光器、变石激光器、Ti：蓝宝石激光器、铜蒸气激光器、金蒸气激光器、或者它们的组合所振荡出的激光束。可以通过用这类激光束的基波、或二到四次谐波之一的辐射来获得大粒度晶体(large grain crystal)。例如，可以使用Nd:YVO4激光器(基波：1064nm)的二次谐波(532nm)或三次谐波(355nm)。此时，要求激光束具有能量密度为约0.01MW/cm²到100MW/cm²(优选地0.1MW/cm²到10MW/cm²)。此外，在约10cm/sec到2000cm/sec的扫描速度下进行辐射。

[0259]

注意，连续波激光的基波激光束和连续波激光的谐波激光束可被用于辐射。替代地，连续波激光的基波激光束和脉冲激光的谐波激光束可被用于辐射。通过利用多个激光束的辐射，可补充能量。

[0260]

此外，可以使用由激光器以重复频率振荡出来使得在半导体层被脉冲激光束熔化之后可在其凝固之前被下一个脉冲激光束辐射的脉冲激光束。沿扫描方向连续生长的晶粒可使用以这样的重复频率振荡的激光束来获得。激光束的具体重复频率为大于等于10MHz，其频带显著高于通常所用的几十Hz到几百Hz的频带。

[0261]

在使用加热炉用于另一个热处理的情况下，非晶半导体层在400℃到550℃下被加热2到20小时。在此情况下，温度优选地设在400℃到550℃范围内的多个级别上，以逐渐地增加。因为非晶半导体层中的氢等由约400℃下的初始加热过程而释放，所以可以减少因结晶引起的膜粗糙度。另外，可以促进结晶的金属元素，例如镍，被优选地形成于非晶半导体层上方由此降低加热温度。作为金属元素，可以使用金属诸如Fe、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、或Au。除了所述热处理以外还可以进行上述激光辐射以形成结晶半导体层。

[0262]

因为促进结晶的金属元素是半导体器件的污染物，所以可以在结晶之后将其去除。这样的话，在通过热处理或激光辐射而结晶之后，要作为吸杂器(gettering sink)的层被形成于半导体层上方并加热，由此将金属元素移到所述吸杂器层中。多晶半导体层或掺杂的半导体层可被用作吸杂器。例如，加入了惰性元素诸如氩的多晶半导体层可被形成于半导体层上方并可被用作吸杂器。通过添加惰性元素，可在多晶半导体层中产生畸变，并且可利用所述畸变有效地捕获金属元素。替代地，通过形成掺入了诸如磷的元素的半导体层，可捕获金属元素。

[0263]

第一半导体层可以为在非晶硅中包含微晶粒的硅层。例如，可通过CVD法和适当选择硅沉积条件来形成晶粒，其中每个晶粒的半径都为几十纳米到几微米。虽然说明了使用高密度等离子体处理形成第一绝缘层的方法，但是上述结晶化的半导体层也可以进行高密度等离子体处理。高密度等离子体处理可以将半导体层表面改性(modify)。因此，可以改善界面态，并且可以改善半导体元件的电特性。

[0264]

然后，掺有n型导电性的杂质元素或者p型导电性的杂质元素且具有非晶结构的第二半导体层714被形成于上述形成的第一半导体层713上方。作为n型导电性的杂质元素，通常使用磷或者砷，而作为p型导电性的杂质元素，可以使用硼。优选的是，被添加到包含杂质的半导体中的杂质元素的浓度范围为1×10²⁰/cm³到1×10²¹/cm³。在本实施方式中，描述了形成掺有n型导电性杂质的半导体作为第二半导体层714的示例。

[0265]

接下来，上述第一半导体层713和第二半导体层714被处理成任意形状，由此形成半导体层715用于形成半导体元件(图26A1和26A2)。可以通过光刻和蚀刻进行半导体层715的处理，类似于上述示例。

[0266]

然后，第二导电层716被形成于第二半导体层714上方(图26B1和26B2)。第二半导体层716可通过形成导电金属元素诸如铝、钛、钼、钨或硅、或它们的混合物等的膜并处理来形成。

[0267]

因为第二导电层716成为连接到半导体元件的源电极和漏电极的导电层，所以它们可被处理以形成用于构成微结构的电学连接关系。此时，在半导体元件的要作为沟道区域的部分上方不形成第二导电层716。使用第二导电层716作为掩模，通过蚀刻来去除第二半导体层714的一部分和第一半导体层713，由此形成半导体元件的沟道区域717(图26B1和26B2)。在本实施方式中，通过上述过程，n沟道薄膜晶体管被形成作为半导体元件(图26B1和26B2)。

[0268]

接着，第二绝缘层718被形成以覆盖n型半导体元件和要成为微结构的部分(图27A)。第二绝缘层718可以由绝缘无机化合物、绝缘有机化合物等构成。可以由上述绝缘材料构成具有单层结构或包含两层或更多层的层叠结构的第二绝缘层718。所述第二绝缘层718将第二导电层716与要在上方形成的导电层绝缘并且减少寄生电容。

[0269]

作为构成第二绝缘层718的无机材料，可以使用氧化硅或氮化硅。作为有机材料，可以使用聚酰亚胺、丙烯酸、聚酰胺、聚酰亚胺酰胺、光刻胶、苯并环丁烯、硅氧烷、或聚硅氮烷。注意，硅氧烷树脂是指具有包含硅氧键的骨架结构(skeletal structure)的树脂，相当于包含Si-O-Si键的树脂。作为硅氧烷树脂的取代基(substituent)，可以使用至少包含氢或氟基的有机基(例如，烃基或芳香烃基)。使用具有硅氮键的聚合物材料作为原料来形成聚硅氮烷。

[0270]

然后，第二绝缘层718被蚀刻以形成接触孔719(图27A和27B)。此时，蚀刻处理可以通过干法蚀刻处理或湿法蚀刻处理来进行。在本实施方式中，描述了通过各向异性干法蚀刻形成第一接触孔的示例。

[0271]

接着，第三导电层720被形成于第二绝缘层718和接触孔719上方(图27B)。第三导电层720可通过形成导电金属元素或其混合物等并处理它们来形成，类似于上述第二导电层716。第三导电层720的每个都能被电连接到半导体元件的源电极或漏电极，但不能被电连接到栅电极。因此，形成到达栅电极的接触孔，并在形成第三导电层720的同一步骤中形成电极，因而电极可以被连接到栅电极。

[0272]

经过上述过程，可以形成包含半导体元件的层。与上述方法不同，通过在半导体层形成之后向所选区域掺入杂质元素，也可以形成半导体元件。下文中，将描述以这种方式形成半导体元件的方法。

[0273]

作为结合图26A1到27B所描述的制造示例，在形成衬底709上方的基层710、第一导电层711(栅电极)、和第一绝缘层712(栅绝缘层)后，形成导电层721。半导体层721可由含硅的材料构成，与上述示例类似。在本发明中，形成非晶半导体层，进行热处理或激光辐射以形成结晶的晶体半导体层，并处理成预定形状。

[0274]

然后，杂质元素被选择性地掺入半导体材料721，以形成n型杂质区722n和(或)p型杂质区722p(图28A和28B)。杂质区可通过利用光刻法选择性地形成光刻胶掩模并掺入杂质元素来形成。可以通过离子掺杂法或离子注入法掺入杂质元素。作为n型导电性的杂质元素，通常使用磷或者砷，而作为p型导电性的杂质元素，可以使用硼。优选的是，被添加到n型杂质区722n中的n型导电性的杂质元素的浓度范围为1×10²⁰/cm³到1×20²¹/cm³。另外，通过在半导体层721中选择性地形成杂质区722n和722p，形成了沟道形成区722c。

[0275]

在形成杂质区722n和722p之后，执行热处理、红外光辐射、或激光辐射以激活杂质元素。特别地，尤其当在室温至300℃的气氛中，从正面或背面使用受激准分子激光来激活杂质元素时，可以执行有效激活。这种激活也可以修补对第一绝缘层以及第一绝缘层与半导体层之间的界面的等离子损伤。此外，YAG激光的二次谐波也可被用于激活。使用YAG激光的辐射是优选的激活手段，因为YAG激光器所需要的维护更少。

[0276]

此外，可以形成绝缘膜制的钝化膜诸如氧氮化硅膜或氧化硅膜以覆盖半导体层721和结构层，以便可以执行氢化。氢化将利用钝化膜中所含的氢来终止半导体层721中因杂质元素的掺入生成的悬挂键。与此同时，可以激活上述杂质区。例如，通过利用等离子体CVD法在半导体层上形成厚度为100nm的氧氮化硅膜然后使用洁净烘箱在300℃到550℃下进行1到12小时的热处理，可将半导体层加氢。替代地，可以在氮气氛中在410℃下进行1小时的加热。

[0277]

经过上述过程，n沟道薄膜晶体管和p沟道薄膜晶体管被形成作为半导体元件(图28A和28B)。虽然在本实施方式中形成n型半导体元件和p型半导体元件，但也可以只使用其中之一形成电路。当使用n型半导体元件或p型半导体元件形成电路时，可以减少用于光刻的中间硬膜外(光掩模)的数目并减少制造步骤的数目。

[0278]

然后，第二绝缘层723被形成于半导体元件上方(图28A)。第二绝缘层723可由绝缘无机化合物、绝缘有机化合物等构成，与第二绝缘层718类似。可以由上述绝缘材料构成具有单层结构或包含两层或更多层的层叠结构的第二绝缘层。

[0279]

然后，第二绝缘层723被蚀刻以形成接触孔724(图28)。此时，蚀刻处理可以通过干法蚀刻处理或湿法蚀刻处理来进行。在本实施方式中，描述了通过各向异性干法蚀刻形成接触孔724的示例。

[0280]

接着，第三导电层725被形成于第二绝缘层723和接触孔724上方。与上述示例中所述的第三导电层720类似，第三导电层725可通过形成导电金属元素或其混合物等并进行处理来形成。第三导电层不仅连接到半导体元件以形成源电极或漏电极，而且还将微结构电连接到半导体元件(图28B)。

[0281]

经过上述过程，可以形成包含半导体元件的层。与图28A和28B中所述方法不同，在半导体层形成之后，可以形成第一导电层(栅电极)并且可以用第一导电层作为掩模来对半导体层中掺入杂质元素，由此形成半导体元件。下文中，将结合图29A和29B描述这样的制造示例。

[0282]

在此情况下，基层710被形成于衬底709上方，而半导体层726被形成于基层710上方。半导体层726可由含硅的材料构成，与上述示例类似。在本发明中，形成非晶半导体层，进行热处理或激光辐射以形成结晶化的结晶半导体层，并处理成预定形状。

[0283]

接着，第一绝缘层727(栅绝缘膜)被形成于半导体层726上方。与上述示例类似，第一绝缘层727可通过等离子体CVD法、溅射法等使用含硅材料诸如氧化硅或氮化硅的方法来形成。第一绝缘层727可以通过高密度等离子体处理来形成。通过高密度等离子体处理所形成的绝缘膜是致密的，很少对其它膜造成损伤，而且可以改善绝缘膜与其所接触的层之间的界面态。第一导电层728(栅电极)被形成于第一绝缘层727上方。第一导电层728可通过形成导电金属元素或混合物等并处理它们来形成，类似于上述示例中的第一导电层711。

[0284]

然后，与上述示例类似，杂质元素被选择性地掺入到半导体层726，以形成n型杂质区729n和p型杂质区729p。通过选择性地添加杂质元素，形成沟道形成区729c。此处，在形成具有短沟道长度的半导体元件的情况下，重要的是充分减小截止电流值(半导体元件为关断状态时的漏极电流)。为了减小截止电流值，优选制造具有低浓度漏(LDD：轻掺杂漏)区的半导体元件。优选地在n沟道晶体管中，低浓度杂质区被设置于沟道形成区729c与高浓度杂质区(n型杂质区729n)之间。

[0285]

形成低浓度杂质区的方法为，例如，如下所述：使用第一导电层728作为掩模选择性地掺入杂质元素，形成n型低浓度杂质区，然后在第一导电层728上方形成绝缘层，绝缘层受到各向异性蚀刻以在第一导电层728的侧面上形成被称为侧壁的绝缘层，使得所述侧壁重叠覆盖要作为半导体层726的n型低浓度杂质区的区域。然后，使用第一半导体层728和侧壁作为掩模，将n型杂质元素掺入到包含n型低浓度杂质区的半导体层726，以形成杂质元素浓度高于n型低浓度杂质区的杂质元素浓度的高浓度杂质区。这样，就可形成包含LDD区域的n型半导体元件。

[0286]

为了防止因由热载流子注入所引起的劣化而导致的导通电流值(半导体元件处于开启状态时的漏极电流)降低，优选地制造具有GOLD(栅-漏重叠LDD)结构的半导体元件，其中LDD区域隔着栅绝缘膜与栅电极重叠。当采用这种结构时，漏极边缘的高强度电场被减弱，由此阻止热载流子的注入，并可防止半导体元件的劣化。

[0287]

然后，第二绝缘层730被形成于半导体元件上方(图29B)。第二绝缘层730可由绝缘无机化合物、绝缘有机化合物等构成，与第二绝缘层718类似。可以由上述绝缘材料构成具有单层结构或包含两层或更多层的层叠结构的第二绝缘层。

[0288]

接着，第二绝缘层730被蚀刻以形成接触孔731。此时，蚀刻处理可以通过干法蚀刻处理或湿法蚀刻处理来进行。在本实施方式中，描述了通过各向异性干法蚀刻形成第一接触孔的示例。

[0289]

然后，第二导电层732被形成于第二绝缘层730和第一接触孔731上方。与上述示例中所述的第三导电层725类似，第二导电层732可通过形成导电金属元素或其混合物等并进行处理来形成。第二导电层732不仅连接到半导体元件以形成源电极或漏电极，而且还将微结构电连接到半导体元件(图29B)。

[0290]

经过上述过程，可以形成包含半导体元件的层。

[0291]

此处，在第一导电层、第二导电层、和第三导电层各自都具有包含图26A1到29B中所示制造示例中的角部(corner)的图案(pattern)的情况下，角部优选地被处理成圆角形状。因此，可以抑制由层的角部的剥落所产生的灰尘，并且衬底上的灰尘可以被有效地清除。当第一导电层、第二导电层、栅电极等是由金属或金属混合物构成时或者在处理厚层时，该特征是优选的。因为这些导电层厚于半导体层或基层，所以当导电层被处理以具有包含锥角的横截面时，可以抑制由层的角部的剥落所产生的灰尘，并且衬底上的灰尘可以被有效地清除。

[0292]

如果需要的话，形成微结构的层可以进一步被堆叠于包含以上述方式形成的半导体元件的层上方。例如，第三绝缘层和第四导电层可以被形成于第二绝缘层和第三导电层上方。然而，第三绝缘层也可被用作形成微结构的层。

[0293]

这样，包含半导体元件的第二层可以被形成于衬底上方。

[0294]

因为在本发明的制造方式中不进行牺牲层蚀刻，所以其它元件诸如半导体元件以及微结构可被同时形成。尤其是，通过在形成第二层(在附着时未被分离的层)的第二衬底上方制造半导体元件，可以制造包含具有传统特性的半导体元件的微机械，而不会发生由所述步骤诸如牺牲层蚀刻所引起的特性降低。

[0295]

当使用本发明微机械的上述制造方法时，可以获得与实施方式1等所述微结构的制造方法类似的效果(a)到(i)。一些效果如下所述。

[0296]

(a)微结构可以被制造而不用进行牺牲层蚀刻。即，因为在分离和附着过程中进行了类似于牺牲层蚀刻的步骤，该步骤可以在相当短的时间内完成。

[0297]

(b)当用分离和附着来替换牺牲层蚀刻时，微结构可以被制造而不产生由毛细现象引起的结构层和衬底的附着，这是因为微结构没有像湿法蚀刻中那样接触液体蚀刻剂。

[0298]

(i)本发明中，因为没有形成牺牲层而且第一层和第二层被分开形成并彼此相附着，所以不会产生由厚膜诸如牺牲层造成的台阶部分，并且不会产生因跨越台阶的部分所造成的破裂。因此，可以制造具有高强度的微结构。

[0299]

微机械可以通过自由组合本实施方式和上述实施方式中所述的微结构来制造。即，用于形成微结构的任意结构层与用于形成电路的半导体元件是在同一过程中制造的；因此，可以制造包含微结构和电路的微机械。

[0300]

(实施方式8)

实施方式8将描述本发明微机械的结构及其功能的示例。本发明的微机械特征在于具有包含三维结构的微结构、和包含半导体元件并控制微结构的电路。

[0301]

图30显示微机械的概念图。微机械801包括微结构802和包含半导体元件的电路803。

[0302]

微机械801中所包含的微结构802具有设置于衬底和结构层之间的空间，并且在很多情况中结构层是可移动的。微结构802可用作检测物理量的传感器、或者将来自电路803的信号转换成位移的致动器。另外，如图30所示，微机械801可包含多个微结构(框图中的第一微结构806、第二微结构807等)。

[0303]

微机械801中所包含的电路803包括用于执行与外部控制器件的通信的接口电路804、以及处理用于控制微结构的信号的控制电路805。另外，电路803可以包括放大来自微结构的信号的放大器电路、将来自外部控制器件的控制信号从模拟信号转换成数字信号的A/D转换器、将数字信号转换成模拟信号的D/A转换器、存储微结构的控制程序的存储器、以及控制存储器的存储器控制电路等。

[0304]

下面，结合图31A到31C描述具有上述结构的微机械的功能示例。例如，本发明的微机械801包含微结构802和电路803，如图31A中所示。另外，微机械801被用电缆(传输线)809连接到用于控制微机械801的外部控制器件808，并且控制信号和驱动电源被从外部控制器件808供给到微机械801。此处，可以设置一根传输线用于发送和接收控制信号以及供给电源。替代地，可以分别设置用于发送和接收控制信号的传输线和用于供给电源的传输线。

[0305]

例如，在微结构802功能是检测物理量、物质浓度等的情况下，微机械801可用作传感器，其中微结构802所检测到的信息被电路803处理并发送给外部控制器件808。这样，电路803可以包含如上所述的控制电路、A/D转换器、D/A转换器、存储器、和存储器控制电路等。

[0306]

如图31B所示，本发明的微机械801可以具有包含与外部控制器件进行无线通信的无线通信电路810和其它电路的电路803、以及微结构802。此处，无线通信电路810可包含用于发送和接收电磁波的天线811、从天线811所接收的电磁波中产生电路803和微结构802的驱动电源的电源电路、和从天线811所接收的电磁波中解调信号的解调电路等。除了从电磁波中产生驱动电源的电源电路之外，作为电源，无线通信电路810还可以包含电池或利用光、热等产生电源的发电电路等。

[0307]

这样，当微机械包含无线通信电路810并利用电磁波与外部控制器件808进行无线通信时，微机械801就不受传输电缆的限制，并提高了可操作范围的自由度。利用上述的无线通信能力，实现可以位于任何地方并且为用户所熟悉的微机械成为可能。在此情况下，控制微机械801的外部控制器件808也包括无线通信电路、天线812等用于与微机械801的通信。

[0308]

如图31C所示，微机械801可以组成执行无线通信的半导体器件的一部分(诸如RFID标签和IC标签)。换句话说，可一制造半导体器件(＝微机械)，其中使用微结构形成在无线通信电路801中所包含的无源元件诸如电容或电感、开关、用于传输高频信号的波导等。

[0309]

在此情况下，微机械801具有包含无线通信电路810、解调电路813、和信号处理电路814等的电路803，并且无线通信电路810、解调电路813等各自包含使用微结构形成的无源元件、开关等。

[0310]

当使用微结构形成无源元件时，可以获得比现有元件的特性更好的特性。因此，当使用所述无源元件形成无线通信电路时，可以进行高灵敏度无线通信。此外，可提供能够以比传统半导体器件更高的频带和更宽的频带通信的半导体器件。

[0311]

本说明书中所述的微结构仅仅是示例，可以形成具有经过与用途一致的步骤形成的与用途相符的形状的、具有根据各种驱动方法的预定功能的微结构。例如，微结构可被用作检测由来自衬底上表面的力造成的结构层位移的传感器，并且替代地，还可以被用作改变两个电极之间的电容值的可变电容器。这样，通过使用不同的驱动方法，一种微结构可以具有不同的功能。

[0312]

如上所述，本发明微机械中所包含的微结构不仅可以组成传感器或致动器的部分，还可以组成诸如无源元件或波导的电路的部分。无源元件(诸如电容、电感、或电阻)是重要的部件，例如，在使用高频范围进行无线通信的情况下；但是通过形成通常的半导体元件(诸如CMOS或BiCMOS)的工艺难以形成高速工作且具有低损耗的无源元件。然而，当使用通过上述过程所形成的微结构来形成无源元件时，无源元件可以具有良好的特性。

[0313]

通常，在处理尺寸小于数毫米或更小的微小物体的情况下，这样的过程是必需的，即，微小物体的结构先被放大，人或电脑获得其信息并执行信息处理和操作设定，然后操作在尺寸上被减小并被发送到微小物体。相反地，本实施方式所述的微机械可只通过从人或计算机发送上位概念指令(dominant concept instruction)来处理微小物体。换句话说，一旦人或电脑决定了用途并发送指令，微机械就可以以下列方式操作：微机械使用传感器等获得关于物体的信息并进行信息处理。

[0314]

可以自由地结合任意其它实施方式来实现本实施方式。

[0315]

(实施方式9)

实施方式9将描述利用任意的上述实施方式中所述的微结构的半导体器件和电子器件的模式。首先，下面结合图32A到34E描述能够非接触地交换数据的半导体器件。

[0316]

半导体器件80具有非接触地与设置在半导体器件外部的读出器/写入器交换数据的功能。读出器/写入器将信号发送给半导体器件80，半导体器件80根据所发送的信号返回相应的信号。读出器/写入器接收半导体器件所发送的信号，从而能够读取半导体器件的数据。

[0317]

半导体器件80包含高频电路81、电源电路82、复位电路83、时钟产生电路84、数据解调电路85、数据调制电路86、用于控制其他电路的控制电路87、存储器电路88、和天线89(图32A)。

[0318]

高频电路81接收来自天线89的信号并从天线89将接收自数据调制电路86的信号输出。电源电路82从所接收的信号中产生电源电位。复位电路83产生复位信号。时钟产生电路84基于接收自天线89的信号输入而产生各种时钟信号。数据解调电路85解调所接收的信号并将解调的信号输出到控制电路87。数据调制电路86将接收自控制电路87的信号进行调制。

[0319]

作为控制电路87，例如，设置有编码提取电路71、编码判断电路72、CRC判断电路73、和输出单元电路74。注意，编码提取电路71提取在发送给控制电路87的指令中所包含的多个编码中的每一个。编码判断电路72通过比较所提取的编码和参考编码来判断指令的内容。CRC判断电路73基于所判断的编码来检测是否有传输错误等，而输出单元电路74输出检测结果。

[0320]

另外，存储器电路88的数目并不限制为一个，可以设置多个存储器电路88，并且可以使用SRAM、闪存、ROM、FeRAM等、或者包含有机化合物层的存储器元件部分。

[0321]

下面，描述能够非接触地交换数据的本发明半导体器件的操作示例。首先，无线信号被天线89接收，然后经过高频电路81送到电源电路82，由此产生高电源电位(下文称之为VDD)和低电源电位(下文称之为VSS)。VDD被供给到半导体器件80中的每个电路。注意VSS是半导体器件80中所包含的多个电路公用的，并且VSS可以是GND。

[0322]

经过高频电路81发送给数据解调电路85的信号被解调(下文中该信号被称为解调信号)。另外，经过高频电路81而通过复位电路83和时钟产生电路84的信号、以及解调信号均被发送给控制电路87。发送给控制电路87的信号由编码提取电路71、编码判断电路72、和CRC判断电路73等进行分析。然后，基于分析的信号，存储于存储器电路88中的半导体器件的信息被输出。经过输出单元电路74，半导体器件的输出信息被编码。此外，半导体器件80的编码信息传过数据调制电路86然后被天线89作为无线信号发送。

[0323]

这样，当信号被从读出器/写入器发送到半导体器件80以及从半导体器件80发送的信号被读出器/写入器接收时，可以读取半导体器件的数据。

[0324]

包含上述无线通信功能的半导体器件80由具有各种功能的半导体元件，诸如开关、电感、电容、以及电阻元件等构成。这些用于构成半导体器件的元件可以使用以上实施方式中所述的微结构来形成。用作波导的微结构也可被使用，还有用于开关、电感、和电容的微结构。另外，能够任意地改变电感值的可变电感器可被形成作为电感，而能够任意地改变电容值的可变电容器可被形成作为电容。

[0325]

由于上述能够进行无线通信的半导体器件包含微结构，所以可以增加新功能。例如，当包含用作传感器的微结构时，可以制造检测外部物理量的半导体器件。外部物理量是指诸如温度、压力、加速度、或畸变的物理量。具体地，本发明的微结构可以通过结构的改变来检测动态物理量。

[0326]

这种半导体器件的配置示例如图32B所示。除了上述配置之外，半导体器件80还包含传感器控制电路90和传感器元件91。传感器元件91包含本发明的微结构，并利用根据外部物理量的改变而起传感器的功能。传感器控制电路90起到在传感器元件91和控制电路87之间交换信息的接口的作用。具有该结构的半导体器件80将存储于存储器电路88中的信息和传感器元件91所检测到的信息发送给读出器/写入器。传感器元件91所检测到的信息可以被存储于存储器电路88中。

[0327]

此处，半导体器件80可以是由来自读出器/写入器的电磁波对每个电路供电的无源型。替代地，可以使用有源型，其中设置电池并由此供电。此外，也可以使用包含使用微结构的发电器件或电池(储电器件)的半导体器件。作为用于构成发电器件的微结构，可以使用采用压电元件、热电元件、微电机等微结构。该发电器件将外部施加的能量转换成电力。然后，由发电器件获得的电力可被用于驱动半导体器件。

[0328]

如以上实施方式中所述，构成半导体器件的半导体元件和本发明的微结构可被形成于薄且柔软的诸如塑料膜的衬底上方。当它们被形成于这类薄且柔软的衬底上时，半导体器件可被弯曲并可被附着到具有弯曲表面的物体上。

[0329]

下面，说明能够非接触地交换数据的半导体器件的使用方式的示例，该半导体器件的结构和操作的示例如上所述。如图33A所示，读出器/写入器3230被设置于包含显示装置3210的便携式终端3220，且半导体器件3200被设置于产品3240的侧面上。当读出器/写入器3230被便携式终端3220的用户拿在半导体器件3200上方时，关于产品3240的各种信息诸如材料和产品原产地(国家)、制造过程中的测试结果、配送过程中的记录、还有如何使用该产品、说明等被显示于显示装置3210上。

[0330]

显示装置3200可被应用于产品3240的生产过程或配送过程中的管理。

[0331]

例如，如图33B所示，对产品3240设置半导体器件3200，并且沿着设置了读出器/写入器3230的传送带传送产品3240。在关键步骤或要求诸如检查的管理的步骤之后，紧接着，以上述方式设置于产品3240的半导体器件3200与读出器/写入器3230通信，由此管理产品3240。

[0332]

如此所述，通过将半导体器件应用到用于管理产品的系统，可以容易地进行信息的获取，并且可以实现高功能和高附加值。另外，如以上实施方式中所述，即使在将半导体器件附着到具有曲面的物体的情况下，也能够防止损伤半导体器件中所包含的半导体元件，并且可以提供高可靠性的半导体器件。

[0333]

此外，使用非接触地发送和接收数据的功能，本发明的半导体器件可被用于产品的管理或系统的操作。首先，图34A到34D显示了使用半导体器件管理产品的示例。

[0334]

如图34A所示，例如，半导体器件1120可被设置于重要的个人物品诸如钥匙1110。半导体器件不仅可被设置于钥匙而且还可以设置于纸币、硬币、有价证券、无记名债券、证件(驾驶证、居留证等)、书籍等；因此，重要物品可被管理并且可进行管理使得重要物品不易被复制。

[0335]

如图34B所示，半导体器件1120可被设置于诸如有盖培养皿1111的容器。另外，半导体器件1120可被设置于实验工具诸如试剂瓶、烧瓶、或试管。例如，当利用具有相同形状的容器使用多个样本进行实验时，可以对于每个容器来管理各个容器的个体信息。

[0336]

如图34C中所示，半导体器件1120可被设置于袋子1112。另外，半导体器件1120可被设置于诸如鞋或眼镜的饰物；另外例如，在商店货架上展示待售的昂贵产品的情况下，可以进行产品的库存状态管理或者防止入店行窃。

[0337]

如图34D所示，半导体器件1120可被设置于药瓶1113。另外，半导体器件1120可被设置于包装材料诸如包装纸。例如，可在家中或医院里使用半导体器件用于管理每个病人应服用的药品，以及用于防止药品的意外服用和管理失当。

[0338]

此外，当对诸如记录介质(唱片、录像带等)、交通工具(自行车等)、食品、衣物、生活用品、以及电子设备(液晶显示器、EL显示器、电视机、便携式终端等)等各种物品设置半导体器件时，可以管理上述物品。为了将半导体器件应用于物品管理，半导体器件可被附着到具有各种形状的上述物品表面，或者可在物品的制造过程中被嵌入其中以固定之。

[0339]

下面，说明使用能够非接触地通信的半导体器件来进行系统的操作的示例。例如，如图34E所示，半导体器件1120被设置于身份证1114内，并且读出器/写入器1121被设置于建筑物等的入口处。当拥有身份证1114的人通过读出器/写入器1121的位置时，读出器/写入器1121读取身份证1114内每个人所拥有的身份证号码，并将所读取的身份证号码相关信息提供给计算机1112。计算机1112基于读出器/写入器1121所提供的信息，判断是否允许此人进入或外出。这样，通过应用半导体器件，可以提供更便利的出入管理系统。

[0340]

虽然出入管理系统作为示例已结合附图进行了描述，但是当半导体器件1120被用于物流和库存管理系统、认证系统、配送系统、生产记录系统、图书管理系统等时，系统能够具有更高功能、多功能、和更高附加值。

[0341]

另外，作为上述可非接触地交换数据的半导体器件中的信号传输方法，可以使用电磁耦合法、电磁感应法、微波法等。可以由从业者考虑预定用途来适当地选择传输方法，并可以根据传输方法设置最优天线。

[0342]

在采用例如电磁耦合法或电磁感应法(例如，13.56MHz频带)作为半导体器件中的信号传输方法时，使用由磁场密度(magneticfield density)的改变所引起的电磁感应。因此，用作天线的导电膜被形成为环形(例如，环形天线)或螺旋形(例如，螺旋天线)。

[0343]

微波法(例如，UHF频带(860到960MHz频带)，2.45GHz频带等)可被用作半导体器件中的信号传输方法。在此情况下，可考虑用于信号传输的电磁波波长来适当地设定诸如用作天线的导电膜的长度的形状。例如，用作天线的导电膜可被形成为直线状(例如，偶极天线)、平面状(例如，贴片天线(patch antenna))、带状等。考虑到电磁波的波长，用作天线的导电膜的形状可被设置为曲线状、蛇形、或其组合。

[0344]

用作天线的导电膜由导电材料通过CVD法、溅射法、诸如丝网印刷或照相凹版印刷的印刷法、微滴释放法、或镀敷法等来形成。可使用选自铝(Al)、钛(Ti)、银(Ag)、铜(Cu)、金(Au)、铂(Pt)、镍(Ni)、钯(Pd)、钽(Ta)、和钼(Mo)中的要素、或者含有上述元素作为主要成份的合金材料或混合物材料，来形成具有单层结构或层叠结构的导电膜。

[0345]

例如，在通过丝网印刷法形成用作天线的导电膜的情况下，可以通过选择性地印刷在有机树脂中溶解或分散了每个的粒度为数nm到数十μm的导电颗粒的导电糊剂，以形成导电膜。例如，在使用主要含银的细粒(例如颗粒的粒度大于或等于1nm且小于或等于100nm)作为导电糊剂的材料的情况下，通过在150到300℃温度下烘焙使导电糊剂固化，可得到导电膜。替代地，可以使用主要含焊料或无铅焊料的导电糊剂；此时，优选地使用粒度小于或等于20μm的细粒。焊料或无铅焊料的优点在于低成本。

[0346]

除了上述材料之外，还可以将陶瓷、或铁酸盐(ferrite)等应用于天线。另外，介电常数和导磁率在微波频带中为负数的材料(超材料(metamaterial))可被应用于天线。

[0347]

在使用电磁耦合法或电磁感应法，并设置包含与金属膜接触的天线的半导体器件的情况下，具有导磁性的磁性材料优选地被设置于半导体器件和金属膜之间。在设置包含与金属膜接触的天线的半导体器件的情况下，因磁场改变而引起的涡电流、以及由涡电流产生的去磁磁场，削弱了磁场的改变并减小了通信范围。因此，金属的涡电流和通信范围的减小可以通过在半导体器件和金属膜之间设置具有导磁性的材料来抑制。注意，导磁率高和高频波损耗低的铁酸盐或金属膜可被用作磁性材料。

[0348]

在设置天线的情况下，半导体元件诸如晶体管、以及用作天线的导电膜可被形成于同一衬底上方；或者，半导体元件诸如晶体管、以及用作天线的导电膜可被设置于分离的衬底上方然后附着起来以电互连。

[0349]

注意，可对上述半导体器件执行密封处理。例如，可使用第一板材(也被称为膜或衬底)和第二板材对于半导体集成电路或半导体器件执行密封处理。作为用于密封的第一板材和第二板材，可以使用：包含聚丙烯、聚酯、乙烯、聚氟乙烯、或氯乙烯等的膜；包含纤维材料的纸；基底材料膜(聚酯、聚酰胺、无机蒸镀膜(inorganicevaporation film)、或纸等)和粘性合成树脂膜(丙烯酸基合成树脂、或环氧树脂基合成树脂等)的层叠膜等。

[0350]

对于密封处理，可以通过热压接合进行热处理和加压处理。在热压接合时，设置在膜的最外部表面上的粘性层、或设置在最外层上的层(非粘性层)被热处理所熔化以通过施加压力来接合。粘性层可以被设置于第一板材和第二板材的表面上，但它不是必需提供的。粘性层对应于包含粘着剂诸如热固性树脂、UV固化树脂、环氧基树脂、或树脂添加剂的层。

[0351]

用于密封的板材优选地被涂上硅土(silica)，以防止湿气等在密封之后进入内部；例如，可以使用堆叠了粘性层、聚酯等制的膜、以及硅土涂层的板材。

[0352]

另外，当对于膜执行热处理时，优选地使用具有相同热膨胀系数的第一板材和第二板材。这是因为通过使板材的收缩率在热处理之后成为相同，可以防止半导体器件的变形，或者可以防止异常应力被施加于半导体元件。

[0353]

作为第一板材或第二板材，也可以使用经过了抗静电处理的膜以防止静电等(以下称为抗静电膜)。作为抗静电膜，可以使用：在树脂中分散有抗静电材料的膜；以及附着了抗静电材料的膜等。作为抗静电材料，可以使用金属、铟和锡的氧化物、以及诸如两性离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、或非离子表面活性剂的表面活性剂。作为替代，包含在侧链上具有羧基和季铵基的交联共聚物高分子化合物的树脂材料等可被用作抗静电材料。

[0354]

包含抗静电材料的膜可以是在一个表面上设置有抗静电材料的膜，或者在两个表面上都设置有抗静电材料的膜。注意，抗静电材料可以被设置于膜的整个表面上方或者部分表面上。当用抗静电膜密封半导体器件时，可保护半导体元件在半导体器件被处理成产品时免受外部静电等的影响。

[0355]

在密封处理中，可以通过使用第一板材和第二板材之一来选择性地仅密封半导体器件表面中的一个。另外，可以使用玻璃衬底而非第一板材或第二板材来执行密封。通过这样的密封处理，可以抑制从外部进入半导体元件的杂质元素、以及湿气等。

[0356]

可以自由地结合任意其它实施方式来实现本实施方式。即，上述实施方式中所述的材料和形成方法可通过与本实施方式中相结合来使用，并且本实施方式中所述的材料和形成方法可以通过与以上实施方式相结合来使用。

[0357]

接下来，结合图35到37F描述半导体器件(电子设备)，具体地，使用本发明微结构制造的显示装置。以上实施方式中所述的本发明的微结构可以被用于显示装置。在本实施方式中，将描述用具有开关功能的微结构形成显示装置的像素部分的示例。

[0358]

如图35所示，显示装置5001包含显示图像的像素部分5002、以及控制像素部分5002的驱动电路5003。在像素部分5002中，每个都包含微结构的像素可以被设置为阵列状。用于将信号按顺序传输给像素部分5002的公知的驱动电路可被用作驱动电路5003。像素部分5002中所包含的微结构5004可以根据像素的选择状态(selectionstate)/非选择状态来移动并显示图像。利用这种结构，可以制造液晶显示装置、电泳显示装置、利用光折射的被称为GLV(光栅光阀(Grating Light Valve))的显示装置等。

[0359]

例如，在利用上述结构形成电泳显示装置的情况下，通过使利用微结构开和关而形成的开关元件开启或关断，可控制每个像素中的电泳显示颗粒(display particle)的工作以显示图像。

[0360]

下面说明具有上述结构的利用折射的显示装置的制造的情况。显示装置具有利用光的衍射效应控制光的方向或颜色等的特征。通过排列用微结构形成的微型衍射元件，并且利用激光辐射对衍射元件进行投影，形成显示装置的像素部分。因此，微结构由反射可见光的材料制成。具有梁式结构的衍射光栅可利用电信号独立地移动。通过调整移动量，可以改变衍射量。因此，可以通过在衍射光栅间产生形状上的差异来产生图像的亮和暗。所述显示装置的典型示例是被称为GLV的投影型显示器，并且像素部分具有这种结构：其中，微结构由反射可见光的材料构成，具有细长的梁式结构，并且被设置为一行。通过在设置于衬底上方的导电层(固定电极)与结构层(可移动电极)之间施加电压，以设置为一行的具有梁式结构的微结构可以上下移动，并用作衍射元件。这样，通过交替地移动微结构，设置为一行的微结构成为具有矩形沟(rectangular ditch)的层状衍射光栅(laminardiffraction grating)，因而，衍射效率可以由微结构的宽度相对于微结构的排列周期来确定。然后，通过从光源对该像素部分进行光辐射，要施加到微结构的电压被改变并且微结构的移动量被控制，由此改变衍射量。这样，可以产生图像的亮和暗。在显示装置的彩色显示的情况下，作为光源，使用三种激光束：红、绿、和蓝。此处，优选地使用具有高色纯度(color purity)的激光。然后，利用只选择性地透射来自像素部分的衍射光的滤色器，只提取衍射光并由透镜聚光，于是图像被投影到屏幕上。

[0361]

这样，利用光的衍射的显示装置可以进行具有高精细度(fineness)、高对比度、和宽色域的显示，并且图像可以表达立体感(stereognostic sense)或纹理的细节。这类显示装置可以被应用于前投影仪(front projector)或投影电视。

[0362]

下面，说明包含具有上述结构的显示装置的半导体器件(电子设备)的示例。图36A显示了电视机8001，包含显示装置8002、用于驱动显示装置8002的驱动电路等。图36B显示了信息终端器件8003，包含显示装置8002、电子控制电路、和输入输出接口等。图36C显示了摄像机8004，包含显示装置8002、和图像处理电路等。图36D显示了移动电话8005，包含显示装置8002、和无线通信电路等。图36E显示了便携式电视机8006，包含显示装置8002、驱动电路、以及无线通信电路等。

[0363]

半导体器件诸如电视机8001、信息终端设备8003、摄像机8004、移动电话8005、和便携式电视机8006，可通过将包含上述微结构的半导体器件应用于显示装置8002、驱动电路、电子控制电路、无线通信电路、或存储器件等来制造。注意，半导体器件中所包含的显示装置8002可以被广泛地应用于各种器件诸如，便携式终端如手机或便携式电视机中所包含的小尺寸显示装置、便携式的中等尺寸显示装置、以及大尺寸的显示装置(例如，40英寸或更大的尺寸)。本发明的半导体器件(电子设备)并不限于图36A到36E中那些，而是可被应用于包括多个微结构或半导体元件的显示装置、以及驱动电路部分等。

[0364]

另外，当包含显示装置的半导体器件(电子设备)被制造于薄且柔软的衬底上方时，半导体器件可以是柔性的。结合图37A到37F说明制造于柔性衬底上方的包含微结构的半导体器件(电子设备)的具体示例。

[0365]

图37A显示了包含显示装置4002和支撑底座4003的大型显示器4001。使用柔性衬底形成显示装置4002以实现轻而薄的显示装置4001。另外，显示装置4002可以被弯曲、从支撑底座4003上卸下、或安装到弯曲的墙上。这样，柔性显示器4001可被设置于曲面和平面上；因此，它可被用于各种应用。

[0366]

图37B显示了能被卷绕并且包含显示装置4002的显示器4004。使用柔性衬底形成显示器4004的显示装置4002，以以弯曲或卷绕状态来携带显示器4004。因此，即使显示器4004很大，显示器也能容易地携带。

[0367]

图37C显示了薄板式计算机(sheet computer)4005，包含显示装置4002、键盘4009、触摸板4010、外部连接端口4011、电源插口、和电池等。使用柔性衬底形成显示装置4002以实现轻而薄的计算机4005。另外，当计算机4005的机身内设置了存放空间4012时，显示装置4002可被卷绕并存放在计算机4005中。另外，当键盘4009也被形成为柔性的时，键盘4009可被卷绕并存放在计算机4005中，与显示装置4002类似。具有这类结构的薄板式计算机4005易于携带并且当不使用它时可被存放而不用占据空间。

[0368]

图37D显示了尺寸为20到80英寸的大型显示器4008，包含显示装置4002、作为操作部分的键盘4013、以及扬声器4014等。显示装置4002使用柔性衬底来形成，并且可以以取下键盘4013的方式被在弯曲或卷绕状态下携带。另外，键盘4013和显示装置4002之间可以进行无线通信。显示器4008可被安装到弯曲的墙上并可用键盘4013进行无线操作。

[0369]

图37E显示了电子图书4006，包含显示装置4002、以及操作键4015等。显示装置4002可以显示运动图像、和诸如字符的静止图像。调制解调器可被包含于电子图书4006中。使用柔性衬底形成显示装置4002以被弯曲或卷绕。因此，电子图书可被携带或存放而不用占据空间。

[0370]

图37F显示了IC卡4007，包含显示装置4002、连接端子4016、信息处理电路、以及存储器件等。因为显示装置4002使用柔性衬底来形成以具有轻而薄的薄片形状，所以它可被附着到卡表面上然后被使用。当IC卡4007从外部通过通信获得信息时，可以显示信息。此外，可以形成这种结构：其中IC卡4007不包含连接端子4016并且能从外部非接触地接收数据。此时，IC卡4007包含天线和无线通信电路等。

[0371]

当包含任意以上实施方式中所述的本发明微结构的显示装置被用作本实施方式中的显示装置时，可以制造具有各种功能的半导体器件(电子设备)诸如显示装置和无线通信装置。因而，本发明可在广泛的领域中应用，并可被应用于任何领域内的半导体器件和电子设备。可以自由地结合任意其它实施方式来使用本实施方式。

本发明基于2006年3月18日提交于日本专利局的第2006-138835号日本专利申请，其全部内容已通过引用被并入本说明书中。

Claims

1、一种微结构的制造方法，包含以下步骤：

将分离层形成在第一支撑衬底上方；

将第一层形成于分离层上方；

将分离层的一部分暴露；

将第二支撑衬底隔着粘性层附着到第一层上；

将第一支撑衬底从第一层分离开使得第一层保留于第二支撑衬底上；

将间隔层形成于第一保护衬底上方；

将第一层和第一保护衬底隔着间隔层彼此相对置地附着起来；以及

将第一层从第二支撑衬底分离开。

2、一种微结构的制造方法，包含以下步骤：

将分离层形成在第一支撑衬底上方；

将第一层形成于分离层上方；

将分离层的一部分暴露；

将第二支撑衬底隔着粘性层附着到第一层上；

将第一间隔层形成于第一保护衬底上方；

将第二间隔层形成于第二保护衬底上方；

将第一层和第一保护衬底隔着第一间隔层彼此相对置地附着起来；

将第一层从第二支撑衬底分离开；以及

将第一层和第二保护衬底隔着第二间隔层彼此相对置地附着起来。

3、根据权利要求2所述的微结构的制造方法，其中，对于第二保护衬底形成第三层。

4、根据权利要求1到3中任一项所述的微结构的制造方法，其中，对于第一保护衬底形成第二层。

5、一种微机械的制造方法，包含以下步骤：

将分离层形成于第一支撑衬底上方；

将第一层形成于分离层上方；

将分离层的一部分暴露；

将第二支撑衬底隔着粘性层附着到第一层上；

将包含半导体元件的层形成于第一保护衬底上方；

将间隔层形成于包含半导体元件的层上方；

将第一层从第二支撑衬底分离开。

6、一种微结构的制造方法，包含以下步骤：

将分离层形成于第一支撑衬底上方；

将第一层形成于分离层上方；

将分离层的一部分暴露；

将第二支撑衬底隔着粘性层附着到第一层上；

将第一层从第一支撑衬底分离开使得第一层保留于第二支撑衬底上；

将第一间隔层形成于包含半导体元件的层上方；

将第二间隔层形成于第二保护衬底上方；

将第一层从第二支撑衬底分离开；以及

7、一种微结构，包含：

选择性地形成于第一保护衬底上方的第一间隔层、和形成于第一间隔层上方的第一层，其中，

第一层包含形成于第一间隔层上方的固定部分、和在下方未形成第一间隔层的可移动部分，并且固定部分和可移动部分至少部分地被物理连接，以及

在第一层的可移动部分与第一保护衬底之间设置有空间。

8、一种微结构，包含选择性地形成于第一保护衬底上方的第一间隔层、形成于第一间隔层上方的第一层、选择性地形成于第一层上方的第二间隔层、以及形成于第二间隔层上方的第二保护衬底，其中，

第一层包含形成于第一间隔层上方的固定部分、和在其下未形成第一间隔层的可移动部分，并且固定部分和可移动部分至少部分地被物理连接，

在第一层的可移动部分与第一保护衬底之间、以及可移动部分与第二保护衬底之间设置有空间，以及

可移动部分沿垂直于第一保护衬底的方向或平行于第一保护衬底的方向移位。

9、根据权利要求8所述的微结构，其中，第二保护衬底包含被形成为与第一层相对置的第三层。

10、根据权利要求8所述的微结构，其中，空间由空气填充。

11、根据权利要求7到10中任一项所述的微结构，其中，第一保护衬底包含被形成为与第一层相对置的第二层。

12、根据权利要求7到11中任一项所述的微结构，其中，第一间隔层包含有机材料。

13、根据权利要求7到12中任一项所述的微结构，其中，第一层包含导电材料。

14、根据权利要求7到13中任一项所述的微结构，其中，第一间隔层包含与第一层的材料不同的材料。

15、根据权利要求7到14中任一项所述的微结构，其中，利用可移动部分的位移，机械变化被转换成电学变化、或者电学变化被转换成机械变化。

16、一种微机械，包含：

形成于第一保护衬底上方的电路；以及

与电路电连接的微结构，其中，

电路包含选择性地形成于第一保护衬底上方的第一间隔层、和形成于第一间隔层上方的第一层，

第一层包含形成于第一间隔层上方的固定部分、和在下方未设置第一间隔层的可移动部分，并且固定部分和可移动部分至少部分地被物理连接，

在第一层的可移动部分与第一保护衬底之间设置有空间，以及

可移动部分沿垂直于第一保护衬底的方向移位。

17、根据权利要求16所述的微机械，其中，空间由空气填充。

18、一种微机械，包含：

形成于第一保护衬底上方的电路；以及

与电路电连接的微结构，其中，

电路包含半导体元件，

微结构包含选择性地形成于第一保护衬底上方的第一间隔层、形成于第一间隔层上方的第一层、选择性地形成于第一层上方的第二间隔层、以及形成于第二间隔层上方的第二保护衬底，

第一层包含形成于第一间隔层上方的固定部分、和在下方未形成第一间隔层的可移动部分，并且固定部分和可移动部分至少部分地被物理连接，

可移动部分沿垂直于第一保护衬底的方向移位。

19、根据权利要求18所述的微机械，其中，空间由空气填充。