專利名稱：：一種圖案化方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種圖案化或平版印刷方法，該方法可用作將圖案轉(zhuǎn)移至物體或半導(dǎo)體晶片之類基材的標(biāo)準(zhǔn)平版印刷方法的替代方法。
背景技術(shù)：
：微電子學(xué)的快速發(fā)展常以Moore定律代表，該定律預(yù)示，每個集成電路中的晶體管數(shù)量將會保持每兩年翻一倍。這種翻一倍的情況要求每個晶體管的物理尺寸隨著每一代集成電路的發(fā)展而縮小。但是，實現(xiàn)這種縮小的難度越來越大，達到無法在經(jīng)濟上可行地繼續(xù)遵循Moore定律的程度，這是因為新一代集成電路的復(fù)雜程度和開發(fā)需要的時間成指數(shù)增加。另一方面，對更小和/或更快的電子、光學(xué)和/或其他種類器件的巨大需求證明在某些情況下如此高的開發(fā)費用是必要的。但是，開發(fā)更小的器件仍然面臨相當(dāng)大的挑戰(zhàn)，特別是當(dāng)這些器件的特征尺寸達到納米規(guī)格時。具體地說，如InternationalTechnologyRoadmapforSemiconductors(國際半導(dǎo)體技術(shù)地圖)的2004更新版(http:〃www.itrs.net/Common/2004Update/2004—07—Lithogr叩hy.pdf)中所述，用來通過確定器件和電路功能部件的側(cè)向尺寸而使集成電路的各層圖案化的平版印刷方法面臨更高難度的挑戰(zhàn)。在本領(lǐng)域中，用來確定這些側(cè)向尺寸的方法一般稱為圖案化或平版印刷方法(后者與傳統(tǒng)印刷方法類似)。因此，通常認(rèn)為圖案化或平版印刷方法是一種在物體表面上確立需要的、任意形狀一個或多個二維區(qū)域的配置或布局的方法，所述物體通常是半導(dǎo)體晶片，半導(dǎo)體晶片可以是已進行部分加工，使其包括一個或多個改性和/或沉積的層。一般情況下，然后對經(jīng)過圖案化的物體進一步加工，以提供改性或沉積的區(qū)域的相應(yīng)圖案。例如，可以只在這些一個或多個區(qū)域上選擇性地沉積另一種物質(zhì)的層，或者進行補足沉積(即，在除了這些區(qū)域之外的所有部分上進行沉積)，或者對這些區(qū)域或它們的補足區(qū)域進行改性。這稱為將需要的圖案"轉(zhuǎn)移"至該物體，認(rèn)為經(jīng)過圖案化的表面復(fù)制了該圖案。另外，應(yīng)當(dāng)將詞語"圖案"理解為包括以下的情況只確定一個區(qū)域，不一定要求該圖案或各區(qū)域具有任何對稱性、規(guī)律性或重復(fù)性。盡管近來在分辨率強化技術(shù)和無掩模、浸沒、遠紫外、電子束投射和鄰近電子平版印刷(proximityelectronlithgraphic)方法與系統(tǒng)方面取得了進步，對于近期平版印刷術(shù)的許多要求都沒有已知的可制造的解決方案。因此，需要進行圖案化或者平版印刷法，或者在物體上制造一個或多個圖案化區(qū)域的新技術(shù)。另外，還有一些需要平版印刷或其他圖案化方法的其他微電子和光電子應(yīng)用，但是這些應(yīng)用的主要關(guān)注點是低成本和/或大面積的圖案化，而非小的特征尺寸。這些應(yīng)用的例子包括平板顯示器(FPD)、光生伏打器件、混合電路、微電子機械系統(tǒng)(MEMS)、集成通信電路、微電子模塊、射頻識別(RFID)標(biāo)簽和用于液晶顯示器(LCD)的薄膜晶體管(TFT)，包括電視屏幕。由于這些應(yīng)用中許多都涉及對硅或其他半導(dǎo)體材料進行圖案化，所以基于柔性有機材料或塑料材料的應(yīng)用范圍在不斷增加。在這些情況下，可以通過例如微接觸印刷、微轉(zhuǎn)移圖案化和液體壓紋(liquidembossing),或者通過使用光刻法實現(xiàn)對材料的圖案化，但是其具有的功能允許以較高分辨率進行大面積的圖案化。然而，這些領(lǐng)域中在關(guān)于成本效率、重復(fù)性、側(cè)向分辨率(lateralresolution)和特征清晰度、減少大面積圖案化的裝訂(stitching)誤差、制造不會因為長期使用而顯著劣化的母模和"印模"、需要與加工時和硅不相容的基材一起進行加工、減少工藝步驟的數(shù)量、以及減少對基材進行需要的圖案化所要求的相關(guān)高成本固定設(shè)備方面仍然存在大量挑戰(zhàn)。因此，需要提供這樣一種圖案化方法，該方法降低了以上的一種或多種難度，或者至少提供了一種有用的替代途徑。
發(fā)明內(nèi)容根據(jù)本發(fā)明，提供了一種圖案化方法，其包括對物體的一個或多個區(qū)域施加壓力和解除壓力，使所述物體的一個或多個區(qū)域的相發(fā)生轉(zhuǎn)變，經(jīng)轉(zhuǎn)變的一個或多個區(qū)域具有代表預(yù)定圖案的相應(yīng)的預(yù)定形狀。采用本發(fā)明的優(yōu)選實施方式可以在物體中產(chǎn)生選定區(qū)域的、壓力引發(fā)的相變，這種相變在選定區(qū)域中導(dǎo)致一種或多種非晶相和/或晶相，這些非晶相和/或晶相相對于該物體的一個或多個周圍的、未轉(zhuǎn)化區(qū)域表現(xiàn)出不同的電、熱、機械、光、化學(xué)性質(zhì)、材料去除和其他性質(zhì)。在一個實施方式中，所述物體是硅，所述方法包括優(yōu)選通過濕化學(xué)蝕刻硅的一種或多種不同相的方式，選擇性地去除這些相。被去除的相可以是經(jīng)過轉(zhuǎn)化的一個或多個區(qū)域，或者是未轉(zhuǎn)化的一個或多個區(qū)域。在該實施方式中，取消了通過標(biāo)準(zhǔn)光刻法向硅轉(zhuǎn)移圖案需要的許多步驟。所述物體(具體可以是半導(dǎo)體和硅)經(jīng)過轉(zhuǎn)變的區(qū)域還可以表現(xiàn)出不同于未轉(zhuǎn)變物體的電性質(zhì)和其他性質(zhì)，例如但不限于電導(dǎo)率、折射率、表面聲波速率、楊氏模量等，這些改進的一種或多種性質(zhì)會直接產(chǎn)生需要的有源或無源器件的功能性。要實現(xiàn)這些器件功能性，可能需要去除經(jīng)轉(zhuǎn)變的區(qū)域或未轉(zhuǎn)變的區(qū)域，但是并非必須如此。在本發(fā)明的一個實施方式中，提供了一種在物體的一個或多個區(qū)域中產(chǎn)生壓力引發(fā)的相變的方法，其中，不僅在二維x-y平面中、還在正交的第三Z-維度中對至少一個經(jīng)轉(zhuǎn)變的區(qū)域的形狀進行控制，產(chǎn)生具有所需三維形狀的經(jīng)轉(zhuǎn)變的區(qū)域。這可以通過控制壓力的施加和/或解除，考慮壓力施加器的形狀來實現(xiàn)。經(jīng)轉(zhuǎn)變的區(qū)域的形狀可以是相對復(fù)雜的，例如為球體、多面體等。本發(fā)明還提供了具有實施上述方法中的任意一個步驟的部件的系統(tǒng)。僅以舉例方式，參考以下附圖描述本發(fā)明的優(yōu)選實施方式圖l是說明按照本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方式，通過施加和解除壓力而獲得的硅的各種相的狀態(tài)圖。圖2和3分別是具有弛豫的非晶形硅(relaxedamorphoussilicon)的表面薄層的晶體硅晶片的俯視圖和側(cè)視圖。圖4和5分別是按照本發(fā)明的優(yōu)選實施方式的沖壓工具或沖模的俯視圖和側(cè)視圖，所述沖壓工具或沖模包括突起的表面特征或凸出物，用于在物體的相應(yīng)區(qū)域施加壓力和從這些區(qū)域解除壓力。圖6和7分別是說明在向硅基材施加壓力之前，將沖模施加在圖2和3的硅基材的一部分上的側(cè)視圖和俯視圖。圖8和9分別是說明相應(yīng)區(qū)域中的相轉(zhuǎn)變的側(cè)視圖和俯視圖，所述表面層通過沖模上的凸出物對基材施加壓力而形成。圖10和11分別是說明以受控方式從經(jīng)轉(zhuǎn)變的區(qū)域解除壓力而在這些區(qū)域中進一步產(chǎn)生的相變的側(cè)視圖和俯視圖。圖12是說明對表面層中經(jīng)轉(zhuǎn)變的區(qū)域進行退火而導(dǎo)致的進一步相變的截面圖。圖13是通過濕蝕刻去除表面層上的未轉(zhuǎn)變區(qū)域之后的晶片的截面圖。圖14是圖案化方法的一種優(yōu)選實施方式的流程圖。圖15是顯示晶體Si-I基材上的非晶形硅島陣列的AFM圖像，所述非晶形硅島陣列通過緩慢解除在Si-I基材的相應(yīng)區(qū)域上由球形壓頭施加的壓力而形成。圖16是對圖15中所示的一行非晶形島進行AFM行掃描的圖，表明各島高度約為450納米，寬度約為2.5微米。圖17是顯示晶體Si-I基材上高壓相Si-III/Si-XII島陣列的AFM圖像，所述島陣列通過快速解除Si-I基材的相應(yīng)區(qū)域上由球形壓頭施加的壓力而形成。圖18是對圖17中所示一行島進行AFM行掃描的圖，表明各島的高度約為800納米，寬度約為2.5微米。圖19是顯示晶體Si-I基材上高壓相Si-ni/Si-XII島陣列的AFM圖像，所述島陣列通過緩慢解除弛豫的a-Si層的相應(yīng)區(qū)域上由球形壓頭施加的壓力而形成。圖20是對圖19中所示的一行島進行AFM行掃描的圖，表明各島的高度約為300納米，寬度約為3微米。圖21是顯示開口或凹進的陣列的AFM圖像，所述開口或凹進的陣列是通過緩慢解除弛豫的a-Si層的相應(yīng)區(qū)域上由球形壓頭施加的壓力而形成的。圖22是對圖21中所示一行凹進進行AFM行掃描的圖，表明各凹進的深度約為120納米，寬度約為2.5微米。圖23是顯示非晶形硅島的陣列的AFM圖像，所述硅島陣列通過快速解除Si-I基材的相應(yīng)區(qū)域上由貝克菲克(Berkovich)壓頭施加的壓力而形成。圖24是對圖23中所示的一系列非晶形島進行AFM行掃描的圖，表明各島的高度約為60納米，寬度約為l微米。圖25是顯示在晶體Si-I基材上高壓相Si-III/Si-XII的島的陣列的AFM圖像，所述島的陣列通過緩慢解除Si-I基材的相應(yīng)區(qū)域上由貝克菲克(Berkovich)壓頭施加的壓力而形成。圖26是對圖25中所示的一行島進行AFM行掃描的圖，表明各島的高度約為50納米，寬度約為l微米。圖27是非晶形硅的延伸的線形(linear)或直線(line)特征的AFM圖像，所述特征通過在重疊區(qū)域的線形陣列上施加壓力、并且從該線形陣列快速解除壓力、然后進行蝕刻(優(yōu)選對未轉(zhuǎn)變的晶體硅進行蝕刻)而形成。圖28是對非晶形硅的直線進行AFM行掃描，表明所述直線的高度約未250納米，寬度幾乎為2微米。具體實施方式金剛石立方晶體硅(也稱為Si-I，以用于制造微電子器件的晶片形式提供的"普通"硅相)在機械變形過程中經(jīng)歷一系列相轉(zhuǎn)變。高壓金剛石砧試驗表明金剛石立方晶體Si-I在大約llGpa的壓力條件下發(fā)生向金屬e-Sn相(也稱為Si-II)的相轉(zhuǎn)變，如J.Z.Hu，L.D.Merkle，C.S.Menoni和I丄.Spain,Phys.Rev.B34，第4679頁(1986)中所述，由于Si-II在低于約2Gpa的壓力下是不穩(wěn)定的，在壓力釋放過程中，Si-II會進一步發(fā)生轉(zhuǎn)變。在被稱為壓印的方法過程中也觀察到發(fā)生了這些相轉(zhuǎn)變，在所述壓印過程中，通過增大施加的作用力將非常硬的壓頭尖端壓進材料的表面中(稱為壓印方法的加載/施加階段或步驟)，然后減小該作用力(稱為壓印方法的卸載/解除階段或步驟)，并從已經(jīng)變形或壓印的表面移除壓頭的尖端。上述壓印方法是用于評價物體的材料性質(zhì)(具體是硬度)的沿用已久的技術(shù)。圖l簡單介紹了在對Si-I102進行壓印方法的加載和卸載過程中發(fā)生的相轉(zhuǎn)變。在金剛石砧試驗中，初始的Si-I相102在壓力作用下(即在加載過程中)轉(zhuǎn)變成Si-II相。在卸載時，Si-II相104發(fā)生另外的轉(zhuǎn)變，形成晶體相Si-XII/Si-m106或者非晶形相(a-Si)108，這取決于壓力解除的速率。快速卸載導(dǎo)致形成a-Si108，而緩慢卸載導(dǎo)致形成Si-XII/Si-m106。a-Si是不尋常相，因為該相表現(xiàn)出明顯不同的性質(zhì)，這取決于其形成的方式。具體地說，a-Si可以以下面的兩種狀態(tài)中的一種存在"非弛豫"狀態(tài)(例如，剛沉積或者直接通過在室溫進行離子注入而形成之后)，和"弛豫"狀態(tài)(例如，通過在45(TC使非弛豫的a-Si退火而形成)，這兩種狀態(tài)具有不同的性質(zhì)。具體地說，發(fā)現(xiàn)注入(非弛豫)時的a-Si明顯比Si-I更軟，而經(jīng)過退火(弛豫)的a-Si具有非常類似于晶體狀態(tài)Si-I的機械性質(zhì)。發(fā)生這些區(qū)別的原因是未知的。例如，可以通過用600keVSi離子、以至少約3X10"離子/平方厘米的能流(fluence)、在液氮溫度下進行晶體Si-I102的離子注入來制備非弛豫a-Si的連續(xù)層。注入之后，可以在氬氣氛中，于45(TC的溫度，對以這種方式制得的樣品進行30分鐘的退火，使非弛豫的a-Si轉(zhuǎn)變成"弛豫"的a-Si。用2MeV氦離子通過盧瑟縛(Rutherford)背散射(RBS)測得在這些條件下制得的所述弛豫和非弛豫的非晶形層的厚度約為650納米，證明退火過程不足以使a-Si層發(fā)生重結(jié)晶，所以這些層仍然是非晶形的。因此所述弛豫和非弛豫狀態(tài)都為硅的非晶形狀態(tài)。如國際專利申請PCT/AU2004/001735中所述，對非弛豫a-Si的層進行壓印不會使非弛豫的a-Si轉(zhuǎn)變成任何其他相，可能是因為較軟的非弛豫的a-Si從壓頭尖端下方流出，結(jié)果沒有達到引發(fā)相轉(zhuǎn)變所需要的壓力。與非弛豫的a-Si相比，對弛豫的a-Si層進行壓印會在加載和卸載過程中都導(dǎo)致發(fā)生相轉(zhuǎn)變。在加載時，弛豫的a-Si轉(zhuǎn)變成金屬Si-II相104。在卸載時，Si-II相104進一步發(fā)生轉(zhuǎn)變，這取決于壓力釋放的速率。緩慢卸載導(dǎo)致Si-I轉(zhuǎn)變成Si-XII/Si-III106(并且在這些相中可能有較少量的a-Si)，而快速卸載導(dǎo)致Si-II轉(zhuǎn)變成a-Si。還不清楚卸載時形成的a-Si是處于弛豫狀態(tài)還是非弛豫狀態(tài)，但是這-一點似乎并不影響其在隨后的再次壓印時轉(zhuǎn)化成Si-II的能力，可能是因為壓印引發(fā)的非晶形小區(qū)域被限制在壓頭下方、并且被施加壓力時不會流動的材料包圍。所以，即使所述非晶形材料處于非弛豫狀態(tài)，其也不會從壓頭下方流出，因此其受到轉(zhuǎn)變成Si-II相104所需要的高壓的作用。而且，將弛豫的非晶形si層中已經(jīng)相轉(zhuǎn)變的si-xii/m材料的區(qū)域加熱至超過20(TC但最高至45(TC的溫度處理30分鐘會導(dǎo)致所述Si-Xn/ni相發(fā)生進一步轉(zhuǎn)變，成為si-i相。值得注意的是，含有si-xn/m的已轉(zhuǎn)變的區(qū)域中的任意非晶形Si也會轉(zhuǎn)變成Si-I。但是，將包圍所述印壓區(qū)域的弛豫的a-Si(即，沒有發(fā)生任何相轉(zhuǎn)變的弛豫的a-Si)加熱至最高45(TC的溫度處理30分鐘時，不會發(fā)生這種熱引發(fā)的相轉(zhuǎn)變?yōu)镾i-I。如圖14中所示，開發(fā)了基于這些觀察結(jié)果的平版印刷或圖案化方法。所述方法從步驟1402設(shè)計或制造所需要的圖案開始。該步驟可以使用標(biāo)準(zhǔn)物理布局或掩模設(shè)計軟件(例如L-edit，如在http:〃www.tanner.com/EDA/products/ledit/default.htm所述)產(chǎn)生代表所需圖案的圖案數(shù)據(jù)來進行。在步驟1404，由圖案數(shù)據(jù)制造沖壓工具或沖模，從而以基本平坦表面上突起的表面特征或凸出物的形式再現(xiàn)所需的圖案(以凸紋形式)。或者，如果圖案由一種或多種重復(fù)特征組成，則模具可以再現(xiàn)需要圖案的一部分，對這一部分進行重復(fù)，可以再現(xiàn)整個圖案。例如，圖4和5分別是單個沖模400的俯視圖和截面?zhèn)纫晥D，沖模400具有一系列10納米寬度的直線402，直線之間的間距為100納米。這種沖模優(yōu)選由明顯比基材更硬的材料制造，或者在這種沖模上涂覆明顯比基材更硬的材料。在基材為元素硅的所述實施方式中，沖?？梢杂衫绲?、碳化硅、金剛石或金剛石樣的材料制造，或者在沖模上涂覆上述材料，以提高凸出物的硬度，從而提高沖模的耐久性。使用標(biāo)準(zhǔn)平版印刷方法，以凸紋形式將圖案或圖案的一部分轉(zhuǎn)移至沖模材料，在該標(biāo)準(zhǔn)平版印刷方法中，通過濕化學(xué)方法或者優(yōu)選通過干蝕刻方法去除凸紋圖案周圍的沖模材料至需要的深度。所述平版印刷方法可以包括由圖案數(shù)據(jù)制造平版印刷光學(xué)掩模，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見的。或者，可以使用圖案數(shù)據(jù)來確定電子束平版印刷工具中的電子路徑。圖2和3分別是步驟1406制備的硅晶片200的俯視圖和截面?zhèn)纫晥D，在晶體硅基材304上形成弛豫的非晶形硅表面層302。例如，可以使用上述離子注入和退火步驟在晶體Si-I基材上形成650納米的弛豫a-Si表面層。如果需要不同的層厚度，則可以相應(yīng)地調(diào)節(jié)電子束能量和離子能流，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。參見圖14，在步驟1408，使用經(jīng)過圖案化處理、再現(xiàn)所需圖案的至少一部分的沖模400對表面層302的相應(yīng)區(qū)域施加壓力。如圖6中所示，通過使沖模400接觸表面層302，然后施加壓力，優(yōu)選但是并不一定以基本垂直于表面層302的方向施加壓力，但是在任何情況下都要使沖模400不會相對于表面層302發(fā)生顯著的橫向運動。沖模400的凸出物402接觸表面層302的相應(yīng)區(qū)域，并且向這些區(qū)域施加壓力。如圖8和9中所示，至少要對直接位于沖模400的凸出物402下方的區(qū)域802施加足夠的壓力(至少約llGpa)，使這些區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘俟?II相。施加至表面層302的最大壓力、施加壓力的方向、以及壓頭的形狀(在一定程度上)決定了轉(zhuǎn)變的區(qū)域的深度和橫向擴展。雖然圖10中將轉(zhuǎn)變的區(qū)域示意地表示為矩形，但是實際上經(jīng)轉(zhuǎn)變的區(qū)域是在表面層302(可能也是表面層302下方的基材304)中受到等于或大于使這些區(qū)域發(fā)生相轉(zhuǎn)變所需要的壓力而產(chǎn)生的應(yīng)力場內(nèi)的那些區(qū)域。通常在高度局域化、點狀凸出物(例如壓頭尖端)的情況下，預(yù)期這些區(qū)域是準(zhǔn)球形或部分球形的。另外，在許多情況下，尖端形狀可以通過壓印的表面的塑性變形，以鏡象形式至少部分地轉(zhuǎn)移至該表面，這種變形本身可如下所述可以適用于包括MEMS結(jié)構(gòu)和太陽能電池表面織構(gòu)化的一些應(yīng)用。在圖14中的步驟1410，以受控方式釋放由沖模400施加的壓力，使得從通過凸出物402而轉(zhuǎn)變的區(qū)域釋放壓力的速率能夠為需要的深度提供需要的最終相。在表面層302為弛豫的非晶形硅的所述實施方式中，比較緩慢(對于4.2微米半徑的球形壓頭尖端的情況，為小于約3毫牛/秒)地釋放壓力，使得局部區(qū)域1002中的最終相如圖io和ii中所示主要為si-m/si-xn。或者，如果轉(zhuǎn)變的區(qū)域原來是晶體，如果需要的最終相是非晶形硅(但是可以另外包含較小比例的si-ni/si-xn)，則可以比較快速地釋放壓力。上述通過沖模施加壓力然后解除壓力的操作在本文中稱為"沖壓"方法。在本說明書中，"沖壓"表示使沖壓工具、沖模、壓頭尖端或任何其他種類的工具、觸針器具或其他物理實體與物體的一個或多個相應(yīng)區(qū)域接觸，然后至少對接觸位置直接下方的區(qū)域施加壓力的方法。如上所述，雖然不要求以垂直于物體表面的方向施加壓力，但是在施加壓力的過程中，要使得沖壓工具或沖模或壓頭尖端之間沒有明顯程度的橫向運動。因此，可以將沖壓方法與牽引或刻劃方法進行比較，在后兩種方法中，工具或其他器具在表面上運動同時向該表面施加明顯的壓力。在刻劃的情況下，結(jié)果一般是使表面的一些部分碎裂并且去除這些部分，導(dǎo)致沿著表面形成凹槽、劃痕或其他形式的機械損傷。但是，在沖壓的情況下，可以沿著不垂直于表面的方向向該表面施加壓力，從而形成具有特定形狀或取向的發(fā)生了相轉(zhuǎn)變的區(qū)域，一個區(qū)別是，除了使表面發(fā)生的低程度的彈性或塑性變形之外，施加壓力的工具或器具不會相對于基材發(fā)生運動。但是一個例外情況是通過具有用于接觸表面的滾動部件的工具來施加壓力。從宏觀世界類推，可以認(rèn)為這種工具在結(jié)構(gòu)上類似于圓珠筆或圓筒蒸汽輾路機。雖然這種形式的工具能夠在表面上運動(通過移動工具或表面)同時向該表面施加壓力，但是從工具接觸的表面角度考慮，工具的每個接觸部分都以基本垂直于該表面的方向施加壓力，不發(fā)生刻劃或牽引，因此仍然可以認(rèn)為使用這種工具施加壓力和解除壓力的操作是沖壓方法。在步驟1412，如果已經(jīng)將選定的圖案化的區(qū)域1002從非晶形硅基本轉(zhuǎn)變?yōu)镾i-III/Si-XII相，則可以在超過約20(TC但最高為約45(TC(優(yōu)選約為25(rC)的溫度下對整個晶片200進行30分鐘的熱退火，將硅-III/硅-XII區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)榫w硅-I區(qū)域1202，如圖12中所示。由于該任選步驟能夠改進己轉(zhuǎn)變區(qū)域和未轉(zhuǎn)變區(qū)域之間的有效對比度(例如通過增大蝕刻速率的差異)，禾P/或因為Si-I相在熱力學(xué)上更穩(wěn)定，所以該步驟一般是優(yōu)選的。以上在將所需要的圖案轉(zhuǎn)移至晶體硅基材304上的弛豫的非晶形表面層200680025674.0說明書第9/16頁302的方面描述了圖案化方法。但是，可以采用所述圖案化方法對許多種類的基材和物體或材料進行圖案化，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。在Si中，初始材料可以是弛豫的a-Si或者一種或多種晶體Si相，為單晶或多晶形式，包括si-i、si-ni、si-iv和/或si-xn。在另一個實施方式中，表面層是晶體，圖案轉(zhuǎn)移至表面層作為通過如上所述快速釋放施加在區(qū)域上的壓力而形成的一個或多個基本為非晶形硅的區(qū)域。例如，要施加圖案的晶片可以是具有晶體硅的外延表面層的晶體硅晶片，所述外延表面層形成在晶體硅基材上，所述基材可以具有不同于表面層的摻雜水平。具體地說，表面層的摻雜水平明顯高于基材的摻雜水平?；蛘撸獙D案轉(zhuǎn)移至其上的晶片可以是絕緣體上的硅(SOI)的晶片，所述晶片具有位于晶體表面層和下層基材之間的絕緣性二氧化硅層?；蛘?，晶片是藍寶石上外延硅晶片，或者對沉積在陶瓷、聚合物、玻璃或其他種類基材上的硅薄膜應(yīng)用所述方法。或者，晶片可以是沒有任何表面層的標(biāo)準(zhǔn)Si-I晶片，通過形成一個或多個區(qū)域而使晶片圖案化的圖案化方法基本包括一個或多個其他硅相。在另一個實施方式中，使用尖頭或球形壓頭將圖案轉(zhuǎn)移至基材，壓頭尺寸等于或小于圖案的最小特征尺寸。在該實施方式中，壓頭在基材上運動，優(yōu)選在計算機控制下進行，并且在多個位置處反復(fù)降低壓頭對基材進行壓印，從而共同復(fù)制需要的圖案。在各位置處，降低壓頭與基材接觸，然后壓頭對基材施加壓力，在壓頭和基材之間沒有任何明顯程度的相對運動。一般情況下，壓頭接觸基材的位置使得產(chǎn)生的轉(zhuǎn)變的區(qū)域中的至少一些區(qū)域發(fā)生重疊，形成一個或多個延伸的轉(zhuǎn)變的區(qū)域，從而再現(xiàn)需要圖案的相應(yīng)的延伸的特征。在另一個實施方式中，降低尖頭或球形壓頭的尖端，對基材施加壓力，然后沿著基材表面進行拖拉，產(chǎn)生沿壓頭橫貫的路徑的發(fā)生轉(zhuǎn)變的材料的所需圖案。但是，在特征主要為狹窄直線或點的情況下，優(yōu)選第一種基于沖模的實施方式。在另一個進一步的實施方式中，將基于沖模和壓頭的方法組合，制造以凸紋形式代表需要的圖案的一部分的沖模，并且用該沖模在基材上復(fù)制所需要的圖案的一部分(需要時使用步進和重復(fù)方法，將圖案的沖模部分反復(fù)地轉(zhuǎn)移至基材)，使用壓頭轉(zhuǎn)移需要的圖案的剩余部分，通過沒有明顯橫向運動的沖壓進行轉(zhuǎn)移，或者沿表面進行拖拉進行轉(zhuǎn)移，如上文所述。在各實施方式中，上述的步驟形成的圖案化表面包括在另一種硅相302的層中的局域化的一種硅相1002或1202的區(qū)域。根據(jù)壓力施加器的形狀和尺寸，15以及施加至施加器上的作用力，局域性的區(qū)域1002和1202可以是納米級的尺寸，其物理性質(zhì)不同于周圍表面層302的物理性質(zhì)。這些改進的性質(zhì)可以包括電、光、機械和/或其他材料的性質(zhì)，可以為電、光、機械和/或其他種類的器件的一種或多種有源或無源元件或者部件提供基礎(chǔ)。而且，對轉(zhuǎn)變的和未轉(zhuǎn)變的相進行下述的化學(xué)蝕刻之類的減除方法時，它們的去除速率可以明顯不同。對于許多應(yīng)用，優(yōu)選轉(zhuǎn)變的區(qū)域垂直地在表面層中延伸，但是對于許多其他應(yīng)用并不一定要求如此。根據(jù)應(yīng)用，通過對要選擇地去除的局域化區(qū)域1002或1202或?qū)?02的周圍區(qū)域(即，如圖13中所示，表面層302中沒有施加壓力的部分)進行去除過程，在步驟1414繼續(xù)進行圖案化方法。如文獻中所述(例如參見Beadle等，硅加工的快速參考手冊(QuickReferenceManualforSiliconProcessing),Wiley，NewYork(1985);半導(dǎo)體硅(SemiconductorSilicon),EdHaff等，1973;和石圭(Silicon),Inspec，InstituteofElectricalEngineers,London,1988)，已經(jīng)開發(fā)了許多種蝕刻劑和蝕刻方法，來選擇性或擇優(yōu)地去除不同相的硅層，例如非晶形或晶體硅相的硅層，不同摻雜種類和摻雜劑濃度的硅層，不同結(jié)晶取向的硅層，以及含有不同種類缺陷或雜質(zhì)的層。例如，根據(jù)晶體硅中的摻雜類型(P型或n型)和摻雜濃度，可以使用濕蝕刻方法(使用硝酸、氫氟酸和乙酸的合適混合物，同樣取決于摻雜類型)，以及對蝕刻表面施加的電勢，與晶體相相比，去除非晶形硅的選擇性達到幾乎100%。在非晶形硅之前優(yōu)先去除晶體硅的選擇性沒有那么高，但是這兩相之間的速率差異可以達到幾倍。另外，還發(fā)現(xiàn)氫等離子體在與n型硅相比去除非晶形硅的選擇性非常高。使用這些方法，可以優(yōu)先去除非晶形或晶體硅區(qū)域。因此，減除方法步驟可以留下相應(yīng)于發(fā)生轉(zhuǎn)變的區(qū)域1002或1202的突起的表面特征的圖案、或者在(經(jīng)去除的)局域化的發(fā)生轉(zhuǎn)變的區(qū)域1002或1202周圍的剩余的層的表面特征圖案。如果使用SOI基材，則形成的硅區(qū)域的圖案可以部分或完全地自立于二氧化硅層，需要時可以部分或完全地獨立于硅結(jié)構(gòu)，使得可以從剩余的結(jié)構(gòu)或?qū)?02移開該結(jié)構(gòu)或者完全分離該結(jié)構(gòu)。除了提供用于將圖案直接轉(zhuǎn)移至硅上、取消了目前使用的許多高成本平版印刷步驟的成本有效方法之外，可以通過利用剩余的區(qū)域1002和1202的電、光和/或其他的性質(zhì)，將這些區(qū)域作為電、光、機械和/或其他種類器件的無源或有源的元件或部件，或者將這些區(qū)域直接制造成電、光、機械和/或其他種類器件的無源或有源的元件或部件。而且，剩余的表面特征1002和1202還可以作為圖案化的掩模使用，從而選擇性地引入雜質(zhì)或者對晶體硅基材304的暴露區(qū)域進行處理。例如，在經(jīng)過圖案化的表面特征1202之間的基材304的暴露區(qū)域可以用于金屬化/升離(lift-off)，進一步蝕刻，和/或?qū)㈦s質(zhì)選擇性地引入基材304。因此，所述圖案化方法使得能夠?qū)柽M行圖案化而不需要使用光刻膠。這是特別有利的，因為硅與CM0S處理相容，它的使用不會引入新材料，可以對其進行圖案化、蝕刻，并且作為干蝕刻的阻擋層使用，不需要從晶片上剝離，這取決于應(yīng)用。因此，該方法很可能不需要進行金屬化，其處理步驟比常規(guī)基于光刻膠的平版印刷方法更少。而且，所述圖案化方法允許圖案包括要形成的小特征，而不需要考慮/限制光的波長，在使用光刻膠時需要考慮光的波長。與標(biāo)準(zhǔn)平版印刷技術(shù)相比較，所述圖案化方法提供了許多優(yōu)點。具體地說，制得圖案的尺寸和形狀只受限于用于單個壓印步驟的沖模構(gòu)造，或者如果使用運動的壓頭和/或沖模來制造重疊的轉(zhuǎn)變的區(qū)域則只受限于壓合/對齊誤差。與常規(guī)光刻膠相比較，使用硅作為掩蔽材料是特別有利的，因為不需要從晶片上剝離硅掩蔽層，而是可以將其保留在最終器件或電路中，并且甚至可以構(gòu)成提供電、光、機械和/或其他功能的有源或無源層。另外，涉及的簡單物理接觸使過程簡化，明顯比許多現(xiàn)有的納米級平版印刷方法更便宜。而且，所述方法并不限于標(biāo)準(zhǔn)半導(dǎo)體晶片，而是可以應(yīng)用于對各種材料和基材的區(qū)域進行圖案化，所述基材包括大規(guī)?；睦鏛CD顯示平板和太陽能電池平板。經(jīng)過轉(zhuǎn)變的物體可以是附著在基材上的層的形式，所述基材可以是例如半導(dǎo)體、陶瓷、玻璃或聚合物。雖然上文已經(jīng)就硅基材方面描述了圖案化方法，但是所述方法并不限于硅，而是可以應(yīng)用于能夠通過施加壓力和解除壓力而發(fā)生相轉(zhuǎn)變的任何材料，這對本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。這些材料包括其他半導(dǎo)體(包括Ge、GaAs和InSb)和陶瓷(包括SiC、a-石英和氧化硅玻璃)。最后，如上所述，可以對施加的最大壓力進行控制，從而控制轉(zhuǎn)變的區(qū)域的空間范圍。而且，由于應(yīng)力場的三維分布，可以采用更復(fù)雜的方式控制壓力的釋放，從而改變各經(jīng)過轉(zhuǎn)化的區(qū)域中兩個或更多個次級區(qū)域中的壓力釋放的有效速率。例如，最初可以相對迅速地釋放由壓力施加器(不論是壓頭尖端、沖模還是其他形式的施加器)施加的作用力的一部分，在應(yīng)力場的外部范圍中快速地從轉(zhuǎn)變的區(qū)域上釋放壓力，使壓力值低于臨界壓力閾值(例如，在元素硅的情況下為小于llGpa，在4.2微米半徑的球形壓頭的情況下使用大于約3毫牛/秒的釋放速率)，從而使得這些次級區(qū)域轉(zhuǎn)變成非晶相，而更接近壓力源的區(qū)域保持高于閾值，在硅的情況下，保持為si-n相。然后比較緩慢地釋放殘余的施加的壓力(即，對于上述情況為小于約3毫牛/秒)，將剩余的Si-II區(qū)域轉(zhuǎn)變成si-ni/si-xn。結(jié)果形成嵌入式的非晶形區(qū)域。相反，可以使用所述方法提供位于非晶形硅下方的嵌入式晶體區(qū)域。顯然，可以使用部分和/或完全壓力施加和/或壓力解除、以及施加和/或解除速率的幾乎無限多的可能組合來進一步控制最終相和/或最終相的空間分布，這取決于這些相的相變行為，更具體地說，取決于用于實現(xiàn)相應(yīng)的相轉(zhuǎn)變的相關(guān)閾值壓力。例如，可以在完全解除之前先釋放部分壓力并且部分地再次施加壓力，甚至可以在所述方法的一個或多個階段中在壓力條件下加熱物體，從而進一步控制相轉(zhuǎn)變。以下是所述圖案化方法的選擇的應(yīng)用(主要用于硅基材)的例子。微電子電路可以按照以下步驟將所述圖案化方法用于制造微電子集成電路選擇合適的基材，施加壓力，并從基材的選定區(qū)域上解除壓力，使這些區(qū)域的相發(fā)生改變，然后選擇性地進行蝕刻，去除改變的區(qū)域或者在改變的區(qū)域周圍未發(fā)生變化的區(qū)域。通過調(diào)節(jié)施加的壓力、蝕刻參數(shù)、或者同時調(diào)節(jié)這兩種條件，可以按照需要選擇剩余特征的厚度。例如，作為蝕刻掩模使用時，通過考慮未轉(zhuǎn)變的基材和轉(zhuǎn)變的特征的相對蝕刻速率，可以選擇掩模特征的高度。作為晶體管中的柵極使用時，可以選擇小到25納米的特征高度。可以使用所述圖案化方法制造長度超過l毫米的線路。行距(一根線路的寬度與相鄰線路之間的間距的和)可以小到50納米，線路寬度為25納米，線路間距為25納米。進一步的例子包括按照以下步驟對柵極進行圖案化在多晶硅層上沉積非晶形硅層，使用所述圖案化方法在非晶形硅中形成晶體硅的平行線路，或者反之亦然，然后按照需要去除剩余的非晶形硅或晶體硅。平板顯示器目前，有源矩陣平板顯示器使用具有多晶硅通道的薄膜晶體管(TFT)來控制液晶顯示器(LCD)以及聚合物有機LED(PLED)。硅作為非晶形硅薄膜沉積，隨后，非晶形硅在對應(yīng)于TFT通道的選定區(qū)域中轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ч?。平板顯示器工業(yè)已經(jīng)考慮直接沉積晶體硅，但是在制造具有可接受品質(zhì)的大面積多晶硅薄膜方面有許多困難。在目前的技術(shù)中，通過在TFT通道中進行UV激光退火，將剛沉積的非晶形硅轉(zhuǎn)變成多晶硅，但是已經(jīng)證明這種方法成本高、產(chǎn)率低。但是可以應(yīng)用上述圖案化方法將非晶形硅層的選定區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)?多)晶體硅，由此制造TFT或其他器件。而且，通過控制摻雜、起始材料性質(zhì)、壓力的施加和釋放速率、退火和其他性質(zhì)，可以按照需要控制轉(zhuǎn)變的多晶區(qū)域的電子性質(zhì)。另外，如果需要，可以向非晶形硅的整個層施加超過llGPa的壓力，然后緩慢地解除該壓力，將整個非晶形硅層基本轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ч?。可以使用單個沖模對整個層施加壓力，這時的形式為單個區(qū)域具有至少等于該層橫向的尺寸，或者對層的相應(yīng)區(qū)域重復(fù)地應(yīng)用較小的沖模、壓頭和/或其他形式的壓力施加器，直到基本上使整個層發(fā)生了轉(zhuǎn)變。柔性微電子電路目前，使用噴墨和其他高成本沉積技術(shù)在高成本的專用聚合物基材上制造柔性IC。但是，可以在較低的溫度下在塑性基材上沉積硅膜，然后可以采用本文所述的圖案化方法使膜的選定區(qū)域的電性質(zhì)發(fā)生變化，在沉積的硅膜上確定導(dǎo)電性(晶體硅)、絕緣性(非晶形硅)和半導(dǎo)體(晶體硅)的區(qū)域。太陽能電池對于太陽能電池應(yīng)用，可以采用所述圖案化方法在單個硅薄膜上制造晶體和/或非晶形區(qū)域。由此制得的單個硅薄膜上可以包括通過導(dǎo)電性晶體硅互聯(lián)并通過非晶形硅絕緣的許多小面積太陽能電池。提供許多小面積太陽能電池使得可以增加電壓并降低電流，在成本和性能方面提供了顯著優(yōu)于標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)的好處，所述標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)目前基于成本更高并且更復(fù)雜的光刻法和激光刻劃方法。另外，可以采用所述圖案化方法形成用于蝕刻在太陽能電池多晶硅表面的深槽的蝕刻掩模，然后在所述深槽中填充金屬，從而制造嵌入式接觸的金屬導(dǎo)電線路。相對于絲網(wǎng)印刷的金屬線路，更優(yōu)選如此形成的線路，因為它們提供了更好的電接觸，并且在太陽能電池表面上形成的對太陽輻射的遮蔽更小?？梢酝ㄟ^以下方法形成蝕刻掩模形成蝕刻速率低于未轉(zhuǎn)變物體的蝕刻速率的相，這種情況，轉(zhuǎn)變的區(qū)域構(gòu)成掩模，或者當(dāng)轉(zhuǎn)變的物體具有更快的蝕刻速率時，由未轉(zhuǎn)變的區(qū)域提供蝕刻掩模。在任何一種情況下，需要時，對蝕刻程度較低的區(qū)域(未轉(zhuǎn)變或轉(zhuǎn)變的，都可以)任選進行進一步轉(zhuǎn)化，形成另一種相或者另外的多種相。太陽能電池具有織構(gòu)化的表面，用于降低太陽光反射，從而提高效率。目前，這種織構(gòu)化是通過對多晶硅晶片進行各向異性蝕刻獲得的，所述各向異性蝕刻是一種昂貴的方法。但是，可以將本文所述的圖案化方法用于使太陽能電池織構(gòu)化的過程中，使硅基材的表面圖案化，從而確定蝕刻掩模。隨后對經(jīng)過圖案化的表面進行蝕刻，形成形貌表面特征的相應(yīng)陣列，這種陣列降低了蝕刻表面的反射率從而構(gòu)成織構(gòu)化。另外，可以使用壓力施加器本身的形狀(可以是壓頭尖端)使硅表面發(fā)生相應(yīng)的永久性變形，由此還能降低不需要的反射，并且提供額外或備選形式的織構(gòu)化。實施例制備了三種硅樣品(i)摻雜濃度約為10"B/立方厘米的標(biāo)準(zhǔn)p型單晶硅(100)晶片(ii)類似于(i)的樣品，但是具有通過上述離子注入形成的650納米非弛豫的非晶形表面層(iii)類似于(ii)的樣品，但是在45(TC進行退火30分鐘，使非晶形表面層弛豫。由75克K0H顆粒、150毫升去離子水和30毫升異丙醇(IPA)制備KOH各向異性蝕刻溶液。使用該溶液在8(TC的溫度下如下文所述蝕刻各樣品，向KOH溶液中添加20體積。/。的IPA，保證平滑的表面光潔度。使用UMIS壓頭(球形尖的半徑為4.3微米，加載最高為80毫牛)在(i)和(iii)類樣品中形成壓痕的二維陣列。然后如上所述，壓印的樣品在K0H溶液中在8(TC進行2分鐘的蝕刻。蝕刻之后，使用原子力顯微鏡(AFM)觀察制得的表面形貌并進行測量。圖15-22包括制得表面形貌的三維AFM圖像，以及蝕刻表面的一維形貌輪廓。通過如上所述施加超過約llGpa閾值的壓力，然后快速卸載(在這些條件下為超過約3毫牛/秒)，對(i)類樣品即Si-I(IOO)進行壓印，形成非晶形硅的局域性區(qū)域。對UMIS壓頭進行程序控制，在Si-I表面上相互間隔的位置的二維陣列上實施該印壓步驟。然后如上所述對經(jīng)過印壓的樣品進行蝕刻。圖15是制得的、從晶體Si-I基材上凸出的、非晶形硅島二維陣列的AFM圖像。如體積蝕刻測量所預(yù)期的，通過快速卸載形成的非晶形硅區(qū)域因為它們較低的相對蝕刻速率而以島的二維陣列形式從晶體硅基材上突起。如圖16中所示，對這些非晶形硅島或丘進行的相應(yīng)AFM行掃描表明，它們的高度為450納米，寬度約為2.5微米。對于新的(i)類樣品實施相同步驟，但是進行緩慢卸載，形成由混合的高壓相Si-Ill/Si-XII構(gòu)成的區(qū)域的陣列。如圖17和18中所示，蝕刻之后形成的表面形貌同樣是抬升的島的陣列，具有與上述非晶形島相同的寬度，但是在Si-I基材上突起800納米，接近非晶形島高度的兩倍，說明混合的高壓相的蝕刻速率明顯低于圖15中所示的非晶形硅島的蝕刻速率。如上所述，對弛豫的a-Si進行壓印并且進行緩慢卸載使得弛豫的a-Si轉(zhuǎn)變成高壓相Si-III/Si-Xn。如圖19和20中所示，對以這種方式經(jīng)過印壓的(iii)類樣品進行蝕刻也導(dǎo)致形成Si-III/Si-XII的抬升島的二維陣列，各島的高度約為300納米，寬度約為2.5微米。圖21和22示出按照相同方式制備的蝕刻樣品的結(jié)果，即以緩慢卸載對弛豫的a-Si進行壓印，但是還包括退火步驟，將經(jīng)過壓印的樣品加熱至45(TC處理30分鐘，在蝕刻前使高壓相轉(zhuǎn)變成多晶Si-1。由于Si-I的高的相對蝕刻速率，結(jié)果是形成凹進的陣列而不是島陣列。各凹進的寬度約為2.5微米，深度約為120納米。還在如上所述的(i)類單晶Si(100)樣品中形成壓痕的二維陣列，但是使用具有貝克菲克(Berkovich)尖端(3面棱錐)的海斯通(Hysitron)壓頭在最高5000微牛的負載下形成較小的壓痕。如上文所述，然后在8(TC，對壓印的樣品在K0H溶液中進行30秒的蝕刻。圖23是以快速卸載印壓從而形成非晶形硅區(qū)域的二維陣列、然后如上所述進行蝕刻的樣品的AFM圖像。正如預(yù)期，形成的非晶形區(qū)域的較低的蝕刻速率產(chǎn)生了在周圍的晶體Si-I基材(100)上突起的非晶形硅的島。如圖24的AFM行掃描中所示，各島或丘的高度約為60納米，寬度約為l微米。如圖25中所示，使用緩慢卸載時，形成高壓相Si-III/Si-XII，它們相對于Si-I(IOO)的較低組合蝕刻速率同樣導(dǎo)致形成抬升島的二維陣列。如圖26的行掃描中所示，各島的高度約為50納米，寬度約為l微米。下表匯總了上述結(jié)果。<table>tableseeoriginaldocumentpage22</column></row><table>上述壓痕是使用標(biāo)準(zhǔn)壓頭尖端形成。為了形成納米級的轉(zhuǎn)變的區(qū)域，使用最大加載約為100微牛的超尖直角壓頭尖端，在Si-I中形成轉(zhuǎn)變的區(qū)域，這些區(qū)域的深度約為10納米，橫向尺寸約為25納米。在該加載范圍內(nèi)，各轉(zhuǎn)變的區(qū)域的形狀和尺寸受到壓頭尖端的銳度的限制。在這種情況下，所述尖端為北極星(Northstar)90度直角尖端，其半徑小于50納米，得自海斯通有限公司(HysitronInc)。上述結(jié)果證明形成了基本對應(yīng)于各壓頭尖端尺寸的微米級和納米級的獨立區(qū)域。為了形成延伸的特征，對壓頭進行程序控制，使用最高ioooo微牛的負載，形成一行重疊的壓痕，從而在Si-I樣品中確定了線形延伸的經(jīng)過轉(zhuǎn)變的區(qū)域。如圖27中所示，對該樣品進行30秒的KOH蝕刻，導(dǎo)致形成從周圍的晶體(100)Si-I基材上突起的非晶形硅的延伸的抬升的線形區(qū)域。如圖28中所示，垂直于非晶形硅直線的縱軸的行掃描表明，該直線的高度約為250納米，寬度約為2微米。如圖27中所示，非晶形硅直線的長度超過20微米。可以對壓頭進行程序控制，形成幾乎任何形狀的延伸的壓印的區(qū)域，從而由該形狀形成抬升的三維特征，這是顯而易見的。如果在表面層(例如SOI晶片的硅表面薄層)中形成這些壓痕，則通過蝕刻下方氧化物層就可以從下方的基材中釋放出形成的表面特征，從而以需要的圖案的形狀(或者互補的形狀)產(chǎn)生一種或多種三維實體。不背離本文參照附圖所述的本發(fā)明范圍的許多變化對于本領(lǐng)域技術(shù)人員是顯而易見的。權(quán)利要求1.一種圖案化方法，所述方法包括對物體的一個或多個區(qū)域施加壓力和解除壓力，使所述物體的一個或多個區(qū)域發(fā)生相轉(zhuǎn)變，所述轉(zhuǎn)變的一個或多個區(qū)域具有表示預(yù)定的圖案的對應(yīng)的預(yù)定的形狀。2.如權(quán)利要求l所述的圖案化方法，所述方法包括接受表示所述一種或多種預(yù)定的形狀的圖案數(shù)據(jù)，所述施加壓力和解除壓力的步驟根據(jù)所述圖案數(shù)據(jù)進行。3.如權(quán)利要求1或2所述的圖案化方法，其特征在于，所述一種或多種預(yù)定的形狀中的至少一種是延伸的形狀。4.如權(quán)利要求1-3中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，以基本垂直于所述物體表面的方向向該表面施加所述壓力。5.如權(quán)利要求l-4中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，按照以下方式施加壓力和解除壓力對所述物體進行沖壓，使得在所述施加和解除壓力的步驟過程中，在所述壓力施加器和所述物體之間沒有明顯的相對運動。6.如權(quán)利要求1-5中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述施加壓力和解除壓力的步驟包括對施加和解除所述壓力的操作中的至少一種進行控制，從而控制所述物體的一個或多個區(qū)域的轉(zhuǎn)變。7.如權(quán)利要求1-6中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述施加壓力和解除壓力的步驟包括對施加和解除所述壓力的操作中的至少一種進行控制，從而確定所述物體的轉(zhuǎn)變后的一個或多個區(qū)域的一種最終相。8.如權(quán)利要求l-6中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述施加壓力和解除壓力的步驟包括對施加和解除所述壓力的操作中的至少一種進行控制，從而確定所述物體的轉(zhuǎn)變后的一個或多個區(qū)域的多種最終相。9.如權(quán)利要求1-8中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述施加壓力和解除壓力的步驟包括對施加和解除所述壓力的操作中的至少一種進行控制，從而確定所述物體的轉(zhuǎn)變后的一個或多個區(qū)域的形狀。10.如權(quán)利要求1-9中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述施加壓力和解除壓力的步驟包括對施加和解除所述壓力的操作中的至少一種進行控制，從而確定所述物體的轉(zhuǎn)變后的一個或多個區(qū)域的橫向范圍。11.如權(quán)利要求1-IO中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述施加壓力和解除壓力的步驟包括對施加和解除所述壓力的操作中的至少一種進行控制，從而確定所述物體的轉(zhuǎn)變后的一個或多個區(qū)域的厚度。12.如權(quán)利要求1-11中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述施加壓力和解除壓力的步驟包括對解除所述壓力的速率進行控制，從而控制所述物體的一個或多個區(qū)域的轉(zhuǎn)變。13.如權(quán)利要求1-12中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述相包括第一相，所述施加壓力和解除壓力的步驟包括對施加和解除壓力的操作進行控制，使所述第一相轉(zhuǎn)變成第二相和第三相，并確定所述第二相和所述第三相的各自的空間分布。14.如權(quán)利要求13所述的圖案化方法，其特征在于，所述對施加和解除壓力的操作的控制包括選擇最大的施加壓力，并且控制一種或多種解除所述壓力的速率。15.如權(quán)利要求12所述的圖案化方法，其特征在于，所述控制包括以第一解除速率解除部分所述壓力，使一個或多個第一區(qū)域的第一相轉(zhuǎn)變成第二相，并且以第二解除速率進一步解除至少另一部分的所述壓力，使一個或多個第二區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌唷?6.如權(quán)利要求1-15中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，通過壓力施加器向所述物體施加所述壓力，所述壓力施加器包括一個或多個用于向所述物體施加所述壓力的凸出物。17.如權(quán)利要求16所述的圖案化方法，其特征在于，所述一個或多個凸出物包括一個或多個延伸的凸出物。18.如權(quán)利要求16或17所述的圖案化方法，其特征在于，所述一個或多個凸出物包括一個或多個基本為點狀的凸出物。19.如權(quán)利要求16-18中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述壓力施加器包括一個或多個沖模、觸針和壓頭尖端。20.如權(quán)利要求16-19中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述壓力施加器包括至少一個沖模，所述沖模具有一個或多個用于向所述物體施加所述壓力的凸出物，所述方法進一步包括根據(jù)表示所述一種或多種預(yù)定的形狀的圖案數(shù)據(jù)形成所述一個或多個凸出物。21.如權(quán)利要求1-20中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述施加壓力和解除壓力的步驟包括對所述物體的一個或多個區(qū)域中的各個區(qū)域進行連續(xù)沖壓，使所述區(qū)域發(fā)生相轉(zhuǎn)變。22.如權(quán)利要求21所述的圖案化方法，其特征在于，所述各連續(xù)沖壓步驟通過壓力施加器進行，所述方法包括在連續(xù)沖壓步驟之間平移所述壓力至所述物體的相應(yīng)位置。23.如權(quán)利要求l-22中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述施加壓力和解除壓力的步驟包括將壓力施加器連續(xù)平移至多個位置，以向所述物體的一個或多個相應(yīng)區(qū)域連續(xù)施加壓力和解除壓力，使所述物體的一個或多個區(qū)域發(fā)生相轉(zhuǎn)變。24.如權(quán)利要求23所述的圖案化方法，其特征在于，所述施加壓力和解除壓力的連續(xù)步驟使所述物體的重疊區(qū)域發(fā)生轉(zhuǎn)變，所述重疊區(qū)域形成延伸的轉(zhuǎn)變的區(qū)域。25.如權(quán)利要求l-24中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述一個或多個經(jīng)過轉(zhuǎn)變的區(qū)域確定了電子器件、機械器件和/或光學(xué)器件、太陽能電池或顯示器件的至少一個部件。26.如權(quán)利要求25所述的圖案化方法，其特征在于，所述至少一種元件包括所述物體的一個或多個區(qū)域。27.如權(quán)利要求25所述的圖案化方法，其特征在于，所述至少一個部件由所述物體上沒有施加壓力的一個或多個區(qū)域組成。28.如權(quán)利要求25所述的圖案化方法，其特征在于，相的轉(zhuǎn)變使所述物體的至少一種性質(zhì)發(fā)生變化，所述發(fā)生變化的至少一種性質(zhì)決定了器件中至少一個部件的功能。29.如權(quán)利要求25所述的圖案化方法，其特征在于，所述變化的至少一種性質(zhì)包括電導(dǎo)率、電子遷移率、抗蝕刻性、熱性質(zhì)、楊氏模量、折射率和表面聲波速率中的至少一種。30.如權(quán)利要求1-29中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述施加壓力和解除壓力的步驟使所述一個或多個區(qū)域在隨后的減除過程中的去除速率發(fā)生變化。31.如權(quán)利要求30所述的圖案化方法，所述方法包括對所述物體應(yīng)用減除方法，使得一個或多個區(qū)域被選擇性地去除或保留。32.如權(quán)利要求30或31所述的圖案化方法，其特征在于，所述減除方法包括濕蝕刻方法或干蝕刻方法、濺射方法或燒蝕方法。33.如權(quán)利要求l-32中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述物體包括所述物體的弛豫的非晶形相，所述物體的一個或多個區(qū)域被轉(zhuǎn)變成晶體相。34.如權(quán)利要求l-32中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述物體包括所述物體的至少一種晶體相，所述物體的一個或多個區(qū)域被轉(zhuǎn)變成非晶形相。35.如權(quán)利要求1-34中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述方法包括加熱所述物體，將所述轉(zhuǎn)變的區(qū)域進一步轉(zhuǎn)變成另一種相。36.如權(quán)利要求35所述的圖案化方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)變的區(qū)域包括Si-III/Si-Xn，所述方法包括加熱所述物體，使所述轉(zhuǎn)變的區(qū)域進一步轉(zhuǎn)變成Si-I相。37.如權(quán)利要求1-36中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述物體包括半導(dǎo)體。38.如權(quán)利要求37所述的圖案化方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體是硅。39.如權(quán)利要求30-32中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述減除方法包括各向異性蝕刻方法，選擇性地去除或保留所述一個或多個轉(zhuǎn)變的區(qū)域，確定用于所述各向異性蝕刻方法的蝕刻掩模。40.如權(quán)利要求39所述的圖案化方法，其特征在于，所述方法包括通過所述各向異性蝕刻方法對所述物體進行掩蔽的蝕刻，以減少日光從太陽能電池的相應(yīng)表面的反射。41.如權(quán)利要求l-40中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述施加壓力和解除壓力的步驟使得所述物體的表面發(fā)生基本上永久性的變形，以減小日光從所述表面的反射。42.如權(quán)利要求1-41中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述一個或多個經(jīng)過轉(zhuǎn)變的區(qū)域確定了電子器件上的一個或多個導(dǎo)電性和Z或絕緣性的區(qū)域。43.如權(quán)利要求l-42中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述施加壓力和解除壓力的步驟包括向半導(dǎo)體薄膜的一個或多個區(qū)域施加壓力和解除壓力，使得所述薄膜的一個或多個區(qū)域發(fā)生相轉(zhuǎn)變。44.如權(quán)利要求43所述的圖案化方法，其特征在于，所述薄膜附著在柔性基材上。45.如權(quán)利要求1-44中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述一個或多個轉(zhuǎn)變的區(qū)域確定了一個或多個太陽能電池的導(dǎo)電性的區(qū)域。46.如權(quán)利要求1-45中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述一個或多個轉(zhuǎn)變的區(qū)域確定了各晶體管的一個或多個通道。47.如權(quán)利要求46所述的圖案化方法，其特征在于，所述一個或多個晶體管包括顯示器件的一個或多個薄膜晶體管。48.如權(quán)利要求l-47中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述物體的一個表面基本上全部都從至少一種第一相基本上轉(zhuǎn)變?yōu)橹辽僖环N第二相。49.如權(quán)利要求1-48中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述物體為附著在基材上的層的形式，所述轉(zhuǎn)變的一個或多個區(qū)域基本上延伸通過所述層。50.如權(quán)利要求49所述的圖案化方法，其特征在于，所述物體的所述層基本上全部都從至少一種第一相基本上轉(zhuǎn)變成至少一種第二相。51.如權(quán)利要求l-50中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述物體的一個或多個區(qū)域從至少一種晶體相基本上轉(zhuǎn)變成非晶形相。52.如權(quán)利要求1-50中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述物體的一個或多個區(qū)域從非晶形相基本上轉(zhuǎn)變成至少一種晶體相。53.如權(quán)利要求1-50中任一項所述的圖案化方法，其特征在于，所述一個或多個區(qū)域從至少一種第一晶體相基本上轉(zhuǎn)變成至少一種第二晶體相。54.—種圖案化系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有實施權(quán)利要求l-53中任一項的步驟的部件。55.—種經(jīng)過圖案化的物體，該物體通過實施權(quán)利要求卜53中任一項的步驟而形成。56.—種器件或太陽能電池，它具有通過實施權(quán)利要求1-53中任一項的步驟而形成的部件。全文摘要一種圖案化方法，包括對物體的一個或多個區(qū)域施加壓力和解除壓力，使所述物體的一個或多個區(qū)域發(fā)生相轉(zhuǎn)變，所述轉(zhuǎn)變的一個或多個區(qū)域具有代表預(yù)定圖案的對應(yīng)預(yù)定形狀?？梢圆捎盟鰣D案化方法在物體中形成納米級圖案，而不需要使用光刻膠或者傳統(tǒng)的光學(xué)或電子束平版印刷方法，由此避免了這些技術(shù)的限制。例如，具有非晶形或晶體硅的表面層的半導(dǎo)體晶片可以使用沖?；蚣{米級壓頭進行圖案化，然后可用作電子器件、光學(xué)器件或機械器件中的元件。文檔編號B01J3/06GK101222974SQ200680025674公開日2008年7月16日申請日期2006年6月7日優(yōu)先權(quán)日2005年6月8日發(fā)明者I·A·麥斯威爾,J·E·布拉德比,J·S·威廉姆斯申請人:日歐塔控股有限公司