半導體器件及其制造方法

專利名稱：半導體器件及其制造方法
技術領域：
本發明關于在一個襯底上具有微結構和半導體元件的半導體器件，和用于制造該器件的方法。
背景技術：
近些年，從事被稱作MEMS的微機器系統的研究比較活躍。MEMS是微電子機械系統(Micro Electro Mechanical System)的縮寫，也可簡單稱作微機器。微機器通常指其中具有可移動的三維結構的微結構和具有半導體元件的電子電路通過半導體微機器技術集成的微器件。上述微結構與半導體元件的不同在于具有三維結構和可移動部分。而且，其可具有開關、可變電容、致動器等功能。
由于微機器使用電路控制其內部的微結構，因此不象通過使用計算機的中央處理來控制傳統器件，可將其構造為自治分散系統。自治分散系統可通過電路和通過致動器的工作完成處理由傳感器獲得的信息的一系列操作。
在這種微機器上進行了大量的研究(參考1日本專利特開2004-1201)。在參考1中，公開結晶的薄膜機械器件。

發明內容
由于制造微結構要求蝕刻犧牲層等步驟，因此通常在不同步驟中制造包括在微機器中的微結構和半導體元件，所以制造微結構的工藝不同于制造半導體元件的工藝。此外，如何密封微結構是主要的問題。由于如上面描述，在實際上使用的微機器中制造微結構和半導體層的工藝不同，因此它們通常在不同的步驟中形成。
但是，期望在同一工藝中制造微結構和半導體元件的方法以實現降低生產成本和減小器件尺寸。因此，本發明的目的在于提供一種用于制造其中微結構和半導體元件形成在同一絕緣襯底上的微機器的方法。本發明的另一目的在于提供一種以上述方法制造的微機器。
為實現上述目的，本發明是具有包含多晶硅的層(在該說明書中，也稱作結構層)的微機器和具有微機器的半導體器件，該多晶硅使用金屬通過熱結晶或激光結晶來結晶，且在該層下面或上面具有間隔(也指中空部)。這種多晶硅具有高強度且可形成在典型為玻璃襯底的絕緣表面上，使得它也可用作微結構，并且自然地，它也可形成半導體元件。因此，可形成其中微結構和半導體元件形成在一個絕緣襯底上的半導體器件。
間隔可具有單層結構或層狀結構。通過使用經由接觸孔引入的蝕刻劑來去除犧牲層以形成這種間隔。因此，當在截面圖中觀看半導體器件時，優選使用接觸孔等連接具有層狀結構的間隔。此外，還優選使用接觸孔等連接間隔，以降低去除犧牲層的步驟數目。換句話說，間隔可提供在結構層(包含多晶硅的層)的上面或下面，并且結構層在間隔層夾在其間的情形下堆疊。通過去除結構層上面或下面的犧牲層形成以這種方式提供在結構層上面或下面的間隔。因此，在確定的方向在截面圖中觀看半導體器件時，在第一間隔在襯底上的情況下，第一結構層在第一間隔上，第二間隔在第一結構層之上，第二結構層在第二間隔上，第一間隔與第二間隔在不同于第一間隔和第二間隔的部分中連接。
通過這種間隔，使得包含多晶硅的層可移動。“可移動”意味著例如可以上下或從一側到另一側移動，并且也包括圍繞軸旋轉。因此，由于間隔的存在，夾在在其上面和下面的間隔之間的結構層(包含多晶硅的層)可上下、從一側到另一側移動、或繞軸旋轉。
下面將描述本發明的一個具體結構。
本發明的一種方式是，包括絕緣表面上的電路和微結構的半導體器件。電路具有半導體元件，且微結構具有包含多晶硅的可移動層，該層使用金屬通過熱結晶或激光結晶來結晶。
在本發明的另一方式中，進一步通過形成引線的導電層，使得電路和微結構通過導電層電連接。
在本發明的另一方式中，提供與絕緣表面相對的對置襯底，在與沒有提供微結構的部分相對的對置襯底的部分可提供絕緣層作為保護層。
在本發明的另一方式中，提供形成引線的導電層和與絕緣表面相對的對置襯底，使得電路和微結構通過導電層電連接，在與沒有提供微結構的部分相對的對置襯底的部分提供絕緣層作為保護層。
在本發明的另一方式中，還提供在絕緣表面上提供的形成第一引線的第一導電層和與絕緣表面相對的對置襯底。在沒有提供微結構的部分相對的對置襯底的部分提供絕緣層作為保護層，在保護層上提供形成第二引線的第二導電層，且通過第一導電層和第二導電層電連接電路和微結構。
對置襯底可保護微結構和電路。注意，任何絕緣材料如保護膜可用于保護微結構和電路而不限于襯底，只要它具有保護微結構和電路的保護功能。
在本發明中，可通過各向異性導電層建立引線(導體層)之間的連接和電路與微結構之間的連接。
在本發明中，在包含多晶硅的可移動層和絕緣表面之間提供間隔。
在本發明中，在包含多晶硅的可移動層和絕緣表面之間提供第一間隔，并且在包含多晶硅的可移動層和在包含多晶硅的可移動層之上提供的層之間提供第二間隔。
在本發明中，微結構包括提供在絕緣表面上的包含金屬元素或金屬化合物的導電層，和在導電層上提供的包含多晶硅的可移動層，且在導電層和包含多晶硅的可移動層之間提供的間隔。
在本發明中，微結構包括提供在絕緣表面上的包含金屬元素或金屬化合物的導電層，和在導電層上提供的包含多晶硅的可移動層，且在導電層和包含多晶硅的可移動層之間提供的第一間隔，和在包含多晶硅的可移動層和在包含多晶硅的可移動層之上提供的層之間提供的第二間隔。
在本發明中，微結構包括提供在絕緣襯底上包含多晶硅的可移動層，在包含多晶硅的可移動層上提供的包含金屬元素或金屬化合物的導電層，和在包含多晶硅的可移動層和導電層之間提供的間隔。
在本發明中，微結構包括提供在絕緣襯底上的包含多晶硅的可移動層，在包含多晶硅的可移動層上提供的包含金屬元素或金屬化合物的導電層，和在導電層上提供的包含有機材料或無機材料的絕緣層；在包含多晶硅的可移動層和導電層之間提供的第一間隔，和在導電層和絕緣層之間提供的第二間隔。
在本發明中，微結構包括提供在絕緣襯底上包含多晶硅的可移動層，在包含多晶硅的可移動層上提供的包含金屬元素或金屬化合物的導電層，在導電層上提供的包含有機材料或無機材料的絕緣層；和在包含多晶硅的可移動層和導電層之間提供的間隔。
本發明的方式是用于制造半導體器件的方法，其包括在絕緣表面上形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層，在包含多晶硅的層上形成包含金屬元素或金屬化合物的導電層，在導電層上形成包含氧化硅或氮化硅的絕緣層，在絕緣層上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成的組中的一種的犧牲層，通過蝕刻去除犧牲層。
本發明的另一方式是用于制造半導體器件的方法，其包括在絕緣表面上形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層，在包含多晶硅的層上形成包含金屬元素或金屬化合物的導電層，在導電層上形成包含氧化硅或氮化硅的第一絕緣層，在第一絕緣層上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成的組中的一種的犧牲層，在犧牲層上形成包含有機材料或無機材料的第二絕緣層，在第二絕緣層中形成接觸孔，和通過引入蝕刻劑到接觸孔去除犧牲層。
而且，本發明的另一方式是用于制造半導體器件的方法，其包括在襯底上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成的組中的一種的第一犧牲層；在第一犧牲層上形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層；在包含多晶硅的層上形成包含選自由硅、硅的化合物、金屬元素、金屬化合物組成的組中的一種組成的第二犧牲層；在第二犧牲層上形成第一絕緣層；通過蝕刻去除第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部。
本發明的另一方式是用于制造半導體器件的方法，其包括在襯底上形成包含金屬元素或金屬化合物的第一導電層；在第一導電層上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的第一犧牲層；在犧牲層上形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層；在包含多晶硅的層之上形成包含選自由硅、硅的化合物、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的第二犧牲層；在第二犧牲層上形成第一絕緣層；和通過蝕刻去除第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部。
本發明的另一方式是用于制造半導體器件的方法，其包括在絕緣表面的第一區域和第二區域中形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層，在包含多晶硅的層上形成包含金屬元素或金屬化合物的導電層，在導電層上形成包含氧化硅或氮化硅的絕緣層，在絕緣層上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成的組中的一種的犧牲層，通過蝕刻去除形成在第一區域中的犧牲層，由此形成微結構，和在第二區域形成具有包含多晶硅的層、導電層和絕緣層的半導體元件。
本發明的另一方式是用于制造半導體器件的方法，其包括在絕緣表面的第一和第二區域中形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層，在包含多晶硅的層上形成包含金屬元素或金屬化合物的第一導電層，在第一導電層上形成包含氧化硅或氮化硅的絕緣層，在絕緣層上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成的組中的一種的犧牲層，在犧牲層上形成包含金屬元素或金屬化合物的引線的第二導電層，通過蝕刻去除形成在第一區域中的犧牲層，由此形成微結構，和在第二區域形成具有包含多晶硅的層、第一導電層和絕緣層的半導體元件，并且通過引線電連接微結構和半導體元件。
本發明的另一方式是用于制造半導體器件的方法，其包括在絕緣表面上的第一和第二區域中形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層，在包含多晶硅的層上形成包含金屬元素或金屬化合物的導電層，在導電層上形成包含氧化硅或氮化硅的絕緣層，在絕緣層上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成的組中的一種的犧牲層，通過蝕刻去除形成在第一區域中的犧牲層，由此形成微結構，在第二區域形成具有包含多晶硅的層、導電層和絕緣層的半導體元件；在第二絕緣表面上與微結構沒有相對的區域中使用選自由氧化硅、氮化硅、有機材料或無機材料組成的組中的一種形成將作為保護層的絕緣層，并且結合第一絕緣表面和第二絕緣表面。
本發明的另一方式是用于制造半導體器件的方法，其包括在第一絕緣表面的第一和第二區域中形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層，在包含多晶硅的層上形成包含金屬元素或金屬化合物的導電層；在導電層上形成包含氧化硅或氮化硅的絕緣層；在絕緣層上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成的組中的一種的犧牲層，在犧牲層上形成包含金屬元素或金屬化合物的第一引線；通過蝕刻去除形成在第一區域中的犧牲層，由此形成微結構；和在第二區域形成具有包含多晶硅的層、第一導電層和絕緣層的半導體元件，并且通過第一引線電連接微結構和半導體元件；在第二絕緣表面上與微結構沒有相對的區域中使用選自由氧化硅、氮化硅、有機材料或無機材料組成的組中的一種形成將作為保護層的絕緣層，并且結合第一絕緣表面和第二絕緣表面。
本發明的另一方式是用于制造半導體器件的方法，其包括在絕緣表面的第一和第二區域中形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層；在包含多晶硅的層上形成包含金屬元素或金屬化合物的導電層；在導電層上形成包含氧化硅或氮化硅的絕緣層，在絕緣層上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成的組中的一種的犧牲層；在犧牲層上形成包含金屬元素或金屬化合物的第一引線；通過蝕刻去除形成在第一區域中的犧牲層，由此形成微結構；在第二區域中形成具有包含多晶硅的層、第一導電層和絕緣層的半導體元件；通過第一引線電連接微結構和半導體元件；在第二絕緣表面上與微結構沒有相對的區域中使用選自由氧化硅、氮化硅、有機材料和無機材料組成的組中的一種形成保護層；在保護層上形成包含金屬元素或金屬化合物的第二引線；并且結合第一絕緣表面和第二絕緣表面，從而電連接第一引線和第二引線。
本發明的另一方式是用于制造半導體器件的方法，其包括在襯底上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的第一犧牲層；在襯底上第一區域中的第一犧牲層之上和第二區域中形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層；在第一區域和第二區域中形成的包含多晶硅的層之上形成包含選自由硅、硅的化合物、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的層，從而形成第二犧牲層和第一導電層；在第二犧牲層和第一導電層之上形成第一絕緣層；通過蝕刻去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部，從而形成微結構；和在第二區域中制造包括包含多晶硅的層和第一導電層的半導體元件。
本發明的另一方式是用于制造半導體器件的方法，其包括在襯底上的第一區域中形成包含金屬元素或金屬化合物的第一導電層；在第一區域中形成的第一導電層上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的第一犧牲層；在襯底上第一區域中的第一犧牲層之上和第二區域中形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層；在第一區域和第二區域上形成的包含多晶硅的層之上形成包含選自由硅、硅的化合物、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的層，從而形成第二犧牲層和第二導電層；在第二犧牲層和第二導電層之上形成第一絕緣層；通過蝕刻去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部，從而在第一區域中形成微結構；和在第二區域中制造具有包含多晶硅的層和第二導電層的半導體元件。
本發明的另一方式中，在第一絕緣層中提供接觸孔，在第一絕緣層上和接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第三導電層，通過蝕刻去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部。
本發明的另一方式是用于制造半導體器件的方法，其包括在襯底上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的第一犧牲層；在第一犧牲層上形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層；在包含多晶硅的層之上形成包含選自由硅、硅的化合物、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種形成第二犧牲層；在第二犧牲層上形成第一絕緣層；通過蝕刻去除第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部；在對置襯底上形成第二絕緣層；并且結合襯底和對置襯底使它們彼此相對。
本發明的另一方式是用于制造半導體器件的方法，其包括在襯底上形成包含金屬元素或金屬化合物的第一導電層；在第一導電層上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的第一犧牲層；在犧牲層之上形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層；在包含多晶硅的層之上形成包含選自由硅、硅的化合物、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的第二犧牲層；在第二犧牲層上形成第一絕緣層；和通過蝕刻去除第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部，在對置襯底上形成第二絕緣層；并且結合襯底和對置襯底使它們彼此相對。
本發明的另一方式是用于制造半導體器件的方法，其包括在襯底上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的第一犧牲層；在襯底上第一區域中的第一犧牲層之上和第二區域中形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層；在第一區域和第二區域中形成的包含多晶硅的層之上形成包含選自由硅、硅的化合物、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的層，從而形成第二犧牲層和第一導電層；在第二犧牲層和第一導電層之上形成第一絕緣層；去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部，從而在第一區域中制造微結構；和在第二區域中制造具有包含多晶硅的層和第一導電層的半導體元件；在對置襯底上形成第二絕緣層；并且結合襯底和對置襯底使它們彼此相對。
本發明的另一方式是用于制造半導體器件的方法，其包括在襯底上的第一區域中形成包含金屬元素或金屬化合物的第一導電層；在第一區域中形成的第一導電層上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的第一犧牲層；在襯底上第一區域中的第一犧牲層之上和第二區域中形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層；在第一區域和第二區域中形成的包含多晶硅的層之上形成包含選自由硅、硅的化合物、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的層，從而形成第二犧牲層和第二導電層；在第二犧牲層和第二導電層之上形成第一絕緣層；去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部，從而在第一區域中制造微結構；和在第二區域中制造具有包含多晶硅的層和第二導電層的半導體元件；在對置襯底上形成第二絕緣層；并且結合襯底和對置襯底使它們彼此相對。
而且，本發明的另一方式包括在第一絕緣層中提供接觸孔；在第一絕緣層上和接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第三導電層；通過蝕刻去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部；在對置襯底上形成第二絕緣層；在第二絕緣層上形成包含金屬元素或金屬化合物的第四導電層；使用各向異性導電材料結合襯底和對置襯底使得它們彼此相對，并且第三導電層和第四導電層彼此電連接。
本發明的另一方式包括在第一絕緣層中提供接觸孔；在第一絕緣層上和第一接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第三導電層，在第三導電層上形成第三絕緣層；在第三絕緣層中提供第二接觸孔；在第三絕緣層上和第二接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第五導電層；通過蝕刻去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部；和在對置襯底上形成第二絕緣層；在第二絕緣層上形成包含金屬元素或金屬化合物的第四導電層；使用各向異性導電材料結合襯底和對置襯底使得它們彼此相對，并且第五導電層和第四導電層彼此電連接。
本發明的另一方式中，在沒有與通過蝕刻去除第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部的部分的相對部分中形成第二絕緣層。
本發明的另一方式中，襯底是具有絕緣表面的襯底。
本發明的另一方式中，使用添加到選擇區域的金屬通過熱結晶或激光結晶來結晶的多晶硅用于包含多晶硅的層。
本發明的另一方式中，具有非晶硅層和使用添加到選擇區域的金屬通過熱結晶或激光結晶來結晶的多晶硅層的疊層用于包含多晶硅的層。
本發明的另一方式中，用于多晶硅結晶的金屬是Ni，Fe，Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Pt，Cu和Au中的一種或更多種。
應當注意，為方便起見命名第一間隔到第五間隔。例如，部分連續間隔可獨立地稱作第一間隔和第二間隔。
本發明提供了一種半導體器件，其中對外部作用力或應力有抵抗性的微結構和在器件特性方面優越的半導體元件通過使用多晶硅用作微結構的結構層和半導體元件的有源層，而形成于一個襯底上方，其中使用金屬如鎳(Ni)結晶多晶硅。而且，根據本發明，微結構和半導體形成在一個襯底上；從而，可提供一種無需裝配或封裝的低成本半導體器件。


在附圖中圖1是用來解釋本發明半導體器件的圖；圖2A到2F是用來解釋本發明半導體器件的一種制造方法的圖；圖3A到3D是用來解釋本發明半導體器件的一種制造方法的圖；圖4A到4E是用來解釋本發明半導體器件的一種制造方法的圖；圖5A和5B是用來解釋本發明半導體器件的一種制造方法的圖；圖6A到6F是用來解釋本發明半導體器件的一種制造方法的圖；圖7A到7D是用來解釋本發明半導體器件的一種制造方法的圖；圖8A到8E是用來解釋本發明半導體器件的一種制造方法的圖；圖9A到9E是用來解釋本發明半導體器件的一種制造方法的圖；圖10A和10B是用來解釋本發明半導體器件的一種制造方法的圖；圖11A到11C是用來解釋本發明半導體器件的一種制造方法的圖；圖12A和12B是用來解釋本發明半導體器件的一種方式的圖；圖13是用來解釋存儲器單元結構的圖；圖14A到14B是用來解釋存儲器單元結構的圖；圖15是用來解釋根據本發明的半導體器件的一種方式的圖；圖16A到16B是用來解釋根據本發明的半導體器件的一種方式的圖；
具體實施例方式
下面，將參考附圖對本發明的實施方式以及實施例進行描述。但是，本發明并不限于下面的描述，這是因為本領域技術人員容易理解，在不脫離本發明精神和范圍情況下能對方式和細節做出各種修改。因此，本發明并不應該受其限制。順便地，在用于參考圖示來說明本發明的結構描述中，通常在不同的圖中使用相同的附圖標記來指令相同部分或具有相同功能的部分。
實施方式1在這一實施方式中，將參考圖示描述根據本發明的半導體器件的結構實例以及用于制造半導體器件的方法。
本發明的半導體器件屬于微型機械領域，并且尺寸大小為微米到毫米單位。此外，在制造作為結合到機械設備中的部件的半導體器件的情況下，半導體器件可以為米的單位，使得其能夠在裝配時容易操作。
圖1顯示本發明的半導體器件的示意圖。
本發明的半導體器件11具有包括半導體元件的電路部分12和由微結構形成的結構部分13。電路部分12具有用來控制微結構的控制電路14、和用于與外部控制器件10等通信的接口15。此外，結構部分13具有傳感器16，致動器17，開關等由微結構形成的部分。
此外，電路部分12可具有中央處理單元(CPU)用來處理通過結構部分13獲得的信息，以及用來存儲處理信息的存儲器等等。
外部控制器件10是用來操作發送信號以控制半導體器件11的器件，接收由半導體器件11獲得的信息，提供驅動功率到半導體器件11，等等。
本發明并不限于上述的結構實例。由于本發明是包括具有用來控制微結構的半導體元件的電路和通過電路控制的微結構的半導體器件，因此其它部分的結構不限于圖1。
按照慣例，在處理具有毫米或更小單位的微小物體的情況下，工藝要求將微小物體的結構拉長，人或計算機獲得它的信息來確定工藝或操作，并且該操作被壓縮和傳送到微小物體。
如圖1所示的根據本發明的半導體器件僅僅通過人或計算機給出更廣泛的指令就能處理微小物體。具體地，當人或計算機定義物體并設置指令，半導體器件能使用傳感器等等獲得關于物體的信息，處理該信息，從而移動。
在上述的例子中，假定物體微小。這種物體包括，例如，通過自身具有米尺寸大小的物體給出的小信號(例如，光或壓力的微小變化)等等。
接下來，參考圖2A到5B將描述用于在一個襯底上制造微結構和半導體元件的方法，用于制造如上所述的本發明半導體器件的方法。每一個圖都是頂視圖或沿在對應的頂視圖中的線O-P或Q-R截取的截面圖。
本發明的微結構或半導體元件可以集成在具有絕緣表面的襯底上(在下文稱作絕緣襯底)。在此，絕緣襯底是玻璃襯底，石英襯底，塑料襯底等等。此外，可使用其上形成有絕緣層的諸如由金屬等形成的導電襯底和由硅等形成的半導電襯底。當微結構和半導體元件集成在塑料襯底上時，可以形成具有高彈性的薄半導體器件。此外，通過拋光等手段減薄玻璃襯底來形成薄半導體器件。
首先，基膜102形成在具有絕緣表面101的襯底上(圖2A和2B)。基膜102可由絕緣層的單層形成，例如，氧化硅膜，氮化硅膜和氧氮化硅膜或它們的疊層。在此，描述使用兩層結構基膜102的情況；但是，基膜102可具有絕緣層的單層結構或其中兩層或更多層絕緣層堆疊的結構。
作為基膜102的第一層，可通過使用SiH4、NH3、N2O和H2作為反應氣體的等離子體CVD法形成10nm到200nm(優選50nm到100nm)厚度的氧氮化硅膜。在該實施方式中，形成具有50nm膜厚的氧氮化硅膜。之后，作為基膜102的第二層，在第一層上使用SiH4，和N2O作為反應氣體通過等離子體CVD法形成50nm到200nm(優選100nm到150nm)厚度的氧氮化硅膜。在該實施方式中，形成具有100nm厚度的氧氮化硅膜。
接下來，在基膜102上形成第一犧牲層103并且通過圖形化將其形成為任意形狀(圖2A和2B)。第一犧牲層103由金屬或硅的元素或化合物的材料如鎢、氮化硅等，通過濺射、CVD等方法來形成。在圖形化中，通過光刻形成抗蝕劑掩模并進行各向異性干蝕刻。犧牲層指的是稍后步驟中將去除的層，并且通過去除犧牲層形成間隔。這種犧牲層可由包括金屬元素、金屬化合物、硅、氧化硅或氮化硅的材料形成。此外，犧牲層可是導體或絕緣體。
考慮多種因素，諸如第一犧牲層103的材料、微結構的結構和操作方法、去除犧牲層的蝕刻方法等等來確定第一犧牲層103的膜厚。例如，當第一犧牲層103非常薄時，因為蝕刻劑不擴散而不能蝕刻。此外，在蝕刻之后，可能在結構層中發生變形(buckling)等。另外，例如，在犧牲層下形成導電層并且通過靜電力操作微結構的情況下，具體地，在導電層和結構層之間通過靜電力操作微結構的情況下，如果第一犧牲層非常厚，就有不能被驅動的危險。第一犧牲層103具有例如0.5μm或更多和3μm或更少，優選為1μm到2.5μm。
此外，在將具有高內部應力的材料用作犧牲層的情況下，不能一次形成厚犧牲層。在這種情況下，可通過重復薄膜形成和圖形化來形成厚的第一犧牲層。
接下來，形成要成為形成半導體元件的半導體層104和形成微結構的結構層105的半導體層，且通過圖形化將其形成任意形狀(圖2C和2D)。半導體層(半導體層104和結構層105共同稱作半導體層)可由包含硅的材料形成。包含硅的材料可以是由硅、包含大約0.01原子％到4.5原子％鍺的硅-鍺材料等形成的材料。
考慮多種因素如第一犧牲層103的厚度、結構層105的材料、微結構的結構或用來去除犧牲層的蝕刻方法等來確定結構層105的材料和膜厚。例如，當形成厚的結構層105，引起內部應力分布，這成為翹曲或變形的因素。相反地，使用具有分布非常不均勻的內部應力的材料來形成的結構層105可用于形成微結構。此外，當結構層105薄時，就會有由于用于蝕刻犧牲層的溶液的表面張力引起微結構變形的危險。因此，將結構層的厚度設置為不會引起變形等。例如，在該實施方式中使用半導體層制造結構層105的情況下，膜厚優選為0.5μm到10μm。
此外，半導體層可由具有晶體結構或非晶結構的材料形成。在這一實施方式中，形成非晶半導體層并通過熱處理將其結晶以形成結晶半導體層。加熱爐、激光照射或用從燈發出光的代替激光束照射(接下來指燈退火)、或它們的組合可用作熱處理。
在使用激光照射的情況下，可使用連續波激光束(CW激光束)或脈沖激光束。作為激光束，可從Ar激光器、Kr激光器、準分子激光器、YAG激光器、Y2O3激光器、YVO4激光器、YLF激光器、YALO3激光器、玻璃激光器、紅寶石激光器、變石激光器(alexandrite laser)、Ti藍寶石激光器、銅蒸汽激光器和金蒸汽激光器或它們的組合中之一振蕩產生激光束。通過采用這種激光束的基波或第二到第四諧波中的一個進行照射，可獲得大晶粒晶體。例如，可使用Nd:YVO4激光器(基波1064nm)的第二諧波(532nm)或第三諧波(355nm)。此時，要求激光束具有大約從0.01MW/cm2到100MW/cm2(優選為0.1MW/cm2到10MW/cm2)的能量密度。此外，大約以10cm/sec到2000cm/sec的掃描速度進行照射。
應當注意，使用了連續波激光束的基波和連續波激光束的諧波進行照射。或者，可使用連續波激光束的基波和脈沖激光束的諧波進行照射。通過多束激光束照射，可補充能量。
此外，可使用從激光器以某一重復速率振蕩產生的脈沖激光束，使得在通過脈沖激光束熔化半導體層之后，能在它固化之前被下一個脈沖激光束照射。使用這種重復速率振蕩的激光束可在掃描方向獲得連續生長的晶體。激光束的特定重復速率是10MHz或更大，其具有顯著高于一般使用的數打Hz到數百Hz頻帶的頻帶。
作為另一種熱處理，使用加熱爐的情況下，加熱非晶硅半導體層到400℃至550℃達2到20小時。在這種情況，溫度優選地設置在400℃至550℃范圍內的多個級別以便其逐漸增加。由于通過在大約400℃左右的低溫的初始加熱處理釋放非晶硅半導體層的氫氣等，所以降低了由結晶化引起的膜粗糙度。而且，優選地在非晶硅層上形成可促進結晶化的金屬元素如鎳，從而降低加熱溫度。作為金屬元素，使用諸如Fe，Ru，Rh，Pd，Os，Ir，Pt，Cu或Au的金屬。
上面提及的激光照射可附加到熱處理中以形成結晶半導體層。
因此，結構層105的晶體結構可如上形成為具有近似的單晶結構。從而，結構層105的強度可增加。通過使用金屬的熱結晶化或激光結晶，使所形成的半導體層(在這一實施方式中，由硅形成)結晶。因此，與使用普通多晶硅用于結構層材料的情況相比，可獲得具有較高強度的結構層105。應當注意，普通多晶硅層指沒有使用金屬僅僅通過熱結晶形成的多晶硅。因此，由于通過結晶工藝形成具有連續晶粒邊界的半導體層，結構層105的強度增加。結構層105具有其中晶粒邊界處共價鍵沒有斷裂的晶體結構，不同于通過傳統熱結晶方式獲得的非晶硅或多晶硅。因此，通過由晶粒邊界引起的缺陷導致的應力濃度不會發生。結果，斷裂應力比普通的多晶硅高。
而且，使用金屬形成的結晶硅具有連續晶粒邊界。因此，在當電子遷移率高的時候通過靜電力控制微結構的情況下，它適合作為結構層的材料。
而且，當使用促進結晶化的金屬形成結晶硅時，結晶硅可包含金屬。因此，微結構可導電，其適合作為其中通過靜電力控制微結構的半導體器件。
由于促進結晶化的金屬是半導體器件的污染物，因此可在結晶化之后將其去除或降低。在這種情況下，通過熱處理或激光照射結晶化之后，在半導體層上形成吸收區，并且加熱，從而金屬進入吸收器(gettering sink)；因此，可去除或降低金屬。多晶硅半導體層或加入雜質的半導體層可用于吸收器。例如，添加有惰性元素如氬的多晶硅半導體層可形成在半導體層之上并且用作吸收器。當加入惰性元素時，在多晶硅半導體層中產生畸變，并且使用畸變可有效地捕獲金屬。或者，通過形成添加有元素如磷的半導體層，能捕獲金屬。
可使用通過這種工藝制造的多晶硅，與結構層105相同。因此，當結構層105需要導電性的時候，結構層105可加入雜質元素例如，磷、砷、或硼，從而成為導電性的。導電微結構適用于通過靜電力控制的半導體器件。
而且，這種多晶硅也適用于半導體層104。如上面所述，制造具有連續晶粒邊界的本發明的多晶硅。因此，可增加電子遷移率，使得半導體元件的性能改善。
接下來，在半導體層104和結構層105上形成覆蓋結構層105的上表面的第一絕緣層106(圖2C和2D)。形成在半導體層104上的第一絕緣層106用作柵絕緣層。第一絕緣層106可通過近似于基膜102的方式，使用包含硅的材料如氧化硅或氮化硅通過等離子體CVD或濺射形成。在這一實施方式中，通過等離子體CVD形成厚度為115nm的氧氮化硅膜(組成比Si＝32％，O＝59％，N＝7％和H＝2％)作為第一絕緣層106。自然地，第一絕緣層106不限于氧氮化硅膜，可按照單層或疊層結構使用包含硅的其它絕緣層。
而且，作為第一絕緣層106的材料，可使用具有高介電常數的金屬氧化物，例如，鉿(Hf)的氧化物。當將這種高介電常數材料用于柵絕緣層時，半導體元件可在低壓下驅動；從而，獲得低能耗的半導體器件。
而且，通過高密度等離子體處理形成第一絕緣層106。高密度等離子體處理是其中等離子體密度為1×1011cm-3或更高優選為1×1011cm-3到9×1015cm-3的等離子體處理，且使用了高頻如微波(例如，頻率2.45GHz)。當等離子體在此條件下產生，低電子溫度是0.2eV到2eV。因此，通過高密度等離子體，其特征是低電子溫度，形成低等離子體損傷和少量缺陷的膜，因為活性物質的動能低。
形成有半導體層104和結構層105的襯底置于能進行這種等離子體處理的膜形成腔室中，在作為天線的產生等離子體的電極和靶之間的距離被設置為20mm到80mm，優選為20mm到60mm，然后進行膜形成工藝。這種高密度等離子體處理使得低溫處理(襯底溫度400℃或更低)成為可能。從而，具有低熱穩定性的玻璃或塑料可作為襯底101。
這種絕緣層的膜形成氣氛可是氮氣氣氛或氧氣氣氛。典型地，氮氣氣氛是氮氣和稀有氣體的混合氣氛，或氮氣、氫氣和稀有氣體的混合氣氛。氦、氖、氬、氪和氙中至少一種可用作稀有氣體。而且，典型地，氧氣氣氛是氧氣和稀有氣體的混合氣氛；或氧氣、氫氣和稀有氣體的混合氣氛；或一氧化二氮與稀有氣體的混合氣氛。氦、氖、氬、氪和氙中至少一種可用作稀有氣體。
如上述形成的絕緣層是致密的并且在形成第一絕緣層106時引起其它膜的微小損傷。而且，通過高密度等離子體處理形成的絕緣層能改善絕緣層和與其接觸的層之間的界面狀態。例如，當通過高密度等離子體處理形成第一絕緣層106時，其與半導體層之間的界面狀態可以改善。因此，半導體元件的電性能得到提高。此外，當在結構層上形成絕緣層時，可降低對微結構的損傷，結構層105的強度可以維持。
在此，描述使用高密度等離子體處理形成第一絕緣層106的情況；但是，半導體層也同樣經歷高密度等離子體處理。通過高密度等離子體處理能改變半導體層的表面，使得界面狀態改善并且改善半導體元件的電性能。
此外，高密度等離子體處理能用于形成基膜102和第一絕緣層106之外的其它絕緣層。
接下來，在第一絕緣層106之上形成要成為用于形成半導體元件的柵電極107和用于形成微結構的第二犧牲層108的第一導電層，并且通過圖形化形成任意形狀(圖2E和2F)。第一導電層(柵電極107和第二犧牲層108統稱為第一導電層)通過使用導電金屬或化合物如鎢作為材料通過濺射、CVD等方法形成。
第一導電層將成為第二犧牲層108。在同時蝕刻第二犧牲層108和第一犧牲層103的情況下，期望第二犧牲層108由與第一犧牲層103相同的材料例如鎢等構成。但是，本發明并不限于這些材料，并且第一犧牲層103和第二犧牲層108可由不同材料形成。
第一導電層將成為半導體元件的柵電極107。第一導電層可形成為包含不同導電性材料的疊層并且將其蝕刻成錐形，由此形成柵電極107。圖2E和2F示出使用單層結構制造柵電極的實例。
對于圖形化，通過光刻形成抗蝕劑掩模并通過干蝕刻將其各向異性蝕刻。作為蝕刻舉例，蝕刻使用ICP(感應耦合等離子體(Inductively CoupledPlasma))蝕刻。于是，確定了蝕刻條件(施加到線圈電極的功率量，施加到襯底101一側上電極的功率量，襯底101一側上電極的溫度等)。作為蝕刻氣體，可使用由典型為Cl2、BCl3、SiCl4、CCl4等的氯基氣體；由典型為CF4、SF6、NF3等的氟基氣體；或O2也是適當的。
接下來，形成半導體元件的半導體層104添加有雜質元素以形成n型雜質區域112和p型雜質區域111(圖3A和3B)。該雜質區域使用通過光刻形成的抗蝕劑掩模和添加雜質元素選擇性形成。通過離子摻雜或離子注入來添加雜質元素。作為賦予n型導電性的摻入雜質元素，通常使用磷(P)或砷(As)，和作為賦予p型導電性的摻入雜質元素，通常使用硼(B)。期望n型雜質區域112和p型雜質區域111添加有在1×1020到1×1021/cm3濃度范圍內的賦予n型導電性的雜質元素。
隨后，通過等離子體CVD法形成氮化合物如氮化硅或氧化合物如氧化硅的絕緣層，在垂直方向中各向同性蝕刻絕緣層，從而在柵電極107和第二犧牲層108的側面相接觸地形成絕緣層(以下稱作側壁109)(圖3A和3B)。通過使用側壁109從而防止了柵長度降低引起的短溝道效應。
接下來，向具有n型雜質區域112的半導體層104添加雜質元素以形成在側壁109下方提供的比n型雜質區域112更高雜質濃度的高濃度n型雜質區域110。
此外，在用不同導電性材料層狀堆疊的具有錐形形狀的柵電極107的情況下，不需要形成側壁109。這是因為使用制造成具有錐形的柵電極的情況時，n型雜質區域112和高濃度n型雜質區域110在添加雜質元素的時候同時形成。
形成摻雜區域之后，進行熱處理、紅外光照射或激光照射用來激活雜質元素。而且，在激活的同時，修復第一絕緣層106或半導體層104和第一絕緣層106之間的界面處的等離子體損傷。尤其當從表面或從背面使用準分子激光在低于室溫至300℃的氣氛下激活雜質元素時可進行有效激活。此外，YAG激光器的第二諧波也可用于激活。由于YAG激光要求較少的維持而優選使用YAG激光器照射。
此外，可形成絕緣層的缺化膜例如氧氮化硅膜或氧化硅膜以覆蓋柵電極107和半導體層104。之后，可以進行熱處理、紅外光照射或激光照射來誘發氫化作用。例如，通過等離子體CVD法形成厚度為100nm的氧氮化硅膜，并且之后使用清潔爐在300℃-550℃加熱1到12小時，從而半導體層104去氫。例如，使用清潔爐在氮氣環境中以410℃進行加熱一小時。經過這一工藝，添加雜質元素時產生的半導體層104中的懸空鍵可通過鈍化層中包含的氫終止。此外，可同時完成雜質區域的激活處理。
通過上面的步驟，形成了n型半導體元件113和p型半導體元件114(圖3A和3B)。
隨后，形成第二絕緣層115來全面覆蓋(圖3C和3D)。第二絕緣層115可由具有絕緣特性的無機材料或有機材料等構成。
氧化硅或氮化硅可用作無機材料。聚酰亞胺(polyimide)、丙烯酸(acrylic)、聚酰胺(polyamide)、聚酰亞胺酰胺(polyimide amide)、抗蝕劑(resist)、苯并環丁烯(benzocyclobutene)、硅氧烷(siloxane)或聚硅氨烷(polysilazane)可用作有機材料。應當注意，硅氧烷樹脂指樹脂具有Si-O-Si鍵的樹脂。硅氧烷的骨架結構由硅(Si)和氧(O)的鍵構成。至少包含氫的有機基團(例如，烴基團或芳香烴)用作取代基。氟基也可用作取代基。或者，至少包含氫或氟基的有機基團作為取代基。使用具有硅(Si)和氮(N)鍵的聚合物材料作為初始材料形成聚硅氨烷。
接下來，順序蝕刻第二絕緣層115和第一絕緣層106以形成第一接觸孔116(圖3C和3D)。干蝕刻或濕蝕刻都可用于進行蝕刻步驟。在這一實施方式中，第一接觸孔116通過干蝕刻形成。
接下來，在第二絕緣層115上和第一接觸孔116中形成第二導電層117，通過構圖可將其形成為任意圖案，從而形成源電極、漏電極和電路的引線(圖3C和3D)。由元素如鋁(Al)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)和硅(Si)形成的膜或包含任意上述元素的合金膜可用于第二導電層117。蝕刻劑接觸的結構層105、第二絕緣層115等的選擇性來確定蝕刻條件。
此外，在高壓如大氣壓的條件下，使用F2或XeF2通過干蝕刻來去除犧牲層。
另外，為了避免微結構在由于通過去除犧牲層形成間隔中引起的毛細管作用產生的變形，微結構表面可使用等離子體處理以成為憎水性。
當第一犧牲層103和第二犧牲層108通過這種步驟蝕刻去除時，產生間隔并可制造微結構119。
此外，在通過靜電力移動微結構119的情況下，可用作公共電極、控制電極等的第三導電層120，優選地形成在基膜102下面(圖4E)。此外，在基膜102具有層狀結構的情況下，在基膜102的層之間形成第三導電層。通過使用金屬材料如鎢或導電材料作為材料用CVD法等形成第三導電層120。此外，必須的話可通過構圖將其形成期望的形狀。
在上述的工藝中，將成為半導體層104和結構層105的半導體層形成在第一犧牲層103之上；但是，也可在第一犧牲層103之上形成絕緣層，之后形成半導體層。通過使用這種工藝，當第一犧牲層103被去除的時候可通過絕緣層來保護結構層105，使得結構層105的損傷降低。
在上述的制造微結構119的方法中，必須選擇結構層105的材料，第一犧牲層103的材料，第二犧牲層108的材料，和去除犧牲層的蝕刻劑。例如，使用某種蝕刻劑的情況下，第一犧牲層103和第二犧牲層108使用具有比結構層105更高蝕刻率的材料來形成。
此外，形成結構層105的半導體層可通過堆疊包含通過上述步驟結晶的多晶硅的層和包含非晶硅的層而具有兩層或更多層來形成。通過堆疊半導體層，獲得具有柔度和硬度二者的結構層105。此外，根據要堆疊的多層的厚度的比率來平衡柔度和硬度。
此外，通常知道硅合金如硅化鎳具有高強度。如果在半導體層結晶中使用的金屬整體或部分地留在半導體層中并且實施適當的熱處理，可制造具有高導電性的硬的微結構。
此外，由在上述的結晶之后留下的金屬構成的層和包含多晶硅的層堆疊時，可獲得具有高導電性的柔軟結構層。另外，當包含非晶硅的層和含有硅化物的層堆疊時，可獲得優良導電性的硬結構層。蝕刻劑接觸的結構層105、第二絕緣層115等的選擇性來確定蝕刻條件。
此外，在高壓如大氣壓的條件下，使用F2或XeF2通過干蝕刻來去除犧牲層。
另外，為了避免微結構在由于通過去除犧牲層形成間隔中引起的毛細管作用產生的變形，微結構表面可使用等離子體處理以成為憎水性。
當第一犧牲層103和第二犧牲層108通過這種步驟蝕刻去除時，產生間隔并可制造微結構119。
此外，在通過靜電力移動微結構119的情況下，可用作公共電極、控制電極等的第三導電層120，優選地形成在基膜102下面(圖4E)。此外，在基膜102具有層狀結構的情況下，在基膜102的層之間形成第三導電層。通過使用金屬材料如鎢或導電材料作為材料用CVD法等形成第三導電層120。此外，必須的話可通過構圖將其形成期望的形狀。
在上述的工藝中，將成為半導體層104和結構層105的半導體層形成在第一犧牲層103之上；但是，也可在第一犧牲層103之上形成絕緣層，之后形成半導體層。通過使用這種工藝，當第一犧牲層103被去除的時候可通過絕緣層來保護結構層105，使得結構層105的損傷降低。
在上述的制造微結構119的方法中，必須選擇結構層105的材料，第一犧牲層103的材料，第二犧牲層108的材料，和去除犧牲層的蝕刻劑。例如，使用某種蝕刻劑的情況下，第一犧牲層103和第二犧牲層108使用具有比結構層105更高蝕刻率的材料來形成。
此外，形成結構層105的半導體層可通過堆疊包含通過上述步驟結晶的多晶硅的層和包含非晶硅的層而具有兩層或更多層來形成。通過堆疊半導體層，獲得具有柔度和硬度二者的結構層105。此外，根據要堆疊的多層的厚度的比率來平衡柔度和硬度。
此外，通常知道硅合金如硅化鎳具有高強度。如果在半導體層結晶中使用的金屬整體或部分地留在半導體層中并且實施適當的熱處理，可制造具有高導電性的硬的微結構。
此外，由在上述的結晶之后留下的金屬構成的層和包含多晶硅的層堆疊時，可獲得具有高導電性的柔軟結構層。另外，當包含非晶硅的層和含有硅化物的層堆疊時，可獲得優良導電性的硬結構層。
在整個表面添加金屬和進行激光照射或熱處理的情況下，硅在垂直襯底的方向生長。在選擇添加金屬和進行激光照射或熱處理的情況下，或當不使用金屬完成結晶的情況下，晶體在平行襯底的方向生長。當堆疊具有不同晶體方向的兩層或更多層時，可獲得更高強度的材料。由于具有不同晶體方向的膜堆疊，因此即使當一層破裂時，裂紋不容易擴展到不同晶體方向的層中。結果，可生產具有高強度的不容易破裂的結構層105。
通過重復膜形成，上述的包含非晶硅的層、包含多晶硅的層或包含硅化鎳的層可用于層狀結構，從而獲得需要的厚度。例如，通過重復包含非晶硅層的層的膜形成和加熱，可堆疊包含多晶硅的層。此外，為了進一步緩和膜的內部應力，在每個膜的形成步驟之后，在重復膜形成中增加圖形化。
例如，圖5A所示，可堆疊具有不同特性的硅和硅化合物以形成微結構。圖5A示出在襯底101上堆疊包含非晶硅的層150、包含多晶硅的層151和包含硅化鎳的層152。根據本發明，可任意選擇和堆疊形成微結構的層。此外，上述堆疊工藝容易實現。因此，容易形成具有期望特性的結構層105。
另外，在上述的使用金屬結晶化的工藝中，通過選擇性的金屬涂覆部分進行結晶化。例如，當僅僅結構層105與犧牲層103交疊的一部分涂覆金屬時，可部分地進行結晶化。
至于上述的結晶化，可通過選擇性激光照射完成部分結晶化。例如，當激光束僅僅照射結構層105與犧牲層103交疊的部分時，或改變使用的激光照射的條件時；具有梁結構的結構層的柱部分155(在圖中虛線環繞的部分)留下非晶硅，并且僅僅結構層的梁部分154和與襯底接觸的結構層的部分被結晶，如圖5B所示。
通過上述的部分結晶，獲得材料的不同組合。例如，僅僅結構層受驅動的部分被結晶來增加彈性。
應當注意，結構層和犧牲層的膜形成的組合與結晶化可參照上述的任一例子自由選擇。因此，形成柔性和硬的結構層105。
同上面的工藝一樣，由于通過激光結晶化的結晶或使用金屬的激光結晶能在此僅使用加熱的結晶更低的溫度來執行，因此更多的材料能用于該工藝。例如，在僅通過加熱結晶半導體層的情況下，需要在大約1000℃的溫度加熱大約一小時，使得對熱敏感的玻璃襯底或熔點在1000℃或更低的金屬不能作為襯底。但是，使用金屬元素的上述工藝中，可使用具有593℃應變點的玻璃襯底等。
此外，與僅通過熱結晶形成的半導體層相比，通過上述工藝形成的半導體層具有連續晶粒邊界和其中的共價鍵不斷裂。因此，由于晶粒邊界之間的懸空鍵的缺陷引起的應力集中不會發生，并且因此與普通多晶硅相比斷裂應力增加。
具有較低彈性的非晶硅不容易發生塑性形變。換句話說，它是硬的但如玻璃一樣脆弱。在本發明中，由于激光結晶，在襯底101的不同部分形成非晶硅和多晶硅。因此，可制造具有連續邊界的優良彈性的多晶硅和不容易塑性形變的非晶硅組合的微結構119。
此外，通常，在成膜之后的非晶硅中有內部殘留應力存在。因此，當非晶硅形成厚膜或堆疊層時，常常發生剝離。但是使用上述工藝制造的多晶硅中，內部應力降低并且多晶硅容易通過低溫工藝形成。因此，通過重復膜形成和結晶，多晶硅可被形成為疊層，從而獲得具有任意厚度的半導體層。此外，通過圖形化，在半導體層之上可由另外的材料形成一層，并且可在該層之上形成另外的半導體層。
通常知道，硅合金如硅化鎳具有高強度。當用作催化劑鎳在半導體層中選擇性地留下時，執行適合的熱處理，可制造具有高導電性的較硬微結構119。因此，微結構105的厚度可降低并且可提供高操作速度和高反應性的微結構119。
此外，通過在一個襯底上制造微結構和半導體元件，本發明以低成本提供不需要裝配或封裝的半導體器件。
實施方式2接下來，描述了在一個襯底上制造微結構和半導體元件的方法以制造上述的本發明的半導體器件，將結合圖6A到11C描述與實施方式1不同的該方法。每一個圖是頂視圖或在對應的頂視圖中沿著O-P或Q-R截取的截面圖。
本發明的微結構或半導體元件可制造在絕緣襯底上。
首先，基膜202形成在具有絕緣表面201的襯底上(圖6A和6B)。基膜202可形成為絕緣層的單層，如，氧化硅膜、氮化硅膜和氧氮化硅膜或它們的疊層。在此，描述如實施方式1一樣使用的兩層結構的基膜202；但是，基膜202可具有絕緣層單層結構或包括兩層或更多層絕緣層的層狀結構。
接下來，形成半導體元件的半導體層204和形成微結構的半導體層203被形成，并且通過圖形化將其形成需要的形狀(圖6A和6B)。半導體層203和204可由與實施方式1相似的材料形成且具有與實施方式1相似的結構。此外，與實施方式1相同，通過使用金屬的熱處理制造晶體半導體層。
由于包含用于結晶化的金屬的半導體層具有優良的導電性，因此金屬可留在形成微結構的半導體層203中，并且僅從形成半導體元件的半導體層204選擇地去除金屬。此外，在去除形成微結構的半導體層203中包含的金屬的情況下，可使用形成微結構的半導體層203的部分而不用雜質元素摻雜。在微結構的驅動中，當要求半導體層203導電時，用賦予p型和n型導電性的雜質摻雜。該雜質摻雜可與形成半導體元件雜質區域的雜質摻雜同時進行。通過該工藝提供具有導電性的半導體層203適合于由靜電力控制的微結構的結構。
接下來，第一絕緣層205形成在半導體層203和204之上(圖6A和6B)。第一絕緣層205可由與實施方式1相似的材料和與實施方式1相似的方法形成。形成在半導體元件的區域中的第一絕緣層205用作柵絕緣層。
此外，可通過高密度等離子體處理形成第一絕緣層205，并且條件等與實施方式1相似。
在此描述通過高密度等離子體處理形成第一絕緣層205的情況；但是，半導體層203和204可通過高密度等離子體處理來處理。半導體層的表面可通過高密度等離子體處理來改性。結果，可改善界面狀態和半導體元件與微結構的電學特性。另外，高密度等離子體處理不僅可用于形成第一絕緣層205也可用于形成基膜202或其它絕緣層。
隨后，第一犧牲層206形成在形成微結構的半導體層203之上并且通過圖形化將其形成需要的形狀(圖6C和6D)。第一犧牲層206由金屬或硅的元素或化合物材料，如鎢、氮化硅等通過濺射、CVD等方式形成。作為圖形化，使用抗蝕劑通過光刻和各向異性干蝕刻形成掩模。
第一犧牲層206的膜厚通過考慮多種因素來確定，如第一犧牲層206的材料，微結構的結構和操作方法，去除犧牲層的蝕刻方法。例如，如果第一犧牲層206的厚度非常薄，蝕刻劑不能擴散使得第一犧牲層206不能被蝕刻，否則，蝕刻之后在結構層中引起變形。此外，如果第一犧牲層206非常厚，則在結構層和犧牲層下的導電層之間通過靜電力操作的微結構的情況下，存在著無法驅動的風險。第一犧牲層103的厚度為0.5μm到3μm，優選為1μm到2.5μm。
接下來，在第一犧牲層206與第一絕緣層205之上形成將成為半導體元件的柵電極209的導電層，和微結構的結構層207和第二犧牲層208，并通過圖形化獲得期望的形狀(圖6E和6F)。導電層可由導電金屬或化合物等如鎢通過濺射、CVD等方法順次形成。在這一實施方式中，使用堆疊導電層的結構。堆疊導電層可由一種或更多種不同的材料形成。
形成微結構的結構層207和形成半導體元件柵電極209的第一導電層210。導電層由選自Ta、W、Ti、Mo、Al或Cu的元素或合金材料或包含這些元素作為主要成分的化合物材料形成具有大約50nm到2μm的厚度。在其上形成將成為微結構的第二犧牲層208和半導體元件的柵電極209的第二導電層211。導電層由選自Ta、W、Ti、Mo、Al或Cu的元素或合金材料或包含這些元素作為主要成分的化合物材料形成具有大約100nm到2μm的厚度。此外，以摻入雜質元素如磷的多晶硅膜為代表的半導體層或AgPdCu合金可用作第一導電層和第二導電層。
上述的導電層不限于兩層結構，并且可具有三層結構。例如，使用鎢、氮化鎢等作為第一層，鋁和硅合金(Al-Si)、鋁和鈦合金(Al-Ti)作為第二層，和氮化鈦、鈦膜等作為第三層的三層結構。在這種情況中，第一層和第二層作為微結構的結構層，第三層作為第二犧牲層。可選地，第一層可被用作結構層，第二層和第三層可用作第二犧牲層。自然地，導電層可具有單層結構。
此后，通過下面的步驟完成圖形化來形成結構層207、第二犧牲層208和柵電極209。首先，抗蝕劑掩模形成蝕刻需要的圖形。接下來，第二犧牲層208和第二柵電極層211通過IPC(感應耦合等離子體)方法蝕刻。因此，通過各向異性蝕刻，它們被構圖為具有垂直橫向截面，或者可被蝕刻為錐形。隨后，確定蝕刻條件，如施加到線圈電極的功率大小、施加到襯底側上電極的功率大小、襯底側電極的溫度，從而蝕刻結構層207和第一導電層210為期望的錐形。典型為Cl2、BCl3、SiCl4或CCl4的氯基氣體，典型為CF4、SF6、NF3等的氟基氣體或O2作為蝕刻氣體。
在蝕刻犧牲層以制造微結構時，第二犧牲層208和第一犧牲層206優選地同時蝕刻，從而減少步驟數目量。因此，期望第二犧牲層208與第一犧牲層206由相同的材料構成。但是，本發明并不限于該材料，并且第一犧牲層206和第二犧牲層208可由同一種或不同種材料形成。
接下來，形成半導體元件的半導體層204摻入雜質元素以形成n型雜質區域和p型雜質區域。通過由光刻形成抗蝕劑掩模和進行摻雜而添加雜質元素，選擇地形成該雜質區域。雜質元素的摻雜通過離子摻雜或離子注入的方法來完成。作為賦予n型導電性的雜質元素，典型地使用磷(P)或砷(As)，而硼(B)作為賦予p型導電性的雜質元素。期望濃度在1×1020到1×1021/cm3的范圍內添加賦予n型導電性的雜質元素到n型雜質區域和p型雜質區域。半導體層的雜質濃度可通過必須地交替重復柵電極209的蝕刻和摻雜來控制以形成高濃度雜質區域和低濃度雜質區域。
此外，在由具有單層結構的導電層形成柵電極209的情況下和由具有層狀結構的導電層并未蝕刻成錐形的柵電極209的情況下，絕緣層形成在柵電極209之上并且各向異性蝕刻絕緣層；從而，形成絕緣層與柵電極209側面(側壁)接觸。側壁的制造方法與實施方式1相同。
形成雜質區域之后，優選進行熱處理、紅外光照射或激光照射來激活雜質元素。激活方法與實施方式1相同。
此外，在由絕緣層如氧氮化硅膜或氧化硅膜形成的鈍化膜覆蓋導電層和半導體層之后，進行熱處理、紅外光照射或激光照射來進行氫化作用。氫化作用條件與實施方式1相同。
通過上述步驟，形成n型半導體元件212和p型半導體元件213(圖7A和7B)。因此，雜質區域形成在形成微結構的半導體層203中沒有被第一犧牲層206、結構層207和第二犧牲層208覆蓋的區域中。
隨后，第二絕緣層214覆蓋整個表面形成(圖7A和7B)。第二絕緣層214可由無機材料、有機材料等具有絕緣特性的材料形成。第二絕緣層214以與實施方式1中第二絕緣層115類似的方式形成。
接下來，第二絕緣層214和第一絕緣層205被蝕刻以形成第一接觸孔215用于連接到半導體層203和204以及結構層207的引線(圖7A和7B)。蝕刻可通過干蝕刻或濕蝕刻來完成。在這一實施方式中，通過干蝕刻形成第一接觸孔215。
接下來，形成第三導電層216來填充第一接觸孔215并且覆蓋第二絕緣層214，通過圖形化將其形成期望的形狀；從而，形成了形成源電極、漏電極和電路的引線(圖7A和7B)。鋁(AL)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)或硅(Si)元素形成的膜或使用這些元素的合金膜能用作第三導電層216。
在第三導電層216有具有邊角的圖案的情況下，如實施方式1的第二導電層117那樣優選形成具有圓形圖案的邊角部分。
接下來，蝕刻第二絕緣層214以形成第二接觸孔217和218。形成第二接觸孔217以暴露第一犧牲層206，并且形成第二接觸孔218以暴露第二犧牲層208(圖7C和7D)。蝕刻既可采用干蝕刻也可采用濕蝕刻來完成。
在這一實施方式中，通過干蝕刻形成第二接觸孔217和218。形成第二接觸孔217和218以蝕刻去除第一犧牲層206和第二犧牲層208。因此，需要確定第二接觸孔217和218的直徑使得蝕刻劑能流入接觸孔。例如，第二接觸孔217和218的直徑優選為2μm或更大。
此外，形成第二接觸孔217和218以具有使得第一犧牲層206和第二犧牲層208容易被蝕刻的直徑。因此，形成第二接觸孔217和218以暴露整個犧牲層，留下半導體層203和204上第二絕緣層214的需要部分并且它們不需要形成如上述一樣小的孔。結果，可降低去除犧牲層所要的時間。
接下來，蝕刻去除第一犧牲層206和第二犧牲層208(圖8A、8B和8C)。在此，圖8A到8C每個僅示出微結構。經由第二接觸孔217和218通過適于犧牲層的材料的干蝕刻或濕蝕刻去除犧牲層。
例如，第一犧牲層或第二犧牲層由鎢(W)構成的情況下，通過將該層在按照1∶2的比例混合的28％的氨和31％的含氧水溶液中浸泡大約二十分鐘進行蝕刻。當第一犧牲層或第二犧牲層由二氧化硅構成的情況下，使用按照1∶7比例混合的49％氫氟酸溶液和氟化銨溶液的緩沖氫氟酸。當第一犧牲層或第二犧牲層由硅構成的情況下，磷酸；氫氧化堿金屬例如KOH、NaOH，或CsOH；NH4OH；聯氨(hydrazine)；EPD(乙二胺<ethylenediamine>，鄰苯本酚<pyrocatechol>和水的混合物)，TMAH、IPA或NMD3的溶液等等都可以使用。
在濕蝕刻之后的干燥中，使用低粘度有機溶劑沖洗(例如，環己烷<cyclohexane>)；在低溫和低壓條件下進行干燥；或沖洗干燥組合進行；因此，能避免毛細管作用引起微結構的變形。
此外，在高壓例如大氣壓的條件下，使用F2或XeF2通過干蝕刻來去除第一犧牲層或第二犧牲層。
另外，為了避免微結構由于通過去除第一犧牲層或第二犧牲層形成的間隔引起的毛細管作用引起的變形，微結構表面可使用等離子體處理以成為憎水性。
當第一犧牲層206和第二犧牲層208通過這種步驟蝕刻去除時，產生間隔240和制造微結構219。
在上述的制造微結構219的方法中，需要選擇結構層207的材料、第一犧牲層206和第二犧牲層208的材料的適當組合和去除犧牲層的蝕刻劑。例如，使用某種蝕刻劑的情況下，第一犧牲層206和第二犧牲層208使用具有比結構層207更高蝕刻率的材料來形成。
此外，在以不同材料形成第一犧牲層206和第二犧牲層208和它們不能使用相同的蝕刻劑蝕刻的情況下，需要在不同的步驟中蝕刻犧牲層。在這一情況下，犧牲層和不被去除的與蝕刻劑接觸的層(例如，結構層207、第二絕緣層214等)之間的選擇性，需要考慮來確定。
此外，作為這一實施方式中，當微結構的結構層由形成柵電極的導電層來形成，能制造具有高強度柔性可移動部分的微結構。
當通過上述步驟形成結構層207和第二犧牲層208時，蝕刻去除犧牲層，留下第二絕緣層214且結合到結構層207錐形部分(參考圖8C中的標記220)。第二絕緣層214能用作臨時支撐用來避免通過蝕刻去除犧牲層形成微結構219時結構層207的變形。
在通過濕蝕刻去除犧牲層的情況下，蝕刻溶液進入結構層207和第一絕緣層205之間，并且結構層207和第一絕緣層205通過毛細管作用彼此結合(即變形)。為了避免這一情況，可由第二絕緣層214來形成支撐。
結構層207的錐形部分和第二絕緣層214結合的區域大約在100平方nm到大約1平方μm，并且該結合能通過第二絕緣層214的支撐避免。但是，在移動狀態中使用微結構207的情況下，不需要支撐。在此，具有不同導電性的電荷在微結構219的半導體層203和結構層207之間分別賦予。因此，當施加電壓，通過靜電力結構層207結合在半導體層203一側并向下彎曲，使得支撐和結構層207分開。這是因為支撐和結構層207結合在大約在100平方nm到大約1平方μm的微小區域。
通過使用上述的支撐制造微結構219，能避免結構層207的變形。
此外，通過變化上述步驟的部分或增加其它步驟到上述步驟，可制造具有多種結構的微結構和半導體元件。
例如，蝕刻去除第二犧牲層208并且在上述步驟中僅將形成第二柵電極層211的導電層用作結構層207；但是，不需要蝕刻去除第二犧牲層208就能制造微結構(圖8D和8E)。在這一情況下，僅要求蝕刻去除第一犧牲層206，并且用來蝕刻第二犧牲層208的第二接觸孔218無需形成。通過蝕刻去除第一犧牲層206來獲得間隔242。
此外，第二犧牲層221以與第一犧牲層206相同的材料形成在第一犧牲層206之上，并且隨后堆疊第四導電層222(圖9A、9B和9C)。此外，當蝕刻去除第一犧牲層206和第二犧牲層221時，產生間隔244，并且制造其中第四導電層222和第二絕緣層214形成結構層的微結構。在上面的方法中，制造其下具有間隔的微結構224，具有電容、懸臂、開關等功能的微結構(圖9D和9E)。
在此，用于蝕刻犧牲層的接觸孔223可與第一接觸孔215的形成同時形成。可選地，接觸孔223可在形成引線的第三導電層216的形成之后形成。形成微結構的結構層的形狀可根據接觸孔223的形狀來確定。
此外，在上述例子中，第一犧牲層206和第二犧牲層221堆疊；但是可形成一層犧牲層而不需要形成第一犧牲層206。此外，在上述例子中，第一犧牲層206和第二犧牲層221以相同材料形成，并且犧牲層同時蝕刻去除；但是本發明并不限于該實例。例如，第一犧牲層206和第二犧牲層221可以不同材料形成，并且它們可以多個步驟分別蝕刻去除。
此外，為了保護微結構219和224，對置襯底225結合在襯底201上制造的半導體器件(圖10A和10B)。在結合對置襯底225的情形中，在形成用于形成引線的第三導電層216的之后，第二絕緣層226形成在襯底201表面上，其蝕刻成期望的形狀。(在此第二絕緣層214用作第一絕緣層。)因此，構圖第二絕緣層226使得成為微結構的犧牲層和結構層暴露。之后，通過蝕刻去除犧牲層可制造具有間隔246的微結構。間隔246示于圖10A和10B在一個末端具有開口區域。
接下來，描述將結合的對置襯底225。與在襯底201上形成的第二絕緣層226相對的部分中形成第三絕緣層227(圖10A)，從而通過結合對置襯底225不會打破微結構。在與形成在襯底201上的微結構相對的部分中，沒有形成絕緣層且在襯底間形成間隙，使得在襯底201和對置襯底225結合的時候微結構不會破裂，這是優選的。
此外，作為天線的第五導電層228等提供在對置襯底225上。通過圖形化，第五導電層228形成為期望的形狀并且對應于部分組成半導體器件電路的引線(圖10B)。在這一情況下，形成用來連接第一引線(在此，第三導電層216)的引線的第六導電層229被形成在襯底201上的第二絕緣層226上。此外，襯底201和對置襯底225可結合在一起使得第六導電層229和第五導電層228電連接。
在形成半導體器件電路的導電層形成在對置襯底上的情況下，期望使用各向異性導電材料電連接形成在襯底上的導電層和形成在對置襯底上的導電層；從而，襯底和對置襯底結合。在此，通過加熱固化的各向異性導電膏劑(ACP)或通過加熱固化的各向異性導電膜(ACF)能用作各向異性導電材料。僅在特定的方向(在此，在垂直于襯底的方向)具有導電性。各向異性導電膏劑稱作膠合劑層，其具有其中具有導電表面的粒子(以下稱作導電粒子)散布到包含粘接劑作為它的主要成分的層中的結構。各向異性導電膜具有其中具有導電表面的粒子(以下稱作導電粒子)散布到熱固性或熱塑性樹脂膜中的結構。注意，鍍覆有鎳(Ni)、金(Au)等的球形樹脂用于具有導電表面的粒子。為避免在不必要部分導電粒子間的電路短路，硅石等絕緣粒子可混合其中。此外，在對置襯底上僅形成絕緣層的情況下，襯底和對置襯底使用不具導電性的粘接劑結合在一起。
因此，為保護在上述工藝中形成在襯底201之上的微結構219和224，期望第三絕緣層227優選地形成在沒與微結構的前面和第二導電層與第三導電層連接部分相對的部分上，使得對置襯底225沒有與微結構219和224接觸。此外，第五導電層228可僅形成在第三絕緣層227之上，或可形成在第三導電層227的上面和下面，使得導電層電連接(圖10B)。
另外，通過上述步驟制造的半導體器件可從襯底201分開并且結合其它襯底或物體。例如，半導體器件可制造在玻璃襯底上，并且之后轉移到塑料的柔性襯底等比玻璃襯底更薄更軟的襯底上。
在從襯底201上分離半導體器件的情況下，當制造基膜202時形成釋放層230(圖11A)。釋放層230可形成在基膜下或基膜的疊層之間。此外，在上述的步驟中形成第三導電層216之后，在形成用于蝕刻犧牲層的第二接觸孔217和218之前從襯底分離半導體器件。
有多種分離方法；但是，一個例子顯示于此。首先，形成開口231來暴露釋放層230并且蝕刻劑引入到開口231中，從而部分去除釋放層230(圖11B)。接下來，用于分離的襯底232結合在襯底201上表面側，在釋放層230的邊界半導體元件和微結構從襯底201分離，并轉移到襯底232。接下來，柔性襯底233結合到已經結合有半導體元件和微結構的襯底201的一側(圖11C)。然后剝離上表面一側上結合的襯底232，從而轉移襯底。
此外，形成接觸孔暴露犧牲層，并且蝕刻去除犧牲層；從而，制造微結構。此外，在剝離時可形成保護膜在引線上以保護第三導電層216等。
另外，需要保護微結構的情況下，可結合上述的對置襯底225。
盡管該實施方式解釋通過開口231蝕刻釋放層230，并且之后半導體元件和微結構轉移到其它襯底233的方法，但本發明并不限于這一例子。例如，存在著僅通過蝕刻去除釋放層230，并且之后半導體元件和微結構轉移到其它襯底233的方法，或不提供釋放層230的方法，用于分離的襯底232結合在襯底201上表面側并且半導體元件和微結構從襯底201分離。另外，還存在著拋光襯底201背表面以獲得半導體元件和微結構的方法。這些方法可適當組合使用。在使用除了拋光襯底201背面的方法之外方法的情況下和如果采用從襯底201轉移到其它襯底233的步驟，則襯底201能再次使用，這是有利的。
如上所述，在襯底201之上制造的半導體元件和微結構剝離且與柔性襯底233結合的情況下，可制造薄、軟和緊湊的半導體器件。
如上述工藝中，由于激光結晶或使用金屬的激光結晶可在比僅使用加熱的結晶更低的溫度下進行，因此多種材料可用于本工藝。例如，在僅通過加熱結晶半導體層的例子中，要求大約在1000℃的溫度下加熱一小時，因此熱敏感的玻璃襯底或熔點為1000℃或更低的金屬不能使用。但是，使用上述金屬的工藝中，可使用具有593℃應變點等的玻璃襯底等。
此外，比較僅通過熱結晶形成的半導體層，通過上述工藝形成的半導體層具有連續晶粒邊界和其中未斷裂的共價鍵。因此，由于晶粒邊界之間的懸空鍵的缺陷引起的應力集中不會發生，并且因此與普通多晶硅相比斷裂應力增加。
此外，通常，在成膜之后的非晶硅中有內部殘留應力存在。因此，非晶硅于難形成厚膜。
另一面，使用上述工藝制造的多晶硅中，內部應力降低并且多晶硅容易通過低溫工藝成膜。因此，通過重復膜形成和結晶，可獲得具有任意厚度的半導體層。此外，可圖形化在半導體層之上的另外的材料，并且在半導體層之上形成另外的半導體層。
通常知道，硅合金如硅化鎳具有高強度。當在半導體層中選擇留下用于結晶化的金屬且進行適合熱處理時，可制造具有高導電性的較硬的微結構219。因此，在如上所述的半導體層用作微結構下的電極的情況下硅合金是非常好的。
此外，本發明通過在一個襯底上制造微結構和半導體元件，以低成本提供可不需要裝配和封裝而制造的半導體器件。
該實施方式可與上述的實施方式自由組合。
實施方式3在這一實施方式中，示出上述實施方式中描述的半導體器件的例子。在本發明的半導體器件中，使用由微結構形成的檢測器元件來制造傳感器件301。
圖12A示出本發明半導體器件一個方式的傳感器件301的結構。在這一實施例中傳感器件301具有含半導體元件的電路部分302和包括微結構的結構部分303。
結構部分303具有由微結構形成的檢測器元件304，其檢測外部壓力、物質濃度、氣體或液體的流速等。
電路部分302包括AD轉換電路305、控制電路306、接口307、存儲器308等。
AD轉換電路305轉換發射自檢測器元件的信息為數字信號。例如，控制電路控制AD轉換電路，使得數字信號保存在存儲器中。例如，接口307提供有驅動功率或接收來自外部控制器件310的控制信息，或發送通過傳感器件301獲得的信號到外部控制器件310。存儲器保存獲得的信息，特別是傳感器件的信號等。
此外，電路部分302可具有放大從結構部分303接收的信號的放大電路，用于處理從結構部分303獲得的信息的中央處理電路等。
例如，外部控制器件310發送控制信號給傳感器件301，接收由傳感器件301獲得的信息，或提供驅動功率給傳感器件。
具有上述結構的傳感器件301能檢測外部壓力、物質濃度、氣體或液體的流速、溫度等。此外，由于傳感器件具有中央處理電路，因此可以理解，可實現其中處理傳感器件中檢測的信息、并且產生并輸出控制其它器件的控制信號的傳感器件。
圖12B示出檢測器元件304結構例的截面圖。顯示在圖12B中的檢測器元件304具有在基膜下面的第二導電層321和作為結構層的第一導電層320，形成電容器。檢測器元件304進一步具有第一導電層320下面的間隔322。此外，由于通過靜電力、壓力等移動第一導電層320，因此檢測器304是第一導電層和第二導電層之間距離改變的可變電容器。
利用這一結構，檢測器元件304可用作其中由壓力導致第一導電層320移動的壓力檢測器元件。
此外，示于圖12B中的檢測器元件304中，通過堆疊具有不同熱膨脹系數的兩種不同材料制造第一導電層320。在這種情況，由于通過溫度變化移動第一導電層320，因此檢測器元件304可用作溫度檢測器元件。
本發明不限于上述的配置示例。因此，本實施方式的傳感器件具有包括半導體元件并控制微結構的電路，以及使用通過電路控制的微結構制造并檢測一些物理量的檢測器元件。此外，通過上述實施方式中描述的任一方法來制造上面的傳感器件。
該實施方式可與上述的實施方式的任一個自由組合。
實施方式4該實施方式將描述在上述的實施方式中描述的半導體器件的特定的例子。使用具有由微結構形成的存儲器元件的存儲器器件制造本發明的半導體器件。在這一實施方式中，將描述其中由半導體元件等形成諸如解碼器等的外圍電路和由微結構形成的存儲單元內部的存儲器器件的例子。
圖13顯示本發明半導體器件一種方式的存儲器器件401的結構。
存儲器器件401包括存儲單元陣列402、解碼器403和404、選擇器405和讀/寫電路406。已知的技術可用于解碼器403和404以及選擇器405的結構。
例如，存儲器單元409可具有存儲器元件408和用于控制存儲器元件的開關器件407。在本實施方式中描述的存儲器器件401中，由微結構形成開關器件407和/或存儲器元件408。
圖14A和14B示出存儲器單元409配置的例子。圖14A是存儲器單元409的電路圖，和圖14B是結構的截面圖。
如圖14A所示，存儲器單元409包括由晶體管410構成的開關器件407和由微結構形成的存儲器元件408。
如圖14B所示，由使用上述的實施方式1或實施方式2中的制造方法制造的微結構形成存儲器元件408。存儲器元件408具有電容器，其包括基膜下的第一導電層和用作結構層的第二導電層。此外，第二導電層與開關器件407的兩個高濃度摻雜區域的一個連接。
此外，第一導電層與存儲器器件401中每個存儲器單元409的存儲器元件408共連接。第一導電層是在存儲器器件讀寫時施加相同電勢到每個存儲器元件的共用電極411。
圖15示出具有開關器件407的存儲器單元409和由微結構形成的存儲器元件408的例子。圖15是存儲器單元409的結構的透視圖。
開關器件407和存儲器元件408通過實施方式1或實施方式2中描述的制造方法制造。開關器件407是用作具有組合懸臂結構的開關的微結構，并且存儲器元件408是用作具有梁結構的電容器的微結構。
在此，將描述開關器件407的結構。在開關器件407中，犧牲層420和結構層421堆疊在襯底上，并且可移動懸臂422下方的部分被蝕刻。此外，該結構層421包括控制電極423和導體424。
使用微結構來制造的開關優勢在于在關閉(OFF)時通過開關的信號傳輸路徑完全絕緣。此外，還具有用于控制開關ON/OFF的控制系統和信號傳輸路徑可以絕緣的其它的優勢。
具有上述配置的存儲器器件可用作典型為DRAM(動態隨機存取存儲器)的易失性存儲器。已知技術用于外圍電路的配置或驅動方法等。
關于形成存儲器單元的微結構，制造具有微小尺寸(例如，微米單位)的微結構時使用縮放定律，使得開關反應速度加快，無需高驅動功率，這是有利的。此外，通過由微結構制造開關器件407，選擇的存儲器元件408可完全絕緣，并且可實現存儲器器件401中的低功率損耗。
該實施方式可與上述的實施方式中的任一個自由組合。
實施方式5在該實施方式中，將解釋上述實施方式中描述的半導體器件的例子。
例如，可制造本發明的半導體器件，用作從化合物分離特定材料的分離器件(fractionation device)，分離器件將在下面描述。
圖16A顯示作為該實施方式的分離器件的基本配置的例子從兩種或更多種材料的氣體混合物分離特定材料氣體的分離器件。
分離器件501大致分為電路部分502和結構部分503這兩部分。該結構部分503包括檢測器件504和多個開關器件505。電路部分502包括信號處理器件506、開關控制器件507、信息存儲器件508和通信器件509。
在此，由具有對應于要分離的氣體分子大小的微結構形成檢測器件504和開關器件505。鄰近一個開關器件505提供一個檢測器件504，并且檢測開關器件505附近存在何種材料。開關器件505具有通道，僅當控制信號從控制器件507發出且特定材料存在于開關器件505附近時開通，使得特定材料從此通過。
信號處理器件506放大從檢測器件504傳送的信號并通過AD轉換器等對其進行處理，并且信號發送到開關控制器件507。開關控制器件507基于檢測器件504發送的信號控制開關器件505。信息存儲器件508存儲用于操作分離器件501的程序文件，分離器件501的專用信息等。通信器件509與外部控制器件510通信。
外部控制器件510包括通信器件511、信息處理器件512、顯示器件513和輸入器件514等。
通信器件511是操作發送信號用于控制分離器件501、接收通過分離器件501獲得的信息、將電源提供給分離器件501等的器件。信息處理器件512是用于處理由分離器件501接收的信息、處理通過輸入器件輸入的信息用于發送信息到分離器件501等操作的器件。顯示器件513顯示通過分離器件501獲得的信息、分離器件501的操作狀態等。輸入器件514是用戶可通過其輸入信息的器件。
圖16B顯示使用分離器件501的一種方式。具有上述配置的分離器件501被設置在混合材料層520和特定材料層521之間。在分離器件501從外部器件510接收要分離的材料等信息之后，檢測器件504檢測何種材料存在于開關器件505附近。接下來，通過信號處理器件506處理檢測信號并發送到開關控制器件507。僅僅當將要分離的材料存在于開關器件505附近時，開關控制器件507控制開關器件505打開通道。此外，根據開關控制器件507的控制，開關器件505僅僅讓要分離的材料通過通道。
通過上述的操作，分離器件501可從兩種或更多種氣體分離特定材料的氣體。進一步，分離器件501不限于分離氣體。例如，使用上述配置，分離器件可形成為分離特定細胞的器件。作為例子，控制分離器件501僅僅分離當用紫外光照射時發熒光的細胞。或者，可以獲得具有分離具有微小晶粒邊界粒子、分離磁礦粒子等功能的分離器件，例如，僅僅分離包含放射性物質的粒子。
本發明提供機械包括分離器件501、混合材料層520、特定材料層521和外部控制器件510的分離系統，其能夠從混合材料分離特定粒子。
該實施方式可與上述的實施方式自由組合。
實施例1本發明半導體器件的結構層可通過堆疊含有通過以前述步驟結晶的多晶硅層和包含非晶硅的層來形成。具有不同晶體狀態的硅層例如包含上述的多晶硅的層和包含非晶硅的層具有不同機械特性。因此，通過堆疊層形成結構層或在選擇區域形成層，可形成適合多種應用的微結構。在這一實施例，將顯示這些層的機械特性的測量結果。
為了測量不同晶體狀態的硅層的機械特性之間的差異，測量通過CVD形成的包含非晶硅的層和包含多晶硅的層的復合彈性(complex elasticity)和壓痕硬度(indentation hardness)。在此，通過使用金屬催化劑的激光照射結晶包含非晶硅的層來形成包含多晶硅的層。
通過在作為基層的石英襯底上使用CVD法形成具有50nm厚度的氮化硅層和100nm厚度的二氧化硅層和在基層上使用CVD法形成包含非晶硅的層，形成包含非晶硅的層組作為樣品。
通過對與上述的方式近似的方法使用連續波激光形成的包含非晶硅的層結晶，形成包含多晶硅的層作為樣品。在此，用于結晶的激光束的能量密度為9W/cm2到9.5W/cm2和掃描速率為35cm/秒。
在包含通過激光照射結晶的多晶硅的層具有大約60nm的厚度時，而形成厚度為66nm的包含非晶硅的層作為樣品。
通過具有三棱錐形狀的壓頭壓入到樣品中進行毫微壓痕測量的測量。測量在壓入單個壓頭的條件下進行，該壓頭是由金剛石形成的伯克維奇(Berkovich)壓頭。因此，壓頭的彈性大約在1000Gpa和泊松比率(Poisson’srate)大約為0.1。
測量的復合彈性是通過樣品和壓頭的彈性的組合獲得的彈性，通過下面的方程(1)表示。在方程(1)中，Er表示復合彈性，E表示楊氏模量和υ表示泊松比率。在第二部分(表示為壓頭)是貢獻壓頭彈性的部分時，方程(1)第一部分(表示為樣品)是樣品彈性貢獻部分。
如方程(1)所示，復合彈性是由樣品貢獻的彈性的第一部分和壓頭貢獻的彈性的第二部分之和。但是，壓頭的彈性比樣品的彈性高很多，因此，第二部分是可忽略的。結果，復合彈性大約等于樣品的彈性。
壓痕硬度是通過壓痕方法測量的硬度，通過將壓頭的最大壓力負載除以最大壓入時的投射面積而獲得。在此，通過壓頭的幾何形狀和壓頭壓入樣品時的接觸深度獲得壓入時的投影面積。壓痕硬度乘以76可等效處理成通常用作硬度指數的維氏硬度(Vicker’s hardness)。
1Er=(1-v2E)sample+(1-v2E)indenter...(1)]]>表1顯示復合彈性的測量結果和包含多晶硅的層和包含非晶硅的層的壓痕硬度。結果顯示三次測量的平均值。
如表1所示，包含多晶硅的層具有高于包含非晶硅的層的彈性。因此，當給予使結構彎曲的力時，包含多晶硅的層比包含非晶硅的層更能抵抗彎曲引起的破裂。
并且，如表1的結果所示，包含多晶硅的層比包含非晶硅的層更硬。
表1

在該方法中，通過堆疊具有不同彈性和硬度的半導體層，形成具有耐彎曲應力的硬度和柔性的微結構。例如，通過堆疊上述的層，甚至當在包含多晶硅的層中由于晶體缺陷引起斷裂時，斷裂不易傳播到包含非晶硅的層中。因此，斷裂在此終止。在這一方法中，柔性和硬度可根據堆疊層的厚度比率來平衡。
如上所述，堆疊或部分形成硅層或硅化合物層，其具有不同的特性。因此，可制造具有包含期望特性如柔性、硬度或導電性的結構層的微結構。
本申請基于2005年5月27于日本專利局提交的序列號為2005-156472的日本專利申請，在此以引用方式結合全部內容。
權利要求
1.一種半導體器件，包括襯底上的包括半導體元件的電路；和襯底上的微結構，其中該微結構包括使用金屬通過熱結晶或激光結晶而結晶的包含多晶硅的可移動層。
2.一種半導體器件，包括襯底上的包括半導體元件的電路；襯底上的導電層；和襯底上的微結構，其中該電路和該微結構通過導電層電連接；和其中該微結構包括使用金屬通過熱結晶或激光結晶而結晶的包含多晶硅的可移動層。
3.一種半導體器件，包括襯底上的包括半導體元件的電路；襯底上的微結構；和提供成與襯底相對的對置襯底，其中該微結構包括使用金屬通過熱結晶或激光結晶而結晶的包含多晶硅的可移動層；和其中對置襯底沒有與微結構相對的一部分提供有絕緣層。
4.一種半導體器件，包括襯底上的包括半導體元件的電路；襯底上的導電層；襯底上的微結構；和提供成與襯底相對的對置襯底，其中該電路和該微結構通過導電層電連接；其中該微結構包括使用金屬通過熱結晶或激光結晶而結晶的包含多晶硅的可移動層；和其中對置襯底沒有與微結構相對的一部分提供有絕緣層。
5.一種半導體器件，包括襯底上的包括半導體元件的電路；襯底上的第一導電層；襯底上的微結構；和提供成與襯底相對的對置襯底，其中該微結構包括使用金屬通過熱結晶或激光結晶而結晶的包含多晶硅的可移動層；其中對置襯底沒有與微結構相對的一部分提供有絕緣層；其中在絕緣層上提供第二導電層；和其中該電路和該微結構通過第一導電層或第二導電層電連接；
6.根據權利要求5的半導體器件，其中第一導電層和第二導電層通過各向異性導體材料電連接。
7.根據權利要求1的半導體器件，其中在襯底和包含多晶硅的可移動層之間提供第一間隔。
8.根據權利要求7的半導體器件，其中在包含多晶硅的可移動層和包含多晶硅的可移動層之上提供的層之間提供第二間隔。
9.根據權利要求7的半導體器件，其中該微結構包括襯底和第一間隔之間的導電層。
10.根據權利要求7的半導體器件，其中該微結構包括襯底和第一間隔之間的導電層；和其中在包含多晶硅的可移動層和包含多晶硅的可移動層之上提供的層之間提供第二間隔。
11.根據權利要求1的半導體器件，其中該微結構包括在包含多晶硅的可移動的層上方的導電層；和其中在包含多晶硅的可移動層和導電層之間提供第一間隔。
12.根據權利要求11的半導體器件，其中該微結構進一步包括在導電層之上的包含有機材料或無機材料的絕緣層；和其中在導電層和絕緣層之間提供第二間隔。
13.根據權利要求7的半導體器件，其中通過蝕刻去除由包含選自由金屬元素、金屬化合物、硅、氧化硅和氮化硅組成的組中的一種材料形成的犧牲層，形成第一間隔。
14.根據權利要求1的半導體器件，其中襯底包括絕緣表面。
15.根據權利要求1的半導體器件，其中所述金屬被選擇性地添加到將成為包含多晶硅的可移動層的層中。
16.根據權利要求1的半導體器件，其中包含多晶硅的可移動層包括使用金屬和非晶硅通過熱結晶或激光結晶而結晶的多晶硅的層狀結構。
17.根據權利要求1的半導體器件，其中用于多晶硅結晶的金屬是Ni、Fe、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu和Au中的一種或更多種。
18.一種制造半導體器件的方法，包括以下步驟在襯底上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成的組中的一種的第一犧牲層；在第一犧牲層上形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層；在包含多晶硅的層之上形成包含選自由硅、硅的化合物、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的第二犧牲層；在第二犧牲層上形成第一絕緣層；和通過蝕刻去除第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部。
19.一種制造半導體器件的方法，包括以下步驟在襯底上形成包含金屬元素或金屬化合物的第一導電層；在第一導電層上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的第一犧牲層；在第一犧牲層上形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層；在包含多晶硅的層之上形成包含選自由硅、硅的化合物、金屬元素和金屬化合物組成的組中的一種的第二犧牲層；在第二犧牲層上形成第一絕緣層；和通過蝕刻去除第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部。
20.一種制造半導體器件的方法，包括以下步驟在襯底上的第一區域中形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的第一犧牲層；在襯底上第一區域中形成的第一犧牲層之上和第二區域中形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層；在第一區域和第二區域中形成的包含多晶硅的層之上形成包含選自由硅、硅的化合物、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的層，從而形成第二犧牲層和第一導電層；在第二犧牲層和第一導電層之上形成第一絕緣層；通過蝕刻去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部，從而在第一區域中形成微結構；和在第二區域中制造包括包含多晶硅的層和第一導電層的半導體元件。
21.一種制造半導體器件的方法，包括以下步驟在襯底上的第一區域中形成包含金屬元素或金屬化合物的第一導電層；在第一區域中形成的第一導電層上形成包含選自由氧化硅、氮化硅、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的第一犧牲層；在襯底上第一區域中形成的第一犧牲層之上和第二區域中形成包含通過使用金屬結晶的多晶硅的層；在第一區域和第二區域中形成的包含多晶硅的層之上形成包含選自由硅、硅的化合物、金屬元素和金屬化合物組成組中的一種的層，從而形成第二犧牲層和第二導電層；在第二犧牲層和第二導電層之上形成第一絕緣層；通過蝕刻去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部，從而在第一區域中形成微結構；和在第二區域中制造包括包含多晶硅的層和第二導電層的半導體元件。
22.一種根據權利要求20的制造半導體器件的方法，進一步包括下列步驟在第一絕緣層中形成接觸孔；和在第一絕緣層上和接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第三導電層；其中在形成第三導電層之后進行去除第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部的步驟。
23.一種根據權利要求18的制造半導體器件的方法，進一步包括下列步驟在對置襯底上形成第二絕緣層；和結合襯底和對置襯底使它們彼此相對。
24.一種根據權利要求19的制造半導體器件的方法，進一步包括下列步驟在對置襯底上形成第二絕緣層；和結合襯底和對置襯底使它們彼此相對。
25.一種根據權利要求20的制造半導體器件的方法，進一步包括下列步驟在對置襯底上形成第二絕緣層；和結合襯底和對置襯底使它們彼此相對。
26.一種根據權利要求21的制造半導體器件的方法，進一步包括下列步驟在對置襯底上形成第二絕緣層；和結合襯底和對置襯底使它們彼此相對。
27.一種根據權利要求23的制造半導體器件的方法，進一步包括下列步驟在第一絕緣層中提供接觸孔；在第一絕緣層上和接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第一導電層；通過蝕刻去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部；和在第二絕緣層上形成包含金屬元素或金屬化合物的第二導電層，其中使用各向異性導電材料結合襯底和對置襯底使得第一導電層與第二導電層彼此電連接。
28.一種根據權利要求23的制造半導體器件的方法，進一步包括下列步驟在第一絕緣層中提供第一接觸孔；在第一絕緣層上和第一接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第一導電層；在第一導電層之上形成第三絕緣層；在第三絕緣層中提供第二接觸孔；在第三絕緣層上和第二接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第二導電層；通過蝕刻去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部；和在第二絕緣層上形成包含金屬元素或金屬化合物的第三導電層，其中使用各向異性導電材料結合襯底和對置襯底使得第二導電層與第三導電層彼此電連接。
29.一種根據權利要求23的制造半導體器件的方法，其中在與通過蝕刻去除第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部沒有相對的區域中形成第二絕緣層。
30.一種根據權利要求18的制造半導體器件的方法，其中襯底包括絕緣表面。
31.一種根據權利要求18的制造半導體器件的方法，其中所述金屬被選擇性地添加到將成為包含多晶硅的層的層中。
32.一種根據權利要求18的制造半導體器件的方法，其中包含多晶硅的層包括使用金屬和非晶硅通過熱結晶或激光結晶而結晶的多晶硅的層狀結構。
33.一種根據權利要求18的制造半導體器件的方法，其中用于多晶硅結晶的金屬是Ni、Fe、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu和Au中的一種或更多種。
34.根據權利要求2的半導體器件，其中在襯底和包含多晶硅的可移動層之間提供第一間隔。
35.根據權利要求34的半導體器件，其中在包含多晶硅的可移動層和在包含多晶硅的可移動層之上提供的層之間提供第二間隔。
36.根據權利要求34的半導體器件，其中該微結構包括襯底和第一間隔之間的第二導電層。
37.根據權利要求34的半導體器件，其中該微結構包括襯底和第一間隔之間的第二導電層；和其中在包含多晶硅的可移動層和在包含多晶硅的可移動層之上提供的層之間提供第二間隔。
38.根據權利要求2的半導體器件，其中該微結構包括包含多晶硅的可移動層之上的第二導電層；和其中在包含多晶硅的可移動層和第二導電層之間提供第一間隔。
39.根據權利要求38的半導體器件，其中該微結構進一步包括在第二導電層上的包含有機材料或無機材料的絕緣層；和其中在第二導電層和絕緣層之間提供第二間隔。
40.根據權利要求34的半導體器件，通過蝕刻去除由包含選自由金屬元素、金屬化合物、硅、氧化硅和氮化硅組成的組中的一種材料形成的犧牲層，形成第一間隔。
41.根據權利要求2的半導體器件，其中襯底包括絕緣表面。
42.根據權利要求2的半導體器件，其中所述金屬被選擇性地添加到將成為包含多晶硅的可移動層的層中。
43.根據權利要求2的半導體器件，其中包含多晶硅的可移動層包括使用金屬和非晶硅通過熱結晶或激光結晶而結晶的多晶硅的層狀結構。
44.根據權利要求2的半導體器件，其中用于多晶硅結晶的金屬是Ni、Fe、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu和Au中的一種或更多種。
45.根據權利要求3的半導體器件，其中在襯底和包含多晶硅的可移動層之間提供第一間隔。
46.根據權利要求45的半導體器件，其中在包含多晶硅的可移動層和在包含多晶硅的可移動層之上提供的層之間提供第二間隔。
47.根據權利要求45的半導體器件，其中該微結構包括襯底和第一間隔之間的導電層。
48.根據權利要求45的半導體器件，其中該微結構包括襯底和第一間隔之間的導電層；其中在包含多晶硅的可移動層和在包含多晶硅的可移動層之上提供的層之間提供第二間隔。
49.根據權利要求3的半導體器件，其中該微結構包括包含多晶硅的可移動層之上的導電層；和其中在包含多晶硅的可移動層與導電層之間提供第一間隔。
50.根據權利要求49的半導體器件，其中該微結構進一步包括在導電層上的包含有機材料或無機材料的絕緣層；和其中在導電層和絕緣層之間提供第二間隔。
51.根據權利要求45的半導體器件，其中通過蝕刻去除包含選自由金屬元素、金屬化合物、硅、氧化硅和氮化硅組成的組中的一種材料形成的犧牲層，形成第一間隔。
52.根據權利要求3的半導體器件，其中襯底包括絕緣表面。
53.根據權利要求3的半導體器件，其中所述金屬被選擇性地添加到將成為包含多晶硅的可移動層的層中。
54.根據權利要求3的半導體器件，其中包含多晶硅的可移動層包括使用金屬和非晶硅通過熱結晶或激光結晶而結晶的多晶硅的層狀結構。
55.根據權利要求3的半導體器件，其中用于多晶硅結晶的金屬是Ni、Fe、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu和Au中的一種或更多種。
56.根據權利要求4的半導體器件，其中在襯底和包含多晶硅的可移動層之間提供第一間隔。
57.根據權利要求56的半導體器件，其中在包含多晶硅的可移動層和在包含多晶硅的可移動層之上提供的層之間提供第二間隔。
58.根據權利要求56的半導體器件，其中該微結構包括襯底和第一間隔之間的第二導電層。
59.根據權利要求56的半導體器件，其中該微結構包括襯底和第一間隔之間的第二導電層；其中在包含多晶硅的可移動層和在包含多晶硅的可移動層之上提供的層之間提供第二間隔。
60.根據權利要求4的半導體器件，其中該微結構包括包含多晶硅的可移動層之上的第二導電層；和其中在包含多晶硅的可移動層與第二導電層之間提供第一間隔。
61.根據權利要求60的半導體器件，其中該微結構進一步包括在第二導電層上的包含有機材料或無機材料的絕緣層；和其中在第二導電層和絕緣層之間提供第二間隔。
62.根據權利要求56的半導體器件，通過蝕刻去除包含選自由金屬元素、金屬化合物、硅、氧化硅和氮化硅組成的組中的一種材料形成的犧牲層，形成第一間隔。
63.根據權利要求4的半導體器件，其中襯底包括絕緣表面。
64.根據權利要求4的半導體器件，其中所述金屬被選擇性地添加到將成為包含多晶硅的可移動層的層中。
65.根據權利要求4的半導體器件，其中包含多晶硅的可移動層包括使用金屬和非晶硅通過熱結晶或激光結晶而結晶的多晶硅的層狀結構。
66.根據權利要求4的半導體器件，其中用于多晶硅結晶的金屬是Ni、Fe、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu和Au中的一種或更多種。
67.根據權利要求5的半導體器件，其中在襯底和包含多晶硅的可移動層之間提供第一間隔。
68.根據權利要求67的半導體器件，其中在包含多晶硅的可移動層和在包含多晶硅的可移動層之上提供的層之間提供第二間隔。
69.根據權利要求67的半導體器件，其中該微結構包括襯底和第一間隔之間的第三導電層。
70.根據權利要求67的半導體器件，其中該微結構包括襯底和第一間隔之間的第三導電層；其中在包含多晶硅的可移動層和在包含多晶硅的可移動層之上提供的層之間提供第二間隔。
71.根據權利要求5的半導體器件，其中該微結構包括包含多晶硅的可移動層之上的第三導電層；和其中在包含多晶硅的可移動層與第二導電層之間提供第一間隔。
72.根據權利要求71的半導體器件，其中該微結構進一步包括在第三導電層上的包含有機材料或無機材料的絕緣層；和其中在第三導電層和絕緣層之間提供第二間隔。
73.根據權利要求67的半導體器件，其中通過蝕刻去除包含選自由金屬元素、金屬化合物、硅、氧化硅和氮化硅組成的組中的一種材料形成的犧牲層，形成第一間隔。
74.根據權利要求5的半導體器件，其中襯底包括絕緣表面。
75.根據權利要求5的半導體器件，其中所述金屬被選擇性地添加到將成為包含多晶硅的可移動層的層中。
76.根據權利要求5的半導體器件，其中包含多晶硅的可移動層包括使用金屬和非晶硅通過熱結晶或激光結晶而結晶的多晶硅的層狀結構。
77.根據權利要求5的半導體器件，其中用于多晶硅結晶的金屬是Ni、Fe、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu和Au中的一種或更多種。
78.一種根據權利要求21的制造半導體器件的方法，進一步包括下列步驟在第一絕緣層中形成接觸孔；和在第一絕緣層上和接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第三導電層；其中在形成第三導電層之后執行去除第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部的步驟。
79.一種根據權利要求24的制造半導體器件的方法，進一步包括下列步驟在第一絕緣層中提供接觸孔；在第一絕緣層上和接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第二導電層；通過蝕刻去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部；和在第二絕緣層上形成包含金屬元素或金屬化合物的第三導電層，其中使用各向異性導電材料結合襯底和對置襯底使得第二導電層與第三導電層彼此電連接。
80.一種根據權利要求25的制造半導體器件的方法，進一步包括下列步驟在第一絕緣層中提供接觸孔；在第一絕緣層上和接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第二導電層；通過蝕刻去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部；和在第二絕緣層上形成包含金屬元素或金屬化合物的第三導電層；其中使用各向異性導電材料結合襯底和對置襯底使得第二導電層與第三導電層彼此電連接。
81.一種根據權利要求26的制造半導體器件的方法，進一步包括下列步驟在第一絕緣層中提供接觸孔；在第一絕緣層上和接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第三導電層；通過蝕刻去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部；和在第二絕緣層上形成包含金屬元素或金屬化合物的第四導電層；其中使用各向異性導電材料結合襯底和對置襯底使得第三導電層與第四導電層彼此電連接。
82.一種根據權利要求24的制造半導體器件的方法，進一步包括下列步驟在第一絕緣層中提供第一接觸孔；在第一絕緣層上和第一接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第二導電層；在第二導電層之上形成第三絕緣層；在第三絕緣層中提供第二接觸孔；在第三絕緣層上和第二接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第三導電層；通過蝕刻去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部；和在第二絕緣層上形成包含金屬元素或金屬化合物的第四導電層，其中使用各向異性導電材料結合襯底和對置襯底使得第三導電層與第四導電層彼此電連接。
83.一種根據權利要求25的制造半導體器件的方法，進一步包括下列步驟在第一絕緣層中提供第一接觸孔；在第一絕緣層上和第一接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第二導電層；在第二導電層之上形成第三絕緣層；在第三絕緣層中提供第二接觸孔；在第三絕緣層上和第二接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第三導電層；通過蝕刻去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部；和在第二絕緣層上形成包含金屬元素或金屬化合物的第四導電層，其中使用各向異性導電材料結合襯底和對置襯底使得第三導電層與第四導電層彼此電連接。
84.一種根據權利要求26的制造半導體器件的方法，進一步包括下列步驟在第一絕緣層中提供第一接觸孔；在第一絕緣層上和第一接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第三導電層；在第三導電層之上形成第三絕緣層；在第三絕緣層中提供第二接觸孔；在第三絕緣層上和第二接觸孔中形成包含金屬元素或金屬化合物的第四導電層；通過蝕刻去除第一區域中的第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部；和在第二絕緣層上形成包含金屬元素或金屬化合物的第五導電層，其中使用各向異性導電材料結合襯底和對置襯底使得第四導電層與第五導電層彼此電連接。
85.一種根據權利要求24的制造半導體器件的方法，其中在與通過蝕刻去除第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部區域沒有相對的區域中形成第二絕緣層。
86.一種根據權利要求25的制造半導體器件的方法，其中在與通過蝕刻去除第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部區域沒有相對的區域中形成第二絕緣層。
87.一種根據權利要求26的制造半導體器件的方法，其中與通過蝕刻去除第一犧牲層和第二犧牲層的部分或全部沒有相對的區域中形成第二絕緣層。
88.一種根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其中襯底包括絕緣表面。
89.一種根據權利要求20的制造半導體器件的方法，其中襯底包括絕緣表面。
90.一種根據權利要求21的制造半導體器件的方法，其中襯底包括絕緣表面。
91.一種根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其中所述金屬被選擇性地添加到將成為包含多晶硅的層的層中。
92.一種根據權利要求20的制造半導體器件的方法，其中所述金屬被選擇性地添加到將成為包含多晶硅的層的層中。
93.一種根據權利要求21的制造半導體器件的方法，其中所述金屬被選擇性地添加到將成為包含多晶硅的層的層中。
94.一種根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其中包含多晶硅的層包括使用金屬和非晶硅通過熱結晶或激光結晶而結晶的多晶硅的層狀結構。
95.一種根據權利要求20的制造半導體器件的方法，其中包含多晶硅的層包括使用金屬和非晶硅通過熱結晶或激光結晶而結晶的多晶硅的層狀結構。
96.一種根據權利要求21的制造半導體器件的方法，其中包含多晶硅的層包括使用金屬和非晶硅通過熱結晶或激光結晶而結晶的多晶硅的層狀結構。
97.一種根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其中用于多晶硅結晶的金屬是Ni、Fe、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu和Au中的一種或更多種。
98.一種根據權利要求20的制造半導體器件的方法，其中用于多晶硅結晶的金屬是Ni、Fe、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu和Au中的一種或更多種。
99.一種根據權利要求21的制造半導體器件的方法，其中用于多晶硅結晶的金屬是Ni、Fe、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu和Au中的一種或更多種。
100.一種根據權利要求18的制造半導體器件的方法，其中包含多晶硅的層是可移動的。
101.一種根據權利要求19的制造半導體器件的方法，其中包含多晶硅的層是可移動的。
102.一種根據權利要求20的制造半導體器件的方法，其中包含多晶硅的層是可移動的。
103.一種根據權利要求21的制造半導體器件的方法，其中包含多晶硅的層是可移動的。
全文摘要
微機器所包括的微結構和半導體元件通常在不同的步驟中形成。本發明的目的是提供一種微機器的制造方法，其中該微結構和半導體元件形成在一個絕緣襯底上。本發明的特征在于微機器包括包含多晶硅的可移動層和在該層的下面或上面的間隔，該可移動層使用金屬通過熱結晶或激光結晶。該多晶硅具有高強度并形成在絕緣表面之上，使得它用作微結構和用于形成半導體元件。因此，可形成其中在一個絕緣襯底上形成微結構和半導體元件的半導體器件。
文檔編號B81C1/00GK1911779SQ20061015343
公開日2007年2月14日 申請日期2006年5月26日 優先權日2005年5月27日
發明者泉小波, 山口真弓 申請人:株式會社半導體能源研究所