(57)【要約】      （修正有）【課題】同一表面上に微小構造体及び半導体素子を形成する工程を簡略化する方法を提供する。【解決手段】絶縁基板上に微小構造体を成す開口部と半導体素子が形成された微小電気機械式装置形成部分について、一方の面を第１のシート材１２４に接着させて絶縁基板から剥離する。次に剥離した絶縁基板側に第２のシート材を貼り合わせるとともに、第１のシート材１２４を剥離する。次に第１の構造層１０５と第２の構造層１１８とが向かい合わされ一部が重なるように第２のシート材と共に全体を屈曲させ封止する。これによって微小構造体１２６と半導体素子１２７，１２８が一体に封止される。【選択図】図５
2007098565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
剥離層を形成し、
前記剥離層上の第一の領域に第一の構造層を形成し、
前記第一の構造層を覆って第一の絶縁層を形成し、
前記第一の領域の前記第一の絶縁層に、前記第一の構造層が露出するように第一の開口を形成し、
第二の領域に第二の構造層を形成し、
前記第一の開口、及び前記第二の構造層を覆うように第二の絶縁層を形成し、
前記第一の領域及び前記第二の領域の前記第二の絶縁層に、前記第一の構造層及び前記第二の構造層が露出するようにそれぞれ第二の開口を形成し、
前記剥離層を除去し、
前記第二の開口を対向させて重ね合わせることにより前記第一の構造層と前記第二の構造層との間に空間を形成する
ことを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法。
【請求項２】
剥離層を形成し、
前記剥離層上の第一の領域に第一の構造層を形成し、
前記第一の構造層を覆って第一の絶縁層を形成し、
前記第一の領域の前記第一の絶縁層に、前記第一の構造層が露出するように第一の開口を形成し、
第二の領域に第二の構造層を形成し、
前記第一の開口、及び前記第二の構造層を覆うように有機材料を有する第二の絶縁層を形成し、
前記第一の領域及び前記第二の領域の前記第二の絶縁層に、前記第一の構造層及び前記第二の構造層が露出するようにそれぞれ第二の開口を形成し、
前記剥離層を除去し、
前記第二の開口を対向させて重ね合わせることにより前記第一の構造層と前記第二の構造層との間に空間を形成する
ことを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法。
【請求項３】
剥離層を形成し、
前記剥離層上の第一の領域に第一の構造層、及び第二の領域に半導体層を形成し、
前記第一の構造層及び前記半導体層を覆って第一の絶縁層を形成し、
前記第一の領域の前記第一の絶縁層に、前記第一の領域であって前記第一の構造層が露出するように第一の開口、及び前記第二の領域の前記第一の絶縁層に第二の開口をそれぞれ形成し、
前記第二の開口を充填するように導電層、及び第二の構造層を前記第二の領域に形成し、
前記第一の開口、前記導電層、及び前記第二の構造層を覆うように第二の絶縁層を形成し、
前記第一の領域及び前記第二の領域の前記第二の絶縁層に対し、前記第一の構造層及び前記第二の構造層が露出するようにそれぞれ第三の開口を形成し、
前記剥離層を除去し、
前記第三の開口を対向させて重ね合わせることにより前記第一の構造層と前記第二の構造層との間に空間を形成する
ことを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法。
【請求項４】
剥離層を形成し、
前記剥離層上の第一の領域に第一の構造層、及び第二の領域に半導体層を形成し、
前記第一の構造層及び前記半導体層を覆って第一の絶縁層を形成し、
前記第一の領域の前記第一の絶縁層に、前記第一の領域であって前記第一の構造層が露出するように第一の開口、及び前記第二の領域の前記第一の絶縁層に第二の開口をそれぞれ形成し、
前記第二の開口を充填するように導電層、及び第二の構造層を前記第二の領域に形成し、
前記第一の開口、前記導電層、及び前記第二の構造層を覆うように有機材料を有する第二の絶縁層を形成し、
前記第一の領域及び前記第二の領域の前記第二の絶縁層に対し、前記第一の構造層及び前記第二の構造層が露出するようにそれぞれ第三の開口を形成し、
前記剥離層を除去し、
前記第三の開口を対向させて重ね合わせることにより前記第一の構造層と前記第二の構造層との間に空間を形成する
ことを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法。
【請求項５】
第一の基板に剥離層を形成し、
前記剥離層上の第一の領域に第一の構造層、及び第二の領域に半導体層を形成し、
前記第一の構造層及び前記半導体層を覆って第一の絶縁層を形成し、
前記第一の領域の前記第一の絶縁層に、前記第一の領域であって前記第一の構造層が露出するように第一の開口、及び前記第二の領域の前記第一の絶縁層に第二の開口をそれぞれ形成し、
前記第二の開口を充填するように導電層、及び第二の構造層を前記第二の領域に形成し、
前記第一の開口、前記導電層、及び前記第二の構造層を覆うように第二の絶縁層を形成し、
前記第一の領域及び前記第二の領域の前記第二の絶縁層に対し、前記第一の構造層及び前記第二の構造層が露出するようにそれぞれ第三の開口を形成し、
前記剥離層を除去して前記第一の基板を剥離して、
少なくとも前記第一の構造層と前記第二の構造層を可とう性を有する第二の基板へ転置し、
前記第一の構造層と前記第二の構造層との間に空間が配置するように前記第二の基板を折りたたむ
ことを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法。
【請求項６】
第一の基板に剥離層を形成し、
前記剥離層上の第一の領域に第一の構造層、及び第二の領域に半導体層を形成し、
前記第一の構造層及び前記半導体層を覆って第一の絶縁層を形成し、
前記第一の領域の前記第一の絶縁層に、前記第一の領域であって前記第一の構造層が露出するように第一の開口、及び前記第二の領域の前記第一の絶縁層に第二の開口をそれぞれ形成し、
前記第二の開口を充填するように導電層、及び第二の構造層を前記第二の領域に形成し、
前記第一の開口、前記導電層、及び前記第二の構造層を覆うように有機材料を有する第二の絶縁層を形成し、
前記第一の領域及び前記第二の領域の前記第二の絶縁層に対し、前記第一の構造層及び前記第二の構造層が露出するようにそれぞれ第三の開口を形成し、
前記剥離層を除去して前記第一の基板を剥離して、
少なくとも前記第一の構造層と前記第二の構造層を可とう性を有する第二の基板へ転置し、
前記第一の構造層と前記第二の構造層との間に空間が配置するように前記第二の基板を折りたたむ
ことを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法。
【請求項７】
第一の基板に剥離層を形成し、
前記剥離層上の第一の領域に第一の構造層、及び第二の領域に半導体層を形成し、
前記第一の構造層及び前記半導体層を覆って第一の絶縁層を形成し、
前記第一の領域の前記第一の絶縁層に、前記第一の領域であって前記第一の構造層が露出するように第一の開口、及び前記第二の領域の前記第一の絶縁層に第二の開口をそれぞれ形成し、
前記第二の開口を充填するように導電層、及び第二の構造層を前記第二の領域に形成し、
前記第一の開口、前記導電層、及び前記第二の構造層を覆うように第二の絶縁層を形成し、
前記第一の領域及び前記第二の領域の前記第二の絶縁層に対し、前記第一の構造層及び前記第二の構造層が露出するようにそれぞれ第三の開口を形成し、
前記剥離層を除去して前記第一の基板を剥離して、
少なくとも前記第一の構造層と前記第二の構造層を第一の開口部及び第二の開口部が設けられた可とう性基板へ転置し、
前記第一の開口部と前記第二の開口部が向かい合うように前記可とう性基板を折りたたむ
ことを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法。
【請求項８】
第一の基板に剥離層を形成し、
前記剥離層上の第一の領域に第一の構造層、及び第二の領域に半導体層を形成し、
前記第一の構造層及び前記半導体層を覆って第一の絶縁層を形成し、
前記第一の領域の前記第一の絶縁層に、前記第一の領域であって前記第一の構造層が露出するように第一の開口、及び前記第二の領域の前記第一の絶縁層に第二の開口をそれぞれ形成し、
前記第二の開口を充填するように導電層、及び第二の構造層を前記第二の領域に形成し、
前記第一の開口、前記導電層、及び前記第二の構造層を覆うように有機材料を有する第二の絶縁層を形成し、
前記第一の領域及び前記第二の領域の前記第二の絶縁層に対し、前記第一の構造層及び前記第二の構造層が露出するようにそれぞれ第三の開口を形成し、
前記剥離層を除去して前記第一の基板を剥離して、第一の開口部及び第二の開口部が設けられた可とう性基板へ転置し、
少なくとも前記第一の構造層と前記第二の構造層を前記第一の開口部と前記第二の開口部が向かい合うように前記可とう性基板を折りたたむ
ことを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一において、
前記第一の構造層と、前記第二の構造層と、前記空間によって、容量を形成することを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか一において、
前記第二の絶縁層はエポキシ樹脂からなることを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小構造体および半導体素子を有する微小電気機械式装置やその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ  Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｓｙｓｔｅｍ）と呼ばれる微小機械システムの研究が盛んに進められている。ＭＥＭＳは、微小電気機械システムの略称であり、単にマイクロマシンと呼ばれることもある。現在、マイクロマシンの明確な定義はないが、一般的には、半導体微細加工技術を用いて「立体構造を有し可動する微小構造体」を集積化した微細デバイスを指す。微小構造体は、構造が立体的で可動部を有し、可動するための空間が設けられている。
【０００３】
マイクロマシンは、電子回路によって自らの微小構造体を制御することができるため、従来のコンピュータを用いた装置のように中央処理制御型ではなく、センサによって得た情報を電子回路によって処理してアクチュエータ等を介して行動を起こすという一連の動作を行う、自律分散型のシステムを構築することができるのではないかと考えられている。
【０００４】
マイクロマシンについては数多くの研究がなされている。例えば、製造プロセスはウェハー製造やプラスチックアセンブリの施設と両立できなかったことを課題として、改良式ＭＥＭＳウェハーレベルパッケージが提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、微小構造体と半導体素子をそれぞれ正対する基板上に分けて、形成し、それらを電気的に接合させてなる半導体パッケージの製造方法が提案されている（特許文献２参照）。
【０００６】
また、薄膜状の結晶化処理された機械的装置、ＭＥＭＳと呼ばれる電気機械的装置に関する文献がある（特許文献３参照）。特許文献３には薄膜の出発材料として、アモルファス材料、ナノ結晶材料、マイクロ結晶材料、多結晶材料が列挙され、その材料としてシリコン、ゲルマニウム、シリコンゲルマニウム、異方性誘電体材料、異方性圧電体材料、銅、アルミニウム、タンタル、及びチタンが列挙されている。そしてアモルファスの薄膜状シリコン層がガラス基板の表面に形成され、結晶化され、当該結晶化において、望ましい機械的特性を生じる内部の結晶性を達成するため、レーザ照射を制御することが記載されている。
【特許文献１】特開２００１−１４４１１７号公報
【特許文献２】特開２００３−２９７８７６号公報
【特許文献３】特開２００４−１２０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されるように、マイクロマシンを構成する微小構造体は、シリコンウエハを用いたプロセスにより作製されている。特に、微小構造体を作製するのに十分な厚さや強度を有する材料を得るために、実用化されているマイクロマシンは、シリコンウエハを用いて作製されるものが主流である。
【０００８】
また微小な構造を有するマイクロマシンの量産性を鑑み、作製コストの低減が望まれている。そのため、微小構造体と微小構造体を制御する半導体素子を一体形成する方法が望まれる。しかし、微小構造体と半導体素子とを一体形成する場合には、犠牲層のエッチング等、微小構造体の作製工程と半導体素子の作製工程とは異なり、工程が複雑なものとなる。このような異なるプロセスを有するため、微小構造体と半導体素子を一体形成すると微小構造体又は半導体素子が破壊され、機能しなくなる可能性がある。そのため現在実用化されているマイクロマシンは、微小構造体と半導体素子が別の工程で作製されるものが主流である。
【０００９】
そこで本発明では、同一表面上に、微小構造体および半導体素子を形成し、これらを有するマイクロマシン（以下、微小電気機械式装置と記す）を提供することを課題とし、特に、同一表面上に微小構造体及び半導体素子を形成する工程を簡略化する方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を鑑み本発明は、微小構造体を可動するための空間、つまり微小構造体の可動空間を、半導体素子の作製工程で形成される絶縁層を加工することによって形成する。この可動空間は、同一基板面上に、複数の開口部を有する絶縁層を形成し、しかる後、その開口部を対向させて重ね合わせることにより微小構造体の可動空間とする。
【００１１】
具体的に本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を講ずる。
【００１２】
本発明の一形態は、剥離層を形成し、剥離層上の第一の領域に第一の構造層を形成し、第一の構造層を覆って第一の絶縁層を形成し、第一の絶縁層に対し、第一の領域であって第一の構造層が露出するように第一の開口を形成し、第二の領域に第二の構造層を形成し、第一の開口、及び第二の構造層を覆うように第二の絶縁層を形成し、第二の絶縁層に対し、第一の構造層及び第二の構造層が露出するように第二の開口を形成し、剥離層を除去し、第二の開口を対向させて重ね合わせることにより第一の構造層と第二の構造層との間に空間を形成することを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法である。すなわち第二の開口は、前記第一の領域及び前記第二の領域の前記第二の絶縁層にそれぞれ形成される。
【００１３】
本発明の別形態は、剥離層を形成し、剥離層上の第一の領域に第一の構造層を形成し、第一の構造層を覆って第一の絶縁層を形成し、第一の絶縁層に対し、第一の領域であって第一の構造層が露出するように第一の開口を形成し、第二の領域に第二の構造層を形成し、第一の開口、及び第二の構造層を覆うように有機材料を有する第二の絶縁層を形成し、第二の絶縁層に対し、第一の構造層及び第二の構造層が露出するように第二の開口を形成し、剥離層を除去し、第二の開口を対向させて重ね合わせることにより第一の構造層と第二の構造層との間に空間を形成することを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法である。
【００１４】
本発明の別形態は、剥離層を形成し、剥離層上の第一の領域に第一の構造層、及び第二の領域に半導体層を形成し、第一の構造層及び半導体層を覆って第一の絶縁層を形成し、第一の絶縁層に対し、第一の領域であって第一の構造層が露出するように第一の開口、及び第二の領域に第二の開口を形成し、第二の開口を充填するように導電層、及び第二の構造層を第二の領域に形成し、第一の開口、導電層、及び第二の構造層を覆うように第二の絶縁層を形成し、第二の絶縁層に対し、第一の構造層及び第二の構造層が露出するように第三の開口を形成し、剥離層を除去し、第三の開口を対向させて重ね合わせることにより第一の構造層と第二の構造層との間に空間を形成することを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法である。
【００１５】
本発明の別形態は、剥離層を形成し、剥離層上の第一の領域に第一の構造層、及び第二の領域に半導体層を形成し、第一の構造層及び半導体層を覆って第一の絶縁層を形成し、第一の絶縁層に対し、第一の領域であって第一の構造層が露出するように第一の開口、及び第二の領域に第二の開口を形成し、第二の開口を充填するように導電層、及び第二の構造層を第二の領域に形成し、第一の開口、導電層、及び第二の構造層を覆うように有機材料を有する第二の絶縁層を形成し、第二の絶縁層に対し、第一の構造層及び第二の構造層が露出するように第三の開口を形成し、剥離層を除去し、第三の開口を対向させて重ね合わせることにより第一の構造層と第二の構造層との間に空間を形成することを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法である。すなわち第三の開口は、前記第一の領域及び前記第二の領域の前記第二の絶縁層に対し、前記第一の構造層及び前記第二の構造層が露出するようにそれぞれ形成される。
【００１６】
本発明の別形態は、第一の基板に剥離層を形成し、剥離層上の第一の領域に第一の構造層、及び第二の領域に半導体層を形成し、第一の構造層及び半導体層を覆って第一の絶縁層を形成し、第一の絶縁層に対し、第一の領域であって第一の構造層が露出するように第一の開口、及び第二の領域に第二の開口を形成し、第二の開口を充填するように導電層、及び第二の構造層を第二の領域に形成し、第一の開口、導電層、及び第二の構造層を覆うように第二の絶縁層を形成し、第二の絶縁層に対し、第一の構造層及び第二の構造層が露出するように第三の開口を形成し、剥離層を除去して第一の基板を剥離して、少なくとも第一の構造層及び第二の構造層を樹脂基板（可とう性基板）へ転置し、第一の構造層と第二の構造層との間に空間が配置するように樹脂基板を折りたたむことを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法である。
【００１７】
本発明の別形態は、第一の基板に剥離層を形成し、剥離層上の第一の領域に第一の構造層、及び第二の領域に半導体層を形成し、第一の構造層及び半導体層を覆って第一の絶縁層を形成し、第一の絶縁層に対し、第一の領域であって第一の構造層が露出するように第一の開口、及び第二の領域に第二の開口を形成し、第二の開口を充填するように導電層、及び第二の構造層を第二の領域に形成し、第一の開口、導電層、及び第二の構造層を覆うように有機材料を有する第二の絶縁層を形成し、第二の絶縁層に対し、第一の構造層及び第二の構造層が露出するように第三の開口を形成し、剥離層を除去して第一の基板を剥離して、少なくとも第一の構造層及び第二の構造層を樹脂基板へ転置し、第一の構造層と第二の構造層との間に空間が配置するように樹脂基板を折りたたむことを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法である。
【００１８】
本発明の別形態は、第一の基板に剥離層を形成し、剥離層上の第一の領域に第一の構造層、及び第二の領域に半導体層を形成し、第一の構造層及び半導体層を覆って第一の絶縁層を形成し、第一の絶縁層に対し、第一の領域であって第一の構造層が露出するように第一の開口、及び第二の領域に第二の開口を形成し、第二の開口を充填するように導電層、及び第二の構造層を第二の領域に形成し、第一の開口、導電層、及び第二の構造層を覆うように第二の絶縁層を形成し、第二の絶縁層に対し、第一の構造層及び第二の構造層が露出するように第三の開口を形成し、剥離層を除去して第一の基板を剥離して、少なくとも第一の構造層及び第二の構造層を第一の開口部及び第二の開口部が設けられた樹脂基板へ転置し、第一の開口部と第二の開口部が向かい合うように樹脂基板を折りたたむことを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法である。
【００１９】
本発明の別形態は、第一の基板に剥離層を形成し、剥離層上の第一の領域に第一の構造層、及び第二の領域に半導体層を形成し、第一の構造層及び半導体層を覆って第一の絶縁層を形成し、第一の絶縁層に対し、第一の領域であって第一の構造層が露出するように第一の開口、及び第二の領域に第二の開口を形成し、第二の開口を充填するように導電層、及び第二の構造層を第二の領域に形成し、第一の開口、導電層、及び第二の構造層を覆うように有機材料を有する第二の絶縁層を形成し、第二の絶縁層に対し、第一の構造層及び第二の構造層が露出するように第三の開口を形成し、剥離層を除去して第一の基板を剥離して、少なくとも第一の構造層及び第二の構造層を第一の開口部及び第二の開口部が設けられた樹脂基板へ転置し、第一の開口部と第二の開口部が向かい合うように樹脂基板を折りたたむことを特徴とする微小電気機械式装置の作製方法である。
【００２０】
本発明において、封止することにより、空間が閉じられても、いずれかで開放されていてもよい。
【００２１】
本発明において、第一の構造層と第二の構造層と空間によって、容量を形成することができる。
【発明の効果】
【００２２】
このように本発明は、微小構造体及び半導体素子を同一表面上に一体形成することができる。従来は犠牲層エッチングやシリコンウエハの深堀エッチング等で形成していた微小構造体を可動するための空間を、本発明は半導体素子の作製工程で形成される絶縁層を加工することによって形成するため、作製工程の簡略化を達成することができる。その結果、微小電気機械式装置の生産タクト向上、コスト削減、さらには、作製工程中の微小構造体へのダメージ低減を実現することができる。
【００２３】
このように微小構造体および半導体素子を同一表面上に作製することで、組み立てやパッケージが容易な、製造コストのかからない微小電気機械式装置を提供することができる。
【００２４】
またさらに本発明は、ニッケル等の金属を用いて結晶化した多結晶シリコンを、微小構造体の構造層、および半導体素子の活性層に用いることができ、これにより外力や応力に耐えうる微小構造体、および素子特性に優れた半導体素子を同一表面上に形成した微小電気機械式装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の実施の形態について、図面を用いて以下に説明する。ただし、本発明は以下の説明に限定されない。本発明の趣旨およびその範囲から逸脱することなくその形態および詳細を様々に変更し得ることは、当業者であれば容易に理解されるからである。したがって、本発明は以下に示す実施の形態および実施の形態の記載内容のみに限定して解釈されるものではない。なお、図面を用いて本発明の構成を説明するにあたり、同じものを指す符号は異なる図面間でも共通して用いる。
【００２６】
（実施の形態１）
本実施の形態では、同一表面上に微小構造体および半導体素子を作製する方法について、図面を用いて説明する。図面において、上面図及びＯ−Ｐ、又はＱ−Ｒにおける断面図を示す。
【００２７】
本発明の微小構造体および半導体素子は、同一表面上であって、絶縁性を有する基板（絶縁基板と記す）上に作製することができる。絶縁基板とは、ガラス基板、石英基板、プラスチック基板等が挙げられる。例えば、プラスチック基板に微小構造体および半導体素子を形成することにより、柔軟性が高く、軽量な微小電気機械式装置を形成することができる。またガラス基板を研磨等により薄くすることによって、薄型な微小電気機械式装置を形成することもできる。さらには、金属等の導電性基板やシリコン等の半導体性基板上に、絶縁性を有する層（絶縁層と記す）を形成した基板を、絶縁基板として用いることも可能である。
【００２８】
まず、絶縁基板１０１上に剥離層１０２を形成する（図１（Ａ）参照）。剥離層１０２とは、後に除去される層を指し、珪素膜、金属層、又は金属層と金属酸化膜の積層構造等を用いることができる。金属層としては、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、亜鉛（Ｚｎ）、ルテニウム（Ｒｕ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、オスミウム（Ｏｓ）、イリジウム（Ｉｒ）から選択された元素または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料からなる膜を単層構造又は積層構造として形成することができる。また、これらの剥離層１０２は、スパッタリング法やＣＶＤ法を用いて形成することができる。金属層と金属酸化膜の積層構造としては、上述した金属層を形成した後に、酸素雰囲気化におけるプラズマ処理、酸素雰囲気化における加熱処理を行うことによって、金属層表面に当該金属層の酸化物を設けることができる。例えば、金属層としてスパッタリング法により形成したタングステン膜を設けた場合、タングステン膜にプラズマ処理を行うことによって、タングステン膜表面にタングステン酸化物からなる金属酸化膜を形成することができる。また、タングステン酸化物は、ＷＯｘで表され、Ｘは２〜３であり、Ｘが２の場合（ＷＯ２）、Ｘが２．５の場合（Ｗ２Ｏ５）、Ｘが２．７５の場合（Ｗ４Ｏ１１）、Ｘが３の場合（ＷＯ３）などがある。タングステン酸化物を形成するにあたり、上記に挙げたＸの値に特に制約はなく、エッチングレート等を基に、どの酸化物を形成するかを決めるとよい。また、プラズマ処理の条件として、例えば、高周波（マイクロ波等）を用いて高密度、且つ低電子温度の条件下（以下、高密度プラズマとも記す）で行うことにより、金属層表面に酸化膜を形成することも可能である。高密度プラズマとは、プラズマ密度が１×１０１１ｃｍ−３以上、好ましくは１×１０１１ｃｍ−３から９×１０１５ｃｍ−３以下であり、マイクロ波（例えば周波数２．４５ＧＨｚ）といった高周波を用いたものである。このような条件でプラズマを発生させると、低電子温度が０．２ｅＶから２ｅＶとなる。低電子温度が特徴である高密度プラズマは、活性種の運動エネルギーが低いため、プラズマダメージが少なく、欠陥の少ない膜を形成することができる。また、金属酸化膜の他にも、金属窒化物や金属酸化窒化物を用いてもよい。この場合、金属層に窒素雰囲気下、または窒素及び酸素雰囲気下でプラズマ処理や加熱処理を行えばよい。プラズマ処理の条件としては、上記と同様にして行うことが可能である。
【００２９】
次に、剥離層１０２上に下地層１０３を形成する（図１（Ａ）参照）。下地層１０３は、酸化シリコン（ＳｉＯ２）、窒化シリコン（ＳｉＮ）または酸化窒化シリコンなどの絶縁性材料を単層構造または積層構造として形成することができる。本実施の形態では下地層１０３として積層構造を用いる。下地層１０３の一層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ４、ＮＨ３、Ｎ２Ｏ及びＨ２を反応ガスとして成膜される酸化窒化シリコンを１０〜２００ｎｍ（好ましくは５０〜１００ｎｍ）形成することができる。本実施の形態では、下地層１０３の一層目として、膜厚５０ｎｍの酸化窒化シリコンを形成する。下地層１０３のニ層目としては、プラズマＣＶＤ法を用い、ＳｉＨ４及びＮ２Ｏを反応ガスとして成膜される酸化窒化シリコンを５０〜２００ｎｍ（好ましくは１００〜１５０ｎｍ）の厚さとなるように積層して形成することができる。本実施の形態では、下地層１０３の二層目として、膜厚１００ｎｍの酸化窒化シリコンを形成する。
【００３０】
次に、下地層１０３上の第一の領域２１に第１の構造層１０５、第二の領域２２に半導体層１０４を形成する（図１（Ｂ）の上面図、図１（Ｃ）の断面図参照）。半導体層１０４は、半導体素子を構成する活性層、第１の構造層１０５は微小構造体を構成する構造層となる。なお活性層とは、チャネル形成領域、ソース領域及びドレイン領域を有する半導体層である。半導体層１０４、第１の構造層１０５は、シリコンを有する材料から形成することができる。シリコンを有する材料とは、シリコンからなる材料、又はゲルマニウムを０．０１〜４．５ａｔｏｍｉｃ％程度に有するシリコンゲルマニウム材料がある。また半導体層１０４には、結晶状態を有するもの、微結晶状態を有するもの、又は非晶質状態を有するものを用いることができる。
【００３１】
第１の構造層１０５の材料および膜厚は、構造体の構造、パッケージの方法等、様々な要因を考慮して決定することができる。例えば、第１の構造層１０５として内部応力の分布差が大きい材料を用いると第１の構造層１０５に反りが生じる恐れがある。しかしながら、この第１の構造層１０５の反りを利用して構造体を構成することも可能である。また、第１の構造層１０５を厚く成膜すると内部応力に分布が生じ、反りや座屈の原因となる。以上を鑑み、第１の構造層１０５の膜厚は０．５μｍ以上１０μｍ以下を有することが好ましい。
【００３２】
次に、半導体層１０４、および第１の構造層１０５の上に、絶縁層１０６を形成する（図１（Ｂ）の上面図、図１（Ｃ）の断面図参照）。絶縁層１０６は、半導体素子のゲート絶縁層として機能する。絶縁層１０６は、下地層１０３と同様、酸化シリコン、窒化シリコン等のシリコンを含む材料を、ＣＶＤ法またはスパッタリング法等を用いて成膜することができ、単層構造または積層構造を用いることができる。本実施の形態では、絶縁層１０６として、プラズマＣＶＤ法により１１５ｎｍの厚さで酸化窒化シリコン膜（組成比Ｓｉ＝３２％、Ｏ＝５９％、Ｎ＝７％、Ｈ＝２％）を形成する。
【００３３】
また、絶縁層１０６の材料として、高誘電率を有する金属酸化物、例えば、ハフニウム（Ｈｆ）酸化物を用いることもできる。このような高誘電率材料によりゲート絶縁層を構成することにより、低い電圧で半導体素子を駆動することができ、低消費電力の微小電気機械式装置を提供することができる。
【００３４】
また、絶縁層１０６は高密度プラズマ処理によって成膜することができる。プラズマ処理を可能とする成膜室に、半導体層１０４、および第１の構造層１０５が形成された基板を配置し、プラズマ発生用の電極、所謂アンテナと被処理物との距離を２０ｍｍから８０ｍｍ、好ましくは２０ｍｍから６０ｍｍとして成膜処理を行う。このような高密度プラズマ処理は、低温プロセス、具体的には基板温度４００℃以下とするプロセスが可能となる。そのため、耐熱性の低いガラスやプラスチックを絶縁基板１０１として利用することができる。
【００３５】
このような高密度プラズマの成膜雰囲気は窒素雰囲気、又は酸素雰囲気とすることができる。窒素雰囲気とは、代表的には、窒素と希ガスとの混合雰囲気、又は窒素と水素と希ガスとの混合雰囲気である。希ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンの少なくとも１つを用いることができる。酸素雰囲気とは、代表的には、酸素と希ガスとの混合雰囲気、酸素と水素と希ガスとの混合雰囲気、又は一酸化二窒素と希ガスとの混合雰囲気である。希ガスは、ヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンの少なくとも１つを用いることができる。
【００３６】
このような高密度プラズマ処理により形成された絶縁層は、成膜中、他の被膜に与えるダメージが少なく、また緻密なものとなる。そして、当該絶縁層と接触する界面状態を改善することができる。例えば高密度プラズマ処理を用いてゲート絶縁層を形成すると、半導体層との界面状態を改善することができる。その結果、半導体素子の電気特性を向上させることができる。さらに、このように絶縁層を構造層上に成膜することによって、成膜中、構造層に与えるダメージを少なくすることができ、第１の構造層１０５の強度を保つことができる。
【００３７】
絶縁層１０６の成膜に高密度プラズマ処理を用いる場合を説明したが、半導体層に高密度プラズマ処理を施してもよい。高密度プラズマ処理によって、半導体層表面の改質を行うことができる。その結果、半導体素子の電気特性を向上させることができる。
【００３８】
さらに、絶縁層１０６の成膜のみではなく、下地層１０３や他の絶縁層を成膜する場合にも、高密度プラズマ処理を用いることができる。
【００３９】
次に、絶縁層１０６上に、導電層を形成し、半導体素子のゲート電極１０７を形成する（図１（Ｄ）の上面図、図１（Ｅ）の断面図参照）。導電層は、ＣＶＤ法やスパッタリング法を用いて形成することができ、所定の形状となるように加工する。導電層の加工には、フォトリソグラフィ法によるレジストのパターニングと、ドライエッチングにより行うことができる。また導電性材料を含む組成物を液滴吐出法により形成することもできる。導電性材料としては、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｗ、Ａｌ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｚｎ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｚｒ、Ｂａ等の材料、ＩＴＯ（酸化インジウム酸化スズ合金）、酸化ケイ素を組成物として有するＩＴＯ（ＩＴＳＯとも記す）、有機インジウム、有機スズ、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、窒化チタン（ＴｉＮ）等を用いることができる。また液滴吐出法により形成する場合、これら金属が混入された溶媒、若しくは分散性ナノ粒子、又はハロゲン化銀の微粒子等を用いることができる。液滴吐出法を用いることにより、フォトリソグラフィ法の現像や露光工程を省くことができる。液滴吐出法とは、調製された組成物を、電気信号に応じてノズルから噴出して微小な液滴を作り、所定の位置に付着させる方法であり、インクジェット法とも呼ばれる。
【００４０】
ゲート電極１０７の端面はテーパー状にエッチングしてもよい。また、ゲート電極１０７は単層構造又は積層構造を用いることが可能である。
【００４１】
次に、半導体素子を構成する半導体層１０４に不純物元素を添加してＮ型不純物領域１１１およびＰ型不純物領域１１０を形成する（図２（Ａ）の上面図、図２（Ｂ）の断面図参照）。このような不純物領域は、マスクを形成し、これを用いて不純物元素を添加することで選択的に形成することができる。不純物元素を添加する方法は、イオンドープ法またはイオン注入法で行うことができる。Ｎ型を付与する不純物元素として、典型的にはリン（Ｐ）または砒素（Ａｓ）を用い、Ｐ型を付与する不純物元素としては、ボロン（Ｂ）を用いることができる。Ｎ型不純物領域１１１、および、Ｐ型不純物領域１１０には、１×１０２０〜１×１０２１／ｃｍ３の濃度範囲で不純物元素が添加されることが望ましい。
【００４２】
次に、プラズマＣＶＤ法等によって窒化珪素等の窒素化合物や酸化珪素等の酸化物からなる絶縁層を形成し、当該絶縁層を垂直方向の異方性エッチングすることで、ゲート電極１０７の側面に接する絶縁層（以下、サイドウォールと記す）１０８を形成する（図２（Ａ）の上面図、図２（Ｂ）の断面図参照）。
【００４３】
次に、Ｎ型不純物領域１１１を有する半導体層１０４に不純物元素を添加し、サイドウォール１０８下方に設けられたＮ型不純物領域１１１よりも高い不純物濃度を有する高濃度Ｎ型不純物領域１０９を形成する。サイドウォール１０８によって、ゲート長を短くするにつれて生じる短チャネル効果を防止することができる。Ｎ型の半導体素子は、短チャネル効果の影響を受けやすいからである。勿論、Ｐ型の半導体素子にサイドウォールを形成し、高濃度Ｐ型不純物領域を形成してもよい。
【００４４】
また、ゲート電極１０７を異なる導電性材料を積層させ、テーパー状に作製している場合、サイドウォールを設けなくとも、一度の不純物元素の添加でＮ型不純物領域１１１および高濃度Ｎ型不純物領域１０９を形成することもできる。
【００４５】
不純物領域を形成した後、不純物元素を活性化するために加熱処理、赤外光の照射、またはレーザ光の照射を行うとよい。また、活性化と同時に絶縁層１０６へのプラズマダメージや絶縁層１０６と半導体層１０４との界面へのプラズマダメージを回復することができる。特に、室温〜３００℃の雰囲気中において、表面または裏面からエキシマレーザを用いて不純物元素を活性化させると、効果的な活性化を行うことができる。またＹＡＧレーザの第２高調波等の高調波を照射して活性化させてもよい。ＹＡＧレーザはメンテナンスが少ないため好ましい活性化手段である。
【００４６】
また、酸化窒化シリコン膜、酸化シリコン膜などの絶縁層からなるパッシベーション膜を、ゲート電極や半導体層を覆うように形成した後、加熱処理、赤外光の照射、またはレーザ光の照射を行い、水素化を行うことも可能である。例えば、パッシベーション膜として、プラズマＣＶＤ法を用いて酸化窒化シリコン膜を形成し、その後、クリーンオーブンを用いて、３００〜５５０℃で１〜１２時間加熱し、半導体層の水素化を行うことができる。この工程は、パッシベーション膜に含まれる水素により、不純物元素添加によって生じた半導体層のダングリングボンドを終端することができる。また同時に、上述の不純物領域の活性化処理を行うこともできる。
【００４７】
上記の工程により、Ｎ型半導体素子１１２と、Ｐ型半導体素子１１３とが形成される（図２（Ａ）の上面図、図２（Ｂ）の断面図参照）。このとき、微小構造体を構成する構造層１０５にも不純物領域が形成される。本実施の形態において、Ｎ型半導体素子としてＮチャネル型薄膜トランジスタ、Ｐ型半導体素子としてＰチャネル型薄膜トランジスタを適用する。
【００４８】
続いて、全体を覆うように絶縁層１１４を形成する（図２（Ｃ）の上面図、図２（Ｄ）の断面図参照）。絶縁層１１４は、絶縁性を有する無機材料や、絶縁性を有する有機材料等により形成することができる。無機材料には、酸化珪素、窒化珪素を用いることができる。有機材料には、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、レジスト又はベンゾシクロブテン、シロキサン、ポリシラザンを用いることができる。シロキサンは、シリコン（Ｓｉ）と酸素（Ｏ）との結合で骨格構造が構成される。置換基として、少なくとも水素を含む有機基（例えばアルキル基、芳香族炭化水素）が用いられる。置換基として、フルオロ基を用いてもよい。または置換基として、少なくとも水素を含む有機基と、フルオロ基とを用いてもよい。ポリシラザンは、珪素（Ｓｉ）と窒素（Ｎ）の結合を有するポリマー材料を出発原料として形成される材料である。
【００４９】
次に、絶縁層１１４および絶縁層１０６を順次エッチングし、コンタクトホール１１５を形成する（図２（Ｃ）の上面図、図２（Ｄ）の断面図参照）。エッチングには、ドライエッチング法またはウエットエッチング法を用いることができる。本実施の形態では、ドライエッチング法によりコンタクトホール１１５、開口１１６を形成することができる。開口１１６は、絶縁層１１４の第１のコンタクトホールの側壁と、該第１のコンタクトホールによって露出した第１の構造層１０５とで囲まれる。
【００５０】
ここで開口１１６とは、微小構造体を可動するための空間となる部分である。従来は、犠牲層エッチングやシリコンウエハの深堀エッチング等で形成していた空間を、本発明では、半導体素子の作製工程で形成される絶縁層を加工することによって形成するため、作製工程の簡略化を達成し、結果として、生産タクト向上、コスト削減に繋がる。
【００５１】
また、開口１１６の側壁部にプラズマＣＶＤ法等によって窒化珪素等の窒素化合物や酸化珪素等の酸化物からなる絶縁層、又はスパッタリング法等によって金属層を形成してもよい。このとき、開口１１６の底部にも絶縁層や金属層が形成されうる。底部に形成された絶縁層や金属層が不要な場合、エッチング法等により除去すればよい。この構成によって、微小電気機械式装置を動作させる場合にかかる圧力により、あるいは微小電気機械式装置の温度変化により絶縁層１１４からガスが発生し、微小電気機械式装置の空間内の圧力に変化を防ぐことができる。
【００５２】
次に、絶縁層１１４上、およびコンタクトホール１１５に導電層１１７を形成し、ソース電極、ドレイン電極とする。また、第２の構造層１１８を形成する（図３（Ａ）の上面図、図３（Ｂ）の断面図参照）。このときに、電気回路を構成する配線も同時に形成することができる。
【００５３】
導電層１１７及び第２の構造層１１８は、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）もしくはシリコン（Ｓｉ）、又はこれらを用いた合金材料といった導電性材料を用いることができる。これら導電性材料のいずれか、又は複数が混入された組成物を液滴吐出法によって吐出して、ソース電極、ドレイン電極を構成する導電層１１７及び第２の構造層１１８を形成することができる。また、スパッタリング法やＣＶＤ法によって上記導電性材料を形成した後所定の形状に加工することによってソース電極、ドレイン電極を構成する導電層１１７を形成することができる。導電性材料の加工には、フォトリソグラフィ法によるレジストのパターニングと、ドライエッチングにより行うことができる。
【００５４】
第２の構造層１１８の材料および膜厚は、構造体の構造、パッケージの方法等、様々な要因を考慮して決定することができる。第２の構造層１１８を作製する場合、膜厚は０．５μｍ以上１０μｍ以下を有することが好ましい。
【００５５】
また、ソース電極、ドレイン電極が上面からみて角を有するパターンとなる場合、当該角が丸みを帯びさせた形状となるようにエッチングすることが好ましい。そうすることによって、ゴミの発生を抑え歩留まりを向上させることができる。これは、ゲート電極１０７等の導電層をエッチングするときについても同様である。
【００５６】
次に、半導体素子部を覆うように、ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）法、液滴吐出法等により、保護膜として機能する絶縁層１１９を形成する（図３（Ｃ）の上面図、図３（Ｄ）の断面図参照）。絶縁層１１９は、無機材料又は有機材料から形成することができる。例えばＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）などの炭素を含む膜、窒化珪素を含む膜、窒化酸化珪素を含む膜、エポキシ樹脂等により形成する。絶縁層１１９は膜厚が厚いため、エポキシ樹脂等の有機材料を用いると、柔軟性を失うことがなく好ましい。また絶縁層１１９は単層構造、又は積層構造として形成することができる。積層構造の場合、無機材料と有機材料を順に積層するとよい。
【００５７】
次に、剥離層１０２が露出するように、フォトリソグラフィ法またはレーザ光の照射により絶縁層１１４、１１９を加工して、剥離のための開口部１２０を形成する。また、第１の構造層１０５、第２の構造層１１８が露出するように開口部１２１、１２２を形成する（図４（Ａ）参照）。開口部１２１、１２２は、エッチングやレーザ照射によって、同時又は順に形成することができる。開口部１２１と、開口部１２２とは、特定の線を介して対象に設けられている。特定の線とは、微小電気機械式装置を折り曲げるときに基準となる線である。また開口部１２１と、開口部１２２とを接続する配線に、同一層上に設けられた配線を用いることができる。同一層上に設けられた配線としては、導電層１１７やゲート電極１０７がある。
【００５８】
次に、開口部１２０にエッチング剤を導入して、剥離層１０２を除去する（図４（Ｂ）参照）。エッチング剤は、フッ化ハロゲンまたはハロゲン化合物を含む気体又は液体を使用する。例えば、フッ化ハロゲンを含む気体として三フッ化塩素（ＣｌＦ３）を適用して、剥離層１０２を除去する。すると、微小電気機械式装置形成部分１２３は、絶縁基板１０１から剥離された状態となる（図４（Ｃ）参照）。微小電気機械式装置形成部分とは、機能素子が形成される領域が含まれる。なお、剥離層１０２は、全て除去せず一部分を残存させてもよい。一部分を残存させることによって、エッチング剤の消費量を抑え剥離層の除去に要する処理時間を短縮することが可能となる。また一部分を残存させることによって、剥離層１０２の除去を行った後にも、絶縁基板１０１上に微小電気機械式装置形成部分１２３を保持しておくことが可能となる。
【００５９】
微小電気機械式装置形成部分１２３が剥離された後、絶縁基板１０１はコストの削減のために、再利用するとよい。また、絶縁層１１９は、剥離層１０２を除去した後に、微小電気機械式装置形成部分１２３が飛散しないように形成したものである。微小電気機械式装置形成部分１２３は小さく薄く軽いために、剥離層１０２を除去した後は、絶縁基板１０１に密着していないために飛散しやすい。しかしながら、微小電気機械式装置形成部分１２３上に絶縁層１１９を形成することで、微小電気機械式装置形成部分１２３に重みが付き、絶縁基板１０１からの飛散を防止することができる。また、微小電気機械式装置形成部分１２３単体では薄くて軽いが、絶縁層１１９を形成することで、絶縁基板１０１から剥離した微小電気機械式装置形成部分１２３が応力等により巻かれた形状になることがなく、ある程度の強度を確保することができる。
【００６０】
次に、微小電気機械式装置形成部分１２３の一方の面を、第１のシート材１２４に接着させて絶縁基板１０１から完全に剥離する（図５（Ａ）参照）。剥離層１０２を全て除去せず一部を残した場合には、物理的手段を用いて絶縁基板１０１から微小電気機械式装置形成部分１２３を剥離する。
【００６１】
上記工程において、微小電気機械式装置形成部分１２３と剥離層１０２との密着性が弱い場合には、剥離層１０２をエッチングにより除去する工程を省略し、物理的手段を用いて絶縁基板１０１から微小電気機械式装置形成部分１２３を剥離することができる。
【００６２】
続いて、微小電気機械式装置形成部分１２３の他方の面に、第２のシート材１２５を配置し、その後加熱処理と加圧処理の一方または両方を行って、第２のシート材１２５を貼り合わせる。これを第２のシート材１２５へ転置すると記す。また、第２のシート材１２５を設けると同時または設けた後に第１のシート材１２４を剥離する（図５（Ｂ）参照）。第２のシート材１２５はアクリル等の柔軟性の高い有機材料からなり、このようなシートを樹脂基板（可とう性基板）とも記す。
【００６３】
次に、第２のシート材１２５上に形成された微小電気機械式装置形成部分１２３における、第１の領域に設けられた第１の構造層１０５と、第２の領域に設けられた第２の構造層１１８とが向かい合わされ、少なくとも一部が重なるように屈曲させ封止する（図５（Ｃ）参照）。このような工程を用いることによって、空間１２９が生じる。すなわち、空間１２９は開口部１２１、１２２が向かい合って形成される。このとき、開口部１２１、１２２以外の領域では、絶縁層１１９同士が接するように折り曲げられるため、絶縁層１１９は、接着性を有するとよい。また屈曲の衝撃を和らげるためには、絶縁層１１９は有機材料を用いて形成するとよい。また絶縁層１１９に有機材料を用いると、無機材料を用いたときより膜厚を厚くすることができ、さらに有機材料は硬度が低いため、製品完成後に生じる衝撃も和らげることが可能である。
【００６４】
また、空間１２９は、封止することにより、閉じられても、いずれかで開放されていてもよい。閉空間である場合は、その空間内に気体を封じ込め、基準となる圧力を生じさせて、圧力センサとして使用することができる。
【００６５】
また本発明は微小構造体を屈曲させて封止するため、半導体素子を形成する領域は、絶縁基板の材質を考慮して、曲率のない、又は曲率半径の大きな領域となる。すなわち、微小構造体を屈曲させるとき、半導体素子として動作することが可能な領域に形成する。
【００６６】
このようにして同一表面上に微小構造体１２６と、半導体素子１２７、１２８を形成することができる（図５（Ｃ）参照）。同一表面上に微小構造体および半導体素子を作製することで、また、微小構造体を可動するための空間を形成する工程、微小構造体及び半導体素子のパッケージをする工程を簡略化することで、製造コストのかからない、生産タクトのよい微小電気機械式装置を提供することができる。
【００６７】
本実施形態の微小構造体を有する微小電気機械式装置は、以下の実施の形態で示すセンサ、メモリ、分別装置、吐出装置、圧力センサに適用することができる。勿論微小構造体は、ガス成分吸引装置など吐出に限らず微小ポンプとして適用することができる。
【００６８】
また、微小電気機械式装置の種類、使用目的に応じて、フィルムなどで微小電気機械式装置を覆い、保護するような構成を用いてもよい。
【００６９】
（実施の形態２）
本実施の形態では、構造層に適用する半導体層には、結晶状態を有するもの、微結晶状態を有するもの、又は非晶質状態を有するものを用いることができる。そこで本実施の形態では、構造層に多結晶シリコンを用いる場合を説明する。なお、構造層は積層構造を有してもよく、構造層に多結晶シリコンを用いるとき、そのいずれかに多結晶シリコンがあればよい。そのため、構造層は多結晶シリコンを有する層であると記すことができる。これは非晶質シリコン層に対しても同様であって、構造層は非晶質シリコンを有する層であると記すことができる。
【００７０】
まず、構造層の被形成面に、非晶質シリコン層を形成する。そして非晶質シリコン層を加熱処理することによって結晶化された多結晶シリコン層を得ることができる。加熱処理には、加熱炉、レーザ照射、若しくはレーザ光の代わりにランプから発する光の照射（以下、ランプアニールと記す）、又はそれらを組み合わせて用いることができる。
【００７１】
レーザ照射を用いる場合、連続発振型のレーザビーム（以下、ＣＷレーザビームと記す）やパルス発振型のレーザビーム（以下、パルスレーザビームと記す）を用いることができる。レーザビームとしては、Ａｒレーザ、Ｋｒレーザ、エキシマレーザ、ＹＡＧレーザ、Ｙ２Ｏ３レーザ、ＹＶＯ４レーザ、ＹＬＦレーザ、ＹＡｌＯ３レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、アレキサンドライトレーザ、Ｔｉ：サファイヤレーザ、銅蒸気レーザまたは金蒸気レーザのうち一種または複数種から発振されるものを用いることができる。このようなレーザビームの基本波、及び当該基本波の第２高調波から第４高調波のレーザビームを照射することで、大粒径の結晶を得ることができる。例えば、Ｎｄ：ＹＶＯ４レーザ（基本波１０６４ｎｍ）の第２高調波（５３２ｎｍ）や第３高調波（３５５ｎｍ）を用いることができる。このときレーザのエネルギー密度は０．０１〜１００ＭＷ／ｃｍ２程度（好ましくは０．１〜１０ＭＷ／ｃｍ２）が必要である。そして、走査速度を１０〜２０００ｃｍ／ｓｅｃ程度として照射する。
【００７２】
なお連続発振の基本波のレーザビームと連続発振の高調波のレーザビームとを照射するようにしてもよいし、連続発振の基本波のレーザビームとパルス発振の高調波のレーザビームとを照射するようにしてもよい。複数のレーザビームを照射することにより、エネルギーを補うことができる。
【００７３】
またパルス発振型のレーザビームであって、シリコンがレーザ光によって溶融してから固化するまでに、次のパルスのレーザ光を照射できるような発振周波数でレーザを発振させるレーザビームを用いることもできる。このような周波数でレーザビームを発振させることで、走査方向に向かって連続的に成長した結晶粒を得ることができる。具体的なレーザビームの発振周波数は１０ＭＨｚ以上であって、通常用いられている数十Ｈｚ〜数百Ｈｚの周波数帯よりも著しく高い周波数帯を使用する。
【００７４】
その他の加熱処理として加熱炉を用いる場合には、非晶質シリコン層を４００〜５５０℃で２〜２０時間かけて加熱する。このとき、徐々に高温となるように温度を４００〜５５０℃の範囲で多段階に設定するとよい。最初の４００℃程度の低温加熱工程により、非晶質シリコン層の水素等が出てくるため、結晶化の際の膜荒れを低減することができる。
【００７５】
さらに、結晶化を促進させる金属元素、例えばＮｉを非晶質シリコン層上に形成すると、加熱温度を低減することができ好ましい。金属元素としては、Ｆｅ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｕ等の金属を用いることもできる。
【００７６】
加熱処理に加えて、上記のようなレーザを用いて照射を行って多結晶シリコン層を形成してもよい。
【００７７】
このような金属を用いて結晶化された多結晶シリコンは、金属を用いない結晶化によって作製される多結晶シリコンに比べて靭性を高くすることができる。これは金属を用いた結晶化により、結晶粒界が連続している多結晶シリコンを作ることができるからである。結晶粒界が連続している多結晶シリコンは、金属を用いない結晶化によって得られる多結晶シリコンと異なり、結晶粒界で共有結合が途切れることが無い。そのため、結晶粒界が欠陥となって起こる応力集中が起こらず、結果として金属を用いずに形成された多結晶シリコンに比べて破壊応力が高くなる。
【００７８】
結晶粒界が連続していることによって電子の移動度が大きいため、微小構造体を静電力、例えば静電引力で制御する場合の材料として適している。さらに、構造層は、結晶化を助長させる金属元素を含み、導電性を有するため、構造体を静電力で制御する本発明の微小電気機械式装置に好適である。勿論、微小構造体を電磁力により制御する場合の構造層に多結晶シリコン層を適用してもよい。
【００７９】
また、金属にニッケルを用いる場合、ニッケルの濃度によってニッケルシリサイドが形成されうる。ニッケルシリサイドのようなシリコン合金は一般に強度が高いことが知られている。そのため、加熱処理時に用いる金属をシリコン層中の全体または選択的に残しておき、適当な熱処理を加えることで、さらに硬く、導電性の高い微小構造体を作製することができる。
【００８０】
上記のような結晶化に用いた金属を残したニッケルシリサイドを有する層（ニッケルシリサイド層）と、多結晶シリコン層とを積層させることで、導電性に優れ、しなやかな構造層を得ることができる。ニッケルシリサイドのような珪素合金は一般に強度が高いことが知られている。半導体層の結晶化時に用いる金属を半導体層中の全体または選択的に残しておき、適当な熱処理を加えることで、さらに硬く、導電性の高い構造体を作製することができる。このようなニッケルシリサイド層と、非晶質シリコン層とを積層することで、導電性に優れ、硬い材料にすることができる。
【００８１】
このようなシリサイド層は、ニッケル以外にタングステン、チタン、モリブデン、タンタル、コバルト、白金によっても形成することができる。それぞれ、タングステンシリサイド層、チタンシリサイド層、モリブデンシリサイド層、タンタルシリサイド層、コバルトシリサイド層、白金シリサイド層となる。このうち、コバルトや白金は、加熱温度を低下させるための金属として用いることができる。
【００８２】
結晶化を助長させる金属は微小電気機械式装置の汚染源となるため、結晶化した後に除去することも可能である。この場合、加熱処理又はレーザ照射による結晶化の後、シリコン層上にゲッタリングシンクとなる層を形成し、加熱することにより、金属元素をゲッタリングシンクへ移動させることができる。ゲッタリングシンクには、多結晶半導体層や不純物が添加された半導体層を用いることができる。例えば、半導体層上にアルゴン等の不活性元素が添加された非晶質半導体層を形成し、これをゲッタリングシンクとして適用することができる。不活性元素を添加することによって、非晶質半導体層にひずみを生じさせることができ、ひずみにより効率的に金属元素を捕獲することができる。リン等の元素を添加した半導体層を形成することによって、金属を捕獲することもできる。
【００８３】
構造層に導電性が必要な場合は、金属除去後、リンや砒素、ボロン等の不純物元素を添加することも可能である。導電性を持たせた構造体は、静電力で制御する本発明の微小電気機械式装置に好適である。また金属を除去することなく、構造層が有していてもよい。
【００８４】
構造層は、必要な厚さを得るために、積層構造とすることも可能である。たとえば、非晶質シリコン層の形成と、加熱処理による結晶化を繰り返すことによって多結晶シリコン層の積層構造を形成することができる。この加熱処理によって、先に形成された多結晶シリコンの層内の応力を緩和し、膜剥がれや基板の変形を防ぐことができる。また、さらに膜内の応力を緩和するために、シリコン層のエッチングも含めて繰り返すこともできる。このようなエッチングを含めた作製方法は、内部応力の大きい材料を構造層に用いる場合に好適である。
【００８５】
上記のように、金属を用いて結晶化を行う場合、金属を用いずに行う結晶化に比べて低温で結晶化することができるため、微小構造体を形成する基板として使用できる材料の幅が広がる。例えば、半導体層を加熱のみで結晶化させる場合、１０００℃程度の温度で１時間程度の加熱を行う必要があり、熱に被弱なガラス基板を用いることができない。しかしながら、本実施の形態のように上記金属を用いて結晶化することによって、ゆがみ点が５９３℃であるガラス基板等を用いることが可能になる。
【００８６】
上記工程のように金属を用いた結晶化は、選択的に金属を塗布（添加）することで、部分的に結晶化を行うこともできる。
【００８７】
上記のような結晶化は、レーザ条件を変化させる、選択的にレーザを照射することで、部分的に結晶化することもできる。
【００８８】
上記のように部分的に結晶化することで、様々な組み合わせの材料を得ることができる。たとえば、駆動量の多い部分のみ結晶化して、靭性を高めることができる。
【００８９】
なお第２の構造層１１８についても、同様に多結晶シリコン層を用いることができる。
【００９０】
本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【００９１】
（実施の形態３）
本発明において、構造層には様々な性質を持つシリコンやシリコンの化合物を積層させることができる。様々な性質を持つシリコン層は、その状態が非晶質、微結晶、多結晶等のいずれかを選択することによって、強度等の性質が異なるシリコンとなる。さらに多結晶であっても、結晶方向の移動による性質の違いを有するシリコン層となる。そこで本実施の形態では、構造層に用いられる層の積層構成例について説明する。
【００９２】
図６に示すように、様々な性質を持つシリコンおよびシリコンの化合物を積層させることができる。図６には、構造層１１８として、非晶質シリコン層１５０、多結晶シリコン層１５１、およびニッケルシリサイド層１５２を積層させ、空間１５３を有する形態を示す。このような機械特性の異なるものを積層することによって、必要に応じた構造層１１８を得ることができる。
また空間１５３は、上記実施の形態と同様に二つの開口部が向かい合って形成される。このとき、開口部以外の領域では、絶縁層同士が接するように折り曲げられるため、絶縁層は接着性を有するとよい。また絶縁層に有機材料を用いて形成すると、屈曲の緩衝や製品完成後に生じる衝撃も和らげることができる。
【００９３】
また、空間１５３は、封止することにより、閉じられても、いずれかで開放されていてもよい。閉空間である場合は、その空間内に気体を封じ込め、基準となる圧力を生じさせて、圧力センサとして使用することができる。
【００９４】
構造体を構成する層は、全ての層を積層した後エッチングして加工したり、一つの膜を形成する毎にエッチングして加工することが可能である。このように所望の性質を有する構造層１１８を容易に作成することが可能である。
【００９５】
なお積層させる層のそれぞれの厚さの比率によって、しなやかさと堅さのバランスを決めることができる。例えば非晶質シリコン層のダングリングボンド（未結合手）欠陥などから破壊がおきても、結晶性の高い多結晶シリコン層には破壊が伝播しにくいため、そこで破壊が止まると考えられ、非晶質シリコン層を厚く、多結晶シリコン層は相対的に薄く形成することができる。
【００９６】
また、金属を用いてレーザ結晶化した場合、シリコンの結晶成長方向が基板に対して垂直方向に進み、金属を用いないでレーザ結晶化した場合、結晶成長方向が基板に対して平行方向に進む。この両者を積層することで、さらに靭性に優れた構造層を得ることができる。結晶の成長方向が異なる膜が積層しているため、一つの層で破壊が起きても、結晶方向の違う層には亀裂が伝播しにくく、結果として破壊が起こりにくく、強度の高い構造層となる。
【００９７】
上記のような非晶質シリコン層、多結晶シリコン層、またはニッケルシリサイド層は、必要な厚さを得るために、成膜を繰り返して積層させることも可能である。たとえば、非晶質シリコン層の成膜と、加熱を繰り返してもよい。また、さらに膜内の応力を緩和するために、エッチングも含めて繰り返してもよく、非晶質シリコン層の成膜や加熱とパターニングとを繰り返す。その結果、絶縁基板上に形成された非晶質シリコン層のピーリングを防止することができる。成膜と結晶化の組み合わせは、上記した例の中から自由に選んで組み合わせることができる。
【００９８】
このように半導体層を積層させることで、しなやかさと硬さを併せ持つ構造層を得ることができる。
【００９９】
なお第２の構造層１１８についても、同様な積層構成を用いることができる。
【０１００】
本実施の形態は、上記実施の形態と自由に組み合わせることができる。
【０１０１】
（実施の形態４）
本実施の形態では、同一表面上に形成された微小電気機械式装置を組み立てる方法について説明する。
【０１０２】
微小電気機械式装置形成部分１２３が形成された第２のシート材１２５に、あらかじめアライメント用マーカー１６０を形成しておく（図７（Ａ）参照）。
【０１０３】
次に、アライメント用マーカー１６０を基準にして、第２のシート材１２５上を、物理的手段を用いて屈曲させる（図７（Ｂ）参照）。この工程により、例えば図５（Ｃ）に示されるような微小構造体を可動するための空間を備えた微小構造体と微小構造体を制御する半導体素子を組み立てることができる。
【０１０４】
図７では、アライメント用マーカー１６０を基準にして、第２のシート材１２５の中央を境界として、二つに屈曲させる例を示したが、アライメント用マーカーの種類、形状、大きさ、個数、場所は適宜選択することができ、それに合わせてシート材の折たたみパターンも適宜選択して行うことができる。
【０１０５】
また、上記工程とは異なる手段を用いて、組み立てることもできる。物理的手段を用いて、微小電気機械式装置形成部分１２３を最小単位として、第２のシート材１２５を切り出す（図８（Ａ）参照）。
【０１０６】
次に、切り出された微小電気機械式装置形成部分１２３を、あらかじめ形成されたアライメント用マーカー１６１を基準にして、屈曲させる（図８（Ｂ）参照）。この工程により、例えば図５（Ｃ）に示されるような可動するための空間を備えた微小構造体と微小構造体を制御する半導体素子を組み立てることができる。
【０１０７】
図８においては、アライメント用マーカー１６１を基準にして、微小電気機械式装置形成部分１２３の中央を境界として、二つに屈曲させる例を示したが、アライメント用マーカーの種類、形状、大きさ、個数、場所は適宜選択することができ、それに合わせて微小電気機械式装置形成部分の折たたみパターンも適宜選択して行うことができる。
【０１０８】
図８においては、微小電気機械式装置形成部分１２３の一つを最小単位とする例を示したが、微小電気機械式装置形成部分１２３の複数個を最小単位として切り出してもよい。
【０１０９】
本実施の形態において、屈曲させる境界について、あらかじめ溝を形成しておくことも可能である。溝は、レーザスクライブ法、カッター等の物理的手段、又は化学反応を用いた化学的手段等を用いて、形成することができる。この場合、溝を基準に屈曲させればよく、アライメント用マーカーは設けなくてもよい。
【０１１０】
（実施の形態５）
本実施の形態では、同一表面上に微小構造体および半導体素子を作製する方法について、実施の形態１とは異なる方法を、図面を用いて説明する。図面において、上側には上面図を示し、下側には上面図Ｏ−Ｐ、もしくはＱ−Ｒにおける断面図を示す。
【０１１１】
まず、実施の形態１と同様に、絶縁基板２０１上に剥離層２０２を形成し、剥離層２０２上に下地層２０３を形成する（図９（Ａ）参照）。
【０１１２】
下地層２０３上に、半導体層２０４、第１の構造層２０５を形成する（図９（Ｂ）の上面図、図９（Ｃ）の断面図参照）。半導体層２０４、第１の構造層２０５は、実施の形態１と同様に作製することができる。また半導体層２０４、第１の構造層２０５には、非晶質状態、微結晶状態又は結晶状態を有するシリコン層を適用することができる。
【０１１３】
実施の形態１と同様に半導体層２０４、第１の構造層２０５上に、絶縁層２０６を形成する（図９（Ｂ）の上面図、図９（Ｃ）の断面図参照）。絶縁層２０６は、半導体素子のゲート絶縁層として機能する。また実施の形態１と同様に、絶縁層等は、高密度プラズマにより作製することができる。
【０１１４】
実施の形態１と同様に絶縁層２０６上に、導電層を形成し、半導体素子のゲート電極２０７を形成する（図９（Ｄ）の上面図、図９（Ｅ）の断面図参照）。
【０１１５】
実施の形態１と同様に半導体素子を構成する半導体層２０４に不純物元素を添加してＮ型不純物領域２１１およびＰ型不純物領域２１０を形成する（図１０（Ａ）の上面図、図１０（Ｂ）の断面図参照）。
【０１１６】
プラズマＣＶＤ法等によって窒化珪素等の窒素化合物や酸化珪素等の酸化物からなる絶縁層を形成し、当該絶縁層を垂直方向の異方性エッチングすることで、ゲート電極２０７の側面に接する絶縁層、つまりサイドウォール２０８を形成する（図１０（Ａ）の上面図、図１０（Ｂ）の断面図参照）。サイドウォール２０８によって、ゲート長を短くするにつれて生じる短チャネル効果を防止することができる。
【０１１７】
Ｎ型不純物領域２１１を有する半導体層２０４に不純物元素を添加し、サイドウォール２０８下方に設けられたＮ型不純物領域２１１よりも高い不純物濃度を有する高濃度Ｎ型不純物領域２０９を形成する。上記の工程により、Ｎ型半導体素子２１２と、Ｐ型半導体素子２１３とが形成される（図１０（Ａ）の上面図、図１０（Ｂ）の断面図参照）。このとき、微小構造体を構成する第１の構造層２０５にも不純物領域が形成される。
【０１１８】
続いて、全体を覆うように絶縁層２１４を形成する（図１０（Ｃ）の上面図、図１０（Ｄ）の断面図参照）。絶縁層２１４は、絶縁性を有する無機材料や、絶縁性を有する有機材料等により形成することができる。
【０１１９】
絶縁層２１４および絶縁層２０６を順次エッチングし、コンタクトホール２１５を形成する（図１０（Ｃ）の上面図、図１０（Ｄ）の断面図参照）。エッチングには、ドライエッチング法またはウエットエッチング法を用いることができる。本実施の形態では、ドライエッチング法によりコンタクトホール２１５を形成する。
【０１２０】
絶縁層２１４上、およびコンタクトホール２１５に導電層を形成し、ソース電極、ドレイン電極２１７とする。また、第２の構造層２１８を形成する（図１１（Ａ）の上面図、図１１（Ｂ）の断面図参照）。このときに、電気回路を構成する配線を形成することができる。
【０１２１】
半導体素子部を覆うように、ＳＯＧ法、液滴吐出法等により、保護膜として機能する絶縁層２１９を形成する（図１１（Ｃ）の上面図、図１１（Ｄ）の断面図参照）。絶縁層２１９は、無機材料又は有機材料から形成することができる。例えばＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）などの炭素を含む膜、窒化珪素を含む膜、窒化酸化珪素を含む膜、エポキシ樹脂等により形成する。絶縁層２１９は膜厚が厚いため、エポキシ樹脂等の有機材料を用いると、柔軟性を失うことがなく好ましい。また絶縁層２１９は単層構造、又は積層構造として形成することができる。積層構造の場合、無機材料と有機材料を順に積層するとよい。
【０１２２】
次に、剥離層２０２が露出するように、フォトリソグラフィ法またはレーザ光の照射により絶縁層を加工して、剥離のための開口部２２０を形成する。（図１２（Ａ）参照）。
【０１２３】
開口部２２０にエッチング剤を導入して、剥離層２０２を除去する（図１２（Ｂ）参照）。エッチング剤は、フッ化ハロゲンまたはハロゲン化合物を含む気体又は液体を使用する。エッチング剤を導入すると、微小電気機械式装置形成部分２２１は、絶縁基板２０１から剥離された状態となる（図１２（Ｃ）参照）。
【０１２４】
微小電気機械式装置形成部分２２１の一方の面を、第１のシート材２２２に接着させて絶縁基板２０１から完全に剥離する（図１３（Ａ）参照）。剥離層２０２を全て除去せず一部を残した場合には、物理的手段を用いて絶縁基板２０１から微小電気機械式装置形成部分２２１を剥離する。
【０１２５】
上記工程において、微小電気機械式装置形成部分２２１と剥離層２０２との密着性が弱い場合には、剥離層２０２をエッチングにより除去する工程を省略し、物理的手段を用いて絶縁基板２０１から微小電気機械式装置形成部分２２１を剥離してもよい。
【０１２６】
続いて、微小電気機械式装置形成部分２２１の他方の面に、開口部２２３、２２４を備えた第２のシート材２２５を設け、その後加熱処理と加圧処理の一方または両方を行って、第２のシート材２２５を貼り合わせる。また、第２のシート材２２５を設けると同時または設けた後に第１のシート材２２２を剥離する（図１３（Ｂ）参照）。このとき、第２のシート材２２５の開口部２２３、２２４は、それぞれ第１の構造層２０５、第２の構造層２１８に対応する位置に設けられている。また、開口部２２３、２２４の側壁部にＣＶＤ法等によって窒化珪素等の窒素化合物や酸化珪素等の酸化物からなる絶縁層あるいはスパッタリング法等によって金属層を形成してもよい。側壁部に形成された金属層を配線として利用することもできる。
【０１２７】
そして第２のシート材２２５上に形成された微小電気機械式装置形成部分２２１を、第１の構造層２０５と第２の構造層２１８とが向かい合うように、開口部２２３と開口部２２４とが向かい合うように屈曲させる（図１３（Ｃ）参照）。すなわち、空間２２９は、開口部２２３、２２４が向かい合って形成される。このとき、開口部２２３、２２４以外の領域では、第２のシート材２２５同時が接するように折り曲げられるため、第２のシート材２２５は、接着性を有するとよい。また屈曲の衝撃を和らげるためには、絶縁層２１９は有機材料を用いて形成するとよい。また第２のシート材２２５に有機材料を用いると、無機材料を用いたときより膜厚を厚くすることができ、さらに有機材料は硬度が低いため、製品完成後に生じる衝撃も和らげることが可能である。
【０１２８】
また、空間２２９は、封止することにより、閉じられても、いずれかで開放されていてもよい。閉空間である場合は、その空間内に気体を封じ込め、基準となる圧力を生じさせて、圧力センサとして使用することができる。
【０１２９】
このような工程を用いることによって、第２のシート材２２５に両端を囲まれ、下地層２０３で上下を囲まれた、つまり第２のシート材２２５及び下地層２０３によって周囲を囲まれた空間２２９が形成される。そして、同一表面上に微小構造体２２６と、半導体素子２２７、２２８を形成することができる（図１３（Ｃ）参照）。同一表面上に微小構造体および半導体素子を作製することで、また、微小構造体を可動するための空間を形成する工程、微小構造体及び半導体素子のパッケージをする工程を簡略化することで、製造コストのかからない、生産タクトのよい微小電気機械式装置を提供することができる。
【０１３０】
また、微小電気機械式装置の種類、使用目的に応じて、フィルムなどで微小電気機械式装置を覆い、保護するような構成を用いてもよい。
【０１３１】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【０１３２】
（実施の形態６）
本実施の形態では、本発明の微小電気機械式装置の構成例について図面を用いて説明する。
【０１３３】
図１４に、本発明の微小電気機械式装置の概念図を示す。本発明の微小電気機械式装置１１は、半導体素子を有する電気回路部１２、および微小構造体によって構成されている構造体部１３を有する。電気回路部１２は、微小構造体を制御する制御回路１４や、外部の制御装置１０と通信を行うインターフェース１５等を有する。また構造体部１３は、微小構造体により構成され、センサ１６やアクチュエータ１７、スイッチ等の機能を有する。
【０１３４】
アクチュエータとは、信号（主に電気信号）を物理量に変換する構成要素を意味する。
【０１３５】
また、電気回路部１２は、構造体部１３が得た情報を処理するための中央演算処理装置等を有することも可能である。
【０１３６】
外部の制御装置１０は、微小電気機械式装置１１を制御する信号を送信する、微小電気機械式装置１１が得た情報を受信する、または微小電気機械式装置１１に駆動電力を供給する等の動作を行う。
【０１３７】
本発明は上記構成例のみに限定されることはない。すなわち、本発明は微小電気機械式装置内部に、半導体素子を有し、微小構造体を制御する電気回路、および電気回路によって制御される微小構造体を有することを特徴とする。
【０１３８】
従来、ミリメートル単位以下といった微小なものを扱う場合、まず、微小な対象物の構造を拡大し、人間やコンピュータがその情報を得て情報処理および動作の決定を行い、そして、その動作を縮小して微小な対象物に伝えるというプロセスを必要としていた。
【０１３９】
しかし、本発明の微小電気機械式装置は、人間やコンピュータが上位概念的な命令を伝えるだけで、微小なものを扱うことが可能になる。すなわち、人間やコンピュータが目的を決定して命令を伝えると、当該微小電気機械式装置はセンサ等を用いて対象物の情報を得て情報処理を行い、行動を取ることができる。
【０１４０】
上記例では、対象物が微小なものであると仮定した。これは例えば、対象物自体はメートル単位の大きさを有するが、その対象物から発せられる微小な信号（例えば、光や圧力の微小な変化）等を含むとしている。
【０１４１】
本発明の微小電気機械式装置は、マイクロマシンの分野に属するものであり、マイクロメートルからミリメートル単位の大きさを有する。また、ある機械装置の部品として組み込まれるために作製される場合は、組み立て時に扱いやすいよう、メートル単位の大きさを有する場合もある。
【０１４２】
（実施の形態７）
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した微小電気機械式装置の例を説明する。本発明の微小電気機械式装置は、微小構造体でセンシング素子を作製したセンサ装置を構成することができる。
【０１４３】
図１５（Ａ）に、本発明の微小電気機械式装置の一形態であるセンサ装置３０１の構成を示す。本実施の形態のセンサ装置３０１は、半導体素子を有する電気回路部３０２、および微小構造体によって構成されている構造体部３０３を有する。
【０１４４】
構造体部３０３は、外界の圧力や物質の濃度、気体や液体の流量等を検知する、微小構造体によって構成される検知素子３０４を有する。
【０１４５】
電気回路部３０２は、Ａ／Ｄ変換回路３０５、制御回路３０６、インターフェース３０７、およびメモリ３０８等を有する。
【０１４６】
Ａ／Ｄ変換回路３０５は、センシング素子から伝えられた情報をデジタル信号に変換する。制御回路３０６は、当該デジタル信号をメモリに記憶する等、Ａ／Ｄ変換回路を制御する。インターフェース３０７は、外部の制御装置３１０から駆動電力を受ける、制御信号を受信する、または外部の制御装置３１０へセンシング情報を送信する、等を行う。メモリ３０８は、センシング情報や、センサ装置固有の情報等を記憶する。
【０１４７】
また、電気回路部３０２は、構造体部３０３から受信した信号を増幅する増幅回路や、構造体部３０３が得た情報を処理するための中央演算処理回路等を有することも可能である。
【０１４８】
外部の制御装置３１０は、センサ装置３０１を制御する信号を送信する、センサ装置３０１が得た情報を受信する、またはセンサ装置３０１に駆動電力を供給する等の動作を行う。
【０１４９】
上記構成を有するセンサ装置３０１によって、外界の圧力や物質の濃度、気体や液体の流量、温度等を検知することができる。また、当該センサ装置が中央処理演算回路を有することで、検知した情報をセンサ装置内で処理し、他の装置を制御する制御信号を生成し出力するようなセンサ装置を実現することも可能である。
【０１５０】
図１５（Ｂ）に、検知素子３０４の構造例を、断面図によって示す。図１５に示す検知素子３０４は、上記実施の形態における第１の構造層が第１の導電層３２０となり、上記実施の形態における第２の構造層が上記実施の形態における第２の導電層３２１となるような容量を有し、空間３２３を有する。さらに、第１の導電層３２０は、空間３２３があるため、静電力や圧力等を受けて可動することができる。すなわち、検知素子３０４は、第１の導電層と第２の導電層との間の距離が変化する、つまり空間が変形することによる可変容量を備える。
【０１５１】
また、空間３２３は、封止することにより、閉じられても、いずれかで開放されていてもよい。閉空間である場合は、その空間内に気体を封じ込め、基準となる圧力を生じさせて、圧力センサとして使用することができる。
【０１５２】
この構造を利用して、検知素子３０４は、圧力によって第１の導電層３２０が可動する圧力検知素子として利用することができる。
【０１５３】
また、図１５（Ｂ）に示す検知素子３０４において、第１の導電層３２０を、熱膨張率の異なる２種類の物質を積層させて作製することができる。この場合、第１の導電層３２０は温度変化によって可動するので、検知素子３０４は、温度検知素子として利用することが可能である。
【０１５４】
本発明は上記の構成例のみに限定されることはない。すなわち、本実施の形態ではセンサ装置内部に、半導体素子を有し微小構造体を制御する電気回路、および電気回路によって制御される微小構造体で構成され、何らかの物理量を検知する検知素子を有することを特徴とする。さらに、上記センサ装置は、上記実施の形態で説明した作製方法を用いて作製されていることを特徴とする。
【０１５５】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【０１５６】
（実施の形態８）
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した微小電気機械式装置の具体的な例を説明する。本発明の微小電気機械式装置は、記憶素子に微小構造体を有する記憶装置を構成することができる。本実施の形態では、デコーダ等の周辺回路は半導体素子等を用いて構成し、メモリセル内部を、微小構造体を用いて構成する記憶装置の例を示す。
【０１５７】
図１６に、本発明の微小電気機械式装置の一形態である記憶装置４０１の構成を示す。
【０１５８】
記憶装置４０１は、メモリセルアレイ４０２、デコーダ４０３、４０４、セレクタ４０５、読み出し・書き込み回路４０６を有する。上記デコーダ４０３、４０４、セレクタ４０５の構成は、公知のものを用いることができる。
【０１５９】
メモリセル４０９は、例えば、記憶素子を制御するスイッチ素子４０７および記憶素子４０８を有することができる。本実施形態で説明する記憶装置４０１は、当該スイッチ素子４０７、および／または記憶素子４０８が微小構造体で構成されていることを特徴とする。
【０１６０】
図１７にメモリセル４０９の構成例を示す。図１７（Ａ）はメモリセル４０９の回路図、図１７（Ｂ）に構造の断面図を示している。
【０１６１】
図１７（Ａ）に示すように、メモリセル４０９は、トランジスタ４１０で構成されたスイッチ素子４０７、および微小構造体で構成された記憶素子４０８で構成される。
【０１６２】
図１７（Ｂ）が示すように、記憶素子４０８は、上記実施の形態で説明した作製方法を用いて作製された微小構造体であて、空間４１２を有する。記憶素子４０８は、構造層が導電層となり、空間４１２を介したコンデンサである。そして、導電層の一方は、トランジスタ４１０の二つの高濃度不純物領域の一方に接続されている。
【０１６３】
また、空間４１２は、封止することにより、閉じられても、いずれかで開放されていてもよい。閉空間である場合は、その空間内に気体を封じ込め、基準となる圧力を生じさせて、圧力センサとして使用することができる。
【０１６４】
また、導電層の一方は、記憶装置４０１が有する全てのメモリセル４０９の記憶素子４０８に共通して接続されている。当該導電層は、記憶装置の読み出し時、および書き込み時に、全ての記憶素子に共通の電位を与えるものであり、本明細書においては共通電極４１１と記載する場合がある。
【０１６５】
上記構成を有する記憶装置は、揮発性のメモリ、代表的にはＤＲＡＭ（Ｄｉｎａｍｉｃ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）として使用することができる。また、作製工程においてコンデンサのギャップを変化させることでマスクロムとして使用することもできる。記憶素子を破壊させるような手段によりライトワンス型のメモリとして使用することもできる。記憶装置における周辺の回路構成および駆動方法等は、公知の技術を用いることができる。
【０１６６】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【０１６７】
（実施の形態９）
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した微小電気機械式装置の例を説明する。
【０１６８】
本発明の微小電気機械式装置は、例えば、特定の細胞を分別する分別装置として構成することができる。以下に当該分別装置の説明を行う。
【０１６９】
図１８に、本実施の形態の分別装置の基本的な構成例を示す。ここでは、分別装置の例として、２種類以上の細胞から特定の細胞を分別する分別装置を説明する。
【０１７０】
分別装置５０１は、電気回路部５０２および構造体部５０３に大別され、構造体部５０３は検知素子５０４、および複数の開閉手段５０５を有する。電気回路部５０２は信号処理手段５０６、開閉制御手段５０７、情報記憶手段５０８、および通信手段５０９を有する。
【０１７１】
ここで、検知素子５０４および開閉手段５０５は、分別する細胞程度の大きさを有する微小構造体によって構成する。検知素子５０４は、一つの開閉手段５０５に隣接して一つ設けられ、どのような細胞が開閉手段５０５の近くに存在するかを検知する。開閉手段５０５は通過口を有し、開閉制御手段５０７からの制御信号を受け、特定の細胞が近くに存在したときのみ通過口を開いて特定の細胞を通過させる。
【０１７２】
信号処理手段５０６は、検知素子５０４から伝えられる信号を、増幅、Ａ／Ｄ変換等で加工し、開閉制御手段５０７に伝達する。開閉制御手段５０７は、検知素子５０４から伝えられた信号をもとに開閉手段５０５を制御する。情報記憶手段５０８は、当該分別装置５０１を動作させるプログラムファイルや分別装置５０１固有の情報等を記憶している。通信手段５０９は、外部の制御装置５１０と通信を行う。
【０１７３】
外部の制御装置５１０は、通信手段５１１、情報処理手段５１２、表示手段５１３、および入力手段５１４等を有する。
【０１７４】
通信手段５１１は、分別装置５０１を制御する信号を送信する、分別装置５０１が得た情報を受信する、または分別装置５０１に駆動電力を供給する等を行う。情報処理手段５１２は、分別装置５０１から受信した情報を処理する、入力手段から入力された情報を分別装置５０１に伝えるために処理する、等を行う。表示手段５１３は、分別装置５０１から得られた情報や分別装置５０１の動作状況等を表示する。入力手段５１４は、情報を入力する手段を提供する。
【０１７５】
図１８（Ｂ）に分別装置５０１を利用する一形態を示す。上記構成を有する分別装置５０１は、混合細胞層５２０および特定細胞層５２１との間に設置される。分別装置５０１は外部の制御装置５１０から、どの細胞を分別するか、等の情報を受信すると、検知素子５０４によって開閉手段５０５のすぐ近くにどのような細胞が存在するかを検出する。次に、信号処理手段５０６によって検出信号を加工して開閉制御手段５０７に伝える。開閉制御手段５０７は、開閉手段５０５のすぐ近くに分別するべき細胞が存在する時のみ通過口を開くように開閉手段５０５を制御する。そして、開閉手段５０５は開閉制御手段５０７からの制御をうけて、分別する細胞のみを通過口から通過させる。
【０１７６】
上記動作により、分別装置５０１は２種類以上の細胞から特定の細胞を分別することができる。上記の構成を用いることによって、紫外線を照射すると蛍光する細胞のみを分別するように制御することができる。さらには、微小な粒界、例えば、放射性物質を含む粒子のみを分別する、磁性を有する鉱石の粒子のみを分別する、等の機能を有する分別装置を実現することができる。また、上記分別装置５０１は、細胞の分別のみに制限されない。例えば、特定の気体を分別する装置として構成することも可能である。
【０１７７】
本発明は、上記の分別装置５０１、混合細胞層５２０、特定細胞層５２１、および外部の制御装置５１０を有し、複数の細胞から特定の細胞を分別する分別システムを提供することができる。
【０１７８】
なお、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【０１７９】
（実施の形態１０）
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した微小電気機械式装置と無線通信技術とを用いた例を説明する。
【０１８０】
近年、情報を電子回路に記憶する無線チップ、無線チップが記憶する情報を読み書きするリーダライタ、および、読み取った情報の処理やリーダライタの制御等を行う上位システムで構成される個体識別管理通信技術が利用されている。本実施の形態は当該無線チップを用いるものであるが、無線チップは、無線通信ＩＤタグ、ＩＣタグ、無線タグ等、様々な名称で呼ばれることが多いが、本明細書中では半導体装置と記載する。半導体装置は基本的に無電池方式で、リーダライタから放射される電磁波により駆動電力を得て、リーダライタと無線通信を行う。
【０１８１】
図１９（Ａ）に、本実施の形態の構成を示す。本実施の形態の半導体装置６０１は、アンテナ６０２、微小電気機械式装置６０３、および電気回路６０４を有する。電気回路６０４は、無線通信回路６０５、および処理回路６０６を有し、アンテナ６０２は無線通信回路に接続され、微小電気機械式装置６０３は処理回路６０６に接続される。
【０１８２】
アンテナ６０２および無線通信回路６０５は、外部に設置されるリーダライタ６０７から放射される電磁波を受信し、半導体装置６０１を駆動するための駆動電力の供給を受ける。そして、電磁波を介してリーダライタ６０７と情報の送受信を行う。処理回路６０６は、リーダライタ６０７から受信した情報をもとに微小電気機械式装置６０３を制御する、または微小電気機械式装置６０３が外界の対象６１０から受けた情報を処理する、等の動作を行う。処理回路６０６は、微小電気機械式装置６０３から得て処理を行った情報、およびリーダライタ６０７から伝えられた情報を合わせて処理し微小電気機械式装置６０３を制御する、フィードバック機構を有することもできる。
【０１８３】
リーダライタ６０７は、電磁波を介して半導体装置６０１に電力供給を行い、また、電磁波を介して半導体装置６０１と情報の送受信を行う。リーダライタ６０７の動作は、上位システム、例えばここではコンピュータ６０８によって制御される。リーダライタ６０７およびコンピュータ６０８は、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ）等の通信回線を介して接続されていても良いし、赤外線等を用いて無線通信を行うことも可能である。
【０１８４】
また、図１９（Ｂ）に示すように、本発明の半導体装置６０１はアンテナ６０２および電気回路６０４を有し、電気回路６０４は半導体素子６３１および微小電気機械式装置６３２によって構成することもできる。電気回路６０４は、図１９（Ａ）と同様、無線通信回路および処理回路等を有し、アンテナ６０２は電気回路６０４において無線通信機能を有する回路に接続される。例えば、応答速度の速い微小電気機械式装置６３２を用いて回路を構成することによって、より高い周波数を用いた無線通信を行うことが可能となる。
【０１８５】
本実施の形態の半導体装置６０１は、図に示すように、アンテナ６０２および無線通信回路６０５を有することによって、外部から駆動電力および制御信号を入力するための配線を有さず、物理的に他と接続する必要がない。
【０１８６】
図２０に、半導体装置６０１が有する電気回路６０４の詳細な構成を説明する。まず、電気回路６０４は、外部（ここではリーダライタ６０７）から放射される電磁波を受信して半導体装置６０１を駆動させる電力を生成し、さらに、外部と無線で通信を行う機能を有する。そのため電気回路６０４は、電源回路６１１、クロック発生回路６１２、復調回路６１３、変調回路６１４、復合化回路６１５、符号化回路６１６、および情報判定回路６１７等、無線通信に必要な様々な回路を有する。また、無線通信に使用する電磁波の周波数や通信方法によって、異なる回路構成を有する場合がある。
【０１８７】
また、電気回路６０４は微小電気機械式装置６０３を制御する、リーダライタ６０７からの情報を処理する等の機能を有する。そのため電気回路６０４は、メモリ、メモリ制御回路、演算回路等を有する。図に示した例では、メモリ６２１、メモリ制御回路６２２、演算回路６２３、構造体制御回路６２４、Ａ／Ｄ変換回路６２５、信号増幅回路６２６を有する。
【０１８８】
電源回路６１１はダイオードおよび容量を有し、アンテナ６０２に発生した交流電圧を整流して定電圧を保持し、当該定電圧を各回路に供給することができる。クロック発生回路６１２はフィルタや分周回路を有し、アンテナ６０２に発生した交流電圧をもとに必要な周波数のクロックを発生させ、当該クロックを各回路に供給することができる。ここで、クロック発生回路６１２が生成するクロックの周波数は、基本的にリーダライタ６０７と半導体装置６０１とが通信に用いる電磁波の周波数以下である。また、クロック発生回路６１２はリングオシレータを有し、電源回路６１１から電圧を入力して任意の周波数のクロックを生成することも可能である。
【０１８９】
復調回路６１３はフィルタや増幅回路を有し、アンテナ６０２に発生した交流電圧に含まれる信号を復調することができる。復調回路６１３は、無線通信に用いる変調方式によって異なる構成の回路を有する。復合化回路６１５は、復調回路６１３によって復調された信号を復合化する。この復合化された信号が、リーダライタ６０７より送信された信号である。情報判定回路６１７は比較回路等を有し、復合化された信号がリーダライタ６０７より送信された正しい信号であるか否かを判定することができる。正しい情報であると判断された場合、情報判定回路６１７は各回路（例えば、メモリ制御回路６２２や演算回路６２３、構造体制御回路６２４等）に正しいことを示す信号を送信し、その信号を受けた回路は所定の動作を行うことができる。
【０１９０】
符号化回路６１６は、半導体装置６０１からリーダライタ６０７へ送信するデータを符号化する。変調回路６１４は、符号化されたデータを変調し、アンテナ６０２を介してリーダライタ６０７へ送信する。
【０１９１】
リーダライタへ送信するデータは、メモリが記憶している半導体装置固有のデータや、半導体装置が有する機能により得られたデータである。半導体装置固有のデータとは、例えば、半導体装置が不揮発性のメモリを有し、当該不揮発性のメモリに記憶される個体識別情報等のデータである。半導体装置が有する機能により得られたデータとは、例えば、微小電気機械式装置によって得られたデータや、それらをもとに何らかの演算を行ったデータ等である。
【０１９２】
メモリ６２１は、揮発性メモリ、および不揮発性メモリを有することができ、半導体装置６０１固有のデータや、微小電気機械式６０３から得られた情報等を記憶する。図にはメモリ６２１が一つのみ記載されているが、記憶する情報の種類や、半導体装置６０１の機能に応じて複数種類のメモリを有することも可能である。メモリ制御回路６２２は、メモリ６２１に記憶されている情報を読み出す、およびメモリ６２１に情報を書き込む場合にメモリ６２１を制御する。具体的には、書き込み信号、読み出し信号、メモリ選択信号等を生成する、アドレスを指定する、等の動作を行うことができる。
【０１９３】
構造体制御回路６２４は、微小電気機械式装置６０３を制御するための信号を生成することができる。例えば、リーダライタ６０７からの命令によって微小電気機械式装置６０３を制御する場合には、復合化回路６１５によって復合化された信号をもとに微小電気機械式装置６０３を制御する信号を生成する。また、メモリ６２１内に微小電気機械式装置６０３の動作を制御するプログラム等のデータが記憶されている場合は、メモリ６２１から読み出したデータをもとに微小電気機械式装置６０３を制御する信号を生成する。そのほかにも、メモリ６２１内のデータ、リーダライタ６０７からのデータ、および微小電気機械式装置６０３から得られたデータをもとに微小電気機械式装置６０３を制御するための信号を生成するフィードバック機能を有することも可能である。
【０１９４】
演算回路６２３は、例えば、微小電気機械式装置６０３から得られたデータの処理を行うことができる。また、上記の構造体制御回路６２４がフィードバック機能を有する場合の、情報処理等を行うことも可能である。Ａ／Ｄ変換回路６２５は、アナログデータとデジタルデータとの変換を行う回路であり、微小電気機械式装置６０３へ制御信号を伝達する、または微小電気機械式装置６０３からのデータを変換して各回路に伝達することができる。信号増幅回路６２６は、微小電気機械式装置６０３から得られる微小な信号を増幅してＡ／Ｄ変換回路６２５へ伝達することができる。
【０１９５】
電気回路６０４は上記に説明した回路等を有することができる。図１９では、電気回路が無線通信回路６０５および処理回路６０６を有するとしたが、図２０を用いて説明した詳細な回路は、どこまでが無線通信回路６０５でありどこまでが処理回路６０６と明確に区別することができず、半導体装置作製者の判断にゆだねられる。これは、例えばメモリ６２１は、無線通信回路６０５および処理回路６０６のどちらが有することができるからである。さらに具体的な例を挙げるならば、電気回路６０４は、半導体装置固有の情報を記憶するための書き換え不可能な不揮発性メモリと、微小電気機械式装置を制御するデータおよび微小電気機械式装置から得られたデータを記憶するための書き換え可能な不揮発性メモリとを有し、書き換え不可能な不揮発性メモリは無線通信回路６０５とし、書き換え可能な不揮発性メモリを処理回路６０６と分けることも可能である。
【０１９６】
したがって、電気回路６０４は無線通信を行うための回路である無線通信回路６０５と微小電気機械式装置６０３を制御し、リーダライタ６０７からの命令を処理する処理回路６０６とを有する。それらの機能を実現するための具体的な回路としては、図２０を用いて説明した、電源回路６１１やメモリ６２１等を有する。これらの回路が無線通信回路６０５を構成するか、処理回路６０６を構成するかは、半導体装置６０１が有する機能等により変わることがある。
【０１９７】
本実施の形態では微小電気機械式装置６０３として、実施の形態１を用いる例を説明するが、本実施の形態は上記実施の形態と自由に組み合わせて行うことができる。
【０１９８】
実施の形態１における導電層１１７を形成する工程において、アンテナ６５０を形成する（図２１（Ａ）参照）。
【０１９９】
また、図２１（Ｂ）に示すように、第２のシート材１２５の外側にアンテナ６５１を形成することもできる。この場合、あらかじめアンテナ６５１と電気的に接続するような配線６５２を形成しておく。これにより、無線通信を利用した半導体装置を作製することができる。また、微小電気機械式装置形成部を作製するときに、同時に圧電材料や熱電材料などを用いて発電素子を作製し、半導体装置の駆動電圧を得る構造とすることもできる。
このとき、上記発電素子及びアンテナ６５１の両方を備えた半導体装置を作製し、安定して電力を供給する構成としてもよい。さらには、微小電気機械式装置が有する微小構造体を構成する薄膜材料やその構造を変化させることで、蓄電機能を有する構造体（蓄電体又はバッテリー）を作製することができる。そして、上記発電素子やアンテナによって得た電力を蓄電体に蓄え、そこから半導体装置に電力を供給することができる。このように本発明によって作製される半導体装置に発光素子や蓄電体を蓄えることによって、回路等に安定した電力を供給することができる。また、一定の電力を供給することにより、半導体装置の無線通信距離や使用時間を長くすることができる。
【０２００】
（実施の形態１１）
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した半導体装置の具体的な構成および使用の例を、図面を用いて説明する。
【０２０１】
ここでは、微小電気機械式装置の動作信号を無線で送信する、または疾病の患部に薬剤を吐出する、危険な薬品の調合を行う等の機能を有する半導体装置の例について説明する。
【０２０２】
図２２に、本実施の形態における微小電気機械式装置７００の構成例を示す。微小電気機械式装置７００は、薬剤、薬品等を貯めるタンク７０１と、薬剤、薬品等を吐出するための吐出口７０２を備える。また、リーダライタとの無線通信を行うためのアンテナ６５０が形成されている。
【０２０３】
タンク７０１は、いずれかで開放された空間ともいえる。
【０２０４】
微小電気機械式装置７００は外部に設置されたリーダライタから放射される電磁波により駆動電力を得て、リーダライタと無線通信を行う。そして、リーダライタより動作信号を受信した微小電気機械式装置７００は、微小構造体の第１の構造層および第２の構造層との間に異なる極性の電荷を付与される、つまり電圧を印加され、静電力によって第１の構造層が第２の構造層側へ引きつけられてたわむことにより、タンク７０１の薬剤、薬品等７０３を吐出口７０２より吐出するように動作をする（図２３参照）。
【０２０５】
図２４（Ａ）に示す半導体装置７０４は、保護層によってコーティングされたカプセル７０５内に本実施の形態の微小電気機械式装置７００が設けられている。また、微小電気機械式装置７００の吐出口７０２からの流路７０６が設けられている。流路７０６を設けることなく、微小電気機械式装置７００の吐出口７０２から直接カプセル７０５外に吐出してもよい。カプセル７０５と微小電気機械式装置７００との間には、充填剤７０７が満たされていてもよい。
【０２０６】
カプセルの表面に設けられた保護層は、ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）、窒化珪素、酸化珪素、酸窒化珪素、又は窒化炭素を含んでいることが好ましい。カプセルや充填材は公知のものを適宜用いる。カプセルに保護層を設けることで、体内でカプセルや半導体装置が溶解、変性することを防止することが可能である。
【０２０７】
さらにカプセル最外面を楕円球状のように丸みを帯びた形状にしておくことによって人体を傷つけることもなく、安全に利用することができる。
【０２０８】
本実施の形態の半導体装置７０４は、人体の中に投入し、疾病の患部に薬剤を注入することができる。また、半導体装置７０４に物理量や化学量を測定して生体の機能データを検出するセンサや患部細胞をサンプリングする採取体等の付加機能を付けることにより、得られた情報を電気回路によって信号変換、情報処理を行い、無線通信によってリーダライタへ送信することが可能である。半導体装置が有する電気回路の構成によっては、微小電気機械式装置によって得られた情報をもとに、疾病患部を探索して移動する、患部を観察して薬剤の注入をするか否かの判断を行う、等の高度な機能を持たせることも可能である。
【０２０９】
図２４（Ｂ）に示すように、被験者７０８が半導体装置７０４を嚥下し、薬剤を投入すべき所定の位置まで体内腔７０９を移動させる。リーダライタ７１０により半導体装置７０４の制御、無線通信を行い、薬剤の吐出を行う。
【０２１０】
本実施の形態の半導体装置７０４は、医療目的に限定されず、遠隔操作可能な吐出装置として幅広く利用することができる。例えば、薬品の調合時に、有害なガスが発生する、爆発の可能性があるなど、作業者に危険が伴う作業において、本実施の形態の半導体装置７０４の微小電気機械式装置７００のタンク７０１に薬品を充填し、遠隔操作をすることで、薬品の調合を行うことができる。これにより作業者への危険性はかなり低減される。
【０２１１】
（実施の形態１２）
本実施の形態では、上記実施の形態で説明した半導体装置の具体的な構成および使用の別の例を、図面を用いて説明する。
【０２１２】
ここでは、微小電気機械式装置を圧力センサとして用いる半導体装置の例について説明する。
【０２１３】
図２５（Ａ）に示すように、本実施の形態の微小電気機械式装置８０１は、第１の導電層８０２と第２の導電層８０３とから構成される検知素子８０４を備えている。また空間８１６を有する。空間８１６を有するため、第１の導電層８０２は静電力や圧力等を受けて可動することができる。すなわち、検知素子８０４は、第１の導電層と第２の導電層との間の距離が変化する、つまり空間が変形することによる可変容量を備える。
【０２１４】
また、空間８１６は、封止することにより、閉じられても、いずれかで開放されていてもよい。閉空間である場合は、その空間内に気体を封じ込め、基準となる圧力を生じさせて、圧力センサとして使用することができる。
【０２１５】
この構造を利用して、検知素子８０４は、圧力によって第１の導電層８０２が可動する圧力センサとして利用することができる。
【０２１６】
また、微小電気機械式装置８０１は、リーダライタとの無線通信を行うためのアンテナ８０５が形成されている。リーダライタから放射される電磁波により駆動電力を得て、電磁波を介してリーダライタと情報の送受信を行う。
【０２１７】
図２５（Ｂ）に、微小電気機械式装置８０１を圧力センサとして用いる場合の具体例を示す。自動車のタイヤ８０６の空気圧が低下すると、タイヤ８０６の変形量が大きくなり、抵抗が増加し、結果として燃費が悪化したり、事故に繋がったりする。本実施の形態の半導体装置では、比較的簡便にかつ日常的に、タイヤ８０６の空気圧をモニターするシステムを提供することができる。
【０２１８】
図２５（Ｂ）に示すように、微小電気機械式装置８０１を保護層によってコーティングした半導体装置８０７をタイヤ８０６のホイール８０８部分に設置する。半導体装置８０７は複数設置すると好ましい。このとき、半導体装置８０７は互いの間隔が等しくなるように配置する。
【０２１９】
そして、半導体装置８０７にリーダライタ８０９を近づけ、無線通信を行うことで、タイヤ８０６の空気圧の情報を得ることができる。リーダライタ８０９は、車両に搭載してもよい。無線通信技術等は、上記実施の形態１０と同様である。
【０２２０】
本実施の形態であれば、ガソリンスタンド等の自動車整備工場へ行くことなく、比較的簡便にかつ日常的にタイヤの空気圧をモニターすることができる。車両にリーダライタを搭載した場合、タイヤの空気圧を常時モニターすることができ、パンクを未然に防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【０２２１】
【図１】本発明の微小電気機械式装置を作製する方法を説明する図。
【図２】本発明の微小電気機械式装置を作製する方法を説明する図。
【図３】本発明の微小電気機械式装置を作製する方法を説明する図。
【図４】本発明の微小電気機械式装置を作製する方法を説明する図。
【図５】本発明の微小電気機械式装置を作製する方法を説明する図。
【図６】本発明の微小電気機械式装置を作製する方法を説明する図。
【図７】本発明の微小電気機械式装置を組み立てる方法を説明する図。
【図８】本発明の微小電気機械式装置を組み立てる方法を説明する図。
【図９】本発明の微小電気機械式装置を作製する方法を説明する図。
【図１０】本発明の微小電気機械式装置を作製する方法を説明する図。
【図１１】本発明の微小電気機械式装置を作製する方法を説明する図。
【図１２】本発明の微小電気機械式装置を作製する方法を説明する図。
【図１３】本発明の微小電気機械式装置を作製する方法を説明する図。
【図１４】本発明の半導体装置の一形態を説明する図。
【図１５】センサの構成を説明する図。
【図１６】メモリセルの構成を説明する図。
【図１７】メモリセルの構成を説明する図。
【図１８】本発明の半導体装置の一形態を説明する図。
【図１９】本発明の半導体装置の一形態を説明する図。
【図２０】本発明の半導体装置の一形態を説明する図。
【図２１】本発明の半導体装置の一形態を説明する図。
【図２２】本発明の半導体装置の一形態を説明する図。
【図２３】本発明の半導体装置の一形態を説明する図。
【図２４】本発明の半導体装置の一形態を説明する図。
【図２５】本発明の半導体装置の一形態を説明する図。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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