專(zhuān)利名稱(chēng)：微型機(jī)電系統(tǒng)、半導(dǎo)體裝置、以及它們的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有微小結(jié)構(gòu)體的半導(dǎo)體裝置及其制造方法。
背景技術(shù)：
對(duì)適用于電子部件如濾波器等、傳感器、執(zhí)行器等的MEMS(微型機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)正在進(jìn)行研究。
MEMS由硅片構(gòu)成，具有構(gòu)成空間的結(jié)構(gòu)層，并且包括為了形成空間而蝕刻用作硅片的犧牲層的區(qū)域的步驟。犧牲層的蝕刻不是進(jìn)行在半導(dǎo)體集成電路的制造步驟中的形成沿縱方向的開(kāi)口的步驟，而是形成用于制造空間的沿橫方向的開(kāi)口的步驟。
如上所述，MEMS的特征在于立體加工襯底，與在平面上形成電路圖形的半導(dǎo)體集成電路的制造步驟根本不同。因此，在MEMS的制造中的蝕刻處理需要很長(zhǎng)時(shí)間，并由蝕刻加工的形狀很復(fù)雜，因此成品率為低。
例如，提供了如下方法以縮短蝕刻犧牲層所需的時(shí)間通過(guò)形成犧牲層并使它分成兩層來(lái)在犧牲層內(nèi)部形成隧道結(jié)構(gòu)，當(dāng)蝕刻犧牲層時(shí)，蝕刻液通過(guò)所述隧道結(jié)構(gòu)迅速進(jìn)入犧牲層內(nèi)部(例如，參照專(zhuān)利文件1)。
專(zhuān)利文件1特開(kāi)2000-58866號(hào)公報(bào)但是，即使形成犧牲層并使它分成兩層，也不得不進(jìn)行蝕刻步驟，因此難以改善制造步驟的復(fù)雜化或長(zhǎng)期化。因此，難以謀求提高制造成品率。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明旨在容易制造微型機(jī)電系統(tǒng)或包括微型機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置。
本發(fā)明是具有空間的微型機(jī)電系統(tǒng)、以及包括微型機(jī)電系統(tǒng)及電路的半導(dǎo)體裝置，其要點(diǎn)在于使用選擇性地設(shè)置在襯底和功能層之間的具有粘合性的隔層來(lái)形成用于確保所述微型機(jī)電系統(tǒng)的工作范圍(工作區(qū)域)的空間。具體地說(shuō)，本發(fā)明的特征在于形成使用隔層形成了空間的MEMS(也記為微型機(jī)電系統(tǒng))。具有這種微型機(jī)電系統(tǒng)及電路的裝置被記為半導(dǎo)體裝置。電路主要由半導(dǎo)體元件等構(gòu)成，半導(dǎo)體裝置可以具有能夠進(jìn)行無(wú)線通信的結(jié)構(gòu)。
下面，描述本發(fā)明的具體結(jié)構(gòu)例子。
本發(fā)明的微型機(jī)電系統(tǒng)的一個(gè)方式是如下在第一膜襯底上形成有第一隔層、具有壓電元件的層、第二隔層、以及第二膜襯底。這里，所述具有壓電元件的層具有層疊第一電極、壓電材料、第二電極而形成的壓電元件。另外，在具有壓電元件的層中的壓電元件可以是一個(gè)或多個(gè)。另外，通過(guò)使用具有粘合性的材料選擇性地設(shè)置第一隔層及第二隔層，設(shè)置開(kāi)口部并使它重疊于設(shè)置在具有壓電元件的層中的壓電元件。
另外，上述開(kāi)口部的面積大于構(gòu)成壓電元件的壓電材料的面積，具體地說(shuō)，理想的是從壓電材料的端部到上述開(kāi)口部的端部的距離為10μm或更大且100μm或更小。再者，優(yōu)選地，第一隔層和第二隔層的形狀可以說(shuō)是相同的(即，大約相同形狀)，并且它們被層疊而配置在可以說(shuō)是相同的區(qū)域(即，大約相同區(qū)域)上。因此，可以配置多個(gè)空間并使它們互相重疊。
另外，本發(fā)明的微型機(jī)電系統(tǒng)的另一個(gè)方式是如下在第一膜襯底上形成有第一隔層、功能層、第二隔層、以及第二膜襯底。這里，所述功能層當(dāng)然包括壓電元件，例如可以應(yīng)用半導(dǎo)體元件、熱電元件、應(yīng)變電阻元件(strain resistor element)、電感器或電容器等的無(wú)源元件、有源元件。換言之，功能層可以說(shuō)是通過(guò)層疊薄膜而形成并具有起著特定作用的元件的層。另外，在層中的起著特定作用的元件可以是一個(gè)或多個(gè)，再者，可以是一種或多種。另外，像上述方式那樣，使用具有粘合性的材料選擇性地設(shè)置第一隔層及第二隔層并使特定部分具有開(kāi)口部。具體地說(shuō)，作為所述特定部分，重疊于設(shè)置在具有起著特定作用的元件的層中的起著特定作用的元件、與所述起著特定作用的元件電連接的電極等地設(shè)置開(kāi)口部。
另外，理想地，第一隔層和第二隔層的形狀可以說(shuō)是相同的(即，相同形狀)，并且它們被設(shè)置在可以說(shuō)是相同的區(qū)域(即，相同區(qū)域)。因此，可以配置多個(gè)空間并使它們互相重疊。
其次，上述本發(fā)明的微型機(jī)電系統(tǒng)的制造方法的一個(gè)方式是如下在襯底上形成剝離層、具有壓電元件的層、第一隔層，并在其上粘合第一膜襯底。另外，通過(guò)利用因?yàn)榈谝桓魧拥恼澈闲允咕哂袎弘娫膶雍偷谝荒ひr底粘合在一起的情況，從襯底剝離具有壓電元件的層來(lái)將它轉(zhuǎn)到第一膜襯底一側(cè)。然后，將選擇性地形成了第二隔層的第二膜襯底粘合在具有壓電元件的層以前與襯底接觸的一側(cè)。
另外，上述本發(fā)明的微型機(jī)電系統(tǒng)的制造方法的另一個(gè)方式是如下在襯底上形成剝離層、具有起著特定作用的元件的功能層、第一隔層，并在其上粘合第一膜襯底。另外，通過(guò)利用因?yàn)榈谝桓魧拥恼澈闲允构δ軐雍偷谝荒ひr底粘合在一起的情況，從襯底剝離功能層來(lái)將它轉(zhuǎn)到第一膜襯底一側(cè)。然后，將選擇性地形成了第二隔層的第二膜襯底粘合在功能層以前與襯底接觸的一側(cè)。
上述本發(fā)明的微型機(jī)電系統(tǒng)的制造方法的兩個(gè)方式分別滿足構(gòu)成上述微型機(jī)電系統(tǒng)的條件。例如，將開(kāi)口部的面積設(shè)定為0.01mm2至25mm2(包括0.01mm2和25mm2)，并將設(shè)置在第一隔層中的開(kāi)口部的面積的總和設(shè)定為與第一隔層的整體面積相比為20％或更小。
其次，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的一個(gè)方式是如下在襯底上形成有具有電路的層、與所述電路電連接的電極、第一隔層、具有壓電元件的層、第二隔層、以及第二膜襯底。這里，具有壓電元件的層、第一隔層及第二隔層具有與上述微型機(jī)電系統(tǒng)相同的結(jié)構(gòu)。
另外，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的另一方式是如下在襯底上形成有具有電路的層、與所述電路電連接的電極、第一隔層、具有起著特定作用的元件的功能層、第二隔層、以及第二膜襯底。這里，功能層、第一隔層及第二隔層具有與上述微型機(jī)電系統(tǒng)相同的結(jié)構(gòu)。
另外，在上述兩個(gè)方式的半導(dǎo)體裝置中，電路具有半導(dǎo)體元件，與所述電路連接的電極是為了連接電路和壓電元件而形成的。另外，構(gòu)成半導(dǎo)體裝置的襯底也可以是膜襯底，并在所述襯底和具有電路的層之間設(shè)置有第三隔層。再者，在上述兩個(gè)方式中，可以使用各向異性導(dǎo)電粘合劑形成第二隔層。
另外，上述本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的一個(gè)方式是如下在第一襯底上形成剝離層、具有壓電元件的層、第一隔層，并在其上粘合第一膜襯底。另外，通過(guò)利用因?yàn)榈谝桓魧拥恼澈闲允咕哂袎弘娫膶雍偷谝荒ひr底粘合在一起的情況，從襯底剝離具有壓電元件的層來(lái)將它轉(zhuǎn)到第一膜襯底一側(cè)。其次，在第二襯底上形成具有電路的層、與電路電連接的電極。然后，將第二隔層選擇性地形成在如下地方中的任何一個(gè)在具有電路的層和在其上的電極上；具有壓電元件的層以前與襯底接觸的一側(cè)。并且，將在具有電路的層中的形成有電極的一面和具有壓電元件的層以前與襯底接觸的一側(cè)粘合在一起。
另外，上述本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的制造方法的另一個(gè)方式是如下在第一襯底上形成剝離層、具有起著特定作用的元件的功能層、第一隔層，并在其上粘合第一膜襯底。并且，通過(guò)利用因?yàn)榈谝桓魧拥恼澈闲允构δ軐雍偷谝荒ひr底粘合在一起的情況，從襯底剝離功能層來(lái)將它轉(zhuǎn)到第一膜襯底一側(cè)。其次，在第二襯底上形成具有電路的層、與電路電連接的電極。然后，將第二隔層選擇性地形成在如下地方中的任何一個(gè)在具有電路的層和在其上的電極上；功能層以前與襯底接觸的一側(cè)。然后，將在具有電路的層中的形成有電極的一面和功能層以前與襯底接觸的一側(cè)粘合在一起。
另外，在上述半導(dǎo)體裝置的形成方法的兩個(gè)方式中，也可以在第二襯底和具有電路的層之間形成剝離層，剝離第二襯底和具有電路的層，并轉(zhuǎn)置到第一膜一側(cè)。通過(guò)使剝離層變化，可以從第二襯底剝離具有電路的層，因?yàn)榫哂须娐返膶优c第一膜襯底粘合在一起。然后，也可以使用具有粘合性的第三隔層將第二膜襯底粘合到具有電路的層的剝離面。
通過(guò)采用使用隔層形成空間的本發(fā)明，不需要形成犧牲層的步驟及蝕刻該犧牲層的步驟。結(jié)果，沒(méi)有蝕刻時(shí)間的限制，并可以提高成品率。另外，不需要昂貴的蝕刻裝置。


圖1A至1C是表示本發(fā)明的微型機(jī)電系統(tǒng)的圖；圖2A至2C是表示本發(fā)明的微型機(jī)電系統(tǒng)的圖；圖3A至3D是表示本發(fā)明的微型機(jī)電系統(tǒng)的圖；圖4A至4D是表示本發(fā)明的壓電元件用襯底的圖；圖5是表示本發(fā)明的TFT用襯底的圖；圖6A和6B是表示本發(fā)明的微型機(jī)電系統(tǒng)的圖；圖7A和7B是表示本發(fā)明的微型機(jī)電系統(tǒng)的圖；圖8是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的框圖；圖9A和9B是表示本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置的外觀的圖；圖10是表示本發(fā)明的壓力傳感器的例子的圖；圖11是表示本發(fā)明的壓力傳感器的例子的圖；圖12A和12B是本發(fā)明的壓力傳感器的放大圖；圖13A至13C是表示本發(fā)明的濾波器的圖；圖14A至14C是表示本發(fā)明的壓力傳感器的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，將參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。注意，本發(fā)明可以是以多種不同的方式實(shí)施的。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地理解一個(gè)事實(shí)就是其方式和詳細(xì)內(nèi)容可以被變換為各種各樣的形式，而不脫離本發(fā)明的宗旨及其范圍。因此，本發(fā)明不應(yīng)該被解釋為僅限定在以下所示的實(shí)施方式所記載的內(nèi)容中。此外，在用于說(shuō)明實(shí)施方式的所有附圖中，使用相同符號(hào)表示相同部分或起著同樣的作用的部分，省略其重復(fù)說(shuō)明。
實(shí)施方式1在本實(shí)施方式中，說(shuō)明使用隔層形成空間的微型機(jī)電系統(tǒng)的制造步驟。
如圖1A所示，準(zhǔn)備襯底100。作為襯底100，可以使用具有絕緣表面的襯底(被記為絕緣襯底)如玻璃襯底、石英襯底、塑料襯底等。例如，如果使用塑料襯底，可以提供高柔軟性的輕型微型機(jī)電系統(tǒng)。另外，通過(guò)進(jìn)行拋光等來(lái)使玻璃襯底更薄，可以提供薄型微型機(jī)電系統(tǒng)。再者，作為襯底100，可以使用諸如金屬之類(lèi)的導(dǎo)電襯底、諸如硅之類(lèi)的半導(dǎo)體襯底。也可以首先在襯底表面上形成具有絕緣性的層再使用這種襯底。
然后，在絕緣襯底100上形成具有用于起著特定作用的元件的層(以下記為第一功能層)101。
其次，如圖1B所示，在第一功能層101上選擇性地設(shè)置隔層102并使它具有開(kāi)口部。
隔層102優(yōu)選具有粘合功能。所述隔層102使之后形成的密封用襯底和第一功能層101貼合，再者，在第二功能層和第一功能層101之間形成空間。有機(jī)材料或無(wú)機(jī)材料可以用于隔層102。作為有機(jī)材料，可以使用丙烯酸樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚縮醛、聚醚、聚氨酯、聚酰胺(尼龍)、呋喃樹(shù)脂、鄰苯二甲酸二烯丙酯樹(shù)脂等的化合物。另外，這種有機(jī)材料在很多情況下具有粘合功能。丙烯酸樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂等的高粘性材料可以是通過(guò)涂敷法、旋轉(zhuǎn)涂敷法、液滴噴射法而形成的。液滴噴射法是如下方法，并被稱(chēng)為噴墨法通過(guò)相應(yīng)于電信號(hào)從噴嘴噴射被調(diào)制的組合物來(lái)產(chǎn)生微量的液滴，并將它附著于預(yù)定的位置。作為無(wú)機(jī)材料，可以舉出硅氧化物、硅氮化物等。硅氧化物或硅氮化物可以是通過(guò)CVD法等而形成的。
例如，在第一功能層101上的不形成隔層的區(qū)域形成掩模，以選擇性地設(shè)置這種隔層。作為所述掩模，可以使用如下材料在與形成隔層的材料之間沒(méi)有親和性，當(dāng)在形成有掩模的狀態(tài)下形成隔層時(shí)排斥隔層材料，隔層不形成在形成有掩模的部分。通過(guò)在第一功能層101上形成隔層并除去上述掩模，可以選擇性地形成隔層。當(dāng)隔層102是有機(jī)材料時(shí)，這種制造方法是合適的。另外，還有如下方法在第一功能層101上的整個(gè)面上形成隔層，并除去不形成隔層的區(qū)域。通過(guò)光刻法將抗蝕劑掩模形成于在第一功能層101上形成的隔層上，并進(jìn)行蝕刻來(lái)除去沒(méi)有形成抗蝕劑掩模的部分的隔層，以選擇性地形成隔層102。當(dāng)隔層102是無(wú)機(jī)材料時(shí)，這種制造方法是合適的。除了上述以外，還可以使用被稱(chēng)為厚膜抗蝕劑的光敏固化樹(shù)脂材料，隔層通過(guò)直接進(jìn)行曝光、顯影，以選擇性地形成隔層。
如圖1C所示，在隔層102上設(shè)置第二功能層103。第二功能層103可以選自與絕緣襯底相同的襯底中。通過(guò)在隔層102上設(shè)置第二功能層103，產(chǎn)生空間104。換言之，空間104被底面一側(cè)的第一功能層101、側(cè)面的隔層102、以及上面一側(cè)的第二功能層103包圍。
通過(guò)使第一功能層101及第二功能層103起著如下作用，如上所述利用隔層102構(gòu)成的立體結(jié)構(gòu)可以用于各種用途(1)將第一功能層101和第二功能層103分別用作電極，尤其是，第一功能層101是因熱、聲波、電壓等而變形的電極。因此，所述立體結(jié)構(gòu)可以用作感測(cè)由熱、聲波、電壓等導(dǎo)致的刺激的壓電元件熱電元件、或應(yīng)變電阻元件等的微型機(jī)電系統(tǒng)。
(2)將第一功能層101用作電路，而將第二功能層103用作包括因熱、聲波、電壓等而變形的元件(例如可以舉出壓電元件、熱電元件、以及應(yīng)變電阻元件等)的層。在這種情況下，存在著空間104，因而可以使所述元件容易變形。如上所述，所述立體結(jié)構(gòu)可以用作包括微型機(jī)電系統(tǒng)和電路的半導(dǎo)體裝置。
此外，優(yōu)選使用稀有氣體或氮等的惰性氣體填充空間104。這是因?yàn)榭梢苑乐沟谝还δ軐?01的劣化的緣故。
其次，說(shuō)明從襯底100剝離如上所述制造的微型機(jī)電系統(tǒng)的情況。
如圖3A所示，在絕緣襯底100上形成剝離層106，并形成第一功能層101、以及隔層。使用金屬層或半導(dǎo)體層形成剝離層106。作為金屬層，可以使用由選自鎢(W)、鈦(Ti)、鉭(Ta)、鉬(Mo)、釹(Nd)、鎳(Ni)、鈷(Co)、鋯(Zr)、鋅(Zn)、釕(Ru)、銠(Rh)、鈀(Pd)、鋨(Os)、銥(Ir)中的元素或以所述元素為主要成分的合金材料或化合物材料構(gòu)成的單層、或這些的疊層。金屬膜可以是通過(guò)使用將金屬作為靶子的濺射法而制造的。作為剝離層形成的金屬膜的厚度是10nm至200nm，優(yōu)選為50nm至75nm。在使用半導(dǎo)體層作為剝離層的情況下，只要具有硅即可，其結(jié)構(gòu)可以是非晶半導(dǎo)體、非晶狀態(tài)和結(jié)晶狀態(tài)混合存在的半結(jié)晶半導(dǎo)體(SAS)、以及結(jié)晶半導(dǎo)體中的任何一個(gè)。這種半導(dǎo)體層可以是通過(guò)濺射法、或CVD法等而形成的。作為剝離層形成的半導(dǎo)體層的厚度只要是30nm至1μm即可，如果成膜裝置的薄膜形成限度允許，可以是30nm或更小。
這里，開(kāi)口部可以是一個(gè)或多個(gè)，一個(gè)開(kāi)口部的面積為0.01mm2至25mm2(包括0.01mm2和25mm2)。并且，理想地，開(kāi)口部的面積的總和比隔層的面積的總和小20％至30％，換言之，成為隔層的面積的總和的十分之七至十分之八。這是為了在還利用隔層的粘合性進(jìn)行剝離的情況下容易進(jìn)行剝離步驟。例如，在開(kāi)口部的面積大于隔層的十分之七至十分之八的情況下，當(dāng)剝離時(shí)，功能層有時(shí)會(huì)殘留在襯底表面上。另一方面，開(kāi)口部需要有一定程度的大小，以確?？臻g的功能。因此，如上所述，開(kāi)口部的面積是隔層的面積的總和的十分之七至十分之八。
如圖3B所示，在隔層102上設(shè)置第二功能層103。第二功能層103的材料等與上述實(shí)施方式相同，并且，由于隔層102具有粘合功能，所以可以貼合第一功能層101和第二功能層103。通過(guò)在隔層102上設(shè)置第二功能層103，產(chǎn)生了被底面一側(cè)的第一功能層101、側(cè)面的隔層102、以及上面一側(cè)的第二功能層103包圍而成的空間104。
然后，如圖3C所示，剝離絕緣襯底100。此時(shí)，可以利用隔層102的粘合性高于剝離層106的粘合性的情況進(jìn)行剝離。剝離層106的粘合性可以通過(guò)賦予化學(xué)或物理變化來(lái)降低。因此，可以剝離絕緣襯底100。例如，在將鎢用于剝離層106的情況下，通過(guò)進(jìn)行加熱處理來(lái)使結(jié)晶結(jié)構(gòu)變化，并使粘合力降低。結(jié)果，可以在剝離層106和絕緣襯底100之間的界面、在剝離層106和第一功能層101之間的界面、或在剝離層106的內(nèi)部分離，來(lái)從第一功能層101剝離絕緣襯底100。另外，在將具有硅的半導(dǎo)體層用于剝離層106的情況下，形成到達(dá)剝離層106的開(kāi)口部，并引入蝕刻劑來(lái)除去剝離層106。結(jié)果，從第一功能層101剝離絕緣襯底100。作為蝕刻劑，可以使用氣體或液體，并使用只對(duì)剝離層選擇性地引起反應(yīng)的蝕刻劑。例如，可以舉出氟化鹵素作為只對(duì)具有硅的半導(dǎo)體層選擇性地引起反應(yīng)的蝕刻劑。作為氟化鹵素，可以使用三氟化氯(ClF3)或氟化氫(HF)。
如上所述，可以除去絕緣襯底100。再者，也可以除去殘留在第一功能層101的背面的剝離層106。然后，如圖3D所示，優(yōu)選在第一功能層101的背面設(shè)置膜襯底107。如果將膜襯底還用于第二功能層103，就可以提供薄型且高柔軟性的微型機(jī)電系統(tǒng)。另外，可以在第一功能層101的背面設(shè)置保護(hù)層108，以防止雜質(zhì)元素的侵入。這種保護(hù)層108可以使用硅氧化物或硅氮化物。另外，可以使用有機(jī)化合物等來(lái)粘合第一功能層101和膜襯底107。
如上所述，本發(fā)明的特征在于使用隔層形成空間。
實(shí)施方式2在本實(shí)施方式中，說(shuō)明使用隔層形成空間的微型機(jī)電系統(tǒng)的其它結(jié)構(gòu)。
圖2A表示具有其它結(jié)構(gòu)的微型機(jī)電系統(tǒng)，與圖1C所示的微型機(jī)電系統(tǒng)之間的不同點(diǎn)在于具有形成有開(kāi)口部的第二功能層105。除了上述以外，其它結(jié)構(gòu)與圖1C相同，因此省略其說(shuō)明。第二功能層105的開(kāi)口部的形狀與形成在隔層中的開(kāi)口部大致相同，并設(shè)置為彼此重疊的形式。換言之，空間104被其底面一側(cè)的第一功能層101，其側(cè)面的隔層102及第二功能層105包圍，并且空間104的上面一側(cè)是開(kāi)放狀態(tài)。如上所述，空間不需要一定形成為關(guān)閉的形式。
這里，對(duì)于第一功能層101及隔層102，分別可以適用實(shí)施方式1所中對(duì)它們的說(shuō)明。
另外，與上述實(shí)施方式同樣，開(kāi)口部可以是一個(gè)或多個(gè)，一個(gè)開(kāi)口部的面積為0.01mm2至25mm2(包括0.01mm2和25mm2)。并且，理想地，開(kāi)口部的面積的總和比隔層的面積小20％至30％。另外，隔層的厚度為10μm或更大，并且，優(yōu)選為200μm或更小。這是為了確保開(kāi)口部的功能，并且容易進(jìn)行如下所述的剝離步驟。
再者，根據(jù)第一功能層101所具有的功能元件的配置形成開(kāi)口部。例如，在采用半導(dǎo)體元件包括在第一功能層101內(nèi)而微型機(jī)電系統(tǒng)包括在第二功能層105內(nèi)的半導(dǎo)體裝置的情況下，通過(guò)在連接于半導(dǎo)體元件的電極上形成開(kāi)口部，可以以接觸方式進(jìn)行第一功能層101所具有的半導(dǎo)體元件或由半導(dǎo)體元件構(gòu)成的電路的檢查。一般，在設(shè)置密封用襯底之前進(jìn)行檢查，但是，在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，可以使探針通過(guò)開(kāi)口部接觸第一功能層101的布線等，可以確認(rèn)工作。
在如上所述進(jìn)行接觸式檢查的情況下，開(kāi)口部的面積優(yōu)選為0.1×0.1mm2至1.0×1.0mm2或更大。另外，開(kāi)口部的深度等于隔層及密封用襯底的厚度的總和。因此，當(dāng)想要減少開(kāi)口部的深度時(shí)，減少隔層的厚度。如果開(kāi)口部太深，就難以進(jìn)行接觸式檢查，因此優(yōu)選控制隔層的厚度。
另外，與上述實(shí)施方式同樣，可以從襯底100剝離已制造的微型機(jī)電系統(tǒng)。在微型機(jī)電系統(tǒng)中，如圖2B所示，在絕緣襯底100上形成剝離層106并形成第一功能層101以及隔層，然后，剝離絕緣襯底100。這里，剝離層106的形成方法以及剝離方法可以與上述實(shí)施方式相同。
然后，如圖2C所示，優(yōu)選在第一功能層101的背面設(shè)置膜襯底107。在第一功能層101和膜襯底107之間形成有保護(hù)層108?？梢耘c上述實(shí)施方式同樣設(shè)置膜襯底107及保護(hù)層108。另外，也可以在將保護(hù)層108設(shè)置在膜襯底107上之后貼合保護(hù)層108和第一功能層101。在這種情況下，保護(hù)層108還用作粘合膜襯底和第一功能層101的粘合層。
如上所述，通過(guò)在第二功能層105中形成開(kāi)口部，也可以在將第一功能層101轉(zhuǎn)置到膜襯底107上之后以接觸方式進(jìn)行第一功能層101的檢查。例如，存在如下情況因如上所述剝離第一功能層101并將它轉(zhuǎn)置到膜襯底107上的步驟而使第一功能層所具有的元件的特性變化。在這種情況下，也可以如本實(shí)施方式所述在剝離之前、轉(zhuǎn)置之后進(jìn)行元件或電路的測(cè)量。如上所述，通過(guò)在每個(gè)步驟中進(jìn)行測(cè)量，可以進(jìn)行步驟的管理。
如上所述，本發(fā)明的特征在于使用隔層形成空間，并且還在第二功能層中形成開(kāi)口部。
實(shí)施方式3在本實(shí)施方式中，說(shuō)明具有上述實(shí)施方式所說(shuō)明的具有空間的微型機(jī)電系統(tǒng)及由半導(dǎo)體元件構(gòu)成的電路的半導(dǎo)體裝置的制造方法。
如圖4A所示，在絕緣襯底300上形成剝離層305。絕緣襯底300以及剝離層305可以是與上述實(shí)施方式同樣地制造的。另外，在剝離層305上設(shè)置具有壓電元件315的層作為在上述實(shí)施方式中的功能層。壓電元件315具有如下結(jié)構(gòu)在第一電極310上形成壓電材料(例如，陶瓷材料)311，并在壓電材料311上形成第二電極312。由鋁(Al)、鈦(Ti)、鉬(Mo)、鎢(W)或硅(Si)的元素構(gòu)成的膜或使用了這些元素的合金膜可以用于第一電極310及第二電極312。例如，水晶(SiO2)、鈦酸鋇(BaTiO)、鈦酸鉛(PbTiO3)、鈦酸鋯酸鉛(Pb(Zr、Ti)O3)、鈦酸鋯酸鑭鉛((Pb、La)(Zr、Ti)O3)、鈮酸鋰(LiNbO3)、偏鈮酸鉛(PbNb2O6)、聚偏二氟乙烯(PVDF)、氧化鋅(ZnO)、氮化鋁(AlN)、氧化鉭(Ta2O5)可以用于用作壓電層(例如，陶瓷層)的壓電材料311。壓電材料是沒(méi)有結(jié)晶中心的絕緣體。另外，如果通過(guò)加力來(lái)使壓電材料歪斜，就引起結(jié)晶極化而在表面產(chǎn)生電荷。這被稱(chēng)為正壓電效應(yīng)。相反，如果將電壓施加到壓電材料，就發(fā)生歪斜。這被稱(chēng)為逆壓電效應(yīng)。因此，如果施加交流電壓，就因?yàn)檫@種逆壓電效應(yīng)而使壓電材料振蕩。
這里，示出了設(shè)置具有壓電元件315的層的例子，但是，除了上述以外，還可以形成具有用于起著特定作用的元件的層，該元件可以是通過(guò)層疊薄膜而形成的。這里，用于起著特定作用的元件當(dāng)然包括壓電元件，例如，還具有包括熱電元件、應(yīng)變電阻元件、電感器或電容器等的無(wú)源元件、以及有源元件的具有各種功能的元件。
然后，如圖4B所示，在壓電元件的上方或側(cè)方選擇性地形成隔層302。如圖4B所示，形成有壓電元件的部分是不形成有隔層302的區(qū)域，即，開(kāi)口部。這里，壓電元件是通過(guò)層疊第一電極310、壓電材料311、第二電極312而形成的。然后，通過(guò)在隔層302上設(shè)置密封用襯底303，來(lái)產(chǎn)生空間304。換言之，空間304被底面一側(cè)的壓電元件315、側(cè)面的隔層302、以及上面一側(cè)的密封用襯底303包圍。在因周?chē)膲毫Χ惯@種壓電元件315變形時(shí)，第一電極310和第二電極312之間的電壓產(chǎn)生變化。通過(guò)讀取這種電壓的變化，可以測(cè)量壓力。
具有這種壓電元件的微型機(jī)電系統(tǒng)可以適用于傳感器(典型的為壓力傳感器)、執(zhí)行器、振蕩電路、濾波器。
然后，如圖4C所示，剝離絕緣襯底300。絕緣襯底300的剝離與上述實(shí)施方式所述的絕緣襯底100的剝離方法相同。
另外，如圖4D所示，也可以除去剝離層305。然后，也可以將膜襯底或保護(hù)膜形成在壓電元件315的背面上。
如上所述，本發(fā)明可以形成與使用隔層形成的空間相鄰的壓電元件。
其次，參照?qǐng)D5說(shuō)明設(shè)置連接于上述壓電元件的電路的方法。這里，電路具有用于控制壓電元件315或接收來(lái)自壓電元件315的輸出信號(hào)的控制電路等，該控制電路等由薄膜晶體管等構(gòu)成。另外，在本說(shuō)明書(shū)中，形成有薄膜晶體管(TFT)的襯底被記為T(mén)FT用襯底。
薄膜晶體管具有半導(dǎo)體膜、柵電極、柵極絕緣膜、源電極、以及漏電極，并可以是通過(guò)已知方法而制造的。半導(dǎo)體膜可以是非晶、微晶、結(jié)晶的。如果使用高結(jié)晶性的半導(dǎo)體膜，就可以改善薄膜晶體管的電特性，因此作為控制電路很合適。在本實(shí)施方式中，在絕緣襯底200上設(shè)置薄膜晶體管211、212、及213。此外，由于之后剝離絕緣襯底200，所以?xún)?yōu)選隔著剝離層205形成薄膜晶體管211、212、及213。優(yōu)選形成絕緣層218，以使薄膜晶體管的表面平整化。在薄膜晶體管211、212、及213上形成絕緣層218，并在該絕緣層218中形成開(kāi)口部，來(lái)形成源電極及漏電極。源電極及漏電極還分別用作源極布線及漏極布線。另外，在源電極及漏電極上形成絕緣層219，并在絕緣層219上形成連接于源電極、漏電極、或柵電極的連接端子220。在本實(shí)施方式中，表示源極布線或漏極布線連接于連接端子220的方式，但是連接端子220也可以與柵極布線連接。例如，在連接端子220連接于柵極布線的情況下，如果連接端子220的電壓為預(yù)定的電壓或更高，連接于所述柵極布線的薄膜晶體管就導(dǎo)通。這里，絕緣層218及219是為了對(duì)每個(gè)薄膜晶體管、重疊于薄膜晶體管上下的布線、以及旁邊的各布線進(jìn)行絕緣處理而形成的。并且，絕緣層218及219是為了使設(shè)置有薄膜晶體管或布線的功能層的上面平整化而形成的。這種絕緣層218及219可以由無(wú)機(jī)材料或有機(jī)材料構(gòu)成，但是，如果由有機(jī)材料構(gòu)成，就可以簡(jiǎn)便地改善平整性。再者，優(yōu)選設(shè)置連接端子220為大面積的焊盤(pán)，以可以簡(jiǎn)便地與壓電元件連接。如上所述，可以形成具有薄膜晶體管的控制電路。
當(dāng)然，還可以使用形成在硅片上的MOSFET形成控制電路。但是，通過(guò)由形成在絕緣襯底上的薄膜晶體管構(gòu)成，可以謀求低成本化。
其次，將壓電元件貼合在TFT用襯底，以連接控制電路和壓電元件。例如，如圖6A所示，在連接區(qū)域316中連接連接端子220和壓電元件的第一電極310及第二電極312。當(dāng)形成壓電元件315時(shí)，除去剝離層305，因此第一電極310及第二電極312暴露。作為連接的方法，可以使用各向異性導(dǎo)電粘合劑(或者也被稱(chēng)為各向異性導(dǎo)電膜；ACF)330。由于ACF只有一個(gè)方向可以獲得導(dǎo)電，所以可以連接連接端子220和第一電極310、連接端子220和第二電極312。各向異性導(dǎo)電粘合劑330和構(gòu)成壓電元件的壓電材料之間的距離，即，從壓電材料的端部到開(kāi)口部的端部的距離d優(yōu)選為10μm至100μm(包括10μm和100μm)。再者，由各向異性導(dǎo)電粘合劑330構(gòu)成的空間的面積優(yōu)選大于設(shè)置有壓電材料的部分的面積。
所述各向異性導(dǎo)電粘合劑330還用作隔層。另外，理想地，各向異性導(dǎo)電粘合劑被設(shè)置在可以說(shuō)是與隔層302相同的區(qū)域(即，大約相同區(qū)域)。再者，其形狀優(yōu)選與隔層302可以說(shuō)是相同的(即，大約相同形狀)。因此，可以互相重疊地配置由隔層302構(gòu)成的空間和由各向異性導(dǎo)電粘合劑330構(gòu)成的空間。
通過(guò)選擇性地設(shè)置ACF330，來(lái)產(chǎn)生空間334?？臻g334被其底面一側(cè)的絕緣層219及連接端子220、側(cè)面的ACF330、以及上面一側(cè)的壓電元件315包圍。如上所述在壓電元件315的上面及下面形成空間304及334，可以提高精度。但是，即使將ACF330設(shè)置在整個(gè)面上，而不形成空間334，微型機(jī)電系統(tǒng)也可以用作壓力傳感器。
然后，剝離絕緣襯底200。絕緣襯底200的剝離與上述實(shí)施方式的絕緣襯底100的剝離方法相同。通過(guò)上述步驟，完成圖6A所示的半導(dǎo)體裝置。
如圖6B所示，在薄膜晶體管211、212、以及213的下方設(shè)置膜襯底360。此時(shí)，也可以首先除去剝離層205再設(shè)置膜襯底360。如果還使用膜襯底作為密封用襯底303，可以提供薄型且高柔軟性的半導(dǎo)體裝置。
另外，圖7A表示如下結(jié)構(gòu)的包括微型機(jī)電系統(tǒng)的半導(dǎo)體裝置將壓電元件315翻轉(zhuǎn)貼合在TFT用襯底上，電連接了連接端子220和連接區(qū)域316。這里示出了在壓電元件用襯底的絕緣襯底300被剝離的狀態(tài)下將壓電元件315貼合在TFT用襯底上的結(jié)構(gòu)，但是，也可以在不剝離絕緣襯底300的狀態(tài)下將壓電元件315貼合在TFT用襯底上。通過(guò)將壓電元件翻轉(zhuǎn)貼合在TFT用襯底上，產(chǎn)生空間334?？臻g334被其底面一側(cè)的絕緣層219及連接端子220的一部分、側(cè)面的ACF330、以及上面一側(cè)的壓電元件315包圍。由于其他結(jié)構(gòu)與圖6A和6B相同，所以省略其說(shuō)明。此外，優(yōu)選形成保護(hù)膜318并使它接觸壓電元件315，以防止壓電元件315被損傷。優(yōu)選使用聚酰亞胺、環(huán)氧樹(shù)脂等的樹(shù)脂材料形成保護(hù)膜318。但是，只要薄到不妨礙壓電元件315的工作的程度，可以使用氧化硅或氮化硅等的無(wú)機(jī)材料等形成保護(hù)膜318。
如果如上所述使壓電元件翻轉(zhuǎn)貼合，則不需要故意暴露連接區(qū)域316的布線。換言之，由于使壓電元件翻轉(zhuǎn)貼合，所以即使不剝離絕緣襯底300，也可以將壓電元件貼合在TFT用襯底上，與連接端子220電連接。因此，通過(guò)將壓電元件翻轉(zhuǎn)貼合在TFT用襯底上，可以期待減少制造步驟。
另外，圖7B表示在圖7A的結(jié)構(gòu)中隔著隔層302設(shè)置襯底303的結(jié)構(gòu)。如果隔著隔層302設(shè)置襯底303，就產(chǎn)生空間344?？臻g344被底面一側(cè)的壓電元件315、側(cè)面的隔層302、以及上面一側(cè)的襯底303包圍。此外，襯底303優(yōu)選由聚酰亞胺、環(huán)氧樹(shù)脂等的樹(shù)脂材料構(gòu)成，以使它具有柔性。由于其他結(jié)構(gòu)與圖7A相同，所以省略其說(shuō)明。此外，空間334、344的內(nèi)部被稀有氣體或惰性氣體如氮?dú)馓畛洹＞哂羞@種結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體裝置可以如下所述工作首先，設(shè)裝置外部的壓力為P1、空間334內(nèi)部的壓力為P2、空間344內(nèi)部的壓力為P3(在初始狀態(tài)下P3的大小等于P2)。如果P1變化，并且P1和P2之間的壓力差發(fā)生變化，襯底303就變形。如果因?yàn)橐r底303變形而使空間334的容積V1變化，P2也就變化。結(jié)果，P2和P3之間的壓力差發(fā)生變化，因而壓電元件315變形。因所述壓電元件315變形而產(chǎn)生的信號(hào)被包括TFT212的電路檢測(cè)。
如上所述，具有多個(gè)空間的微型機(jī)電系統(tǒng)被期待利用空間體積差的用途。例如，在將微型機(jī)電系統(tǒng)適用于壓力傳感器的情況下，通過(guò)以體積大，就是說(shuō)，表面積大的第一空間為檢測(cè)面，而將體積小于它的第二空間用于檢測(cè)壓力變化，可以提高檢測(cè)靈敏度。再者，空間個(gè)數(shù)不局限于兩個(gè)，可以形成兩個(gè)或更多空間。
實(shí)施方式4在本實(shí)施方式中，說(shuō)明將微型機(jī)電系統(tǒng)適用于濾波器的方式。如圖13A所示，濾波器具有在重疊了多個(gè)頻率的復(fù)合波中只通過(guò)或阻擋特定的頻率范圍的整流功能。換言之，可以取出經(jīng)過(guò)了濾波器的復(fù)合波作為整流波。這種濾波器可以安裝到進(jìn)行無(wú)線通信的電子設(shè)備，例如，手機(jī)、PDA(Personal Digital Assistants；個(gè)人數(shù)字助手)、具備無(wú)線通信芯片的卡片。
圖13B表示可以適用于濾波器的微型機(jī)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例子。與上述實(shí)施方式同樣，在形成有TFT211、212、以及213等的TFT用襯底上選擇性地設(shè)置ACF330，并貼合壓電元件315，來(lái)電連接連接端子220和壓電元件315的連接區(qū)域。因此，產(chǎn)生空間334?？臻g334被其底面一側(cè)的絕緣層219及連接端子220的一部分、側(cè)面的ACF330、以及上面一側(cè)的壓電元件315包圍。另外，構(gòu)成濾波器的壓電元件可以是圓形或橢圓形、多邊形。再者，也可以并聯(lián)或串聯(lián)連接多個(gè)壓電元件來(lái)構(gòu)成濾波器。在適用于濾波器的情況下，也可以使壓電元件315的表面暴露著。另外，也可以在壓電元件315上設(shè)置由絕緣物構(gòu)成的保護(hù)膜，以確保強(qiáng)度。
圖13C表示的濾波器結(jié)構(gòu)與圖13B的不同點(diǎn)在于，將壓電元件315翻轉(zhuǎn)貼合在TFT用襯底上，并且隔著壓電元件在上下形成有多個(gè)空間。其它結(jié)構(gòu)與圖13B相同，因此省略其說(shuō)明。當(dāng)然，即使沒(méi)有與圖13B所示同樣地使壓電元件315翻轉(zhuǎn)，也可以形成多個(gè)空間。通過(guò)隔著隔層302貼合密封用襯底303，來(lái)產(chǎn)生形成在壓電元件315上的空間344。換言之，空間344被其底面一側(cè)的壓電元件315、側(cè)面的隔層302、以及上面一側(cè)的密封用襯底303包圍?？臻g344優(yōu)選形成為其體積與空間334相同的形式。通過(guò)使空間334和空間344的體積相同，可以簡(jiǎn)便地使它們的內(nèi)部壓力相同。此外，空間334和空間344的形狀也可以是矩形或圓形、多邊形、橢圓形等。
如上所述，通過(guò)使用本發(fā)明的微型機(jī)電系統(tǒng)形成濾波器，可以不需要形成微小結(jié)構(gòu)體的犧牲層的步驟及蝕刻該犧牲層的步驟。結(jié)果，沒(méi)有蝕刻時(shí)間的限制，并可以提高成品率。另外，不需要昂貴的蝕刻裝置。
實(shí)施方式5在本實(shí)施方式中，說(shuō)明將微型機(jī)電系統(tǒng)適用于壓力傳感器的方式。圖14A所示，壓力傳感器將壓電元件的一個(gè)電極連接于一定的電壓(例如接地電壓(GND))，并利用因?yàn)閴毫Ρ皇┘佣冃蔚膲弘娫哪鎵弘娦?yīng)使另一個(gè)電極的電壓變化的情況。另外，具有將所述電壓變化輸入到控制電路中，并放大所述電壓變化或有時(shí)將它加工來(lái)輸出的功能。在控制壓力變動(dòng)時(shí)，例如，作為控制成膜裝置內(nèi)的壓力變動(dòng)等時(shí)的反饋機(jī)構(gòu)的一部分，可以安裝這種壓力傳感器。
圖14B表示可以適用于壓力傳感器的微型機(jī)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)例子。與上述實(shí)施方式同樣，在形成有薄膜晶體管(TFT)211、212、以及213等的TFT用襯底上選擇性地設(shè)置ACF330，使壓電元件315翻轉(zhuǎn)貼合，電連接連接端子220和壓電元件315的連接區(qū)域。因此，產(chǎn)生空間334?？臻g334被其底面一側(cè)的絕緣層219及連接端子220的一部分、側(cè)面的ACF330、上面一側(cè)的壓電元件315包圍。
在適用于壓力傳感器的情況下，理想的是采用壓電元件315不暴露的結(jié)構(gòu)。這是為了保持壓力的靈敏度。因此，在本實(shí)施方式中，使壓電元件315翻轉(zhuǎn)，形成空間334，并且壓電元件315的背面被由絕緣物構(gòu)成的保護(hù)膜覆蓋。優(yōu)選使用高壓力傳導(dǎo)性的材料形成所述保護(hù)膜，更優(yōu)選地使用容易彈性變形而不容易塑性變形的材料。通過(guò)空間334的體積變化，就是說(shuō)，壓力變化，這種壓力傳感器可以測(cè)量外部壓力。
圖14C表示的壓力傳感器結(jié)構(gòu)與圖14B的不同點(diǎn)在于，隔著壓電元件在上下形成有多個(gè)空間。由于其它結(jié)構(gòu)與圖14B相同，所以省略其說(shuō)明。檢測(cè)壓力的一面優(yōu)選為與TFT用襯底相反的一面，因此，在將微型機(jī)電系統(tǒng)適用于壓力傳感器的情況下，優(yōu)選將壓電元件翻轉(zhuǎn)貼合到TFT用襯底上。通過(guò)隔著隔層302貼合密封用襯底303，來(lái)產(chǎn)生形成在壓電元件315上的空間344。換言之，空間344被其底面一側(cè)的壓電元件315、側(cè)面的隔層302、上面一側(cè)的密封用襯底303包圍。只要空間344形成為具有與空間334相同的內(nèi)部壓力即可。另外，通過(guò)形成多個(gè)空間并使每個(gè)內(nèi)部壓力不相同，可以提高檢測(cè)靈敏度。例如，可以將體積大，即，表面積大的第一空間用作檢測(cè)面，即使第二空間的體積小，也因?yàn)榈谝豢臻g的檢測(cè)面大，所以可以提高壓力變化的檢測(cè)靈敏度。
如上所述，使用本發(fā)明的微型機(jī)電系統(tǒng)形成壓力傳感器，可以不需要形成微小結(jié)構(gòu)體的犧牲層的步驟及蝕刻該犧牲層的步驟。結(jié)果，沒(méi)有蝕刻時(shí)間的限制，并可以提高成品率。另外，不需要昂貴的蝕刻裝置。另外，通過(guò)應(yīng)用本發(fā)明的壓電元件，可以謀求低耗電量、結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化。
實(shí)施方式6在本實(shí)施方式中，說(shuō)明具有微型機(jī)電系統(tǒng)并可實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的半導(dǎo)體裝置。
圖8示出了半導(dǎo)體裝置601具有的電路604的詳細(xì)結(jié)構(gòu)。首先，電路604接收從外部(這里，讀寫(xiě)器607)發(fā)射的電磁波來(lái)產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體裝置601的電力，再者，具有與外部進(jìn)行無(wú)線通信的功能。因此，電路604具有電源電路611、時(shí)鐘產(chǎn)生電路612、解調(diào)電路613、調(diào)制電路614、解碼電路616、編碼電路617、以及信息判斷電路618等的為了無(wú)線通信所需要的電路。另外，根據(jù)用于無(wú)線通信的電磁波的頻率或通信方法，電路會(huì)具有不同的電路結(jié)構(gòu)。
電路604具有控制微型機(jī)電系統(tǒng)603、處理來(lái)自讀寫(xiě)器607的信息等的功能。因此，電路604具有存儲(chǔ)器、存儲(chǔ)器控制電路、算術(shù)電路等。在圖示的例子中，具有存儲(chǔ)器621、存儲(chǔ)器控制電路622、算術(shù)電路623、結(jié)構(gòu)體控制電路624、A/D轉(zhuǎn)換電路625、信號(hào)放大電路626。
電源電路611具有二極管和電容器，能夠通過(guò)對(duì)在天線602中產(chǎn)生的交流電壓進(jìn)行整流來(lái)保持恒定電壓，并將該恒定電壓提供給每個(gè)電路。時(shí)鐘產(chǎn)生電路612具有濾波器或分頻電路，基于在天線602中產(chǎn)生的交流電壓產(chǎn)生具有所需頻率的時(shí)鐘，并可以將該時(shí)鐘提供給每個(gè)電路。
可以將具有一個(gè)或多個(gè)根據(jù)上述實(shí)施方式制造的壓電元件的元件適用于濾波器。根據(jù)本發(fā)明的制造方法形成的濾波器可以與其它電路一體形成在相同襯底上。結(jié)果，可以減少用于封裝的勞力并抑制發(fā)生連接不良。這里，時(shí)鐘產(chǎn)生電路612所產(chǎn)生的時(shí)鐘的頻率基本上等于或低于讀寫(xiě)器607和半導(dǎo)體裝置601用來(lái)通信的電磁波的頻率。另外，時(shí)鐘產(chǎn)生電路612具有環(huán)形振蕩器，并且能夠從電源電路611輸入電壓來(lái)產(chǎn)生任意頻率的時(shí)鐘。
解調(diào)電路613具有濾波器或放大電路，并可以解調(diào)包含在天線602產(chǎn)生的交流電壓中的信號(hào)。根據(jù)用于無(wú)線通信的調(diào)制方式，解調(diào)電路613具有不同結(jié)構(gòu)的電路。解碼電路616對(duì)由解調(diào)電路613解調(diào)的信號(hào)進(jìn)行解碼。該解碼后的信號(hào)是從讀寫(xiě)器607發(fā)送的信號(hào)。信息判斷電路618具有比較電路等，并且能夠判斷解碼后的信號(hào)是否是從讀寫(xiě)器607發(fā)送的正確的信號(hào)。如果信號(hào)被判斷為正確的信息，則信息判斷電路618可以向每個(gè)電路(例如存儲(chǔ)器控制電路622或算術(shù)電路623、結(jié)構(gòu)體控制電路624等)發(fā)送表示該信號(hào)是正確的信號(hào)，并且收到該信號(hào)的電路能夠進(jìn)行預(yù)定的工作。
編碼電路617對(duì)從半導(dǎo)體裝置601向讀寫(xiě)器607發(fā)送的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。調(diào)制電路614調(diào)制編碼后的數(shù)據(jù)，并通過(guò)天線602向讀寫(xiě)器607發(fā)送。
發(fā)送給讀寫(xiě)器的數(shù)據(jù)是存儲(chǔ)器所存儲(chǔ)的半導(dǎo)體裝置的固有數(shù)據(jù)，或是通過(guò)半導(dǎo)體裝置所具有的功能獲得的數(shù)據(jù)。所謂半導(dǎo)體裝置的固有數(shù)據(jù)，例如是半導(dǎo)體裝置具有非易失性存儲(chǔ)器，并存儲(chǔ)在該非易失性存儲(chǔ)器中的個(gè)體識(shí)別信息等的數(shù)據(jù)。所謂通過(guò)半導(dǎo)體裝置所具有的功能獲得的數(shù)據(jù)，例如是通過(guò)微型機(jī)電系統(tǒng)獲得的數(shù)據(jù)、或基于它進(jìn)行了某種運(yùn)算的數(shù)據(jù)等。
存儲(chǔ)器621可以具有易失性存儲(chǔ)器及非易失性存儲(chǔ)器，并且存儲(chǔ)半導(dǎo)體裝置601的固有數(shù)據(jù)、從微型機(jī)電系統(tǒng)603獲得的信息等。盡管只圖示了一個(gè)存儲(chǔ)器621，但是也可以根據(jù)存儲(chǔ)信息的種類(lèi)或半導(dǎo)體裝置601的功能具有多種存儲(chǔ)器。在讀取存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器621中的信息和在存儲(chǔ)器621中寫(xiě)入信息的情況下，存儲(chǔ)器控制電路622控制存儲(chǔ)器621。具體地說(shuō)，可以進(jìn)行如下工作產(chǎn)生寫(xiě)入信號(hào)、讀取信號(hào)、存儲(chǔ)器選擇信號(hào)等；指定地址等。
結(jié)構(gòu)體控制電路624可以產(chǎn)生用來(lái)控制微型機(jī)電系統(tǒng)603的信號(hào)。例如，在根據(jù)來(lái)自讀寫(xiě)器607的指令控制微型機(jī)電系統(tǒng)603的情況下，基于由解碼電路616解碼的信號(hào)產(chǎn)生控制微型機(jī)電系統(tǒng)603的信號(hào)。另外，在控制微型機(jī)電系統(tǒng)603的工作的程序等的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器621中的情況下，基于從存儲(chǔ)器621讀取的數(shù)據(jù)產(chǎn)生用于控制微型機(jī)電系統(tǒng)603的信號(hào)。除了上述以外，還可以具有基于存儲(chǔ)器621中的數(shù)據(jù)、來(lái)自讀寫(xiě)器607的數(shù)據(jù)、和從微型機(jī)電系統(tǒng)603獲得的數(shù)據(jù)產(chǎn)生用于控制微型機(jī)電系統(tǒng)603的信號(hào)的反饋功能。
例如，算術(shù)電路623可以處理從微型機(jī)電系統(tǒng)603獲得的數(shù)據(jù)。另外，在上述結(jié)構(gòu)體控制電路624具有反饋功能的情況下，也可以進(jìn)行信息處理等。A/D轉(zhuǎn)換電路625是用來(lái)轉(zhuǎn)換模擬數(shù)據(jù)和數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的電路，并向微型機(jī)電系統(tǒng)603傳送控制信號(hào)?；蛘撸珹/D轉(zhuǎn)換電路625可以轉(zhuǎn)換來(lái)自微型機(jī)電系統(tǒng)603的數(shù)據(jù)并將該數(shù)據(jù)傳送給每個(gè)電路。信號(hào)放大電路626能夠放大從微型機(jī)電系統(tǒng)603獲得的微小信號(hào)，并將它傳送給A/D轉(zhuǎn)換電路625。
通過(guò)如上所述的半導(dǎo)體裝置，可以實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。
實(shí)施方式7在本實(shí)施方式中，說(shuō)明半導(dǎo)體裝置的外觀。
圖9A表示半導(dǎo)體裝置的外觀的透視圖。半導(dǎo)體裝置380用由膜基材構(gòu)成的密封用襯底303及360包封。
圖9B表示沿著圖9A中的A-B線切割的截面圖。這里，圖9A也是簡(jiǎn)化例如圖6A和6B所示的半導(dǎo)體裝置的截面圖的圖。與上述實(shí)施方式同樣，半導(dǎo)體裝置380被密封用襯底303及360覆蓋。
如上述實(shí)施方式所述，半導(dǎo)體裝置所具有的空間被控制為標(biāo)準(zhǔn)壓力。在測(cè)量大氣壓附近的壓力的情況下，將空間設(shè)定為大氣壓或比大氣壓或大或小的值的壓力。例如，如果被設(shè)定為比大氣壓更低的壓力，壓電元件的電極沿著空間一側(cè)彎曲。然后，如果將半導(dǎo)體裝置配置在具有預(yù)定的壓力的空間，則壓電元件的電極的狀態(tài)相應(yīng)于空間的壓力變化。根據(jù)所述壓電元件的電極的狀態(tài)，可以測(cè)量空間的壓力。因此，在測(cè)量高真空的壓力的情況下，空間成為真空狀態(tài)。
通過(guò)使半導(dǎo)體裝置的膜襯底一側(cè)，例如，密封用襯底303的表面具有粘合性，可以貼合到要測(cè)量壓力的對(duì)象物上。由于密封用襯底303由膜構(gòu)成且很薄，所以可以將對(duì)象物的壓力變化準(zhǔn)確傳到半導(dǎo)體裝置380。
當(dāng)然，由于密封用襯底303及360很薄，所以可以提供薄型且高柔軟性的半導(dǎo)體裝置。
實(shí)施方式8在本實(shí)施方式中，說(shuō)明可以將上述實(shí)施方式所示的具有壓電元件的半導(dǎo)體裝置用作壓力傳感器的例子。在本實(shí)施方式中，說(shuō)明將用作傳感器的半導(dǎo)體裝置適用于監(jiān)視輪胎的空氣壓的系統(tǒng)的壓力傳感器的情況。
如圖10所示，將半導(dǎo)體裝置803配置到具有輪子802的輪胎801。半導(dǎo)體裝置803也可以設(shè)置在輪胎801的內(nèi)部，但是，考慮到輪胎的破損，優(yōu)選設(shè)置在輪子的閥門(mén)部。半導(dǎo)體裝置803具有多個(gè)壓電元件和控制它的控制電路。在本實(shí)施方式中，半導(dǎo)體裝置803具有四個(gè)壓電元件，即，第一至第四壓電元件811至814和控制它們的控制電路816。此外，壓電元件的個(gè)數(shù)不局限于四個(gè)，只要設(shè)置多個(gè)壓電元件即可。第一至第四壓電元件811至814優(yōu)選是靈敏度各不相同的壓電元件。例如，使壓電元件的測(cè)量面積不相同來(lái)設(shè)置可以測(cè)量低壓區(qū)域的壓電元件及可以測(cè)量高壓區(qū)域的壓電元件，實(shí)現(xiàn)很廣的測(cè)量范圍。另外，任何一個(gè)壓電元件是標(biāo)準(zhǔn)元件。
這種半導(dǎo)體裝置803可以取出壓力變化作為容量變化，并可以掌握輪胎的空氣壓的變動(dòng)。結(jié)果，可以事前避免由輪胎的空氣壓的降低引起的扎胎等。另外，本實(shí)施方式的壓力傳感器可以直接測(cè)量輪胎的空氣壓，因此可以提高測(cè)量精度。
另外，優(yōu)選將讀寫(xiě)裝置配置在汽車(chē)中，以獲得來(lái)自半導(dǎo)體裝置803的信息。半導(dǎo)體裝置803可以通過(guò)讀寫(xiě)器所發(fā)射的電磁波獲得驅(qū)動(dòng)電力，并通過(guò)電磁波與讀寫(xiě)器進(jìn)行信息收發(fā)。因此，半導(dǎo)體裝置803具有如上述實(shí)施方式所示的無(wú)線通信用電路。例如，具有天線818、存儲(chǔ)器819、CPU(中央處理單元)820。當(dāng)然，也可以將內(nèi)置電池安裝在半導(dǎo)體裝置803中。
通過(guò)安裝本實(shí)施方式的壓力傳感器，可以比較簡(jiǎn)便地日常監(jiān)視輪胎的空氣壓，而不必去汽車(chē)維護(hù)廠如加油站等。
除了壓力傳感器以外，還可以具有溫度傳感器。通過(guò)使用壓力傳感器和溫度傳感器，可以提高輪胎的空氣壓的監(jiān)視精度。
如上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置可以提供具有新的結(jié)構(gòu)的傳感器。
實(shí)施方式9在本實(shí)施方式中，說(shuō)明使用微型機(jī)電系統(tǒng)測(cè)量脈搏的半導(dǎo)體裝置的方式。
本發(fā)明的微型機(jī)電系統(tǒng)非常薄，并可以被膜襯底覆蓋，因此柔軟性很高，可以纏繞到具有曲面的表面，例如，生物或人體的表面上。
圖11表示將半導(dǎo)體裝置903貼到手腕901上的例子。在本實(shí)施方式中，通過(guò)使用具有六個(gè)壓電元件，即，第一至第六壓電元件811至816的半導(dǎo)體裝置903來(lái)測(cè)量脈搏。此外，壓電元件的個(gè)數(shù)不局限于六個(gè)，只要設(shè)置多個(gè)壓電元件即可。當(dāng)如上所述設(shè)置多個(gè)壓電元件時(shí)，輸出在多個(gè)壓電元件中測(cè)出最大脈搏數(shù)的壓電元件的信息。如上所述設(shè)置多個(gè)壓電元件，可以減少測(cè)量出的脈搏數(shù)比實(shí)際脈搏數(shù)為少的問(wèn)題。
半導(dǎo)體裝置具有預(yù)定的大小的測(cè)量面，并可以在該測(cè)量面上將具有小面積的壓電元件排列為多個(gè)陣列。例如，如圖12A所示，將5×4個(gè)壓電元件被排列為陣列的半導(dǎo)體裝置903貼在手腕901上。此時(shí)，排列在可以掌握血管902的脈的狀態(tài)的位置的壓電元件是第一至第六壓電元件811至816。
另外，也可以設(shè)置具有一定程度的面積的壓電元件。根據(jù)壓電元件的面積，設(shè)置的壓電元件的個(gè)數(shù)減少。例如，如圖12B所示，只要壓電元件的寬度是符合血管的寬度的大小，并且，配置第一至第六壓電元件811至816的地方是沿著血管配置的，即可。
除了上述以外，通過(guò)具有如上述實(shí)施方式所示的電路，半導(dǎo)體裝置903可實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信。例如，具有天線818、存儲(chǔ)器819、CPU820。再者，半導(dǎo)體裝置903還可以具有輸入部821和顯示部823。使用者可以利用輸入部821輸入自己的信息，并從顯示部823上獲得信息。例如，基于被測(cè)量的脈搏，可以將關(guān)于健康的建議或信息顯示在顯示部823上。
另外，在測(cè)量運(yùn)動(dòng)時(shí)的脈搏的情況下，可以基于脈搏的變化等計(jì)算并提供消耗的熱量。再者，也可以在運(yùn)動(dòng)時(shí)的脈搏為預(yù)定值或更大的情況下，發(fā)出提示音。
如上所述，本發(fā)明的半導(dǎo)體裝置可以提供具有新的結(jié)構(gòu)的傳感器。
權(quán)利要求
1.一種微型機(jī)電系統(tǒng)，包括第一功能層；第二功能層；以及為了在所述第一功能層和所述第二功能層之間形成空間而設(shè)置的隔層，其中，所述隔層包括丙烯酸樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚縮醛、聚醚、聚氨酯、聚酰胺、呋喃樹(shù)脂、以及鄰苯二甲酸二烯丙酯樹(shù)脂中的至少一種。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型機(jī)電系統(tǒng)，其中，所述第一功能層和所述第二功能層分別是傳感器的電極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型機(jī)電系統(tǒng)，其中，所述隔層具有粘合性。
4.一種電子設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型機(jī)電系統(tǒng)。
5.一種半導(dǎo)體裝置，包括電路；電連接于所述電路并設(shè)置在所述電路上的傳感器；以及為了在所述電路和所述傳感器之間形成空間而設(shè)置的隔層，其中，所述隔層包括丙烯酸樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚縮醛、聚醚、聚氨酯、聚酰胺、呋喃樹(shù)脂、以及鄰苯二甲酸二烯丙酯樹(shù)脂中的至少一種。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述傳感器是壓電元件、熱電元件、以及應(yīng)變電阻元件中的一種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述隔層具有粘合性。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述電路從所述傳感器檢測(cè)信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置，其中，使用稀有氣體或惰性氣體填充所述空間。
10.一種電子設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體裝置。
11.一種半導(dǎo)體裝置，包括電路；電連接于所述電路并設(shè)置在所述電路上的傳感器；為了在所述電路和所述傳感器之間形成第一空間而設(shè)置的第一隔層；設(shè)置在所述傳感器上的襯底；以及為了在所述電路和所述傳感器之間形成第二空間而設(shè)置的第二隔層；其中，所述第一隔層和所述第二隔層分別包括丙烯酸樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚縮醛、聚醚、聚氨酯、聚酰胺、呋喃樹(shù)脂、以及鄰苯二甲酸二烯丙酯樹(shù)脂中的至少一種。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述傳感器是壓電元件、熱電元件、以及應(yīng)變電阻元件中的一種。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述第一隔層和所述第二隔層分別具有粘合性。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中，所述電路從所述傳感器檢測(cè)信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置，其中，使用稀有氣體或惰性氣體分別填充所述第一空間和所述第二空間。
16.一種電子設(shè)備，包括根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體裝置。
17.一種半導(dǎo)體裝置的制造方法，包括如下步驟在第一襯底上形成剝離層；在所述剝離層上形成傳感器；在所述傳感器上形成具有粘合性的第一隔層；在所述第一隔層上形成膜，以在所述傳感器和所述膜之間形成第一空間；從所述第一襯底分離由所述傳感器、所述膜、以及所述第一隔層構(gòu)成的組；以及將由所述傳感器、所述膜、以及所述第一隔層構(gòu)成的組粘合到第二襯底，該第二襯底包括電路和形成在該電路上的第二隔層，其中，在所述傳感器和所述膜之間形成第二空間。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述第一隔層和所述第二隔層分別包括丙烯酸樹(shù)脂、聚酰亞胺樹(shù)脂、三聚氰胺樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂、聚碳酸酯樹(shù)脂、酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、聚縮醛、聚醚、聚氨酯、聚酰胺、呋喃樹(shù)脂、以及鄰苯二甲酸二烯丙酯樹(shù)脂中的至少一種。
19.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述傳感器是壓電元件、熱電元件、以及應(yīng)變電阻元件中的一種。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，使用稀有氣體或惰性氣體分別填充所述第一空間和所述第二空間。
21.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體裝置的制造方法，其中，所述剝離層包括鎢、鈦、鉭、鉬、釹、鎳、鈷、鋯、鋅、釕、銠、鈀、鋨、以及銥中的至少一種。
全文摘要
本發(fā)明涉及微型機(jī)電系統(tǒng)、半導(dǎo)體裝置、以及它們的制造方法。本發(fā)明旨在形成MEMS和具有該MEMS的傳感器，而不進(jìn)行蝕刻犧牲層的步驟。本發(fā)明的技術(shù)要點(diǎn)是如下形成使用隔層形成了空間的MEMS和具有該MEMS的傳感器。通過(guò)采用使用隔層形成了空間的MEMS，不需要形成犧牲層的步驟及蝕刻該犧牲層的步驟。結(jié)果，沒(méi)有蝕刻時(shí)間的限制，并可以提高成品率。
文檔編號(hào)B81B7/02GK101024481SQ20061016358
公開(kāi)日2007年8月29日 申請(qǐng)日期2006年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月17日
發(fā)明者山口真弓, 泉小波, 立石文則 申請(qǐng)人:株式會(huì)社半導(dǎo)體能源研究所