專利名稱：功能設(shè)備的制造方法、鐵電體材料層的制造方法、場效應(yīng)晶體管的制造方法和薄膜晶體管 ...的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種功能設(shè)備的制造方法、鐵電體材料層的制造方法、場效應(yīng)晶體管的制造方法和薄膜晶體管、場效應(yīng)晶體管以及壓電式噴墨頭。
背景技術(shù)：
圖65是用于說明現(xiàn)有薄膜晶體管900的圖。現(xiàn)有薄膜晶體管900如圖65所示，具備源極950以及漏極960 ;溝道層940，其位于源極950與漏極960之間；柵極920，其用于控制溝道層940的導(dǎo)通狀態(tài)；柵極絕緣層930，其形成于柵極920與溝道層940之間，并由鐵電體材料構(gòu)成。此外，于圖65中，附圖標(biāo)記910是表示絕緣基板。在現(xiàn)有薄膜晶體管900中，作為構(gòu)成柵極絕緣層930的材料使用鐵電體材料(例如BLT (Bi4^xLaxTi3O12)、PZT (Pb (ZrxTi1J O3))。此外，作為構(gòu)成溝道層940的材料使用氧化物導(dǎo)電性材料(例如，銦錫氧化物(ITO))。若根據(jù)現(xiàn)有薄膜晶體管900，則由于作為構(gòu)成溝道層的材料使用氧化物導(dǎo)電性材料，所以能夠提高載流子濃度。此外，由于作為構(gòu)成柵極絕緣層的材料使用鐵電體材料，所以能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地進(jìn)行切換。其結(jié)果，能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地控制大的電流。現(xiàn)有薄膜晶體管能以圖66所示的現(xiàn)有薄膜晶體管的制造方法來制造。圖66是用于說明現(xiàn)有薄膜晶體管制造方法的圖。圖66(a)-圖66(e)為各工序圖。此外，圖66(f)是薄膜晶體管900的俯視圖。首先，如圖66(a)所示，在表面形成有SiO2層的由Si基板構(gòu)成的絕緣基板910上，以電子束蒸發(fā)法來形成由Ti(IOnm)和Pt(40nm)的層積膜所構(gòu)成的柵極920。其次，如圖66(b)所示，在柵極920上方以溶膠凝膠法來形成由BLT(Bi125Laa75Ti3O12)或 PZT (Pb (Zra4Tia6) O3)構(gòu)成的柵極絕緣層 930 (200nm)。其次，如圖66(c)所示，在柵極絕緣層930上，通過RF濺射法來形成由ITO構(gòu)成的溝道層 940 (5nm-15nm)。其次，如圖66(d)所示，在溝道層940上，將Ti (30nm)和Pt (30nm)以電子束蒸發(fā)法來成膜，由此形成源極950和漏極960。其次，以RIE法以及濕式蝕刻法(HF =HCl混合液)將元件區(qū)域從其他元件區(qū)域分離。由此，能夠制造圖66(e)和圖66(f)所示的薄膜晶體管900。圖67是用于說明現(xiàn)有薄膜晶體管900的電性能的圖。此外，圖67中，附圖標(biāo)記940a是表示溝道，附圖標(biāo)記940b是表示耗盡層。在現(xiàn)有薄膜晶體管900，如圖67所示，當(dāng)柵極電壓為3V(VG = 3V)時(shí)得到導(dǎo)通電流約為10_4A、導(dǎo)通/斷開電流比為I X 104、場效應(yīng)遷移率UfeS 10cm2/Vs、內(nèi)存窗口(memorywindow)約為2V的值?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)I :特開2006-121029號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明所要解決的課題但是，由于現(xiàn)有薄膜晶體管900是以上述方法所制造，在形成柵極920、溝道層940、源極950以及漏極960的過程中，需采用真空處理、光刻法處理，因此原材料、制造能量的使用效率低。此外，尚有制造需要長時(shí)間的問題?！ご送?，不僅在制造上述薄膜晶體管的方法中會(huì)出現(xiàn)這種問題，而且在制造驅(qū)動(dòng)器、光學(xué)設(shè)備等功能設(shè)備的所有的方法中都會(huì)出現(xiàn)這種問題。而且，上述要求也是在功能設(shè)備一類如壓電式噴墨頭、電容器、其他利用鐵電體材料層電性能的整個(gè)用途中存在的要求。本發(fā)明是為了解決上述問題中至少一個(gè)而提出的。具體而言，本發(fā)明最大的貢獻(xiàn)在于提供一種功能設(shè)備的制造方法，其能夠以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量且以相較于過去簡短的工序來制造以上述優(yōu)異的薄膜晶體管為首的各種功能設(shè)備。解決課題的方法本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法包括以下(1)-(4)的工序。(I)功能固體材料前驅(qū)體層形成工序，通過在基材上涂布功能液體材料來形成功能固體材料的前驅(qū)體層。(2)干燥工序，在所述功能固體材料前驅(qū)體層形成工序之后，將所述前驅(qū)體層以800C _250°C范圍內(nèi)的第一溫度加熱。(3)模壓工序，在所述干燥工序之后，在將所述前驅(qū)體層加熱至80°C-300°C范圍內(nèi)的第二溫度的狀態(tài)下，對該前驅(qū)體層施行模壓加工，由此在該前驅(qū)體層形成模壓結(jié)構(gòu)。(4)功能固體材料層形成工序，在所述模壓處理工序之后，將所述前驅(qū)體層以高于所述第二溫度的第三溫度進(jìn)行熱處理，由此從該前驅(qū)體層形成功能固體材料層。此外，在本申請中為便于說明起見，將在所述制造方法之前通過熱處理來準(zhǔn)備將來成為由金屬氧化物陶瓷或金屬構(gòu)成的功能固體材料的所述功能液體材料的工序稱為功能液體材料準(zhǔn)備工序。此外，上述“前驅(qū)體層”有時(shí)也稱為“前驅(qū)體組合物層”，而在本申請中以“前驅(qū)體層”表示。此外，并不妨礙在上述各工序間進(jìn)行與本發(fā)明主旨無關(guān)的工序，如基板的移動(dòng)、檢查等。根據(jù)該功能設(shè)備的制造方法，可在基材上涂布功能液體材料形成前驅(qū)體層，并對該前驅(qū)體層施行模壓加工形成模壓結(jié)構(gòu)，進(jìn)而對前驅(qū)體層以規(guī)定溫度進(jìn)行熱處理，由此形成功能固體材料層。其結(jié)果，能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量且相較于過去簡短的工序來制造以上述優(yōu)異的以薄膜晶體管為首的各種功能設(shè)備。此外，根據(jù)上述功能設(shè)備的制造方法，可達(dá)成以下作用效果。首先，能夠通過加熱至80°C -250°C范圍內(nèi)的第一溫度，使前驅(qū)體層的固化反應(yīng)達(dá)到某種程度以事先降低前驅(qū)體層的流動(dòng)性。進(jìn)而，能夠通過加熱至80°C -300°C范圍內(nèi)的第二溫度來降低該前驅(qū)體層的硬度，從而對獲得高塑性變形能力的前驅(qū)體層施行模壓加工。其結(jié)果，能高精度地形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)，并可制造具有所希望性能的功能設(shè)備。
然而，曾有如下報(bào)告例不同于使用高分子材料進(jìn)行模壓加工的通常的模壓加工技術(shù)，在通過熱處理并使用將成為金屬氧化物陶瓷或金屬的功能液體材料來進(jìn)行模壓加工的模壓加工技術(shù)的情況下，在室溫下進(jìn)行模壓加工。但是，根據(jù)該報(bào)告，為了賦予規(guī)定的塑性變形能力仍需含有有機(jī)成分或溶劑等，因此因含有該有機(jī)成分或溶劑等引起的燒制時(shí)的形狀惡化變得激烈。但是，根據(jù)本發(fā)明發(fā)明人的研究，發(fā)現(xiàn)只要將前驅(qū)體層加熱至80°C-30(TC范圍內(nèi)的第二溫度，則前驅(qū)體層的塑性變形能力就會(huì)變高。而且，發(fā)現(xiàn)可去除主溶劑。因此，在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，加熱至80°C -300°C范圍內(nèi)的第二溫度來獲得高塑性變形能力并對燒制時(shí)形狀惡化小的前驅(qū)體層施行模壓加工。
在此，將所述第二溫度設(shè)定在“80°C-300°C”范圍內(nèi)是基于以下理由。首先，當(dāng)該第二溫度低于80°C時(shí)，由于前驅(qū)體層沒有被充分軟化，因此無法充分提高前驅(qū)體層的塑性變形能力。而且，當(dāng)所述第二溫度高于300°C時(shí)，前驅(qū)體層的固化反應(yīng)過度進(jìn)行導(dǎo)致前驅(qū)體層的塑性變形能力再次降低。從上述觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在將所述前驅(qū)體層加熱至100°C -200°C范圍內(nèi)的溫度的狀態(tài)下對前驅(qū)體層施行模壓加工。在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，所述第二溫度可以是恒溫，也可以是在規(guī)定溫度范圍內(nèi)變動(dòng)的溫度。此外，在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，“模壓加工”有時(shí)也被稱為“納米壓印”(nanoimp rint)。在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，優(yōu)選地，在所述模壓工序中，以lMPa-20MPa范圍內(nèi)的壓力施行模壓加工。根據(jù)上述功能設(shè)備的制造方法，如上所述，對獲得高塑性變形能力的前驅(qū)體層施行模壓加工。其結(jié)果，即使將施行模壓加工時(shí)所施加的壓力降低至lMPa-20MPa，前驅(qū)體層也能按模具表面形狀來變形，因此能高精度地形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)。此外，通過將施行模壓加工時(shí)所施加的壓力降低至lMPa-20MPa，能夠使模具在施行模壓加工時(shí)不易被損傷。此處，將上述壓力設(shè)定在“l(fā)MPa_20MPa”范圍內(nèi)是基于以下理由。首先，該壓力小于IMPa時(shí)，由于壓力過低有時(shí)無法模壓前驅(qū)體組合物。并且，只要上述壓力達(dá)到20MPa就能充分模壓前驅(qū)體組合物，因此無須施加更高的壓力。從上述觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選地，在所述模壓工序中，以2MPa_10MPa范圍內(nèi)的壓力施行模壓加工。在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，優(yōu)選地，在所述模壓工序中，使用加熱至80 V -300 °C范圍內(nèi)的第四溫度的模具來施行模壓加工。根據(jù)這種方法，在施行模壓加工的過程中，前驅(qū)體層的塑性變形能力不會(huì)降低，因此能更高精度地形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)。此處，將所述第四溫度設(shè)定在“80°C-300°C”范圍內(nèi)是基于以下理由。首先，當(dāng)該第四溫度低于80°C時(shí)，由于前驅(qū)體層溫度降低，導(dǎo)致前驅(qū)體層的塑性變形能力降低。而且，當(dāng)上述第四溫度高于300°C時(shí)，由于前驅(qū)體層的固化反應(yīng)過度進(jìn)行，導(dǎo)致前驅(qū)體層的塑性變形能力降低。從上述觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選地，在所述第四溫度中使用加熱至100°C -200°C范圍內(nèi)的溫度的模具來施行模壓加工。
在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，優(yōu)選地，在所述模壓工序中，至少對所述前驅(qū)體層表面施行脫模處理或?qū)υ撃＞叩哪好媸┬忻撃Ｌ幚碇?，再對該前?qū)體層施行模壓加工。通過采用這種方法，由于能夠降低前驅(qū)體層與模具間的摩擦力，因此可對前驅(qū)體更高精度地施行模壓加工。在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，優(yōu)選所述功能液體材料為含有選自含有金屬烷氧基化合物的溶液、含有金屬有機(jī)酸鹽的溶液、含有金屬無機(jī)酸鹽的溶液、含有金屬鹵化物的溶液、含有包含金屬、氮、氫的無機(jī)化合物的溶液、含有金屬氫化物的溶液、含有金屬納米粒子的溶液以及陶瓷微粒子中的至少一種的溶液。
通過采用這種方法，可對具有規(guī)定塑性變形能力的前驅(qū)體層施行模壓加工，并能更高精度地形成模壓結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，優(yōu)選所述功能液體材料為選自含有金屬烷氧基化合物的溶液、含有金屬有機(jī)酸鹽的溶液以及含有金屬無機(jī)酸鹽的溶液中的至少一種。此外，優(yōu)選地，所述功能固體材料層形成工序中從模壓工序后的前驅(qū)體層形成所述功能固體材料層時(shí)的體積收縮率在30% -90%范圍內(nèi)。如上所述，在功能固體材料層形成工序中，以成為規(guī)定體積收縮率的方式從模壓工序后的前驅(qū)體層形成功能固體材料層，由此能更高精度地形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)。此處，所述體積收縮率設(shè)定在“30% -90%”范圍內(nèi)是基于以下理由。首先，當(dāng)體積收縮率小于30%時(shí)，由于前驅(qū)體層的固化反應(yīng)過度進(jìn)行，有時(shí)難以充份提高前驅(qū)體層的塑性變形能力。而且，當(dāng)所述體積收縮率大于90%時(shí)，由于體積收縮率過高，有時(shí)在前驅(qū)體層收縮過程中模壓結(jié)構(gòu)變得容易崩潰。從上述觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選地，功能固體材料層形成工序中從模壓工序后的前驅(qū)體層形成功能固體材料層時(shí)的體積收縮率在40% -70%范圍內(nèi)，更優(yōu)選在50% -60%范圍內(nèi)。此外，所謂的體積收縮率是指“從模壓工序后的收縮前體積減去功能固體材料層形成工序中收縮后體積的值”除以“模壓工序后的收縮前體積”所得的值。即，體積收縮率越大則表示收縮得越好。在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，優(yōu)選地，所述功能液體材料為含有選自所述含有金屬齒化物的溶液、所述含有包含金屬、氮與氫的無機(jī)化合物的溶液、所述含有金屬氫化物的溶液、所述含有金屬納米粒子的溶液以及所述陶瓷微粒子中的至少一種的溶液，且所述功能固體材料層形成工序中從所述模壓工序后的前驅(qū)體層形成所述功能固體材料層時(shí)的體積收縮率在1% -30%范圍內(nèi)。此處，所述體積收縮率設(shè)定在“I % -30%”范圍內(nèi)是基于以下理由。首先，當(dāng)該體積收縮率小于1%時(shí)，前驅(qū)體層的固化反應(yīng)過度進(jìn)行，有時(shí)難以充分提高前驅(qū)體層的塑性變形能力。而且，當(dāng)為這些功能液體材料時(shí)，體積收縮率會(huì)自然地落在不超過30%的范圍內(nèi)。在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，優(yōu)選地，在所述功能固體材料層形成工序中，通過在含氧環(huán)境氣氛下進(jìn)行熱處理來形成由金屬氧化物陶瓷所所構(gòu)成的功能固體材料層。通過采用這種方法，如后所述，能夠?qū)⒐δ芄腆w材料層可作為“薄膜晶體管中的柵極層、柵極絕緣層、源極層、漏極層、溝道層或配線層”、“驅(qū)動(dòng)器中的壓電體層或電極層”、“光學(xué)設(shè)備中的晶格層”等，因此可制造各種功能設(shè)備。此時(shí)，能夠作為功能固體材料而使用的金屬氧化物陶瓷能夠舉出各種順電體(Paraelectrics)材料(例如 BZN(BiL5ZnLONbL507 或 BST (BaxSr1JTi3O12)、Si02、SrTiO3>LaAlO3^HfO2)、各種鐵電體材料(例如 PZT (Pb (Zrx TiLx) O3)、BLT (Bi4^xLaxTi3O12)、摻雜 Nb 的PZT，摻雜 La 的 PZT，鈦酸鋇(BaTiO3)、鈦酸鉛(PbTiO3)、BTO(Bi4Ti3O12)、SBT(SrBi2Ta2O9)、BZN(Bi1.5ZnLONbL507)、鉍鐵氧體(BiFeO3))、各種半導(dǎo)體材料、或各種導(dǎo)電材料(例如銦錫氧化物(ITO)、氧化銦(In2O3)、摻雜銻的氧化錫(Sb-SnO2)、氧化鋅(ZnO)、摻雜鋁的氧化鋅(Al-ZnO)、摻雜鎵的氧化鋅(Ga-ZnO)、氧化釕(RuO2)、氧化銥(IrO2)、氧化錫(SnO2)、一氧化錫(SnO)、摻雜鈮的二氧化鈦(Nb-TiO2)等氧化物導(dǎo)電材料、銦鎵鋅復(fù)合氧化物(IGZO)、摻雜鎵的氧化銦(In-Ga-O(IGO))、摻雜銦的氧化鋅(In-Zn-O(IZO))等無定形(amorphous)導(dǎo)電性氧化物材料、鈦酸銀(SrTiO3)、摻雜銀的鈦酸銀(Nb-SrTiO3)、銀鋇復(fù)合氧化物(SrBaO2)、銀韓復(fù)合氧化物(SrCaO2)、釕酸銀(SrRuO3)、氧化鎳鑭(LaNiO3)、氧化鈦鑭(LaTiO3)、氧化銅鑭(LaCuO3)、氧化鎳釹(NdNiO3)、氧化鎳釔(YNiO3)、氧化鑭韓猛復(fù)合氧 化物(LCMO)、鉛酸鋇(BaPbO3)、LSCO (LaxSr1^xCuO3)、LSMO (La1^xSrxMnO3)、YBCO (YBa2Cu3O7J、LNTO (La (Ni1^xTix) O3) > LSTO ((La1^xSrx) TiO3) > STRO (Sr (Ti1^xRux) O3)及其他鈣鈦礦型(perovskite-type)導(dǎo)電性氧化物或焦綠石型(pyrochlore-type)導(dǎo)電性氧化物)、其他材料(例如 High-k 材料(Hf02、Ta2O5, ZrO2^HfSixOy, ZrSixOy, LaA103、La2O3> (Ba1^xSrx) Ti03、A1203、(Bi2_xZnx) (ZnyNb2_y) 07、Y2O3> GeO2> Gd2O3 等)、惠斯勒(Heusler)合金(Co、Co-Pt>Co-Fe、Mn-Pt、Ni-Fe、CoFeB等合金、Co-Cr-Fe-AUCo2MnAl 等)、MRAM用阻擋材料((Lai_xSrx)MnO3等氧化物類半金屬等MRAM用電極材料、AlAs, MgO, Al2O3等)、多鐵性材料(鈣鈦礦型BiMn03、BiFe03、YbMnO3 等石槽石型 R3Fe2O12 (R = Dy、Ho、Er、Tm、Tb、Lu)、Y3Al5O12^ Gd3Ga5O12^SGGG(Gd2.7Ca0.3) (Ga4tlMga32Zra65Caaci3)O12 等)、PRAM 材料(GexTe1^x, Ge2Sb2Te5 等硫化物類(chalcogenide)、Sb-X合金(X = Ge、Ga、In、Se、Te)等)、光催化用金紅石型二氧化鈦(TiO2))。在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，優(yōu)選地，在所述功能固體材料層形成工序中，通過在還原環(huán)境氣氛下進(jìn)行熱處理來形成金屬所構(gòu)成的功能固體材料層。通過采用這種方法，如后所述，由于能夠?qū)⒐δ芄腆w材料層作為“薄膜晶體管的柵極層或配線層”、“驅(qū)動(dòng)器的電極層”、“光學(xué)設(shè)備的金屬晶格層”等，因此可制造各種功能設(shè)備。此時(shí),能夠作為功能固體材料而使用的金屬例如可舉出Au、Pt、Ag、Cu、Ti、Ge、In、
Sn等。在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，優(yōu)選地，在所述模壓工序中，通過所述功能固體材料層形成工序的熱處理來形成在層厚最薄區(qū)域產(chǎn)生裂紋的模壓結(jié)構(gòu)。通過采用這種方法，在所述功能固體材料層形成工序中，于前驅(qū)體層的層厚最薄區(qū)域產(chǎn)生裂紋，前驅(qū)體層可因該裂紋自然地朝面內(nèi)方向收縮。其結(jié)果，能高精度地形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，優(yōu)選地，在所述模壓工序與所述功能固體材料層形成工序間，進(jìn)一步包括如下工序在已施行模壓加工的所述前驅(qū)體層當(dāng)中層厚最薄的區(qū)域，以該前驅(qū)體層被完全去除的條件對該前驅(qū)體層進(jìn)行全面蝕刻。
通過采用這種方法，在功能固體材料層形成工序中，前驅(qū)體層被分割為多個(gè)區(qū)域的結(jié)果，前驅(qū)體層可自然地朝面內(nèi)方向收縮。其結(jié)果，能高精度地形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)。在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，優(yōu)選地，所述功能固體材料層由具有結(jié)晶結(jié)構(gòu)的功能固體材料構(gòu)成，所述基材或基材表面的結(jié)晶結(jié)構(gòu)是與所述功能固體材料層的結(jié)晶結(jié)構(gòu)相同或相類似的結(jié)晶結(jié)構(gòu)。通過采用這種方法，由于基材或基材表面與功能固體材料層的親和性增加，所以前驅(qū)體層不易向面內(nèi)方向收縮。在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，優(yōu)選地，在所述功能固體材料前驅(qū)體層形成工序中，作為所述基材使用在表面具有對所述前驅(qū)體層的親和性互異的兩個(gè)區(qū)域的基材。此外，優(yōu)選地，在所述模壓工序中，以如下方式在該前驅(qū)體層形成模壓結(jié)構(gòu)在所述兩個(gè)區(qū)域當(dāng)中對該前驅(qū)體層的親和性相對高的第一區(qū)域的層厚比所述兩個(gè)區(qū)域當(dāng)中對該前驅(qū)體層的親和性相對低的第二區(qū)域的層厚厚。根據(jù)這種方法，由于基材或基材表面與功能固體材料層的親和性增加，因此前驅(qū) 體層不易向面內(nèi)方向收縮。此外，通過采用這種方法，可容易獲得基材表面的圖案與功能固體材料層的圖案的匹配性。本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，作為所述基材能夠使用絕緣基板(例如石英玻璃基板、Si02/Si基板、氧化鋁(Al2O3)基板、STO (SrTiO3)基板、在Si基板表面通過SiO2層和Ti層形成有STO(SrTiO3)層的絕緣基板等)、半導(dǎo)體基板(例如Si基板、SiC基板、Ge基板等)、導(dǎo)電性基板(例如Pt基板、Au基板、Al基板、Ti基板、不銹鋼基板、SRO(SrRuO3)基板等)，此外尚可使用各種基材。在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，優(yōu)選地，所述功能設(shè)備是薄膜晶體管，所述功能固體材料層是選自所述薄膜晶體管的柵極層、柵極絕緣層、源極層、漏極層、溝道層以及配線層中的至少一個(gè)層。通過采用這種方法，對薄膜晶體管的至少一個(gè)層而言，能夠以大幅減少的原材料和制造能量且相較于過去簡短的工序來制造。此外，當(dāng)所述功能固體材料層為柵極層或配線層時(shí)，作為功能固體材料能夠使用上述金屬氧化物陶瓷當(dāng)中的各種導(dǎo)電材料或上述各種金屬。此外，當(dāng)所述功能固體材料層為柵極絕緣層時(shí)，作為功能固體材料能夠使用上述金屬氧化物陶瓷當(dāng)中的各種順電體材料或各種鐵電體材料。此外，當(dāng)所述功能固體材料層為源極層、漏極層或溝道層時(shí)，作為功能固體材料能夠使用上述金屬氧化物陶瓷當(dāng)中的各種半導(dǎo)體材料或各種導(dǎo)電材料。在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，優(yōu)選地，所述功能設(shè)備是具有壓電體層的驅(qū)動(dòng)器，所述功能固體材料層是所述壓電體層。通過采用這種方法，至少對壓電體層而言，能夠以大幅減少的原材料和制造能量且相較于過去簡短的工序來制造。此時(shí)，作為功能固體材料能夠使用上述金屬氧化物陶瓷當(dāng)中的各種鐵電體材料。在本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法中，優(yōu)選地，所述功能設(shè)備是基材上具有多個(gè)晶格層的光學(xué)設(shè)備，所述功能固體材料層為所述晶格層。通過采用這種方法，對晶格層而言，能夠以大幅減少的原材料和制造能量且相較于過去簡短的工序來制造。此外，當(dāng)晶格層由絕緣體構(gòu)成時(shí)，作為所述功能固體材料能夠使用上述金屬氧化物陶瓷當(dāng)中的各種絕緣材料。此外，當(dāng)所述晶格層由金屬構(gòu)成時(shí)，作為功能固體材料能夠使用上述各種金屬。本發(fā)明之一的薄膜晶體管具備氧化物導(dǎo)電層，其包括源極區(qū)域、漏極區(qū)域以及溝道區(qū)域；柵極，其控制該溝道區(qū)域的導(dǎo)通狀態(tài)；柵極絕緣層，其形成于該柵極與該溝道區(qū)域之間，由鐵電體材料或順電體材料構(gòu)成。此外，該溝道區(qū)域的層厚比該源極區(qū)域的層厚和該漏極區(qū)域的層厚薄。而且，該薄膜晶體管中，所述溝道區(qū)域的層厚比所述源極區(qū)域的層厚和所述漏極區(qū)域的層厚薄的所述氧化物導(dǎo)電層是使用本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法而形成。根據(jù)上述薄膜晶體管，由于作為構(gòu)成溝道區(qū)域的材料使用氧化物導(dǎo)電性材料，因此能夠提高載流子濃度。此外，由于作為構(gòu)成柵極絕緣層的材料使用鐵電體材料或順電體材料，因此能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地進(jìn)行切換。其結(jié)果，與現(xiàn)有薄膜晶體管相同地，能以低 驅(qū)動(dòng)電壓來快速地控制大電流。此外，根據(jù)上述薄膜晶體管，僅需使用本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法來形成溝道區(qū)域的層厚比源極區(qū)域的層厚和漏極區(qū)域的層厚薄的氧化物導(dǎo)電層，就能制造薄膜晶體管。其結(jié)果，即使未如現(xiàn)有薄膜晶體管般以互異材料來形成溝道區(qū)域、源極區(qū)域以及漏極區(qū)域也可。如此一來，能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的薄膜晶體管。此外，根據(jù)本發(fā)明之一的薄膜晶體管，能夠具備高精度形成模壓結(jié)構(gòu)的氧化物導(dǎo)電層，所述模壓結(jié)構(gòu)通過對以80°C -300°C范圍內(nèi)的第二溫度進(jìn)行熱處理而獲得高塑性變形能力的前驅(qū)體層施行模壓加工而形成。其結(jié)果，成為具有所希望性能的薄膜晶體管。在本發(fā)明之一的薄膜晶體管中，優(yōu)選地，所述氧化物導(dǎo)電層、所述柵極以及所述柵極絕緣層均使用所述功能液體材料而形成。通過采用這種結(jié)構(gòu)，從后述實(shí)施方案可知，可使用模壓加工技術(shù)來制造薄膜晶體管。其結(jié)果，能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的薄膜晶體管。在本發(fā)明之一的薄膜晶體管中，優(yōu)選地，所述氧化物導(dǎo)電層、所述柵極以及所述柵極絕緣層均未采用真空處理(包括減壓下的處理)而形成。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可在不采用真空處理的情況下制造薄膜晶體管。其結(jié)果，能以相較于過去大幅減少的制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的薄膜晶體管。在本發(fā)明之一的薄膜晶體管中，優(yōu)選地，所述氧化物導(dǎo)電層、所述柵極以及所述柵極絕緣層均由氧化物材料構(gòu)成。通過采用這種結(jié)構(gòu)，氧化物導(dǎo)電層、柵極以及柵極絕緣層均能夠使用液體材料，換言之均以液體材料為起始材料，采用模壓加工技術(shù)來形成。此外，能夠成為可靠性高的薄膜
晶體管。在本發(fā)明之一的薄膜晶體管中，優(yōu)選地，所述柵極和所述柵極絕緣層均具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。通過采用這種結(jié)構(gòu)，使柵極與柵極絕緣層結(jié)晶結(jié)構(gòu)相同，由此可制造晶格缺陷少、高質(zhì)量的薄膜晶體管。在本發(fā)明之一的薄膜晶體管中，優(yōu)選地，所述溝道區(qū)域的載流子濃度和層厚設(shè)定為當(dāng)所述薄膜晶體管處于斷開狀態(tài)時(shí)，所述溝道區(qū)域整體被耗盡的值。通過采用這種結(jié)構(gòu)，即便提高氧化物導(dǎo)電層的載流子濃度，也能夠充分降低薄膜晶體管斷開時(shí)所流通的電流量，因此可維持必要的導(dǎo)通/斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流。此時(shí)，在薄膜晶體管為增強(qiáng)型晶體管情況下，當(dāng)對柵極施加OV的控制電壓時(shí)薄膜晶體管會(huì)處于斷開狀態(tài)。從而，設(shè)定為此時(shí)溝道區(qū)域整體被耗盡的值即可。另一方面，在薄膜晶體管為耗盡型晶體管的情況下，當(dāng)對柵極施加負(fù)的控制電壓時(shí)薄膜晶體管會(huì)處于斷開狀態(tài)。從而，設(shè)定為此時(shí)溝道區(qū)域整體被耗盡的值即可。在本發(fā)明之一的薄膜晶體管中，優(yōu)選地，所述溝道區(qū)域的載流子濃度在 I X IO15CnT3-I X IO21CnT3范圍內(nèi)，所述溝道區(qū)域的層厚在5nm_100nm范圍內(nèi)。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可維持必要的導(dǎo)通/斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流。此外，在本發(fā)明之一的薄膜晶體管中，優(yōu)選地，所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域的層厚在50nm-1000nm范圍內(nèi)。本發(fā)明之一的壓電式噴墨頭具備空腔構(gòu)件；振動(dòng)板，其安裝于所述空腔構(gòu)件的一側(cè)，并形成有壓電體層；噴嘴板，其安裝于該空腔構(gòu)件的另一側(cè)，并形成有噴嘴孔；墨盒，其被該空腔構(gòu)件、所述振動(dòng)板以及所述噴嘴板劃分。而且，特征在于，所述壓電體層和/或所述空腔構(gòu)件是使用本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法而形成。根據(jù)本發(fā)明之一的壓電式噴墨頭，由于壓電體層和/或空腔構(gòu)件是使用本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法而形成，因此能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量且相較于過去簡短的工序來制造壓電式噴墨頭。此外，根據(jù)本發(fā)明之一的壓電式噴墨頭，由于具備高精度形成模壓結(jié)構(gòu)的壓電體層和/或空腔構(gòu)件，該模壓結(jié)構(gòu)為通過對以80°c -300°c范圍內(nèi)的第二溫度進(jìn)行熱處理而獲得高塑性變形能力的前驅(qū)體層施行模壓加工而形成，因此成為具有所希望性能的壓電式噴墨頭。在本發(fā)明之一的壓電式噴墨頭中，優(yōu)選地，所述空腔構(gòu)件、所述振動(dòng)板以及所述壓電體層均為使用所述功能液體材料而形成的。通過采用這種結(jié)構(gòu)，由于可使用模壓加工技術(shù)來制造壓電式噴墨頭，能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量來制造上述優(yōu)異的壓電式噴墨頭。在本發(fā)明之一的壓電式噴墨頭中，優(yōu)選地，所述空腔構(gòu)件、所述振動(dòng)板以及所述壓電體層均未采用真空處理(包括減壓下的處理)而形成。通過采用這種結(jié)構(gòu)，由于可在不采用真空處理的情況下制造壓電式噴墨頭，因此能以相較于過去大幅減少的制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的壓電式噴墨頭。以下對上述本發(fā)明之一的功能設(shè)備或其要素技術(shù)一類型的本發(fā)明一方案的鐵電體材料層的制造方法、薄膜晶體管以及壓電式噴墨頭進(jìn)行說明。本發(fā)明一方案可對提供一種能夠進(jìn)一步提聞鐵電體材料層電性能(例如聞剩余極化特性、低漏電流特性等)的鐵電體材料層的制造方法做出極大貢獻(xiàn)。此外，本發(fā)明一方案還可對提供一種具備使用這些鐵電體材料層的制造方法所形成的柵極絕緣層的高性能薄膜晶體管做出極大貢獻(xiàn)。此外，本發(fā)明一方案還可對提供一種具備使用這些鐵電體材料層的制造方法所形成的壓電體層的高性能壓電式噴墨頭做出極大貢獻(xiàn)。具體而言，本發(fā)明一方案的鐵電體材料層的制造方法是包括以下(1)-(4)的工序。(I)鐵電體材料前驅(qū)體層形成工序，通過在基材上涂布溶膠凝膠溶液來形成鐵電體材料的前驅(qū)體層。(2)干燥工序，在所述鐵電體材料前驅(qū)體層形成工序之后，將所述前驅(qū)體層以120°C _250°C范圍內(nèi)的第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)進(jìn)行加熱。(3)模壓工序，在所述干燥工序之后，在所述前驅(qū)體層被加熱至高于所述第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的150°C _300°C范圍內(nèi)的第二溫度(但為鐵電體材料層的 制造用)的狀態(tài)下，對該前驅(qū)體層施行模壓加工，由此在該前驅(qū)體層形成模壓結(jié)構(gòu)。(4)鐵電體材料層形成工序，在所述模壓處理工序之后，將所述前驅(qū)體層以高于所述第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的第三溫度(但為鐵電體材料層的制造用)來進(jìn)行熱處理，由此從該前驅(qū)體層形成鐵電體材料層。此外，在本申請案中為便于說明起見，將在所述的制造方法之前通過熱處理來準(zhǔn)備將來成為鐵電體材料的所述溶膠凝膠溶液的工序稱為溶膠凝膠溶液準(zhǔn)備工序。此外，如上文所述，并不妨礙在上述各工序間進(jìn)行與本發(fā)明主旨無關(guān)的工序，如基板的移動(dòng)、檢查
坐寸ο根據(jù)本發(fā)明一方案的鐵電體材料層的制造方法，將前驅(qū)體層以120°C _250°C范圍內(nèi)的第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)干燥，并在前驅(qū)體層被加熱至高于該第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的150°C _300°C范圍內(nèi)的第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的狀態(tài)下，對所述前驅(qū)體層施行模壓加工。其結(jié)果，從后述實(shí)施例3可知，可進(jìn)一步提聞鐵電體材料層的剩余極化。此處，將第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)設(shè)定在“120°C _250°C范圍內(nèi)”是基于以下理由。首先，若該第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)低于120°C時(shí)，由于無法充分干燥前驅(qū)體層，所以在模壓工序中難以對前驅(qū)體層均勻地施行模壓加工。另一方面，當(dāng)該第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)高于250°C時(shí)，由于前驅(qū)體層的固化反應(yīng)過度進(jìn)行，所以在模壓工序中無法充分軟化前驅(qū)體層(無法充分提高前驅(qū)體層的塑性變形能力)。其結(jié)果，難以得到充分的模壓加工效果。從上述觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選將第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)設(shè)定在120°C _250°C范圍內(nèi)。此外，將第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)設(shè)定在“高于第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的150°C-30(TC范圍內(nèi)”是基于以下理由。首先，當(dāng)?shù)诙囟?但為鐵電體材料層的制造用)低于第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)時(shí)，將無法充分軟化前驅(qū)體層(無法充分提高前驅(qū)體層的塑性變形能力)。其結(jié)果，難以獲得充分的模壓加工效果。而且，當(dāng)?shù)诙囟?但為鐵電體材料層的制造用)低于150°C時(shí)，也無法充分軟化前驅(qū)體層(無法充份提高前驅(qū)體層的塑性變形能力)，因此難以獲得充分的模壓加工效果。另一方面，當(dāng)?shù)诙囟?但為鐵電體材料層的制造用)高于300°C時(shí)，由于前驅(qū)體層的固化反應(yīng)過度進(jìn)行使前驅(qū)體層變得過硬，導(dǎo)致前驅(qū)體層的塑性變形能力再次降低。從上述觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選將第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)設(shè)定在200°C-300°C范圍內(nèi)。在本發(fā)明一方案的鐵電體材料層的制造方法中，第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)和第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)可以為恒溫，也可為在規(guī)定溫度范圍內(nèi)變動(dòng)的溫度。在本發(fā)明一方案的鐵電體材料層的制造方法中，“模壓加工”包括使用凹凸模具對鐵電體材料層的一部份施行模壓加工的情況和使用平坦模具對鐵電體材料層的整個(gè)面施行模壓加工的情況這兩者。此外，在本發(fā)明一方案的鐵電體材料層的制造方法中，可使用將模具以垂直方向模壓平板狀基材的模壓加工裝置來對鐵電體材料層施行模壓加工。而且，在本發(fā)明一方案的鐵電體材料層的制造方法中，也可使用將模具安裝在輥?zhàn)颖砻?、旋轉(zhuǎn)該輥?zhàn)拥耐瑫r(shí)模壓平板狀基材的模壓加工裝置來對鐵電體材料層施行模壓加工。而且，在本發(fā)明一方案的鐵電體材料層的制造方法中，也可使用將基材安裝在輥?zhàn)颖砻?、旋轉(zhuǎn)該輥?zhàn)拥耐瑫r(shí)、使平面上的模具對基材進(jìn)行模壓的模壓加工裝置來對鐵電體材料層施行模壓加工。此外，在輥?zhàn)颖砻嫔习惭b模具的情況下，以在輥?zhàn)颖砻姹旧硇纬赡＞叩姆绞絹硖娲?輥?zhàn)颖砻姘惭b模具。在本發(fā)明一方案的鐵電體材料層的制造方法中，優(yōu)選地，作為鐵電體材料能夠舉出例如 PZT (Pb (ZrxTih) O3)、BLT (Bi4^xLaxTi3O12)、摻雜 Nb 的 PZT、摻雜 La 的 PZT、鈦酸鋇(BaTiO3)、鈦酸鉛(PbTiO3)、BTO(Bi4Ti3O12)、SBT(SrBi2Ta2O9)、BZN(Bi15Zn10Nb15O7)、鉍鐵氧體(BiFeO3) ο在本發(fā)明一方案的鐵電體材料層的制造方法中，優(yōu)選地，在所述模壓工序中，使用被加熱至高于第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的150°C _300°C范圍內(nèi)的第四溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的模具來施行模壓加工。此處，將所述第四溫度(但為鐵電體材料層的制造用)設(shè)定在“高于第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的150°C-30(TC范圍內(nèi)”是基于以下理由。首先，當(dāng)該第四溫度(但為鐵電體材料層的制造用)低于該第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)時(shí)，雖與模具的熱容量也有關(guān)，但在前驅(qū)體層與模具的接觸面前驅(qū)體層的溫度容易變低。而且，當(dāng)該第四溫度(但為鐵電體材料層的制造用)低于150°C時(shí)，在前驅(qū)體層與模具的接觸面前驅(qū)體層的溫度仍然容易變低。另一方面，當(dāng)該第四溫度(但為鐵電體材料層的制造用)高于300°C時(shí)，在前驅(qū)體層與模具的接觸面前驅(qū)體層的固化反應(yīng)過度進(jìn)行使前驅(qū)體層變得過硬，導(dǎo)致前驅(qū)體層的塑性變形能力再次降低。從上述觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選地，將第四溫度(但為鐵電體材料層的制造用)設(shè)定在“高于第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的200°C -300°C范圍內(nèi)”。在本發(fā)明一方案的鐵電體材料層的制造方法中，優(yōu)選地，所述第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)在120°C _200°C范圍內(nèi)，所述第二溫度在(但為鐵電體材料層的制造用)高于該第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的175°C -300°C范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明一方案的鐵電體材料層的制造方法，第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)在120°C _200°C范圍內(nèi)，第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)在高于該第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的175°C _300°C范圍內(nèi)。其結(jié)果，從后述實(shí)施例4中可知，可進(jìn)一步降低鐵電體材料層的漏電流。此外，從該實(shí)施例4中可知，更優(yōu)選將第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)設(shè)定在150°C _175°C范圍內(nèi)，且將第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)設(shè)定在200°C _300°C范圍內(nèi)。在本發(fā)明一方案的鐵電體材料層的制造方法中，更優(yōu)選在所述模壓工序中，使用被加熱至高于第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的175°C _300°C范圍內(nèi)的第四溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的模具來施行模壓加工。此處，將所述第四溫度(但為鐵電體材料層的制造用)設(shè)定在“高于第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的175°C-300°C范圍內(nèi)”是基于以下理由。首先，當(dāng)該第四溫度(但為鐵電體材料層的制造用)低于該第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)時(shí)，雖與模具的熱容量也有關(guān)，但在前驅(qū)體層與模具的接觸面前驅(qū)體層的溫度容易變低。而且，當(dāng)該第四溫度(但為鐵電體材料層的制造用)低于175°C時(shí)，在前驅(qū)體層與模具的接觸面前驅(qū)體層的溫度(但為鐵電體材料層的制造用)仍然容易變低。另一方面，當(dāng)該第四溫度(但為鐵電體材料層的制造用)高于300°C時(shí)，由于在驅(qū)體層與模具的接觸面前驅(qū)體層的固化 反應(yīng)過度進(jìn)行使前驅(qū)體層變得過硬，導(dǎo)致前驅(qū)體層的塑性變形能力再次降低。從上述觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選地，將第四溫度(但為鐵電體材料層的制造用)設(shè)定在“高于第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的200°C _300°C范圍內(nèi)”。本發(fā)明的所述一方案的鐵電體材料層的制造方法，優(yōu)選地，在所述模壓工序中，以lMPa-20MPa范圍內(nèi)的壓力施行模壓加工。根據(jù)本發(fā)明的所述一方案的鐵電體材料層的制造方法，如上所述，對前驅(qū)體層被充分軟化(前驅(qū)體層的塑性變形能力已被充分提高的狀態(tài))的前驅(qū)體層施行模壓加工。其結(jié)果，即便將施行模壓加工時(shí)所施加的壓力降低至lMPa-20MPa，也可得到所希望的電性能改善效果(提高剩余極化的效果和/或降低漏電流的效果)。此處，將上述壓力設(shè)定在“l(fā)MPa_20MPa”范圍內(nèi)是基于以下理由。首先，當(dāng)上述壓力小于IMPa時(shí)，由于壓力過低有時(shí)無法充分模壓前驅(qū)體組合物，導(dǎo)致無法得到所希望的電性能改善效果。另一方面，只要上述壓力達(dá)20MPa就能充分模壓前驅(qū)體組合物，因此無須施加更高的壓力。從上述觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選地，在所述模壓工序中，以2MPa_10MPa范圍內(nèi)的壓力來施行模壓加工。本發(fā)明的另一薄膜晶體管具備源極和漏極；溝道層，其位于該源極與該漏極的間；柵極，其控制該溝道層的導(dǎo)通狀態(tài)；柵極絕緣層，其形成于該柵極與該溝道區(qū)域之間，由鐵電體材料構(gòu)成。而且，特征在于，該薄膜晶體管的所述柵極絕緣層是使用本發(fā)明所述一方案的鐵電體材料層的制造方法而形成的。根據(jù)本發(fā)明的另一薄膜晶體管，由于具備以本發(fā)明所述一方案的鐵電體材料層的制造方法所形成的具有優(yōu)異電性能(例如高剩余極化特性、低漏電流特性等)的柵極絕緣層，因此成為比現(xiàn)有薄膜晶體管優(yōu)異的薄膜晶體管。本發(fā)明另一薄膜晶體管具備氧化物導(dǎo)電層，其包括源極區(qū)域、漏極區(qū)域與溝道區(qū)域；柵極，其控制該溝道區(qū)域的導(dǎo)通狀態(tài)；柵極絕緣層，其形成于該柵極與該溝道區(qū)域之間，由鐵電體材料構(gòu)成；該溝道區(qū)域的層厚比該源極區(qū)域的層厚和該漏極區(qū)域的層厚薄。而且，特征在于，該柵極絕緣層是使用本發(fā)明所述一方案的鐵電體材料層的制造方法而形成的。根據(jù)本發(fā)明另一薄膜晶體管，由于具備以本發(fā)明所述一方案的鐵電體材料層的制造方法所形成的具有優(yōu)異電性能(例如高剩余極化特性、低漏電流特性等)的柵極絕緣層，因此成為比現(xiàn)有薄膜晶體管優(yōu)異的薄膜晶體管。此外，根據(jù)本發(fā)明另一薄膜晶體管，由于作為構(gòu)成溝道區(qū)域的材料使用氧化物導(dǎo)電性材料，因此能夠提高載流子濃度，此外，由于作為構(gòu)成柵極絕緣層的材料使用鐵電體材料，因此能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地進(jìn)行切換。其結(jié)果，能與現(xiàn)有薄膜晶體管相同，以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地控制大電流。在本發(fā)明另一薄膜晶體管中，優(yōu)選地，所述溝道區(qū)域的層厚比所述源極區(qū)域的層厚和所述漏極區(qū)域的層厚薄的所述氧化物導(dǎo)電層是采用模壓加工技術(shù)來形成的。通過采用這種結(jié)構(gòu)，僅需形成溝道區(qū)域的層厚比源極區(qū)域的層厚和漏極區(qū)域的層厚薄的氧化物導(dǎo)電層，就能制造薄膜晶體管。其結(jié)果，即使未如現(xiàn)有薄膜晶體管般以互異材料來形成溝道區(qū)域、源極區(qū)域以及漏極區(qū)域，也能夠以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的薄膜晶體管。 在本發(fā)明另一薄膜晶體管中，優(yōu)選地，所述氧化物導(dǎo)電層、所述柵極以及所述柵極絕緣層均以液體材料來形成。通過采用這種結(jié)構(gòu)，從后述實(shí)施方案可知，可使用模壓加工技術(shù)來制造薄膜晶體管。其結(jié)果，能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的薄膜晶體管。在本發(fā)明另一薄膜晶體管中，優(yōu)選地，所述氧化物導(dǎo)電層、所述柵極以及所述柵極絕緣層均未采用真空處理而形成。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可在不采用真空處理的情況下制造薄膜晶體管。其結(jié)果，能以相較于過去大幅減少的制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的薄膜晶體管。在本發(fā)明另一薄膜晶體管中，優(yōu)選地，所述氧化物導(dǎo)電層、所述柵極以及所述柵極絕緣層均由氧化物材料構(gòu)成。通過采用這種結(jié)構(gòu)，氧化物導(dǎo)電層、柵極以及柵極絕緣層均能夠使用液體材料，換言之均以液體材料為起始材料，采用模壓加工技術(shù)來形成。此外，能夠成為可靠性高的薄膜
晶體管。在本發(fā)明另一薄膜晶體管中，優(yōu)選地，所述氧化物導(dǎo)電層、所述柵極以及所述柵極絕緣層均具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。通過采用這種結(jié)構(gòu)，使柵極與柵極絕緣層結(jié)晶結(jié)構(gòu)相同，由此可制造晶格缺陷少、高質(zhì)量的薄膜晶體管。在本發(fā)明另一薄膜晶體管中，優(yōu)選地，所述溝道區(qū)域的載流子濃度和層厚設(shè)定為當(dāng)所述薄膜晶體管處于斷開狀態(tài)時(shí)，所述溝道區(qū)域整體被耗盡的值。通過采用這種結(jié)構(gòu)，即便提高氧化物導(dǎo)電層的載流子濃度，也能夠充分降低薄膜晶體管處于斷開時(shí)所流通的電流量，因此可維持必要的導(dǎo)通/斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流。此時(shí)，例如，在薄膜晶體管為增強(qiáng)型晶體管的情況下，當(dāng)對柵極施加OV的控制電壓時(shí)薄膜晶體管會(huì)處于斷開狀態(tài)，因此設(shè)定為此時(shí)溝道區(qū)域整體被耗盡的值即可。此外，例如在薄膜晶體管為耗盡型晶體管的情況下，當(dāng)對柵極施加負(fù)的控制電壓時(shí)薄膜晶體管會(huì)處于斷開狀態(tài)，因此設(shè)定為此時(shí)溝道區(qū)域整體被耗盡的值即可。
在本發(fā)明另一薄膜晶體管中，優(yōu)選地，所述溝道區(qū)域的載流子濃度在I X IO15CnT3-I X IO21CnT3范圍內(nèi)，所述溝道區(qū)域的層厚在5nm_100nm范圍內(nèi)。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可維持必要的導(dǎo)通/斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流。此外，本發(fā)明另一薄膜晶體管，優(yōu)選地，所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域的層厚在50nm-1000nm 范圍內(nèi)。本發(fā)明另一壓電式噴墨頭具備空腔構(gòu)件；振動(dòng)板，其安裝于該空腔構(gòu)件的一側(cè)，并形成有壓電體層；噴嘴板，其安裝于該空腔構(gòu)件的另一側(cè)，并形成有噴嘴孔；墨盒，其被該空腔構(gòu)件、該振動(dòng)板以及該噴嘴板劃分。而且，特征在于，該壓電體層是以本發(fā)明所述一方案的鐵電體材料層的制造方法來形成。根據(jù)本發(fā)明另一壓電式噴墨頭，由于具備有以本發(fā)明所述一方案的鐵電體材料層 的制造方法所形成的具有優(yōu)異電性能(例如高剩余極化特性、低漏電流特性等)的壓電體層，因此成為比現(xiàn)有壓電式噴墨頭優(yōu)異的壓電式噴墨頭。在本發(fā)明另一壓電式噴墨頭中，優(yōu)選地，所述空腔構(gòu)件以及所述壓電體層均使用液體材料而形成。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可使用模壓加工技術(shù)來制造壓電式噴墨頭。其結(jié)果，能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量來制造上述優(yōu)異的壓電式噴墨頭。在本發(fā)明另一壓電式噴墨頭中，優(yōu)選地，所述空腔構(gòu)件和所述壓電體層均未采用真空處理而形成。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可在不采用真空處理的情況下制造壓電式噴墨頭。其結(jié)果，能以相較于過去大幅減少的制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的壓電式噴墨頭。而且，以下對上述本發(fā)明之一的功能設(shè)備或其要素技術(shù)一類型，即本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管和其制造方法進(jìn)行說明。本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管具備氧化物導(dǎo)電層，其包括源極區(qū)域、漏極區(qū)域與溝道區(qū)域；柵極，其控制該溝道區(qū)域的導(dǎo)通狀態(tài)；柵極絕緣層，其形成于該柵極與該溝道區(qū)域之間，由鐵電體材料或順電體材料構(gòu)成。而且，該場效應(yīng)晶體管的所述溝道區(qū)域的層厚比所述源極區(qū)域的層厚和所述漏極區(qū)域的層厚薄，且該溝道區(qū)域的層厚比該源極區(qū)域的層厚和該漏極區(qū)域的層厚薄的所述氧化物導(dǎo)電層是使用模壓加工技術(shù)而形成。根據(jù)上述場效應(yīng)晶體管，由于作為構(gòu)成溝道區(qū)域的材料使用氧化物導(dǎo)電性材料，因此能夠提高載流子濃度。此外，由于作為構(gòu)成柵極絕緣層的材料使用鐵電體材料或順電體材料，因此能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地進(jìn)行切換。其結(jié)果，能與現(xiàn)有場效應(yīng)晶體管相同地以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地控制大電流。此外，根據(jù)上述場效應(yīng)晶體管，僅需形成溝道區(qū)域的層厚比源極區(qū)域的層厚和漏極區(qū)域的層厚薄的氧化物導(dǎo)電層就能制造場效應(yīng)晶體管。因此，未如現(xiàn)有場效應(yīng)晶體管般以互異的材料來形成溝道區(qū)域、源極區(qū)域與漏極區(qū)域也可。其結(jié)果，能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量來制造上述優(yōu)異的場效應(yīng)晶體管。而且，通過采用上述結(jié)構(gòu)，由后述實(shí)施方案可知，在實(shí)施模壓加工之后，無須施行光刻法處理等所謂“后加工程序”，也能簡便地制造場效應(yīng)晶體管。因此，能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量來制造上述優(yōu)異的場效應(yīng)晶體管。在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管中，優(yōu)選地，所述氧化物導(dǎo)電層、所述柵極以及所述柵極絕緣層均使用液體材料而形成。通過采用這種結(jié)構(gòu)，從后述實(shí)施方案可知，可使用模壓加工技術(shù)來制造場效應(yīng)晶體管。因此，能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量來制造上述優(yōu)異的場效應(yīng)晶體管。在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管中，優(yōu)選地，所述氧化物導(dǎo)電層、所述柵極以及所述柵極絕緣層均由氧化物材料構(gòu)成。通過采用這種結(jié)構(gòu)，氧化物導(dǎo)電層、柵極以及柵極絕緣層均能夠使用液體材料來形成。此外，能夠成為可靠性高的場效應(yīng)晶體管。在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管中，優(yōu)選地，所述氧化物導(dǎo)電層、所述柵極以及所述柵極絕緣層均具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。通過采用這種結(jié)構(gòu)，從后述實(shí)施方案可知，使氧化物導(dǎo)電層、柵極以及柵極絕緣層結(jié)晶結(jié)構(gòu)相同，可制造晶格缺陷少、高質(zhì)量的場效應(yīng)晶體管。在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管中，優(yōu)選地，所述氧化物導(dǎo)電層、所述柵極以及所述柵極絕緣層均未采用真空處理而形成。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可在不采用真空處理的情況下制造場效應(yīng)晶體管。因此，能以相較于過去大幅減少的制造能量來制造上述優(yōu)異的場效應(yīng)晶體管。在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管中，優(yōu)選地，所述溝道區(qū)域的載流子濃度和層厚設(shè)定為當(dāng)所述場效應(yīng)晶體管處于斷開狀態(tài)時(shí)，該溝道區(qū)域整體被耗盡的值。通過采用這種結(jié)構(gòu)，即便提高氧化物導(dǎo)電層的載流子濃度，也能夠充分降低場效應(yīng)晶體管斷開時(shí)所流通的電流量。因此，可維持必要的導(dǎo)通/斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng) 電壓來控制大電流。此時(shí)，在場效應(yīng)晶體管為增強(qiáng)型晶體管的情況下，當(dāng)對柵極施加OV的控制電壓時(shí)場效應(yīng)晶體管會(huì)處于斷開狀態(tài)。從而，設(shè)定為此時(shí)溝道區(qū)域整體被耗盡的值即可。另一方面，在場效應(yīng)晶體管為耗盡型晶體管的情況下，當(dāng)對柵極施加負(fù)的控制電壓時(shí)，場效應(yīng)晶體管會(huì)處于斷開狀態(tài)。從而，設(shè)定為此時(shí)溝道區(qū)域整體被耗盡的值即可。在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管中，優(yōu)選地，所述溝道區(qū)域的載流子濃度在I X IO18CnT3-I X IO21CnT3范圍內(nèi)，所述溝道區(qū)域的層厚在5nm_100nm范圍內(nèi)。通過采用這種結(jié)構(gòu)，可維持必要的導(dǎo)通/斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流。此外，在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管中，優(yōu)選地，所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域的層厚在50nm-1000nm范圍內(nèi)。此外，在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管中，作為所述氧化物導(dǎo)電層能夠使用銦錫氧化物(ITO)、氧化銦(In2O3)、摻雜銻的氧化錫(Sb-SnO2)、氧化鋅(ZnO)、摻雜鋁的氧化鋅(Al-ZnO)、摻雜鎵的氧化鋅(Ga-ZnO)、氧化釕(RuO2)、氧化銥(IrO2)、氧化錫(SnO2)、一氧化錫SnO、摻雜鈮的二氧化鈦(Nb-TiO2)等氧化物導(dǎo)電材料。此外，在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管中，作為所述氧化物導(dǎo)電層能夠使用銦鎵鋅復(fù)合氧化物(IGZO)、摻雜鎵的氧化銦(In-Ga-O(IGO))、摻雜銦的氧化鋅(In-Zn-O(IZO))等無定形導(dǎo)電性氧化物。此外，在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管中，作為所述氧化物導(dǎo)電層能夠使用鈦酸鍶(SrTiO3)、摻雜鈮的鈦酸鍶(Nb-SrTiO3)、鍶鋇復(fù)合氧化物(SrBaO2)、鍶鈣復(fù)合氧化物(SrCaO2)、釕酸鍶 (SrRuO3)、氧化鎳鑭(LaNiO3)、氧化鈦鑭(LaTiO3)、氧化銅鑭(LaCuO3)、氧化鎳釹(NdNiO3)、 氧化鎳釔(YNiO3)、氧化鑭鈣錳復(fù)合氧化物(LCMO)、鉛酸鋇(BaPbO3)、LSCO (LaxSivxCuO3)、 LSMO (La1^xSrxMnO3)、YBCO (YBa2Cu3O7^x)、LNTO (La (Ni1^xTix) O3)、LSTO ((La1^xSrx) TiO3)、 STRO(Sr (TihRux) O3)、其他鈣鈦礦型導(dǎo)電性氧化物、或焦綠石型導(dǎo)電性氧化物。
此外，在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管中，作為所述鐵電體材料能夠使用 PZT (Pb (ZrxTi1J O3)、摻雜 Nb 的 PZT、摻雜 La 的 PZT、鈦酸鋇(BaTiO3)、鈦酸鉛(Pb TiO3)、 BTO(Bi4Ti3O12)、BLT (Bi4^xLaxTi3O12)、SBT(SrBi2Ta2O9)、BZN(Bi15Zn10Nb15O7)或鉍鐵氧體 (BiFeO3)。
此外，本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管，作為所述順電體材料能夠使用 BZN (Bi1.5ZnL 0NbL 507)或是 BST ((BaxSr1^x) Ti3O12。
此外，本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管，作為用于柵極的材料能夠使用Pt、Au、Ag、 Al、Ti、ITO、ln203、Sb-In2O3'Nb-TiO2'ZnO、Al-ZnO、Ga-ZnO、IGZO、RuO2、IrO2、以及 Nb-STO、 SrRuO3^ LaNiO3^ BaPbO3> LSCO、LSMO, YBC0、其他鈣鈦礦型導(dǎo)電性氧化物。此外，在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管中，作為用于柵極的材料，能夠使用焦綠石型導(dǎo)電性氧化物或無定形導(dǎo)電性氧化物。
本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管能夠形成在絕緣基板(例如石英玻璃(SiO2)基板、 在Si基板表面通過SiO2層和Ti層形成有STO(SrTiO3)層的絕緣基板、Si02/Si基板、氧化鋁(Al2O3)基板、SRO (SrRuO3)基板、STO (SrTiO3)基板)或半導(dǎo)體基板(例如硅(Si)基板、 碳化硅(SiC)基板)等固體基板上。
本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法，其中，場效應(yīng)晶體管具備氧化物導(dǎo)電層，其包括源極區(qū)域、漏極區(qū)域與溝道區(qū)域；柵極，其控制所述溝道區(qū)域的導(dǎo)通狀態(tài)；柵極絕緣層，其形成于所述柵極與所述溝道區(qū)域之間，由鐵電體材料或順電體材料構(gòu)成。而且， 該場效應(yīng)晶體管的制造方法是用于制造該溝道區(qū)域的層厚比該源極區(qū)域的層厚和該漏極區(qū)域的層厚薄的場效應(yīng)晶體管的制造方法；所述溝道區(qū)域的層厚比所述源極區(qū)域的層厚和所述漏極區(qū)域的層厚薄的所述氧化物導(dǎo)電層是采用模壓加工技術(shù)來形成的。
因此，根據(jù)本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法，從后述實(shí)施方案可知，在實(shí)施模壓加工之后，無須施行光刻法處理等所謂“后加工程序”也能簡便地制造場效應(yīng)晶體管。因此，能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量來制造。
優(yōu)選地，本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法包括以下(1)-(3)的工序。
(I)第一工序，在固體基板的一側(cè)表面上形成所述柵極。
(2)第二工序，在所述第一工序之后，將含有鐵電體材料或順電體材料原料的溶液至少涂布于所述固體基板的所述柵極上，從而形成含有鐵電體材料或是順電體材料原料的膜，之后施行熱處理，由此形成所述柵極絕緣層。
(3)第三工序，在所述第二工序之后，將含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的溶液涂布于所述柵極絕緣層上來形成含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜，之后使用凹凸模具對所述含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜進(jìn)行模壓加工，其中，所述凹凸模具以如下方式形成其對應(yīng)于所述溝道區(qū)域的區(qū)域比對應(yīng)于所述源極區(qū)域的區(qū)域和對應(yīng)于所述漏極區(qū)域的區(qū)域凸出。之后進(jìn)一步施行熱處理，由此形成該源極區(qū)域、該漏極區(qū)域以及該溝道區(qū)域。
此外，并不妨礙在上述各工序間進(jìn)行與本發(fā)明主旨無關(guān)的工序，如基板的移動(dòng)、檢查等。
通過采用這種方法，可制造本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管(底部柵極)。
在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法中，優(yōu)選地，在所述第三工序中，以使與所述溝道區(qū)域相對應(yīng)的區(qū)域的所述含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜的層厚在5nm-100nm 范圍內(nèi)規(guī)定層厚的方式進(jìn)行模壓加工。
通過采用這種方法，具有當(dāng)對柵極施加斷開的控制電壓時(shí)溝道區(qū)域被耗盡的構(gòu)造。其結(jié)果，能制造可維持必要的導(dǎo)通/斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流的場效應(yīng)晶體管。
優(yōu)選地，本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法包括以下(1)-(3)的工序。
(I)第一工序，在固體基板的一側(cè)表面上形成所述柵極。
(2)第二工序，在所述第一工序之后，將含有鐵電體材料或順電體材料原料的溶液涂布于所述固體基板的一側(cè)表面上，從而形成含有鐵電體材料或順電體材料原料的膜，之后使用凹凸模具對所述含有鐵電體材料或順電體材料原料的膜進(jìn)行模壓加工，其中所述凹凸模具以如下方式形成其對應(yīng)于所述源極區(qū)域的區(qū)域和對應(yīng)于所述漏極區(qū)域的區(qū)域比對應(yīng)于所述溝道區(qū)域的區(qū)域凸出。之后進(jìn)一步施行熱處理，由此形成具有對應(yīng)于該溝道區(qū)域的區(qū)域比對應(yīng)于該源極區(qū)域的區(qū)域和對應(yīng)于該漏極區(qū)域的區(qū)域凸出的結(jié)構(gòu)。
(3)第三工序，在所述第二工序之后，將含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的溶液涂布于所述固體基板的一表面上，形成含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜，之后使用平坦模具對所述含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜進(jìn)行模壓加工。之后進(jìn)一步施行熱處理，由此形成所述源極區(qū)域、所述漏極區(qū)域以及溝道區(qū)域。
此外，并不妨礙在上述各工序間進(jìn)行與本發(fā)明主旨無關(guān)的工序，如基板的移動(dòng)、檢查等。
采用這種方法，也能夠制造本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管(底部柵極)。
在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法中，優(yōu)選地，在所述第三工序中，以使與所述溝道區(qū)域相對應(yīng)的區(qū)域的所述含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜的層厚在5nm-100nm 范圍內(nèi)規(guī)定層厚的方式進(jìn)行模壓加工。
通過采用這種方法，具有當(dāng)對柵極施加斷開的控制電壓時(shí)溝道區(qū)域被耗盡的結(jié)構(gòu)。其結(jié)果，能制造可維持必要的導(dǎo)通/斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流的場效應(yīng)晶體管。
在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法中，優(yōu)選地，在所述第二工序中，于所述固體基板的一表側(cè)面上，形成所述含有鐵電體材料或順電體材料原料的膜，之后使用平坦模具對所述含有鐵電體材料或順電體材料原料的膜表面加以平坦化。
通過采用這種方法，柵極絕緣層的層厚和溝道區(qū)域的層厚變均勻。從而，可制造特性均勻的場效應(yīng)晶體管。
在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法中，優(yōu)選地，在所述第三工序中包括使用模壓加工技術(shù)將所述含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜的一部份去除以使元件分離的工序。
通過采用這種方法，可在同一基板內(nèi)制造彼此獨(dú)立的多個(gè)場效應(yīng)晶體管。
在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法中，優(yōu)選地，在所述第一工序中，采用接觸印刷法在用于形成所述柵極的部分附著電鍍催化物；之后，對附著有該電鍍催化物的區(qū)域施行無電解電鍍，由此形成所述柵極。
通過采用這種方法，可將構(gòu)成柵極的材料可僅供給于應(yīng)形成柵極的部位。
在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法中，優(yōu)選地，在所述第一工序中，采用接觸印刷法對用于形成所述柵極的部分施以親液處理；之后，對該已施行親液處理的區(qū)域供給含有柵極原料的墨水。之后進(jìn)一步施行熱處理，由此形成所述柵極。
采用這種方法，也能夠?qū)?gòu)成柵 極的材料僅供給于應(yīng)形成柵極的部位。
此外，在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法中，優(yōu)選的另一方案是，在所述第一工序中，對所述固體基板的一側(cè)表面通過熱處理涂布將成為導(dǎo)電性氧化物材料的功能液體材料，形成導(dǎo)電性氧化物材料的前驅(qū)體層，并使用模壓加工技術(shù)在該前驅(qū)體層形成模壓結(jié)構(gòu)，之后對前驅(qū)體層施以熱處理，由此形成所述柵極。
采用這種方法，也能夠?qū)?gòu)成柵極的材料僅供給于應(yīng)形成柵極的部位。
優(yōu)選地，本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法包括以下(1)-(3)的工序。
(I)第一工序，在固體基板的一側(cè)表面上涂布含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的溶液， 形成含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜，之后使用凹凸模具對所述含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜進(jìn)行模壓加工，其中，所述凹凸模具以如下方式形成其對應(yīng)于所述溝道區(qū)域的區(qū)域比對應(yīng)于所述源極區(qū)域的區(qū)域和對應(yīng)于所述漏極區(qū)域的區(qū)域凸出。之后進(jìn)一步施行熱處理，由此形成所述源極區(qū)域、所述漏極區(qū)域以及所述溝道區(qū)域。
(2)第二工序，在所述第一工序之后，將含有鐵電體材料或順電體材料原料的溶液至少涂布于所述溝道區(qū)域上，形成含有鐵電體材料或順電體材料原料的膜，之后使用平坦模具對所述含有鐵電體材料或順電體材料原料的膜進(jìn)行模壓加工；之后進(jìn)一步施行熱處理，由此形成所述柵極絕緣層。
(3)第三工序，在所述第二工序之后，在所述柵極絕緣層上形成所述柵極。
此外，并不妨礙在上述各工序間進(jìn)行與本發(fā)明主旨無關(guān)的工序，如基板的移動(dòng)、檢查等。
通過采用這種方法，可制造本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管(頂部柵極)。
在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法中，優(yōu)選地，在所述第一工序中，以使與所述溝道區(qū)域相對應(yīng)的區(qū)域的所述含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜的層厚在5nm-100nm 范圍內(nèi)的規(guī)定層厚的方式進(jìn)行模壓加工。
通過采用這種方法，具有當(dāng)對柵極施加斷開的控制電壓時(shí)溝道區(qū)域被耗盡的結(jié)構(gòu)。其結(jié)果，能制造可維持必要的導(dǎo)通/斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流的場效應(yīng)晶體管。
在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法中，優(yōu)選地，在所述第一工序中包括使用模壓加工技術(shù)將所述含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜的一部份去除以使元件分離的工序。
通過采用這種方法，可在同一基板內(nèi)制造彼此獨(dú)立的多個(gè)場效應(yīng)晶體管。
在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法中，優(yōu)選地，在所述第三工序中，采用接觸印刷法在用于形成所述柵極的部分附著電鍍催化物，之后，對附著有該電鍍催化物的區(qū)域施行無電解電鍍，由此形成所述柵極。
通過采用這種方法，即使是頂部柵極，也能夠?qū)?gòu)成柵極的材料僅供給于應(yīng)形成柵極的部位。
在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法中，優(yōu)選地，在所述第三工序中，采用接觸印刷法對用于形成所述柵極的部分來施以親液處理。之后，對該已施行親液處理的區(qū)域供給含柵極原料的墨水；之后進(jìn)一步施行熱處理，由此形成所述柵極。
采用這種方法，即便是頂部柵極，也能夠?qū)?gòu)成柵極的材料僅供給于應(yīng)形成柵極的部位。
此外，在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法中，優(yōu)選的另一方案是，在所述第三工序中，對所述固體基板的一側(cè)表面以熱處理涂布將成為導(dǎo)電性氧化物材料的功能液體材料，形成導(dǎo)電性氧化物材料的前驅(qū)體層，并使用模壓加工技術(shù)在該前驅(qū)體層形成模壓結(jié)構(gòu)，之后，對前驅(qū)體層施以熱處理，由此形成所述柵極。
采用這種方法，即使是頂部柵極，也能夠?qū)?gòu)成柵極的材料僅供給于應(yīng)形成柵極的部位。
在本發(fā)明一方案的場效應(yīng)晶體管的制造方法中，優(yōu)選地，在含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的溶液中添加有完成時(shí)以使所述溝道區(qū)域的載流子濃度處于 I X 1018cm_3-l X 1021cm_3范圍內(nèi)的濃度的雜質(zhì)。
通過采用這種方法，可制造可維持必要的導(dǎo)通/斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流的場效應(yīng)晶體管。


圖I是用于說明實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法而顯示的圖。圖2是用于說明實(shí)施方案2的功能設(shè)備的制造方法而顯示的圖。
圖3是用于說明實(shí)施方案3的功能設(shè)備的制造方法而顯示的圖。
圖4是用于說明實(shí)施方案4的功能設(shè)備的制造方法而顯示的圖。
圖5是用于說明實(shí)施方案5的功能設(shè)備的制造方法而顯示的圖。
圖6是用于說明實(shí)施方案6的薄膜晶體管100而顯示的圖。
圖7是用于說明實(shí)施方案6的薄膜晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖8是用于說明實(shí)施方案6的薄膜晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖9是用于說明實(shí)施方案6的薄膜晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖10是用于說明實(shí)施方案7的薄膜晶體管200和實(shí)施方案11的薄膜晶體管200A 而顯示的圖。
圖11是用于說明實(shí)施方案7和實(shí)施方案11的薄膜晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖12是用于說明實(shí)施方案7和實(shí)施方案11的薄膜晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖13是用于說明實(shí)施方案8的壓電式噴墨頭300和實(shí)施方案12的壓電式噴墨頭 300A而顯示的圖。
圖14是用于說明實(shí)施方案8和實(shí)施方案12的壓電式噴墨頭的制造方法而顯示的圖。
圖15是用于說明實(shí)施方案8和實(shí)施方案12的壓電式噴墨頭的制造方法而顯示的圖。
圖16是用于說明實(shí)施方案8和實(shí)施方案12的壓電式噴墨頭的制造方法而顯示的圖。
圖17是用于說明實(shí)施例I的薄膜晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖18是用于說明實(shí)施例I所使用的模壓加工裝置700而顯示的圖。
圖19是用于說明實(shí)施例I所使用的凹凸模具M(jìn)12而顯示的圖。
圖20是用于說明實(shí)施例I所使用的凹凸模具M(jìn)l3而顯示的圖。
圖21是表示測定實(shí)施例I的薄膜晶體管400的電性能情況的圖。
圖22是用于說明實(shí)施例I的薄膜晶體管400的電性能而顯示的圖。
圖23是用于說明實(shí)施例I的薄膜晶體管400的電性能而顯示的圖。
圖24是用于說明前驅(qū)體層的塑性變形能力而顯示的圖。
圖25是用于說明實(shí)施方案9的電容器12A的制造方法而顯示的圖。
圖26是用于說明模壓加工裝置700A而顯示的圖。
圖27是用于說明凹凸模具M(jìn)lA而顯示的圖。
圖28是表示測定實(shí)施方案9的電容器12A和比較例的電容器14A的電性能情況的圖。
圖29是表示實(shí)施方案9的電容器12A和比較例的電容器14A的電性能(剩余極化特性)的圖。
圖30是表示實(shí)施方案9的電容器12A和比較例的電容器14A的電性能(剩余極化的疲勞特性)的圖。
圖31是表示實(shí)施方案9的電容器12A和比較例的電容器14A的電性能(漏電流特性)的圖。
圖32是表示實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A和比較例的鐵電體材料層34A表面狀態(tài)的圖。
圖33是表示實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A和比較例的鐵電體材料層34A的X 射線繞射結(jié)果的圖。
圖34是用于說明實(shí)施方案9的鐵電體材料層和比較例的鐵電體材料層的漏電流差異而顯示的圖。
圖35是表示剩余極化與第一溫度以及第二溫度間關(guān)系的表。
圖36是表示漏電流與第一溫度以及第二溫度之間關(guān)系的表。
圖37是用于說明前驅(qū)體層的塑性變形能力而顯示的圖。
圖38是用于說明實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A而顯示的圖。
圖39是表示實(shí)施方案10的薄膜晶體管的制造方法的圖。
圖40是表示實(shí)施方案10的薄膜晶體管的制造方法的圖。
圖41是表示實(shí)施方案10的薄膜晶體管的制造方法的圖。
圖42是用于說明實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B而顯示的圖。
圖43是用于說明實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖44是用于說明實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖45是用于說明實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖46是用于說明實(shí)施方案13的變形例I的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖47是用于說明實(shí)施方案13的變形例2的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖48是用于說明實(shí)施方案13的變形例3的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖49是用于說明實(shí)施方案13的變形例4的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖50是用于說明實(shí)施方案14的場效應(yīng)晶體管200B而顯示的圖。
圖51是用于說明實(shí)施方案14的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖52是用于說明實(shí)施方案14的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖53是用于說明實(shí)施方案15的場效應(yīng)晶體管300B而顯示的圖。
圖54是用于說明實(shí)施方案15的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖55是用于說明實(shí)施方案15的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖56是用于說明實(shí)施例5的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖57是用于說明實(shí)施例5所使用的凹凸模具M(jìn)llB而顯示的圖。
圖58是用于說明實(shí)施例5所使用的模壓加工裝置700B而顯示的圖。
圖59是用于說明實(shí)施例5的場效應(yīng)晶體管400B而顯示的圖。
圖60是用于說明ITO層表面狀態(tài)而顯示的圖。
圖61是用于說明實(shí)施例5的場效應(yīng)晶體管400B的電性能而顯示的圖。
圖62是用于說明實(shí)施例6所使用的凹凸模具M(jìn)l2B而顯示的圖。
圖63是用于說明ITO層表面狀態(tài)而顯示的圖。
圖64是用于說明實(shí)施例6的測定用場效應(yīng)晶體管的電性能而顯示的圖。
圖65是用于說明現(xiàn)有薄膜晶體管900而顯示的圖。
圖66是用于說明現(xiàn)有薄膜晶體管的制造方法而顯示的圖。
圖67是用于說明現(xiàn)有薄膜晶體管900的電性能而顯示的圖。
附圖標(biāo)記說明
10...基材
12A...電容器(中央部，實(shí)施方案9)
14A. · ·電容器(周邊部，比較例)
20、22·…前驅(qū)體層
22A...絕緣基板
30...功能固體材料層
30a、30b、30c.…前驅(qū)體層
30A···鐵電體材料層
32A...鐵電體材料層(中央部，實(shí)施方案9)
34A...鐵電體材料層(周邊部，比較例)
40、42、44、46、48...功能設(shè)備
42A、44A··.上電極
100、100Α、200、200Α、400、900· · ·薄膜晶體管
100Β、200Β、300Β、400Β、500Β· ·.場效應(yīng)晶體管
110、110Α、110Β、210、210Β、310Β、410、410Β、910· · ·絕緣基板
120、120Α、120Β、220、220Β、320Β、420、420Β、920· · ·柵極
120’、120Α’、220’、420’ ...前驅(qū)體層(柵極)
120Β’ . ·.氧化鎳鑭前驅(qū)體層
130、130Α、130Β、230、230Α、230Β、330Β、430、430Β、930· · ·柵極絕緣層
130’、130Α’、230’、230Α’、430’ ...前驅(qū)體層(柵極絕緣層)
130Β’、230Β’、330Β’、430Β’、530Β’ ...含有鐵電體材料原料的膜
140、140Α、140Β、240、240Β、340Β、440、440Β· · ·氧化物導(dǎo)電層
140’、140Α、240’、440’、440Β’ · · ·前驅(qū)體層(氧化物導(dǎo)電性層)140Β’、240Β’、340Β’、440Β’ ...含氧化物導(dǎo)電性材料的膜
142、142Α、142Β、242、242Β、342Β、442、442Β· · ·溝道區(qū)域
144、144Α、144Β、244、244Β、344Β·…源極區(qū)域
146、146Α、146Β、246、246Β、346Β...漏極區(qū)域
300、300Α· · ·壓電式噴墨頭
310、310Α·…仿真基板
320、320Α· · ·壓電元件
322···第一電極層
322Β...催化微粒
324、324Α· ·.壓電體層
326.…第二電極層
330···噴嘴板
332...噴嘴孔
340...空腔構(gòu)件
350...振動(dòng)板
352...墨水供給口
360...墨盒
412Β. . . Si 基板
414Β. · · SiO2 層
444.…源極/漏極區(qū)域
444Β.…源極/漏極區(qū)域
940...溝道層
950...源極
960...漏極
Ml、M2、M3、M4、M5、M6、M7、M8、M9、M10、Mll、M12、M13、MlA、M2A、M3A、M4A、MlB、Mla、Μ3Β、Μ5Β、Μ7Β、Μ8Β、Μ10Β、Μ11Β、Μ12Β· · ·凹凸模具
Μ2Β、Μ4Β、Μ6Β、Μ9Β· · ·平坦模具具體實(shí)施方式
基于附圖對本發(fā)明實(shí)施方案的功能設(shè)備的制造方法、薄膜晶體管以及壓電式噴墨頭進(jìn)行詳細(xì)說明。此外，在說明時(shí)，只要未特別提及，在所有圖中對共同部分賦予共同的參照附圖標(biāo)記。此外，圖中，本實(shí)施方案的要素未必彼此保持縮尺。而且，為便于觀看各圖式， 有時(shí)省略一部分的附圖標(biāo)記。
[實(shí)施方案I]
圖I是用于說明實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法而示出的圖。圖I (a)_圖I (f) 是各工序圖。
實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法，如圖I所示，包括以下(1)-(4)的工序。此夕卜，在這些工序之前，可通過熱處理來準(zhǔn)備功能液體材料的功能液體材料準(zhǔn)備工序，該功能液體材料將成為由金屬氧化物陶瓷或金屬構(gòu)成的功能固體材料。此外，該功能設(shè)備的制造方法，是從序號小的開始進(jìn)行，各工序不用必須在各自前一個(gè)工序后立即進(jìn)行。例如，并不妨礙在上述各工序間進(jìn)行與本實(shí)施方案主旨無關(guān)的工序，如基板的移動(dòng)、檢查等。
(I)功能固體材料前驅(qū)體層形成工序，于基材10上涂布功能液體材料來形成功能固體材料的前驅(qū)體層20(參照圖1(a)和圖1(b))。
(2)干燥工序，將前驅(qū)體層加熱至80°C _250°C范圍內(nèi)的第一溫度，以事先降低前驅(qū)體層20的流動(dòng)性。
(3)模壓工序，在將前驅(qū)體層20加熱至80°C _300°C范圍內(nèi)的第二溫度的狀態(tài)下， 對前驅(qū)體層20施行模壓加工，以于前驅(qū)體層22形成模壓結(jié)構(gòu)(參照圖I (c)-圖I (e))。
(4)功能固體材料層形成工序，將前驅(qū)體層22以高于第二溫度的第三溫度進(jìn)行熱處理，以從前驅(qū)體層22形成功 能固體材料層30 (參照圖I (f))。
實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法中，例如，將在含氧環(huán)境氣氛下通過熱處理來能形成由金屬氧化物陶瓷(例如 PZT(Pb(Zrx Ti1JO3))構(gòu)成的功能固體材料層的、含有金屬烷氧基化合物的溶液作為功能液體材料來使用。在這種情況下，功能固體材料層為由金屬氧化物陶瓷(例如PZT (Pb (Zrx Ti1JO3))構(gòu)成的功能固體材料層。
在實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法中，作為基材使用例如在Si基板表面經(jīng)由 SiO2層和Ti層而形成了 STO(SrTiO3)層的絕緣基板。此外，使用例如長20_X寬20_X 高2mm的直方體的基材的尺寸、形狀。
在實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法中，作為模具使用凹凸模具M(jìn)l。具體而言，例如凹凸模具M(jìn)l在IOmmX IOmm的正方形狀中央部具有2mmX2mm的圖案區(qū)域。而且，凹凸模具M(jìn)l在該圖案區(qū)域中以長寬10 μ m間距配置多個(gè)長2 μ mX寬2μπιΧ高低差200nm的正方形圖案。
在實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法的功能固體材料前驅(qū)體層形成工序中，通過在基材10上涂布功能液體材料來形成功能固體材料的前驅(qū)體層20 (厚度230nm)。此外，在實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法的模壓工序中，通過對前驅(qū)體層施行模壓加工，在前驅(qū)體層形成模壓結(jié)構(gòu)(凸部的厚度220nm、凹部的厚度20nm)。
在實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法的模壓工序中，例如以4MPa的壓力來施行模壓加工。
在實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法中，作為第二溫度例如采用150°C。此外，在模壓工序中，使用加熱至150°C的模具來施行模壓加工。
在實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法的模壓工序中，施行對所述前驅(qū)體層表面的脫模處理以及對模具模壓面的脫模處理之后，對前驅(qū)體層施行模壓加工?？捎糜诿撃Ｌ幚淼拿撃┛衫镜挠斜砻婊钚詣?例如氟類表面活性劑、硅類表面活性劑、非離子類表面活性劑等)、含氟類鉆碳等。
在實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法的功能固體材料層形成工序中，從模壓工序后的前驅(qū)體層形成功能固體材料層時(shí)，體積收縮率例如為50%。
根據(jù)實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法，能夠形成具有如下模壓結(jié)構(gòu)的功能固體材料層在基材中央部具有2mmX 2mm的圖案區(qū)域，并在該圖案區(qū)域中以長寬10 μ m間距配置多個(gè)長2 μ mX寬2μπιΧ高低差I(lǐng)OOnm (凸部的厚度110nm、凹部的厚度IOnm)的正方形圖案。
根據(jù)實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法，可通過如下方式來形成功能固體材料層在基材上涂布功能液體材料來形成前驅(qū)體層，再對該前驅(qū)體層施行模壓加工來形成模壓結(jié)構(gòu)，進(jìn)而對前驅(qū)體層以高溫進(jìn)行熱處理。其結(jié)果，能夠以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量且以相較于過去簡短的工序來制造以上述優(yōu)異的薄膜晶體管為首的各種功能設(shè)備。
此外，根據(jù)本實(shí)施方案的功能設(shè)備的制造方法，由于對通過加熱至80°C _300°C范圍內(nèi)的第二溫度來獲得高塑性變形能力的前驅(qū)體層施行模壓加工，因此能高精度地形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)。其結(jié)果，可制造具有所希望性能的功能設(shè)備。
此外，根據(jù)本實(shí)施方案的功能設(shè)備的制造方法，如上所述，對獲得了高塑性變形能力的前驅(qū)體層施行模壓加工。其結(jié)果，即使將施行模壓加工時(shí)所施加的壓力降低至 lMPa-20MPa，前驅(qū)體層仍按照模具表面形狀而變形，因此能以高精度形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)。此外，將施行模壓加工時(shí)所施加的壓 力降低至lMPa-20MPa，由此施行模壓加工時(shí)模具不易被損傷。
此外，根據(jù)實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法，在模壓工序中，使用被加熱至 80°c -300°C范圍內(nèi)的第四溫度的模具來施行模壓加工。其結(jié)果，由于在施行模壓加工過程中，前驅(qū)體層的塑性變形能力不會(huì)降低，因此能以更高精度形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)。
此外，根據(jù)實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法，在模壓工序中，對前驅(qū)體層表面和模具模壓面施行脫模處理之后，再對前驅(qū)體層施行模壓加工。其結(jié)果，由于能夠降低前驅(qū)體層與模具間的摩擦力，因此可對前驅(qū)體層以更高精度施行模壓加工。
根據(jù)實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法，功能液體材料是含有金屬烷氧基化合物的溶液，從模壓工序后的前驅(qū)體層形成功能固 體材料層時(shí)的體積收縮率在30% -90%范圍內(nèi)。其結(jié)果，能以更高精度形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)。
實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法，可在形成選自薄膜晶體管的柵極層、柵極絕緣層、源極層、漏極層、溝道層以及配線層所構(gòu)成的群中的至少一個(gè)層時(shí)適用。此時(shí)，當(dāng)形成柵極層時(shí)，作為功能固體材料能夠使用上述金屬氧化物陶瓷當(dāng)中的各種導(dǎo)電材料或上述各種金屬。此外，當(dāng)形成柵極絕緣層時(shí)，作為功能固體材料能夠使用上述金屬氧化物陶瓷當(dāng)中的各種順電體材料或各種鐵電體材料。此外，當(dāng)形成源極層、漏極層或溝道層時(shí)，作為功能固體材料能夠使用上述金屬氧化物陶瓷當(dāng)中的各種半導(dǎo)體材料或各種導(dǎo)電材料。
此外，實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法在形成驅(qū)動(dòng)器的壓電體層時(shí)可適用。這種情況，作為功能固體材料可使用上述金屬氧化物陶瓷當(dāng)中的各種鐵電體材料。
此外，實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法，還能夠在形成具備多個(gè)晶格層的光學(xué)設(shè)備的晶格層時(shí)適用。這種情況，作為功能固體材料使用上述金屬氧化物陶瓷當(dāng)中的各種絕緣材料也可，使用上述各種金屬也可。
[實(shí)施方案2]
圖2是用于說明實(shí)施方案2的功能設(shè)備的制造方法而示出的圖。圖2(a)是表示在模壓工序中剛對前驅(qū)體層20施行模壓加工后的前驅(qū)體層22情況的圖。此外，圖2(b)是表示通過對前驅(qū)體層22進(jìn)行熱處理而從前驅(qū)體層22形成功能固體材料層30的途中的前驅(qū)體層22情況的圖。此外，圖2(c)是表示從前驅(qū)體層22形成功能固體材料層30的工序結(jié)束后的功能固體材料層30情況的圖。
實(shí)施方案2的功能設(shè)備的制造方法，基本上具有與實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法相同的工序，但在功能固體材料前驅(qū)體層形成工序的內(nèi)容上不同于實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法。即，在實(shí)施方案2的功能設(shè)備的制造方法中，如圖2所示，在功能固體材料前驅(qū)體層形成工序中，形成厚度為220nm的前驅(qū)體層20。從而，在實(shí)施方案2的功能設(shè)備的制造方法的模壓工序中，在前驅(qū)體層20形成模壓結(jié)構(gòu)(凸部的厚度為210nm、凹部的厚度為IOnm)。由此，因模壓工序的熱處理在前驅(qū)體層的凹部(前驅(qū)體層的層厚最薄的區(qū)域) 產(chǎn)生裂紋。
因此，根據(jù)實(shí)施方案2的功能設(shè)備的制造方法，在功能固體材料層形成工序中，在前驅(qū)體層的凹部(前驅(qū)體層的層厚最薄的區(qū)域)產(chǎn)生裂紋，前驅(qū)體層可因該裂紋而自然地朝面內(nèi)方向收縮。其結(jié)果，能高精度地形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)。
此外，實(shí)施方案2的功能設(shè)備的制造方法，由于除了功能固體材料前驅(qū)體層形成工序以外的內(nèi)容與實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法的情況相同，因此具有實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法所具有的效果當(dāng)中的相對應(yīng)的效果。
[實(shí)施方案3]
圖3是用于說明實(shí)施方案3的功能設(shè)備的制造方法而顯示的圖。圖3(a)是表示在模壓工序中剛對前驅(qū)體層20施行模壓加工后的前驅(qū)體層22情況的圖。此外，圖3(b)是表示模壓工序結(jié)束后全面蝕刻前驅(qū)體層22情況的圖。此外，圖3(c)是表示從前驅(qū)體層22 形成功能固體材料層30的工序結(jié)束后的功能固體材料層30情況的圖。
實(shí)施方案3的功能設(shè)備的制造方法，基本上具有與實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法相同的工序，但就在模壓工序與功能固體材料層形成工序之間進(jìn)一步包括全面蝕刻前驅(qū)體層22的工序(全面蝕刻工序)這點(diǎn)上不同于實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法。即， 實(shí)施方案3的功能設(shè)備的制造方法，如圖3所示，在模壓工序與功能固體材料層形成工序之間，進(jìn)一步包括將前驅(qū)體層22全面蝕刻成20nm的全面蝕刻工序。從而，在實(shí)施方案3的功能設(shè)備的制造方法的全面蝕刻工序結(jié)束后，形成模壓結(jié)構(gòu)(凸部的厚度200nm、凹部的厚度 Onm) ο
因此，根據(jù)實(shí)施方案3的功能設(shè)備的制造方法，在功能固體材料層形成工序中，前驅(qū)體層被分割為多個(gè)區(qū)域的結(jié)果，前驅(qū)體層可自然地朝面內(nèi)方向收縮。其結(jié)果，能高精度地形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)。
此外，實(shí)施方案3的功能設(shè)備的制造方法，由于除了在模壓工序與功能固體材料層形成工序之間進(jìn)一步包括全面蝕刻前驅(qū)體層22的全面蝕刻工序這點(diǎn)以外與實(shí)施方案I 的功能設(shè)備的制造方法相同，因此具有實(shí)施方案I的功能設(shè)備的制造方法所具有的效果當(dāng)中的相對應(yīng)的效果。
[實(shí)施方案4]
圖4是用于說明實(shí)施方案4的功能設(shè)備的制造方法而顯示的圖。圖4(a)是表示在模壓工序中剛對前驅(qū)體層20施行模壓加工后的前驅(qū)體層22情況的圖。此外，圖4(b)是表示通過對前驅(qū)體層22進(jìn)行熱處理而從前驅(qū)體層22形成功能固體材料層30的途中的前驅(qū)體層22情況的圖。此外，圖4(c)是表示從前驅(qū)體層22形成功能固體材料層30的工序結(jié)束后的功能固體材料層30情況的圖。
實(shí)施方案4的功能設(shè)備的制造方法，基本上具有與實(shí)施方案2的功能設(shè)備的制造方法相同的工序，但基材的結(jié)構(gòu)方面不同于實(shí)施方案2的功能設(shè)備的制造方法。S卩，在實(shí)施方案4的功能設(shè)備的制造方法中，如圖4所示，使用表面具有對前驅(qū)體層的親和性互異的兩個(gè)區(qū)域的基材。此外，據(jù)此，以如下方式于在所述前驅(qū)體層形成模壓結(jié)構(gòu)使兩個(gè)區(qū)域當(dāng)中的對前驅(qū)體層的親和性相對高的第一區(qū)域Rl的層厚比兩個(gè)區(qū)域當(dāng)中的對前驅(qū)體層的親和性相對低的第二區(qū)域R2的層厚要厚。
因此，根據(jù)實(shí)施方案4的功能設(shè)備的制造方法，由于基材或基材表面對功能固體材料層的親和性增大，因此前驅(qū)體層不易向面內(nèi)方向收縮。從而，可容易獲得基材表面的圖案與功能固體材料層的圖案的匹配性。
此外，實(shí)施方案4的功能設(shè)備的制造方法，由于基材結(jié)構(gòu)以外的內(nèi)容與實(shí)施方案2 的功能設(shè)備的制造方法相同，因此具有實(shí)施方案2的功能設(shè)備的制造方法所具有的效果當(dāng)中的相對應(yīng)的效果。
[實(shí)施方案5]
圖5是用于說明實(shí)施方案5的功能設(shè)備的制造方法而顯示的圖。
圖5 (a)是表示在模壓工序中剛對前驅(qū)體層20施行模壓加工后的前驅(qū)體層22情況的圖。此外，圖5(b)是表示模壓工序結(jié)束后全面蝕刻前驅(qū)體層22情況的圖。此外，圖 5(c)是表示從前驅(qū)體層22形成功能固體材料層30的工序結(jié)束后的功能固體材料層30情況的圖。
實(shí)施方案5的功能設(shè)備的制造方法，基本上具有與實(shí)施方案3的功能設(shè)備的制造方法相同的工序，但基材的結(jié)構(gòu)方面不同于實(shí)施方案3的功能設(shè)備的制造方法。S卩，實(shí)施方案5的功能設(shè)備的制造方法，如圖5所示，使用表面具有對前驅(qū)體層的親和性互異的兩個(gè)區(qū)域的基材。此外，據(jù)此，以如下方式于在所述前驅(qū)體層形成模壓結(jié)構(gòu)使兩個(gè)區(qū)域當(dāng)中的對前驅(qū)體層的親和性相對高的第一區(qū)域Rl的層厚比兩個(gè)區(qū)域當(dāng)中的對前驅(qū)體層的親和性相對低的第二區(qū)域R2的層厚要厚。
因此，根據(jù)實(shí)施方案5的功能設(shè)備的制造方法，由于基材或基材表面對功能固體材料層的親和性增大，因此前驅(qū)體層變得不易向面內(nèi)方向收縮。從而，可容易取得基材表面的圖案與功能固體材料層的圖案的匹配性。
此外，實(shí)施方案5的功能設(shè)備的制造方法，由于基材的結(jié)構(gòu)以外的內(nèi)容與實(shí)施方案3的功能設(shè)備的制造方法相同，因此具有實(shí)施方案3的功能設(shè)備的制造方法所具有效果當(dāng)中的相對應(yīng)的效果。
[實(shí)施方案6]
I.實(shí)施方案6的薄膜晶體管100
圖6是用于說明實(shí)施方案6的薄膜晶體管100而顯示的圖。圖6(a)是薄膜晶體管100的俯視圖。此外，圖6(b)是沿圖6(a)的Al-Al線的剖面圖。此外，圖6(c)是沿圖 6(a)的A2-A2線的剖面圖。
如圖6 (a)和圖6(b)所示，實(shí)施方案6的薄膜晶體管100具備氧化物導(dǎo)電層140， 其包括源極區(qū)域144、漏極區(qū)域146以及溝道區(qū)域142 ;柵極120，其用于控制溝道區(qū)域142 的導(dǎo)通狀態(tài)；柵極絕緣層130，其形成在柵極120與溝道區(qū)域142之間，由鐵電體材料構(gòu)成。 溝道區(qū)域142的層厚比源極區(qū)域144的層厚和漏極區(qū)域146的層厚要薄。溝道區(qū)域142的層厚優(yōu)選在源極區(qū)域144的層厚和漏極區(qū)域146的層厚的1/2以下。如圖6(a)和圖6(c) 所示，柵極120與通過貫通孔150露出于外部的柵極墊(gate pad) 122連接。
在實(shí)施方案6的薄膜晶體管100中，溝道區(qū)域142的層厚比源極區(qū)域144的層厚和漏極區(qū)域146的層厚薄的氧化物導(dǎo)電層140是使用模壓加工技術(shù)來形成的。
在實(shí)施方案6的薄膜晶體管100中，將溝道區(qū)域142的載流子濃度和層厚設(shè)定為對柵極120施加斷開的控制電壓時(shí)，溝道區(qū)域142被耗盡的值。具體而言，溝道區(qū)域142的載流子濃度在I X IO15CnT3-I X IO21CnT3的范圍內(nèi)。此外，溝道區(qū)域142的層厚在5nm_100nm 的范圍內(nèi)。
此外，在實(shí)施方案6的薄膜晶體管100中，源極區(qū)域144和漏極區(qū)域146的層厚在 50nm-1000nm的范圍內(nèi)。
氧化物導(dǎo)電層140例如由銦錫氧化物(ITO)構(gòu)成，柵極絕緣層130例如由 PZT (Pb (Zrx Ti1J O3)構(gòu)成。此外，柵極120例如由氧化鎳鑭(LNO(LaNiO3))構(gòu)成。此外，作為固體基板的絕緣基板110由例如在Si基板表面利用SiO2層和Ti層而形成了 STO(SrTiO3) 層的絕緣基板構(gòu)成。
2.實(shí)施方案6的薄膜晶體管的制造方法
實(shí)施方案6的薄膜晶體管100能夠通過以下所示的薄膜晶體管的制造方法(實(shí)施方案6的薄膜晶體管的制造方法)來制造。以下，依照工序順序來說明實(shí)施方案6的薄膜晶體管100的制造方法。
圖7-圖9是用于說明實(shí)施方案6的薄膜晶體管的制造方法而示出的圖。圖 7(a)-圖7(e)、圖8(a)-圖8 (e)以及圖9(a)-圖9 (e)是各工序圖。此外，在各工序圖中， 左側(cè)所示的圖是對應(yīng)于圖6(b)的圖。此外，右側(cè)所示的圖是對應(yīng)于圖6(c)的圖。
(I)柵極120的形成
首先，通過熱處理來準(zhǔn)備將成為由金屬氧化物陶瓷(氧化鎳鑭)構(gòu)成的功能固體材料的功能液體材料(功能液體材料準(zhǔn)備工序)。具體而言，準(zhǔn)備含有硝酸鑭(六水合物) 和醋酸鎳(四水合物)的溶液(溶劑2-甲氧基乙醇)作為金屬鹽。
其次，如圖7 (a)和圖7 (b)所示，在絕緣基板110的一側(cè)表面上使用旋涂法來涂布功能液體材料(例如500rpm、25秒)。之后，將絕緣基板110置于加熱板上以80°C干燥I 分鐘，由此形成功能固體材料(氧化鎳鑭)的前驅(qū)體層120’ (層厚300nm)(功能固體材料前驅(qū)體層形成工序-干燥工序)。
其次，如圖7(c)和圖7(d)所示，使用凹凸模具M(jìn)2(高低差300nm)，在150°C下對前驅(qū)體層120’施行模壓加工，該凹凸模具M(jìn)2的對應(yīng)于柵極120與柵極墊122的區(qū)域以凹狀形成。通過該模壓加工，在前驅(qū)體層120’形成模壓結(jié)構(gòu)(凸部的層厚300nm、凹部的層厚50nm)(模壓工序)。此外，將此時(shí)施行模壓加工時(shí)的壓力設(shè)為5MPa。由此，由于對通過加熱至80°C -300°C范圍內(nèi)的第二溫來獲得高塑性變形能力的前驅(qū)體層施行模壓加工，因此能高精度地形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)。
其次，全面蝕刻前驅(qū)體層120’，由此從除了對應(yīng)于柵極120的區(qū)域以外的區(qū)域完全去除前驅(qū)體層(全面蝕刻工序)。全面蝕刻工序使用未采用真空處理的濕式蝕刻技術(shù)來進(jìn)行。
之后，使用RTA裝置將前驅(qū)體層120’在第三溫度的650°C下熱處理10分鐘。通過該熱處理，如圖7(e)所示，從前驅(qū)體層120’形成由功能固體材料層(氧化鎳鑭)構(gòu)成的柵極120和柵極墊122 (功能固體材料層形成工序)。
(2)柵極絕緣層130的形成
首先，通過熱處理來準(zhǔn)備將成為由金屬氧化物陶瓷(PZT)構(gòu)成的功能固體材料的功能液體材料。具體而言，作為功能液體材料準(zhǔn)備含有金屬烷氧基化合物的溶液(三菱材料股份有限公司制，PZT溶膠凝膠溶液)(功能液體材料準(zhǔn)備工序)。
其次，重復(fù)三次如下操作在絕緣基板110的一側(cè)表面上，使用旋涂法涂布上述功能液體材料(例如2000rpm、25秒)，之后，將絕緣基板110置于加熱板上以250°C干燥5分鐘。由此形成功能固體材料(PZT)的前驅(qū)體層130’(層厚300nm)(功能固體材料前驅(qū)體層形成工 序-干燥工序)。
其次，如圖8(b)和圖8(c)所示，使用將對應(yīng)于貫通孔150的區(qū)域以凸?fàn)钚纬傻陌纪鼓＞進(jìn)3 (高低差300nm)，在150°C下對前驅(qū)體層130’施行模壓加工。通過該模壓加工， 在前驅(qū)體層130’形成與貫通孔150相對應(yīng)的模壓結(jié)構(gòu)(模壓工序)。此外，將此時(shí)施行模壓加工時(shí)的壓力設(shè)為5MPa。由此，由于對通過加熱至80°C _300°C范圍內(nèi)的第二溫度來獲得高塑性變形能力的前驅(qū)體層施行模壓加工，因此能高精度地形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)。
之后，使用RTA裝置將前驅(qū)體層130’在第三溫度的650°C下熱處理10分鐘，由此， 如圖8(d)所示，從前驅(qū)體層130’形成由功能固體材料層(PZT)構(gòu)成的柵極絕緣層130(功能固體材料層形成工序)。
(3)氧化物導(dǎo)電層140的形成
首先，通過熱處理來準(zhǔn)備將成為由金屬氧化物陶瓷(ITO)構(gòu)成的功能固體材料的功能液體材料(功能液體材料準(zhǔn)備工序)。具體而言，準(zhǔn)備含有金屬有機(jī)酸鹽之一金屬羧酸鹽的溶液(股份有限公司高純度化學(xué)研究所制的功能液體材料(商品名IT0-05C)，原液 稀釋液=I 1.5)來作為功能液體材料。此外，在該功能液體材料添加有完成時(shí)以使溝道區(qū)域142的載流子濃度處于I X 1015cm_3-l X IO21CnT3范圍內(nèi)的濃度的雜質(zhì)。
其次，如圖8 (e)所示，在絕緣基板110的一側(cè)表面上，使用旋涂法涂布上述功能液體材料(例如2000rpm、25秒)。之后，將絕緣基板110置于加熱板上，在150°C下干燥3分鐘，由此形成功能固體材料(ITO)的前驅(qū)體層140’(層厚300nm)(功能固體材料前驅(qū)體層形成工序-干燥工序)。
其次，如圖9 (a)-圖9 (c)所示，使用凹凸模具M(jìn)4 (高低差350nm)，對前驅(qū)體層140 ’ 施行模壓加工，該凹凸模具M(jìn)4以如下方式形成其對應(yīng)于溝道區(qū)域142的區(qū)域比對應(yīng)于源極區(qū)域144的區(qū)域和對應(yīng)于漏極區(qū)域146的區(qū)域凸出。通過該模壓加工，在前驅(qū)體層140’ 形成模壓結(jié)構(gòu)(凸部的層厚350nm、凹部的層厚IOOnm)(模壓工序)。由此，前驅(qū)體層140’ 當(dāng)中的成為溝道區(qū)域142的部分的層厚比其他部分薄。
此時(shí)，在本實(shí)施方案的上述工序中，在前驅(qū)體層140’被加熱至150°C的狀態(tài)下，使用加熱至150°C的模具來施行模壓加工。此時(shí)，將施行模壓加工時(shí)的壓力設(shè)為4MPa左右。
此外，凹凸模具M(jìn)4具有對應(yīng)于元件分離區(qū)域160和貫通孔150的區(qū)域比對應(yīng)于溝道區(qū)域142的區(qū)域凸出的結(jié)構(gòu)。從而，通過對絕緣基板110的一側(cè)表面全面施行濕式蝕刻， 將成為溝道區(qū)域142的部分控制在規(guī)定厚度的同時(shí)，從對應(yīng)于元件分離區(qū)域160和貫通孔 150的區(qū)域完全去除前驅(qū)體層140’(參照圖9(d))。此外，凹凸模具M(jìn)4還可具有 對應(yīng)于元件分離區(qū)域的區(qū)域部分呈尖細(xì)狀的形狀。
之后，對前驅(qū)體層140’施行熱處理(在加熱板上以400°C、10分鐘的條件進(jìn)行前驅(qū)體層140’的燒制，之后，使用RTA裝置以650°C、30分鐘(前半個(gè)15分鐘在氧環(huán)境氣氛下，后半個(gè)15分鐘在氮環(huán)境氣氛下)的條件加熱前驅(qū)體層140’ )。通過該熱處理，形成包括源極區(qū)域144、漏極區(qū)域146以及溝道區(qū)域142的氧化物導(dǎo)電層140 (功能固體材料層形成工序)，能夠制造具有圖9 (e)所示底部柵極結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案6的薄膜晶體管100。
3.實(shí)施方案6的薄膜晶體管100的效果
根據(jù)實(shí)施方案6的薄膜晶體管100，由于作為構(gòu)成溝道區(qū)域142的材料使用氧化物導(dǎo)電性材料，因此能夠提高載流子濃度。此外，由于作為構(gòu)成柵極絕緣層130的材料使用鐵電體材料，因此能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地進(jìn)行切換。其結(jié)果，與現(xiàn)有薄膜晶體管900相同， 能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地控制大電流。
此外，根據(jù)實(shí)施方案6的薄膜晶體管100，僅需形成溝道區(qū)域142的層厚比源極區(qū)域144的層厚和漏極區(qū)域146的層厚薄的氧化物導(dǎo)電層140就能制造薄膜晶體管。其結(jié)果，即使未如現(xiàn)有薄膜晶體管900般以互異材料來形成溝道區(qū)域、源極區(qū)域以及漏極區(qū)域， 也能夠以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的薄膜晶體管。
此外，根據(jù)實(shí)施方案6的薄膜晶體管100，由于氧化物導(dǎo)電層、柵極、柵極絕緣層均使用功能液體材料來形成，所以可使用模壓加工技術(shù)來制造薄膜晶體管。其結(jié)果，能夠以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的薄膜晶體管。
此外，根據(jù)實(shí)施方案6的薄膜晶體管100，由于氧化物導(dǎo)電層、柵極、柵極絕緣層均無需采用真空處理而形成，因此可在不采用真空處理的情況下制造薄膜晶體管。其結(jié)果，能夠以相較于過去大幅減少的制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的薄膜晶體管。
此外，根據(jù)實(shí)施方案6的薄膜晶體管100，由于柵極與柵極絕緣層均具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，因此在柵極和柵極絕緣層的界面上晶格缺陷變少。其結(jié)果，可制造高質(zhì)量的薄膜晶體管。
此外，根據(jù)實(shí)施方案6的薄膜晶體管100，溝道區(qū)域142的載流子濃度和層厚設(shè)定為對柵極120施加斷開的控制電壓時(shí)溝道區(qū)域142被耗盡的值。其結(jié)果，即便提高氧化物導(dǎo)電層的載流子濃度，也可充分降低斷開時(shí)所流通的電流量，因此可維持必要的導(dǎo)通斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流。此時(shí)，在薄膜晶體管為增強(qiáng)型晶體管的情況下， 當(dāng)對柵極施加OV的控制電壓時(shí)薄膜晶體管處于斷開狀態(tài)。從而，設(shè)定為此時(shí)溝道區(qū)域整體被耗盡的值即可。另一方面，在薄膜晶體管為耗盡型晶體管的情況下，當(dāng)對柵極施加負(fù)的控制電壓時(shí)薄膜晶體管處于斷開狀態(tài)。從而，設(shè)定為此時(shí)溝道區(qū)域整體被耗盡的值即可。
此外，根據(jù)實(shí)施方案6的薄膜晶體管100，溝道區(qū)域142的載流子濃度在 I X IO15CnT3-I X IO21CnT3范圍內(nèi)，溝道區(qū)域142的層厚在5nm_100nm范圍內(nèi)。其結(jié)果，可在維持必要的導(dǎo)通/斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流。
[實(shí)施方案7]
I.實(shí)施方案7的薄膜晶體管200
圖10是用于說明實(shí)施方案7的薄膜晶體管200而顯示的圖。圖10(a)是薄膜晶體管200的俯視圖。此外，圖10(b)是沿圖10 (a) Al-Al的剖面圖。此外，圖10(c)是沿圖 10(a)A2-A2的剖面圖。
實(shí)施方案7的薄膜晶體管200，基本上具有與實(shí)施方案6的薄膜晶體管100相同的結(jié)構(gòu)，但在具有頂部柵極結(jié)構(gòu)這點(diǎn)上不同于實(shí)施方案6的薄膜晶體管100。即，實(shí)施方案7 的薄膜晶體管200，如圖10所示，具有在絕緣基板210的上方依次形成氧化物導(dǎo)電層240、 柵極絕緣層230以及柵極220的結(jié)構(gòu)。此外，源極區(qū)域244以及漏極區(qū)域246如圖10(a) 和圖10(b)所示，分別通過貫通孔250露出于外部。
如此地，實(shí)施方案7的薄膜晶體管200，在具有頂部柵極結(jié)構(gòu)這點(diǎn)上不同于實(shí)施方案6的薄膜晶體管100，作 為構(gòu)成溝道區(qū)域242的材料使用氧化物導(dǎo)電性材料。其結(jié)果，能夠提高載流子濃度。此外，由于作為構(gòu)成柵極絕緣層220的材料使用了鐵電體材料，因此能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地進(jìn)行切換。其結(jié)果，與實(shí)施方案6的薄膜晶體管相同，能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地控制大電流。
此外，僅需形成溝道區(qū)域242的層厚比源極區(qū)域244的層厚和漏極區(qū)域246的層厚薄的氧化物導(dǎo)電層240就能制造薄膜晶體管。其結(jié)果，與實(shí)施方案6的薄膜晶體管相同， 能夠以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的薄膜晶體管。
此外，實(shí)施方案7的薄膜晶體管200具備高精度地形成的模壓結(jié)構(gòu)的氧化物導(dǎo)電層，所述模壓結(jié)構(gòu)通過對以80°C -300°C范圍內(nèi)的第二溫度進(jìn)行熱處理而獲得高塑性變形能力的前驅(qū)體層施行模壓加工所形成。其結(jié)果，成為具有所希望性能的薄膜晶體管。
此外，實(shí)施方案7的薄膜晶體管200可通過以下所示的薄膜晶體管的制造方法來制造。以下，依照工序順序來說明實(shí)施方案7的薄膜晶體管200的制造方法。
圖11和圖12是用于說明實(shí)施方案2的薄膜晶體管的制造方法而顯示的圖。此外， 圖11(a)-圖11(f)和圖12(a)-圖12(e)是各工序圖。
(I)氧化物導(dǎo)電層240的形成
首先，通過熱處理來準(zhǔn)備將成為由金屬氧化物陶瓷(ITO)構(gòu)成的功能固體材料的功能液體材料(功能液體材料準(zhǔn)備工序)。具體而言，作為功能液體材料準(zhǔn)備含有金屬有機(jī)酸鹽之一金屬羧酸鹽的溶液(股份有限公司高純度化學(xué)研究所制的功能液體材料(商品名IT0-05C))。此外，在該功能液體材料添加有完成時(shí)以使溝道區(qū)域242的載流子濃度處于I X IO15CnT3-I X IO21CnT3范圍內(nèi)的濃度的雜質(zhì)。
其次，如圖11(a)所示，在絕緣基板210的一側(cè)表面上，使用旋涂法涂布上述功能液體材料。之后，將絕緣基板210置于加熱板上，在150°C下干燥3分鐘，由此形成功能固體材料(ITO)的前驅(qū)體層240’ (層厚300nm)(功能固體材料前驅(qū)體層形成工序_干燥工序)。
其次，如圖11(b)和圖11(c)所示，使用凹凸模具M(jìn)5(高低差350nm)對前驅(qū)體層 240’施行模壓加工，該凹凸模具M(jìn)5以如下方式形成其對應(yīng)于溝道區(qū)域242的區(qū)域比對應(yīng)于源極區(qū)域244的區(qū)域和對應(yīng)于漏極區(qū)域246的區(qū)域凸出。通過該模壓加工，在前驅(qū)體層 240’形成模壓結(jié)構(gòu)(凸部的層厚350nm、凹部的層厚IOOnm)(模壓工序)。由此，前驅(qū)體層 240’當(dāng)中的成為溝道區(qū)域242的部分的層厚比其他部分薄。
此時(shí)，在上述工序中，在前驅(qū)體層240’被加熱至150°C的狀態(tài)下，使用加熱至 150°C的模具來施行模壓加工。此時(shí)，將施行模壓加工時(shí)的壓力設(shè)為4MPa左右。
此外，凹凸模具M(jìn)5具有對應(yīng)于元件分離區(qū)域的區(qū)域和對應(yīng)于柵極墊222的區(qū)域比對應(yīng)于溝道區(qū)域242的區(qū)域凸出的結(jié)構(gòu)。從而，通過對絕緣基板210的一側(cè)表面全面施行濕式蝕刻，在將成為溝道區(qū)域242的部分控制在規(guī)定厚度的同時(shí)，從對應(yīng)于元件分離區(qū)域260 和柵極墊222的區(qū)域完全去除前驅(qū)體層240’。此外，凹凸模具M(jìn)5也可具有對應(yīng)于元件分離區(qū)域的區(qū)域部分呈尖細(xì)狀的形狀。最后，對前驅(qū)體層240’施行熱處理，由此如圖11(d)所示，形成具有源極區(qū)域244、 漏極區(qū)域246以及溝道區(qū)域242的氧化物導(dǎo)電層240 (功能固體材料層形成工序)。
(2)柵極絕緣層230的形成
首先，通過熱處理來準(zhǔn)備將成為由金屬氧化物陶瓷(PZT)構(gòu)成的功能固體材料的功能液體材料(功能液體材料準(zhǔn)備工序)。具體而言，作為功能液體材料是準(zhǔn)備含有金屬烷氧基化合物的溶液(三菱材料股份有限公司制，PZT溶膠凝膠溶液)。
其次，如圖11(e)所示，在絕緣基板210的一側(cè)表面上，使用旋涂法涂布上述功能液體材料。之后，將絕緣基板210置于加熱板上以150°C干燥5分鐘，由此形成功能固體材料(PZT)的前驅(qū)體層230’ (層厚300nm)(功能固體材料前驅(qū)體層形成工序_干燥工序)。
其次，如圖11(e)所示，使用將對應(yīng)于貫通孔250的區(qū)域以凸?fàn)钚纬傻陌纪鼓＞?M6(高低差300nm)，在150°C下對前驅(qū)體層230’施行模壓加工。其結(jié)果，在前驅(qū)體層230’ 形成與貫通孔250相對應(yīng)的模壓結(jié)構(gòu)(模壓工序)。將本實(shí)施方案的施行模壓加工時(shí)的壓力設(shè)為5MPa。由此，由于對通過加熱至80°C _300°C范圍內(nèi)的第二溫度來獲得高塑性變形能力的前驅(qū)體層施行模壓加工，因此能高精度地形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)。
之后，使用RTA裝置將前驅(qū)體層230’在第三溫度的650°C下熱處理10分鐘。通過該熱處理，如圖11(f)所示，從前驅(qū)體層230’形成由功能固體材料層(PZT)構(gòu)成的柵極絕緣層230 (功能固體材料層形成工序)。
(3)柵極220的形成
首先，通過熱處理來準(zhǔn)備將成為由金屬氧化物陶瓷(氧化鎳鑭)構(gòu)成的功能固體材料的功能液體材料(功能液體材料準(zhǔn)備工序)。具體而言，準(zhǔn)備含有硝酸鑭(六水合物) 和醋酸鎳(四水合物)的溶液(溶劑2-甲氧基乙醇)作為金屬鹽。
其次，如圖12 (a)和圖12 (b)所示，在絕緣基板210的一側(cè)表面，使用旋涂法涂布功能液體材料。之后，將絕緣基板210置于加熱板上以80°C干燥I分鐘，由此形成功能固體材料(氧化鎳鑭)的前驅(qū)體層220’ (層厚300nm)(功能固體材料前驅(qū)體層形成工序_干燥工序)。
其次，如圖12(c)和圖12(d)所示， 使用凹凸模具M(jìn)7(高低差300nm)，在150°C下對前驅(qū)體層220’施行模壓加工，該凹凸模具M(jìn)7的對應(yīng)于柵極220的區(qū)域和對應(yīng)于柵極墊222 的區(qū)域以凹狀形成。通過該模壓加工，在前驅(qū)體層220’形成模壓結(jié)構(gòu)(凸部的層厚300nm、 凹部的層厚50nm)(模壓工序)。將本實(shí)施方案施行模壓加工時(shí)的壓力設(shè)為5MPa。由此，由于對通過加熱至80°C -300°C范圍內(nèi)的第二溫度來獲得高塑性變形能力的前驅(qū)體層施行模壓加工，因此能更高精度地形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)。
其次，全面蝕刻前驅(qū)體層220’，由此從除了對應(yīng)于柵極220的區(qū)域和對應(yīng)于柵極墊222的區(qū)域以外的區(qū)域完全去除前驅(qū)體層220’ (全面蝕刻工序)。全面蝕刻工序是使用未采真空處理的濕式蝕刻技術(shù)來進(jìn)行。
之后，使用RTA裝置在第三溫度的650°C下對前驅(qū)體層220’進(jìn)行熱處理10分鐘。 通過該熱處理，從前驅(qū)體層220’形成由功能固體材料層(氧化鎳鑭)構(gòu)成的柵極220和柵極墊222 (功能固體材料層形成工序)，從而能夠制造具有如圖12(e)所示的頂部柵極結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案7的薄膜晶體管200。
[實(shí)施方案8]
圖13是用于說明實(shí)施方案8的壓電式噴墨頭300而顯示的圖。此外，圖13(a)是壓電式噴墨頭300的剖面圖。此外，圖13(b)和圖13(c)是表示壓電式噴墨頭300吐出墨水時(shí)情況的圖。
I.實(shí)施方案8的壓電式噴墨頭300的結(jié)構(gòu)
實(shí)施方案8的壓電式噴墨頭300如圖13(a)所示具備空腔構(gòu)件340 ;振動(dòng)板350， 其安裝于空腔構(gòu)件340的一側(cè)，并形成有壓電元件320 ;噴嘴板330，其安裝于空腔構(gòu)件340 的另一側(cè)，并形成有噴嘴孔332 ;墨盒360，其被空腔構(gòu)件340、振動(dòng)板350以及噴嘴板330劃分。在振動(dòng)板350設(shè)有墨水供給口 352，其與墨盒360連通并用于向墨盒360供給墨水。
根據(jù)實(shí)施方案8的壓電式噴墨頭300，首先，如圖13(b)和圖13(c)所示，通過對壓電元件320施加適當(dāng)?shù)碾妷海允拐駝?dòng)板350暫時(shí)向上彎曲而從未圖示的忙器(reservoir) 向墨盒360供給墨水。之后，將振動(dòng)板350向下彎曲，由此將墨滴i通過嗔嘴孔332從墨盒 360吐出。由此，可對被印刷物進(jìn)行鮮明的印刷。
2.實(shí)施方案8的壓電式噴墨頭的制造方法
具有這種結(jié)構(gòu)的壓電式噴墨頭300的壓電元件320(第一電極層322、壓電體層 324以及第二電極層326)和空腔構(gòu)件340均使用本實(shí)施方案功能設(shè)備的制造方法而形成。 以下，依照工序順序說明實(shí)施方案8的壓電式噴墨頭300的制造方法。
圖14-圖16是用于說明實(shí)施方案8的壓電式噴墨頭的制造方法而顯示的圖。此夕卜，圖14(a)-圖14(f)、圖15(a)-圖15(d)以及圖16(a)-圖16(e)是各工序圖。
(I)壓電元件320的形成
(1-1)第一電極層322的形成
首先，通過熱處理來準(zhǔn)備將成為由金屬氧化物陶瓷(氧化鎳鑭)構(gòu)成的功能固體材料的功能液體材料(功能液體材料準(zhǔn)備工序)。具體而言，準(zhǔn)備含有硝酸鑭(六水合物) 和醋酸鎳(四水合物)的溶液(溶劑2-甲氧基乙醇)作為金屬鹽。
其次，如圖14 (a)所示，在仿真基板310的一側(cè)表面，使用旋涂法來涂布功能液體材料(例如500rpm、25秒)。之后，將仿真基板310置于加熱板上80°C干燥I分鐘，由此形成功能固體材料(氧化鎳鑭)的前驅(qū)體層322’ (層厚300nm)(功能固體材料前驅(qū)體層形成工序-干燥工序)。
其次，如圖14(b)所示，使用凹凸模具M(jìn)8(高低差300nm)，在150°C下對前驅(qū)體層 322’施行模壓加工，該凹凸模具M(jìn)8的對應(yīng)于第一電極層322的區(qū)域以凹狀形成。通過該模壓加工，在前驅(qū)體層322’形成模壓結(jié)構(gòu)(凸部的層厚300nm、凹部的層厚50nm)(模壓工序)。此外，將此時(shí)施行模壓加工時(shí)的壓力設(shè)為5MPa。
其次，全面蝕刻前驅(qū)體層322’，由此從除了對應(yīng)于第一電極層322的區(qū)域以外的區(qū)域完全去除前驅(qū)體層322’ (全面蝕刻工序)。全面蝕刻工序使用未采用真空處理的濕式蝕刻技術(shù)來進(jìn)行。
之后，使用RTA裝置在第三溫度的650°C下對前驅(qū)體層322’進(jìn)行熱處理10分鐘， 由此如圖14(c)所示，從前驅(qū)體層326’形成由功能固體材料層(氧化鎳鑭)構(gòu)成的第一電極層322 (功能固體材料層形成工序)。
(1-2)壓電體層324的形成
首先，通過熱處理來準(zhǔn)備將成為由金屬氧化物陶瓷(PZT)構(gòu)成的功能固體材料的功能液體材料(功能液體材料準(zhǔn)備工序)。具體而言，作為功能液體材料準(zhǔn)備含有金屬烷氧基化合物的溶液(三菱材料股份有限公司制，PZT溶膠凝膠溶液)(功能液體材料準(zhǔn)備工序)。
其次，如圖14(d)所示，在仿真基板310的一側(cè)表面上，使用旋涂法來涂布上述功能液體材料，之后，將仿真基板310置于加熱板上250°C干燥5分鐘，由此形成功能固體材料 (PZT)的前驅(qū)體層324’ (例如層厚I μ m-10 μ m)(功能固體材料前驅(qū)體層形成工序-干燥工序)。
其次，如圖14(e)所示，使用凹凸模具M(jìn)9 (高低差500nm)，對前驅(qū)體層324’施行模壓加工，該凹凸模具M(jìn)9的對應(yīng)于壓電體層324的區(qū)域以凹狀形成。通過該模壓加工，在前驅(qū)體層324’形成模壓結(jié)構(gòu)(例如凸部的層厚I μ m-10 μ m、凹部的層厚50nm)(模壓工序)。
此時(shí)，在上述工序中，在前驅(qū)體層324’加熱至150°C的狀態(tài)下，使用加熱至150°C 的模具來施行模壓加工。此外，將此時(shí)施行模壓加工時(shí)的壓力設(shè)為4MPa左右。
其次，全面蝕刻前驅(qū)體層324’，由此從除了對應(yīng)于壓電體層324的區(qū)域以外的區(qū)域完全去除前驅(qū)體層324’ (全面蝕刻工序)。全面蝕刻工序使用未采用真空處理的濕式蝕刻技術(shù)來進(jìn)行。
之后，使用RTA裝置將前驅(qū)體層324’在第三溫度的650°C下熱處理10分鐘。通過該熱處理，如圖14(f)所示，從前驅(qū)體層324’形成由功能固體材料層(PZT)構(gòu)成的壓電體層324 (功能固體材料層形成工序)。
(1-3)第二電極層326的形成
首先，通過熱處理來準(zhǔn)備將成為由金屬氧化物陶瓷(氧化鎳鑭)構(gòu)成的功能固體材料的功能液體材料(功能液體材料準(zhǔn)備工序)。具體而言，準(zhǔn)備含有硝酸鑭(六水合物) 和醋酸鎳(四水合物)的溶液(溶劑2-甲氧基乙醇)作為金屬鹽。
其次，如圖15(a)所示，在仿真基板310的一側(cè)表面，使用旋涂法來涂布功能液體材料(例如500rpm、25秒)。之后，將仿真基板310置于加熱板上以80°C干燥I分鐘，由此形成功能固體材料(氧化鎳鑭)的前驅(qū)體層326’ (層厚300nm)(功能固體材料前驅(qū)體層形成工序-干燥工序)。
其次，如圖15(b)所示，使用凹凸模具M(jìn)10(高低差300nm)，在150°C下對前驅(qū)體層 326’施行模壓加工，該凹凸模具M(jìn)lO的對應(yīng)于第二電極層326的區(qū)域以凹狀形成。通過該模壓加工，在前驅(qū)體層326’形成模壓結(jié)構(gòu)(凸部的層厚300nm、凹部的層厚50nm)(模壓工序)。此外，將此時(shí)施行模壓加工時(shí)的壓力設(shè)為5MPa。
其次，全面蝕刻前驅(qū)體層326’，由此從除了對應(yīng)于第二電極層326的區(qū)域以外的區(qū)域完全去除前驅(qū)體層326’ (全面蝕刻工序)。全面蝕刻工序使用未采真空處理的濕式蝕刻技術(shù)來進(jìn)行。
之后，使用RTA裝置將前驅(qū)體層326’在第三溫度的650°C下熱處理10分鐘。通過該熱處理，如圖15(c)所示，從前驅(qū)體層326’形成由功能固體材料層(氧化鎳鑭)構(gòu)成的第二電極層326 (功能固體材料層形成工序)。由此，完成具有第一電極層322、壓電體層 324以及第二電極層326的壓電元件320的制作。
(2)振動(dòng)板350與壓電元件320的粘合
如圖15(d)所示，用粘接劑粘合具有墨水供給口 352的振動(dòng)板350與壓電元件 320。
(3)空腔構(gòu)件340的形成
首先，通過熱處理來準(zhǔn)備將成為金屬氧化物陶瓷(石英玻璃)的功能液體材料 (功能液體材料準(zhǔn)備工序)。具體而言，作為功能液體材料準(zhǔn)備含有金屬烷氧基化合物(正硅酸異丙酯(Si(OC3H7)4)的溶液。
其次，如圖16 (a)所示，在振動(dòng)板350的一側(cè)表面上，使用旋涂法涂布上述功能液體材料。之后，將仿真基板310置于加熱板上以150°C干燥5分鐘，由此形成功能固體材料 (石英玻璃)的前驅(qū)體層340’(例如層厚10 μ m-20 μ m)(功能固體材料前驅(qū)體層形成工序-干燥工序)。
其次，如圖16(b)所示，使用具有與墨盒360等對應(yīng)的形狀的凹凸模具M(jìn)11，對前驅(qū)體層340’施行模壓加工。通過該模壓加工，在前驅(qū)體層340’形成模壓結(jié)構(gòu)(例如凸部的層厚10 μ m-20 μ m、凹部的層厚50nm)(模壓工序)。
此時(shí)，在上述工序中，在前驅(qū)體層340’被加熱至150°C的狀態(tài)下，使用加熱至 150°C的模具來施行模壓加工。此外，將此時(shí)施行模壓加工時(shí)的壓力設(shè)為4MPa左右。
之后，使用RTA裝置將前驅(qū)體層340’在第三溫度的650°C下熱處理10分鐘。通過該熱處理，如圖16(c)所示，從前驅(qū)體層340’形成由功能固體材料層(石英玻璃)構(gòu)成的空腔構(gòu)件340。
(4)空腔構(gòu)件340與噴嘴板330的粘合
如圖16(d)所示，用粘接劑來粘合空腔構(gòu)件340與具有噴嘴孔332的噴嘴板330。
(5)仿真基板310的移除
如圖16(e)所示，從壓電元件320移除仿真基板310。由此，完成實(shí)施方案8的壓電式噴墨頭300的制作。
3.實(shí)施方案8的壓電式噴墨頭300的效果
根據(jù)實(shí)施方案8的壓電式噴墨頭300，由于壓電元件320 (第一電極層322、壓電體層324以及第二電極層326)和空腔構(gòu)件340是通過使用模壓加工技術(shù)來形成的，因此能夠以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量且相較于過去簡短的工序來制造壓電式噴墨頭。
此外，根據(jù)實(shí)施方案8的壓電式噴墨頭300，由于具備通過如下方法來形成的具有高精度形成模壓結(jié)構(gòu)的第一電極層、壓電體層、第二電極層以及空腔構(gòu)件，因此成為具有所希望性能的壓電式噴墨頭對通過在80°C -300°C范圍內(nèi)的第二溫度進(jìn)行熱處理來獲得高塑性變形能力的前驅(qū)體層施行模壓加工。
此外，根據(jù)實(shí)施方案8的壓電式噴墨頭300,由于壓電兀件320 (第一電極層322、 壓電體層324以及第二電極層326)和空腔構(gòu)件340均使用功能液體材料而形成，因此可使用模壓加工技術(shù)來制造壓電式噴墨頭。而且，能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量來制造上述優(yōu)異的壓電式噴墨頭。
此外，實(shí)施方案8的壓電式噴墨頭300，壓電元件320 (第一電極層322、壓電體層 324以及第二電極層326)和空腔構(gòu)件340均未采用真空處理而形成。因此，能夠以相較于過去大幅減少的制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的壓電式噴墨頭。
<實(shí)施例>
[實(shí)施例I]
實(shí)施例I是顯示能夠使用模壓加工技術(shù)來制造本發(fā)明一方案的薄膜晶體管的實(shí)施例。
I.薄膜晶體管400的制作
圖17是用于說明實(shí)施例I的薄膜晶體管的制造方法而顯示的圖。圖17(a)-圖 17(d)是各工序圖。此外，圖 17(e)是將圖17(d)的附圖標(biāo)記R3所示部分朝橫向伸展的圖。
圖18是用于說明實(shí)施例I所使用的模壓加工裝置700而顯示的圖。此外，圖18 中，附圖標(biāo)記710表示下模，附圖標(biāo)記712表示隔熱板，附圖標(biāo)記714表示加熱器，附圖標(biāo)記 716表示載置部，附圖標(biāo)記718表示吸引部，附圖標(biāo)記720表示上模，附圖標(biāo)記722表示加熱器，附圖標(biāo)記724表示固定部，附圖標(biāo)記726表示石英玻璃基材。
圖19是用于說明實(shí)施例I所使用的凹凸模具M(jìn)12而顯示的圖。圖19(a)是凹凸模具M(jìn)12的俯視圖。此外，圖19(b)是圖19(a)的區(qū)域R5的放大俯視圖。此外，圖19(c) 是沿圖19(b)A3-A3的剖面圖。圖20是用于說明實(shí)施例I所使用的凹凸模具M(jìn)13而顯示的圖。圖20(a)是凹凸模具M(jìn)13的俯視圖。此外，圖20(b)是圖20(a)的區(qū)域R6的放大俯視圖。此外，圖20(c)是沿圖20(b)A4-A4的剖面圖。
如圖17所示，通過依次實(shí)施以下所示的“柵極形成工序”、“柵極絕緣層形成工序” 以及“氧化物導(dǎo)電層形成工序”來制造了實(shí)施例I的薄膜晶體管400(未圖示)。
(I)柵極形成工序
通過采用與實(shí)施方案6的薄膜晶體管制造方法的柵極形成工序相同的方法來形成由氧化鎳鑭(LNO)構(gòu)成的柵極420(參照圖17(a)和圖17(b))。柵極420的層厚為lOOnm。
此外，模壓加工使用圖18所示的模壓加工機(jī)700 (東芝機(jī)械制的模壓加工裝置 ST50)。此外，作為凹凸模具M(jìn)12使用了圖19所示的凹凸模具M(jìn)12。此外，凹凸模具M(jìn)12如圖19所示，在20mmX20mm正方形的中央部具有2mmX2mm的圖案區(qū)域R4。在該圖案區(qū)域 R4中形成有對應(yīng)于柵極420形狀的凹凸圖案(沿圖19(b)的A3-A3線的間距300μπι、寬度 50^111、高度35011111)。凹凸模具Μ12通過雙面膠帶而固定于石英玻璃基材726。此時(shí)的模壓加工是在150°C且4Mpa的壓力下進(jìn)行的。
(2)柵極絕緣層形成工序
通過采用與實(shí)施方案6的薄膜晶體管制造方法的柵極絕緣膜形成工序相同的方法來形成由PZT構(gòu)成的柵極絕緣層430 (參照圖17(c))。柵極絕緣層430的層厚為140nm。
(3)氧化物導(dǎo)電層形成工序
通過采用與實(shí)施方案6的薄膜晶體管制造方法的氧化物導(dǎo)電層形成工序相同的方法來形成由ITO構(gòu)成的氧化物導(dǎo)電層440 (參照圖17(d)和圖17(e))。氧化物導(dǎo)電層440 的層厚在溝道區(qū)域442為20nm，在源極/漏極區(qū)域444為lOOnm。
此外，模壓加工與柵極形成工序的情況相同，使用圖19所示的模壓加工機(jī)700 (東芝機(jī)械制的模壓加工裝置ST50)。此外，作為凹凸模具M(jìn)13使用圖20所示的凹凸模具M(jìn)13。 此外，凹凸模具M(jìn)l3如圖20所示，在20mmX 20mm正方形的中央部具有2mmX 2mm的圖案區(qū)域 R4。在該圖案區(qū)域R4中形成有對應(yīng)于溝道區(qū)域442的晶格狀凹凸圖案(沿圖20(b)A4_A4 線的間距110 μ m、寬度10 μ m、高度350nm)。凹凸模具M(jìn)13通過使用雙面膠帶來固定于石英玻璃基材726。
關(guān)于模壓加工的壓力，當(dāng)該壓力被加壓至3Mpa時(shí)從70°C開始升溫，在保持壓力的狀態(tài)下加熱至180°C。保持時(shí)間設(shè)定為15分鐘。之后，用水進(jìn)行冷卻，當(dāng)溫度變成70°C時(shí)進(jìn)行脫模處理。
經(jīng)以上工序，完成實(shí)施例I的薄膜晶體管400的制作。
2.薄膜晶體管400的評估
(I)薄膜晶體管400的結(jié)構(gòu)
圖21是用于說明實(shí)施例I的薄膜晶體管400而顯示的圖。圖21 (a)是顯示配置有多個(gè)薄膜晶體管400情況的俯視圖。此外，圖21(b)是將圖21 (a)的附圖標(biāo)記R7所示區(qū)域放大顯示的圖。此外，圖21(c)是將圖21(a)的附圖標(biāo)記R8所示區(qū)域放大顯示的圖。
在實(shí)施例I的薄膜晶體管400中，使凹凸模具M(jìn)12的凹凸圖案沿A3-A3線的間距與凹凸模具M(jìn)13的凹凸圖案沿A4-A4線的間距略為不同。因此，在實(shí)施例I的薄膜晶體管 400中，即便未進(jìn)行柵極420的圖案與氧化物導(dǎo)電層440的圖案的對位，在基材上的某區(qū)域， 柵極420與氧化物導(dǎo)電層440也會(huì)成為理想的第一位置關(guān)系(溝道區(qū)域442成為原來溝道區(qū)域的位置關(guān)系。參照圖21 (a)附圖標(biāo)記R7所示區(qū)域)。此外，在實(shí)施例I的薄膜晶體管 400中，在某區(qū)域柵極420與氧化物導(dǎo)電層440會(huì)成為不同于第一位置關(guān)系的第二位置關(guān)系 (源極/漏極區(qū)域444成為溝道區(qū)域，各探針成為源極/漏極的位置關(guān)系。參照圖21(a)附圖標(biāo)記R8所示區(qū)域)。
并且，測定了當(dāng)柵極420與氧化物導(dǎo)電層440成為第一位置關(guān)系時(shí)的電性能。此時(shí)，如圖21(b)所示，將各探針接觸于源極/漏極區(qū)域444的區(qū)域Pl和區(qū)域P2。此外，也測定了當(dāng)柵極420與氧化物導(dǎo)電層440成為第二位置關(guān)系時(shí)的電性能。此時(shí)，如圖21(c)所示，將各探針接觸于源極/漏極區(qū)域444的區(qū)域P3與區(qū)域P4。
(2)薄膜晶體管400的電性能
首先，用I %的氫氟酸對氧化物導(dǎo)電層440的端部進(jìn)行濕式蝕刻，使下部柵極420 露出并觸碰柵極用探針。之后，如上所述，將各探針接觸于區(qū)域Pl與區(qū)域P2。而且，將各探針接觸于區(qū)域P3與區(qū)域P4。由此，用半導(dǎo)體參數(shù)分析儀(Agilent制)來測定薄膜晶體管 400的電性能(漏極電流Id與柵極電壓Ve間的I11-Ve特性、漏極電流Id與漏極電壓Vd間的 Id-Vd 特性)。
圖22和圖23是用于說明實(shí)施例I的薄膜晶體管400電性能而顯示的圖。圖22 是當(dāng)柵極420與氧化物導(dǎo)電層440成為第一位置關(guān)系時(shí)的圖。此外，圖23是當(dāng)柵極420與氧化物導(dǎo)電層440成為第二位置關(guān)系時(shí)的圖。此外，圖22(a)和圖23(a)是顯示I11-Ve特性的圖。此外，圖22(b)和圖23(b)是顯示Id-Vd特性的圖。此外，當(dāng)測定I11-Ve特性時(shí)，在柵極420與氧化物導(dǎo)電層440成為第一位置關(guān)系的情況下，以將漏極電壓Vd固定于4. OV的狀態(tài)在-5V-+5V的范圍內(nèi)對柵極電壓Ve進(jìn)行了掃描。另一方面，當(dāng)柵極420與氧化物導(dǎo)電層 440成為第二位置關(guān)系時(shí)，以將漏極電壓Vd固定于2. 5V的狀態(tài)在-3V-+3V的范圍內(nèi)對柵極電壓\進(jìn)行了掃描。
實(shí)施例I的薄膜晶體管400，在柵極420與氧化物導(dǎo)電層440成為第一位置關(guān)系的情況下，從圖21(a)和圖21(b)中可知得到三位數(shù)左右的0N/0FF比，可確認(rèn)體現(xiàn)出作為晶體管的作用。此外，在柵極420與氧化物導(dǎo)電層440成為第二位置關(guān)系的情況下，從圖 22(a)和圖22(b)中可知得到五位數(shù)左右的0N/0FF比，可確認(rèn)作為晶體管而發(fā)揮了作用。
[實(shí)施例2]
實(shí)施例2是顯示將前驅(qū)體層加熱至80°C _300°C范圍內(nèi)的第二溫度來提高前驅(qū)體層的塑性變形能力的實(shí)施例。
前驅(qū)體層的塑性變形能力是通過以下順序來評估。
I.試樣的準(zhǔn)備
使用旋涂法，在基材上以IOOnm的層厚涂布(例如200rpm、25秒)功能液體材料。 之后，將基材置于加熱板上以150°C干燥30秒，由此形成IOOnm的層厚的前驅(qū)體層。作為基材使用“將硅基板表面氧化而形成SiO2層的基板”和“Pt基板”。作為功能液體材料使用 “含有金屬烷氧基化合物的溶液(三菱材料股份有限公司制，PZT溶膠凝膠溶液)”和“含有金屬羧酸鹽的溶液(豐島制作所制，PZT溶膠凝膠溶液)”。
2.利用懸臂(cantilever)的壓入
在SlInanotechnology股份有限公司制的探針顯微鏡“S-IMAGE”安裝美國 AnasysInstruments公司的懸臂組件“nano_TA2”而作為納米熱(nano thermal)顯微鏡。 此外，在各種施加負(fù)載的條件、溫度條件(室溫、1000C >2000C >3000C >4000C )、脫模處理?xiàng)l件(有脫模處理、無脫模處理)下，將該納米熱顯微鏡的懸臂壓入上述前驅(qū)體層。然后，在探針顯微鏡DFM模式下觀察懸臂在前驅(qū)體層的壓入狀態(tài)。
3.結(jié)果
不論是使用“含有金屬烷氧基化合物的溶液(三菱材料股份有限公司制，PZT溶膠凝膠溶液)”形成的前驅(qū)體層還是使用“含有金屬羧酸鹽的溶液(豐島制作所制，PZT溶膠凝膠溶液)”形成的前驅(qū)體層，在任何施加負(fù)載的條件下，于室溫和400°C懸臂沒有被壓入于前驅(qū)體層。另一方面，于100°C、200°C以及300°C,懸臂被壓入于前驅(qū)體層會(huì)。
其結(jié)果，發(fā)現(xiàn)通過將前驅(qū)體層加熱至100°C -300°C范圍內(nèi)的第二溫度，可提高前驅(qū)體層的塑性變形能力。
圖24是用于說明前驅(qū)體層的塑性變形能力而顯示的圖。
從圖24中可知當(dāng)在基材上涂布功能液體材料而形成功能固體材料的前驅(qū)體層時(shí)，在形成該前驅(qū)體層的初期，前驅(qū)體層過度柔軟、塑性變形能力差，因此無法實(shí)施良好的模壓加工(參照附圖標(biāo)記SI)。相對于此，在加熱該前驅(qū)體層使其干燥的情況下，由于前驅(qū)體層的固化反應(yīng)已進(jìn)行至某種程度，此外，由于主溶劑被去除，因此前驅(qū)體層的流動(dòng)性變低，使得前驅(qū)體層硬度變得剛剛好(參照附圖標(biāo)記S2)。但是，在室溫下模壓加工該前驅(qū)體層，則前驅(qū)體層變得過硬，塑性變形能力再次降低(參照附圖標(biāo)記S3)。因此，才將固化反應(yīng)進(jìn)行至某種程度的前驅(qū)體層再次加熱至100°C -300°C范圍內(nèi)的第二溫度。由此，通過降低前驅(qū)體層的硬度再次提高前驅(qū)體層的塑性變形能力，從而可實(shí)施良好的模壓加工(參照附圖標(biāo)記S4) ο
之后，參考上述結(jié)果，對前驅(qū)體層以室溫-400°C范圍內(nèi)的溫度條件用4Ma的壓力真正施行模壓加工。其結(jié)果，確認(rèn)了當(dāng)將前驅(qū)體層加熱至80°C -300°C范圍內(nèi)的溫度時(shí)，能以lMPa-20MP的比較低的壓力在前驅(qū)體層形成規(guī)定的模壓結(jié)構(gòu)。
以上，對本發(fā)明的幾個(gè)實(shí)施方案的功能設(shè)備的制造方法和薄膜晶體管以及壓電式噴墨頭進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于此，只要在不脫離主旨的范圍內(nèi)能夠?qū)嵤?，例如可采用下述變形?br> (I)在上述實(shí)施方案6和7中，作為氧化物導(dǎo)電材料使用了銦錫氧化物(ITO)， 但本發(fā)明并不限于此。例如，亦可使用氧化銦(In2O3)、摻雜銻的氧化錫(Sb-SnO2)、氧化鋅(ZnO)、摻雜鋁的氧化鋅(Al-ZnO)、摻雜鎵的氧化鋅(Ga-ZnO)、氧化釕(RuO2)、氧化銥( IrO2)、氧化錫(SnO2)、一氧化錫SnO、摻雜鈮的二氧化鈦(Nb-TiO2)等氧化物導(dǎo)電材料。此外，作為其他氧化物導(dǎo)電材料，可使用銦鎵鋅復(fù)合氧化物(IGZO)、摻雜鎵的氧化銦 (In-Ga-O(IGO))、摻雜銦的氧化鋅(In-Zn-O(IZO))等無定形導(dǎo)電性氧化物。此外，作為其他氧化物導(dǎo)電材料，能夠使用鈦酸鍶(SrTiO3)、摻雜鈮的鈦酸鍶(Nb-SrTiO3)、鍶鋇復(fù)合氧化物(SrBaO2)、銀韓復(fù)合氧化物(SrCaO2)、釕酸銀(SrRuO3)、氧化鎳鑭(LaNiO3)、氧化鈦鑭(LaTiO3)、氧化銅鑭(LaCuO3)、氧化鎳釹(NdNiO3)、氧化鎳釔(YNiO3)、氧化鑭韓猛復(fù)合氧化物(LCMO)、鉛酸鋇(BaPbO3)、LSCO (LaxSr1^xCuO3)、LSMO (La1^xSrxMnO3)、YBCO (YBa2Cu3O7J、 LNTO (La (NihTix) O3)、LSTO ((La1^xSrx) TiO3)、STRO (Sr (Ti1^xRux) O3)及其他鈣鈦礦型導(dǎo)電性氧化物或焦綠石型導(dǎo)電性氧化物。
(2)在上述實(shí)施方案6和7中，作為鐵電體材料使用了 PZT (Pb (Zrx Ti1JO3)，但本發(fā)明并不限于此。例如，可使用摻雜Nb的PZT、摻雜La的PZT、鈦酸鋇(BaTiO3)、鈦酸鉛 (PbTiO3)、BTO(Bi4Ti3O12)、BLT (Bi4^xLaxTi3O12)、SBT(SrBi2Ta2O9)、BZN(Bi15Zn10Nb15O7)或鉍鐵氧體(BiFeO3)。
(3)在上述實(shí)施方案6和7中，使用了由鐵電體材料構(gòu)成的柵極絕緣層，但本發(fā)明并不限于此。例如，還能夠使用由順電體材料(例如BZN(Bih5Zn1.QNbh5O7)或BST(BaxSr1J Ti3O12)構(gòu)成的柵極絕緣層。
(4)在上述實(shí)施方案6和7中，作為用于柵極的材料使用了氧化鎳鑭(LaNiO3)，但本發(fā)明并不定于此。例如，能夠使用 Pt、Au、Ag、Al、Ti、ITO、ln203、Sb_ln203、Nb-TiO2' ZnO, Al-ZnO、Ga-ZnO, IGZO、RuO2, IrO2 以及 Nb-STO、SrRuO3, LaNiO3, BapbO3, LSCO、LSMO, YBCO 及其他鈣鈦礦型導(dǎo)電性氧化物。此外，能夠使用焦綠石型導(dǎo)電性氧化物和無定形導(dǎo)電性氧化物。
(5)在上述實(shí)施方案6和7中，作為絕緣基板使用了在Si基板表面通過SiO2層和 Ti層形成了 STO(SrTiO3)層的絕緣基板、石英玻璃(SiO2)基板，但本發(fā)明并不限于此。例如，亦可使用Si02/Si基板、氧化鋁(Al2O3)基板、STO(SrTiO3)基板或SRO(SrRuO3)基板。
(6)在上述實(shí)施方案6和7是以薄膜晶體管為例說明了本發(fā)明，上述實(shí)施方案8是以壓電式噴墨頭為例說明了本發(fā)明，但本發(fā)明并不限于此。例如，本發(fā)明的其他實(shí)施方案的功能設(shè)備的制造方法，可適用于制造反射型偏光板及其他各種光學(xué)設(shè)備的時(shí)候，該反射型偏光板具有在基材上以晶格狀形成金屬氧化物陶瓷層或金屬層的結(jié)構(gòu)。
(7)在本發(fā)明中，作為功能固體材料除了上述的材料之外，還可舉出High-k材料 (Hf02> Ta205> Zr02> HfSix0y> ZrSix0y> LaA103> La203> (Ba1^Srx) Ti03、Al2O3、(Bi2_xZnx) (ZnyNb2_y) O7、Y2O3、GeO2、Gd2O3 等)、惠斯勒型合金(Co、Co-Pt> Co-Fe> Mn-Pt、Ni-Fe、CoFeB 等合金、 Co-Cr-Fe-Al、Co2MnAl等)、MRAM用阻擋材料((La^xSrx) MnO3等氧化物類半金屬等MRAM用電極材料、AlAs、MgO> Al2O3 等)、多鐵性材料(Multiferroics) (I丐鈦礦型 BiMn03、BiFe03、 YbMnO3 等、石榴石型 R3Fe2O12 (R = Dy, Ho, Er, Tm, Tb ,Lu)、Y3Al5012、Gd3Ga5012、SGGG (Gd2.7Ca0.3) (Ga4tlMga32Zra65Caatl3)O12 等)、PRAM 材料(GexTe^ Ge2Sb2Te5 等硫化物類、Sb-X 合金(X = Ge、Ga、In、Se、Te)等)以及光催化用金紅石型二氧化鈦(TiO2)。
[實(shí)施方案9]
在實(shí)施方案9中，通過將鐵電體材料層作為絕緣層的電容器來說明本實(shí)施方案的鐵電體材料層的制造方法。
圖25是用于說明實(shí)施方案9的電容器12A的制造方法而顯示的圖。圖25(a)-圖 25(h)是各工序圖。
圖26是用于說明模壓加工裝置700A而顯示的圖。此外，圖26中，附圖標(biāo)記710A 表示下模，附圖標(biāo)記712A表示隔熱板，附圖標(biāo)記714A表示加熱器，附圖標(biāo)記716A表示載置部，附圖標(biāo)記718A表示吸引部，附圖標(biāo)記720A表示上模，附圖標(biāo)記722A表示加熱器，附圖標(biāo)記724A表示固定部，附圖標(biāo)記MlA表示凹凸模具。
圖27是用于說明凹凸模具M(jìn)lA而顯示的圖。圖27 (a)是凹凸模具M(jìn)lA的俯視圖， 圖27(b)是凹凸模具M(jìn)lA的剖面圖。
如圖25所示，根據(jù)以下所示的“基材準(zhǔn)備工序”、“鐵電體材料層形成工序”、“上電極形成工序”以及“下電極露出工序”的順序?qū)嵤纱酥圃鞂?shí)施例3的電容器10A。
(I)基材準(zhǔn)備工序
準(zhǔn)備基材20A，其在由表面形成有SiO2層的Si基板構(gòu)成的絕緣基板22A上形成了由“Ti(10nm)和Pt (40nm)的層積膜”構(gòu)成的下電極24A(參照圖25 (a)。田中貴金屬制)。 基材的平面尺寸為20mmX20mm。
(2)鐵電體材料層形成工序
通過熱處理來準(zhǔn)備成為鐵電體材料層(PZT層)的溶膠凝膠溶液(三菱材料股份有限公司制/8重量％的金屬烷氧基化合物類)(溶膠凝膠溶液準(zhǔn)備工序)。
其次，重復(fù)三次如下操作在基材20A的下電極24A上，使用旋涂法來涂布上述功能液體材料(例如2500rpm、25秒)，之后，將基材20A置于加熱板上以150°C干燥5分鐘。由此形成鐵電體材料(PZT)的前驅(qū)體層30a (層厚300nm)(鐵電體材料前驅(qū)體層形成工序-干燥工序，參照圖25(b))。
其次，使用將中央部以凸?fàn)钚纬傻陌纪鼓＞進(jìn)1A(高低差500μπι)來對前驅(qū)體層 30a施行模壓加工(模壓工序，參照圖25 (c)-圖25(e))。模壓加工使用圖26所示的模壓加工裝置700A (東芝機(jī)械制，模壓加工裝置ST50)。此外，作為凹凸模具M(jìn)lA使用圖27所示的凹凸模具M(jìn)1A。此外，凹凸模具M(jìn)lA如圖27所示，在20mmX 20mm的正方形的中央部具有 IOmmX IOmm的凸部(高度500 μ m)。將施行模壓加工時(shí)的壓力最大設(shè)為5MPa。由此,形成只有中央部的IOmmX IOmm區(qū)域被模壓的前驅(qū)體層30b。此時(shí)，在上述工序中，在前驅(qū)體層 30a被加熱至225°C的狀態(tài)下，使用被加熱至225°C的凹凸模具M(jìn)lA來施行模壓加工。
之后，將前驅(qū)體層30b載置于表面溫度為400°C的加熱板上10分鐘，之后，使用 RTA裝置在第三溫度的650°C下熱處理30分鐘，由此，完成鐵電體材料層(PZT層)30的制作(鐵電體材料層形成工序，參照圖25(f))。以下，將被已施行模壓加工的部分的鐵電體材料層稱為實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A,將未被施行模壓加工的部分的鐵電體材料層稱為比較例的鐵電體材料層34A。
(3)上電極形成工序
分別在鐵電體材料層(PZT層)30的中央部(鐵電體材料層32A)和周邊部(鐵電體材料層34A)形成由金構(gòu)成的上電極42A、44A (直徑分別為400 μ m)。
(4)下電極露出工序
使用I %氫氟酸將鐵電體材料層(PZT層)30的周邊部(鐵電體材料層34A)的一部份去除,使下電極24A露出。
經(jīng)過以上工序，完成實(shí)施方案9的電容器12A和比較例的電容器14A的制作(參照后述圖28(a))。此時(shí)，實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A(鐵電體材料層30A的中央部)的厚度為170nm，比較例的鐵電體材料層34A(鐵電體材料層30A的周邊部)的厚度為180nm。
2.電性能的測定
圖28是表示測定實(shí)施方案9的電容器12A和比較例的電容器14A的電性能情況的圖。圖28(a)是表示測定實(shí)施方案9的電容器12A的電性能情況的圖。此外，圖28(b) 是表示測定比較例的電容器14A的電性能情況的圖。
圖29是表示實(shí)施方案9的電容器12A和比較例的電容器14A的電性能(剩余極化特性)的圖。圖30是表示實(shí)施方案9的電容器12A和比較例的電容器14A的電性能(剩余極化的疲勞特性)的圖。圖31是表示實(shí)施方案9的電容器12A和比較例的電容器14A 的電性能(漏電流特性)的圖。
電性能的測定，如圖28所示，使用實(shí)施方案9的電容器12A和比較例的電容器14A來進(jìn)行。剩余極化特性和剩余極化的疲勞特性是通過鐵電體體特性評估系統(tǒng) (股份有限公司東陽技術(shù)制，F(xiàn)CE)來進(jìn)行。此外，泄漏特性是通過半導(dǎo)體參數(shù)分析儀 (Agilenttechnology股份有限公司制,4155C)來進(jìn)行。此外,剩余極化的疲勞特性的測定是在500MHz、±8V的條件下進(jìn)行的。
其結(jié)果，從圖29中可知比較例的電容器14A的剩余極化為36 μ C/cm2,與此相比， 實(shí)施方案9的電容器12A的剩余極化為48 μ C/cm2。從而，可知實(shí)施方案9的鐵電體材料層 32A具有較優(yōu)異的剩余極化特性。
此外，從圖30中可知對比較例的電容器14A的剩余極化成為初期的80%的值的循環(huán)數(shù)而言，當(dāng)為正數(shù)時(shí)是4X IO7循環(huán)，當(dāng)為負(fù)數(shù)時(shí)是4X IO7循環(huán)，與此相比，對實(shí)施方案 9的電容器12A的剩余極化成為初期的80%的循環(huán)數(shù)而言，當(dāng)為正數(shù)時(shí)是4X IO8循環(huán)，當(dāng)為負(fù)數(shù)時(shí)是2X IO9循環(huán)以上。從而，可知實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A具有較優(yōu)異的剩余極化的疲勞特性。
此外，如圖31所示，實(shí)施方案9的電容器12A的漏電流相較于比較例的電容器14A 的漏電流低O. 5位數(shù)-3位數(shù)，可知實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A具有較優(yōu)異的低漏電流特性。此外，在實(shí)施方案9的電容器12A中，在0V-20V的范圍并未見到比較例電容器14A 中觀測到的絕緣破壞現(xiàn)象(約17V)。從而，可知實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A具有較優(yōu)異的絕緣特性。
此外，在相同條件下分別對實(shí)施方案9的電容器12A和比較例的電容器14A制作多個(gè)試樣，圖29的剩余極化特性的測定與圖30的剩余極化的疲勞特性的測定使用其他試樣來進(jìn)行。因此，剩余極化特性的絕對值會(huì)些許不同。
3.鐵電體材料層表面狀態(tài)的觀測
圖32是表示實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A和比較例的鐵電體材料層34A的表面狀態(tài)的圖。圖32(a)是表示實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A的表面狀態(tài)的圖，圖32(b) 是表示比較例的鐵電體材料層34A的表面狀態(tài)的圖。
表面狀態(tài)的觀測是通過掃描探針顯微鏡(SlInanotechnology股份有限公司制， S-image)來進(jìn)行的。其結(jié)果，從圖32中可知在實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A中晶粒的大小為50nm-400nm，在比較例的鐵電體材料層34A中晶粒的大小為30nm_200nm。從而，可知實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A的晶粒變得更大。
4.利用X射線繞射的結(jié)晶性評估
圖33是表示實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A和比較例的鐵電體材料層34A的X 射線繞射結(jié)果的圖。在圖33中，實(shí)線表示實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A的X射線繞射結(jié)果，虛線表示比較例的鐵電體材料層34A的X射線繞射結(jié)果。
X射線繞射的結(jié)晶性評估是利用X射線繞射裝置(馬克科學(xué)公司制，M18XHF)來進(jìn)行的。其結(jié)果，若以PZT(Ill) (2 Θ = 39° )的波峰來比較，則實(shí)施方案9的鐵電體材料層 32A的波峰強(qiáng)度是比較例的鐵電體材料層34A的I. 5倍左右。從而，可知實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A具有高結(jié)晶性。
5.考察
圖34是用于說明實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A和比較例的鐵電體材料層34A 的漏電流差異而顯示的圖。
從上述“3.鐵電體材料層的表面狀態(tài)的觀測”和“4.利用X射線繞射的結(jié)晶性評估”可知由于實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A相比于比較例的鐵電體材料層34A其晶粒更大，因此推測晶界少。而且，由于實(shí)施方案9的鐵電體材料層32A具有高結(jié)晶性，因此推測相較于比較例的鐵電體材料層34A其泄漏通道(leak path)變少。據(jù)此，推測漏電流水平變低(參照圖34)。
[實(shí)施例3_4]
實(shí)施例3是從增加剩余極化的觀點(diǎn)出發(fā)而明確將第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)與第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)設(shè)在何種溫度范圍則較為適合的實(shí)施例。實(shí)施例4是從降低漏電流的觀點(diǎn)出發(fā)而明確將第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)與第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)設(shè)在何種溫度范圍則較為適合的實(shí)施例。 實(shí)施例3、4中，在對第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)和第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)做各種溫度變化的條件下，利用與實(shí)施方案9的電容器的制造方法相同的方法來制作電容器，并測定所得的電容器(鐵電體材料層)的剩余極化和漏電流。
圖35是表示剩余極化與第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)、第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的關(guān)系的表格。圖35中，當(dāng)“由已施行模壓加工的前驅(qū)體層所制造的鐵電體材料層的剩余極化”大于“由未施行模壓加工的前驅(qū)體層所制造的鐵電體材料層的剩余極化”時(shí)，賦予“〇(Good)”。此外，當(dāng)“由已施行模壓加工的前驅(qū)體層所制造的鐵電體材料層的剩余極化”與“由未施行模壓加工的前驅(qū)體層所制造的鐵電體材料層的剩余極化”大致相同時(shí)，賦予「Λ (Not bad)」。而且，當(dāng)“由已施行模壓加工的前驅(qū)體層所制造的鐵電體材料層的剩余極化”小于“由未施行模壓加工的前驅(qū)體層所制造的鐵電體材料層的剩余極化”時(shí)，賦予“ X (Bad)”。此外，對未進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的情況保持空白欄。
其結(jié)果，在實(shí)施例3中，從圖35中可知若將第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)設(shè)定于120°C-250°C范圍內(nèi)，且使第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)高于第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)并在150°C _300°C范圍內(nèi)(更優(yōu)選地為200°C -300°C )， 則能夠增加鐵電體材料層的剩余極化。
圖36是表示漏電流的第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)與第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用) 的關(guān)系的表。在圖36中，當(dāng)“由已施行模壓加工的前驅(qū)體層所制造的鐵電體材料層的漏電流”低于“由未施行模壓加工的前驅(qū)體層所制造的鐵電體材料層的漏電流”時(shí)，賦予“〇(Good)”，當(dāng)“由已施行模壓加工的前驅(qū)體層所制造的鐵電體材料層的漏電流”與“由未施行模壓加工的前驅(qū)體層所制造的鐵電體材料層的漏電流”大致相同時(shí)。 賦予“Λ (Not bad)”，當(dāng)“由已施行模壓加工的前驅(qū)體層所制造的鐵電體材料層的漏電流” 小于“由未施行模壓加工的前驅(qū)體層所制造的鐵電體材料層的漏電流”時(shí)，賦予“ X (Bad) ”。 此外，對未進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的情況保持空白欄。
其結(jié)果，在實(shí)施例4中，從圖36中可知若將第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)設(shè)定在120°C -200°C范圍內(nèi)，且使第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)高于第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)并在175°C _300°C范圍內(nèi)(更優(yōu)選地200°C -300°C )， 則能夠降低鐵電體材料層的漏電流。
圖37是用于說明前驅(qū)體層的塑性變形能力而顯示的圖。
從圖37中可知當(dāng)在基材上涂布溶膠凝膠溶液而形成鐵電體材料層的前驅(qū)體層時(shí)，在形成該前驅(qū)體層的初期，前驅(qū)體層過度柔軟、塑性變形能力差，因此無法實(shí)施良好的模壓加工(參照附圖標(biāo)記SI)。相對于此，在加熱該前驅(qū)體層使其干燥的情況下，由于前驅(qū)體層的固化反應(yīng)已進(jìn)行至某種程度，此外，由于主溶劑被去除，因此前驅(qū)體層的流動(dòng)性變低，使得前驅(qū)體層硬度變得剛剛好(參照附圖標(biāo)記S2)。但是，在室溫下模壓加工該前驅(qū)體層，則前驅(qū)體層回到室溫，前驅(qū)體層會(huì)變得過硬，從而塑性變形能力再次降低(參照附圖標(biāo)記S3)。因此，才將固化反應(yīng)進(jìn)行至某種程度的前驅(qū)體層再次加熱至上述溫度范圍的第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)。通過該處理，由于能夠通過充分軟化前驅(qū)體層來再次提高前驅(qū)體層的塑性變形能力，因此可實(shí)施良好的模壓加工(參照附圖標(biāo)記S4)。此時(shí)，從圖 37中可知第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)過低(參照附圖標(biāo)記Al)或第二溫度 (但為鐵電體材料層的制造用)過高(參照附圖標(biāo)記A3)均難以實(shí)施良好的模壓加工。另一方面，當(dāng)?shù)诙囟?但為鐵電體材料層的制造用)位于上述溫度范圍時(shí)(參照附圖標(biāo)記 A2)，可實(shí)施良好的模壓加工，從而能夠得到所希望的電性能改善效果(例如高剩余極化特性、低漏電流特性)。
之后，參考上述結(jié)果，在室溫-400°C范圍內(nèi)的各種溫度條件下，對前驅(qū)體層采用各種壓力實(shí)際施行模壓加工。其結(jié)果，確認(rèn)了當(dāng)將前驅(qū)體層加熱至上述溫度范圍內(nèi)時(shí)，能以 lMPa-20MPa的比較低的壓力在前驅(qū)體層形成規(guī)定的模壓結(jié)構(gòu)，獲得電性能改善效果。
[實(shí)施方案10]
I.實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A
圖38是用于說明實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A而顯示的圖。圖38(a)是薄膜晶體管100A的俯視圖。此外，圖38(b)是沿圖38(a)Al-Al的剖面圖。此外，圖38(c)是沿圖38(a)A2-A2的剖面圖。
實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A，如圖38 (a)、圖38(b)所示，具備氧化物導(dǎo)電層 140A，其包括源極區(qū)域144A、漏極區(qū)域146A以及溝道區(qū)域142A ;柵極120A，其控制溝道區(qū)域142A的導(dǎo)通狀態(tài)；柵極絕緣層130A，其形成于柵極120A與溝道區(qū)域142A之間，由鐵電體材料構(gòu)成。溝道區(qū)域142A的層厚比源極區(qū)域144A的層厚和漏極區(qū)域146A的層厚薄。溝道區(qū)域142A的層厚優(yōu)選在源極區(qū)域144A的層厚和漏極區(qū)域146A的層厚的1/2以下。如圖38(a)和圖38(c)所示，柵極120A與通過貫通孔150A露出于外部的柵極墊122A連接。
在實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A中，柵極絕緣層130A是使用本實(shí)施方案的鐵電體材料層的制造方法來形成的。
在實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A中，溝道區(qū)域142A的層厚比源極區(qū)域144A的層厚和漏極區(qū)域146A的層厚薄的氧化物導(dǎo)電層140A是使用本實(shí)施方案的模壓加工技術(shù)來形成的。
在實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A中，氧化物導(dǎo)電層140A、柵極120A以及柵極絕緣層130A均使用液體材料而形成。
在實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A中，氧化物導(dǎo)電層140A、柵極120A以及柵極絕緣層130A均未采用真空處理而形成。
在實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A中，氧化物導(dǎo)電層140A、柵極120A以及柵極絕緣層130A均由氧化物材料所構(gòu)成。
在實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A中，氧化物導(dǎo)電層140A、柵極120A以及柵極絕緣層130A均具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。
在實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A中，溝道區(qū)域142A的載流子濃度和層厚設(shè)定為對柵極120A施加斷開的控制電壓時(shí)，溝道區(qū)域142A耗盡時(shí)的值。具體而言，溝道區(qū)域142A 的載流子濃度在I X IO15CnT3-I X IO21enT3范圍內(nèi)。此外，溝道區(qū)域142A的層厚在5nm_100nm范圍內(nèi)。
此外，在實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A中，源極區(qū)域144A和漏極區(qū)域146A的層厚在50nm-1000nm范圍內(nèi)。
氧化物導(dǎo)電層140A例如由銦錫氧化物(ITO)構(gòu)成。此外，柵極絕緣層130A例如 PZT (Pb (Zrx Ti1J O3)構(gòu)成。此外，柵極120Α例如由氧化鎳鑭(LNO(LaNiO3))構(gòu)成。此夕卜，作為固體基板的絕緣基板IlOA由例如在Si基板表面利用SiO2層和Ti層而形成了 STO(SrTiO)層的絕緣基板構(gòu)成。
2.實(shí)施方案10的薄膜晶體管的制造方法
實(shí)施方案10的薄膜晶體管100Α能夠通過以下所示的薄膜晶體管的制造方法(實(shí)施方案9的薄膜晶體管的制造方法)來制造。以下，依照工序順序來說明本實(shí)施方案的薄膜晶體管100Α的制造方法。
圖39-圖41是用于說明實(shí)施方案10的薄膜晶體管的制造方法而示出的圖。圖 39 (a)_圖39(e)、圖40 (a)_圖40(e)以及圖41 (a)-圖41 (e)是各工序圖。此外，在各工序圖中，左側(cè)所示的圖是對應(yīng)于圖38(b)的圖，右側(cè)所示的圖是對應(yīng)于圖38(c)的圖。
(I)柵極120A的形成
首先，通過熱處理來準(zhǔn)備將成為由金屬氧化物陶瓷(氧化鎳鑭)構(gòu)成的功能固體材料的功能液體材料。具體而言，準(zhǔn)備含有硝酸鑭(六水合物)和醋酸鎳(四水合物)的溶液(溶劑2-甲氧基乙醇)作為金屬鹽。
其次，如圖39 (a)和圖39 (b)所示，在絕緣基板IlOA的一側(cè)表面使用旋涂法來涂布功能液體材料(例如500rpm、25秒)。之后，將絕緣基板IlOA置于加熱板上以80°C干燥 I分鐘，由此形成功能固體材料(氧化鎳鑭)的前驅(qū)體層120’ (層厚300nm)。
其次，如圖39(c)和圖39(d)所示，使用凹凸模具M(jìn)2A (高低差300nm)，在150°C下對前驅(qū)體層120’施行模壓加工，該凹凸模具M(jìn)2A的對應(yīng)于柵極120A與柵極墊122A的區(qū)域以凹狀形成。通過該模壓加工，在前驅(qū)體層120’形成模壓結(jié)構(gòu)(凸部的層厚300nm、凹部的層厚50nm)。此外，將此時(shí)施行模壓加工時(shí)的壓力設(shè)為5MPa。由此，由于對通過加熱至 1200C _200°C范圍內(nèi)的第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)來獲得高塑性變形能力的前驅(qū)體層施行模壓加工，因此能高精度地形成所希望的模壓結(jié)構(gòu)。
其次，全面蝕刻前驅(qū)體層120’，由此從除了對應(yīng)于柵極120A的區(qū)域以外的區(qū)域完全去除前驅(qū)體層(全面蝕刻工序)。全面蝕刻工序使用未采用真空處理的濕式蝕刻技術(shù)來進(jìn)行。
之后，使用RTA裝置將前驅(qū)體層120’在第三溫度的650°C下熱處理10分鐘。通過該熱處理，如圖39(e)所示，從前驅(qū)體層120’形成由功能固體材料層(氧化鎳鑭)構(gòu)成的柵極120A和柵極墊122A。
(2)柵極絕緣層130A的形成
首先，通過熱處理來準(zhǔn)備將成為由金屬氧化物陶瓷(PZT)構(gòu)成的功能固體材料的功能液體材料。具體而言，作為功能液體材料準(zhǔn)備含有金屬烷氧基化合物的溶液(三菱材料股份有限公司制，溶膠凝膠溶液)(溶膠凝膠溶液準(zhǔn)備工序)。
其次，重復(fù)三次如下操作在絕緣基板IlOA的一側(cè)表面上，使用旋涂法涂布上述功能液體材料(例如2500rpm、25秒)，之后，將絕緣基板IlOA置于加熱板上以150°C干燥5分鐘。由此如圖40(a)所示，形成功能固體材料(PZT)的前驅(qū)體層130A’(層厚300nm) (鐵電體材料前驅(qū)體層形成工序-干燥工序)。
其次，如圖40(b)和圖40(c)所示，使用將對應(yīng)于貫通孔150A的區(qū)域以凸?fàn)钚纬傻陌纪鼓＞進(jìn)3A(高低差300nm)，在225°C下對前驅(qū)體層130A’施行模壓加工。由此在前驅(qū)體層130A’形成與貫通孔150A相對應(yīng)的模壓結(jié)構(gòu)(模壓工序)。將施行模壓加工時(shí)的壓力設(shè)為5MPa。由此，由于對通過加熱至150°C而獲得高塑性變形能力的前驅(qū)體層在225°C下施行模壓加工，因此可得到所希望的電性能改善效果(例如高剩余極化特性、低漏電流特性)。
之后，使用RTA裝置將前驅(qū)體層130A’在第三溫度的650°C下熱處理10分鐘。通過該熱處理，如圖40(d)所示，形成由功能固體材料層(PZT)構(gòu)成的柵極絕緣層130A(鐵電體材料層形成工序)。
(3)氧化物導(dǎo)電層140A的形成
首先，通過熱處理來準(zhǔn)備將成為由金屬氧化物陶瓷(ITO)構(gòu)成的功能固體材料的功能液體材料。具體而言，作為功能液體材料準(zhǔn)備含有金屬有機(jī)酸監(jiān)之一金屬羧酸鹽的溶液(股份有限公司高純度化學(xué)研究所制的功能液體材料(商品名IT0-05C)，原液稀釋液 =1 I. 5)。此外，在該功能液體材料添加有完成時(shí)以使溝道區(qū)域142A的載流子濃度處于 I X 1015cm_3-l X 1021cm_3范圍內(nèi)的濃度的雜質(zhì)。
其次，如圖40(e)所示，在絕緣基板IlOA的一側(cè)表面上，使用旋涂法涂布上述功能液體材料(例如2000rpm、25秒)。之后,將絕緣基板IlOA置于加熱板上,在150°C下干燥 3分鐘，由此形成功能固體材料(ITO)的前驅(qū)體層140A’ (層厚300nm)。
其次，如圖41(a)-圖41(c)所示，使用凹凸模具M(jìn)4A(高低差350nm)對前驅(qū)體層140A’施行模壓加工，在前驅(qū)體層140A’形成模壓結(jié)構(gòu)(凸部的層厚350nm、凹部的層厚 IOOnm)，其中該凹凸模具M(jìn)4A的對應(yīng)于溝道區(qū)域142A的區(qū)域以比對應(yīng)于源極區(qū)域144A的區(qū)域和對應(yīng)于漏極區(qū)域146A的區(qū)域凸出的方式形成。由此，前驅(qū)體層140A’當(dāng)中的成為溝道區(qū)域142A的部分的層厚比其他部分薄。
此時(shí)，在上述工序中，在前驅(qū)體層140A’被加熱至150°C的狀態(tài)下，使用加熱至 150°C的模具施行模壓加工。此時(shí)，將施行模壓加工時(shí)的壓力設(shè)為4MPa左右。
此外，凹凸模具M(jìn)4A具有對應(yīng)于元件分離區(qū)域160A和貫通孔150A的區(qū)域比對應(yīng)于溝道區(qū)域142A的區(qū)域凸出的結(jié)構(gòu)，通過對絕緣基板IlOA的一側(cè)表面全面施行濕式蝕亥IJ，由此能夠?qū)⒊蔀闇系绤^(qū)域142A的部分控制在規(guī)定厚度的同時(shí)，從對應(yīng)于元件分離區(qū)域 160A和貫通孔150A的區(qū)域完全去除前驅(qū)體層140A’ (參照圖41 (d))。凹凸模具M(jìn)4A還可具有對應(yīng)于分離元件區(qū)域的區(qū)域部分呈尖細(xì)狀的形狀。
最后，對前驅(qū)體層140A’施行熱處理(在加熱板上以400°C、10分鐘的條件進(jìn)行前驅(qū)體層140A’的燒制，之后，使用RTA裝置以650°C、30分鐘(前半個(gè)15分鐘在氧環(huán)境氣氛下，后半個(gè)15分鐘在氮環(huán)境氣氛下)的條件加熱前驅(qū)體層140A’)，由此形成具有源極區(qū)域 144A、漏極區(qū)域146A以及溝道區(qū)域142A的氧化物導(dǎo)電層140A。其結(jié)果，能夠制造具有圖 41(e)所示底部柵極構(gòu)造的實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A。
3.實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A的效果
根據(jù)實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A，由于具備以如下方式形成的具有“優(yōu)異電性能(例如高剩余極化特性、低漏電流特性等)”的柵極絕緣層，因此相較于現(xiàn)有薄膜晶體管成為優(yōu)異的薄膜晶體管。即將前驅(qū)體層在120°C _250°C范圍內(nèi)的第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)下干燥，且在被加熱至高于第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的 150°C-300°C范圍內(nèi)的第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的狀態(tài)下，對前驅(qū)體層施行模壓加工。
此外，根據(jù)實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A，由于僅需形成溝道區(qū)域的層厚比源極區(qū)域的層厚和漏極區(qū)域的層厚薄的氧化物導(dǎo)電層就能制造薄膜晶體管，因此即使未如現(xiàn)有薄膜晶體管900般以互異材料來形成溝道區(qū)域與源極區(qū)域以及漏極區(qū)域，也能夠以相較于過去大幅減少的原材料和及制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的薄膜晶體管。
此外，根據(jù)實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A，由于作為構(gòu)成溝道區(qū)域142A的材料使用氧化物導(dǎo)電性材料，因此可提高載流子濃度。此外，由于作為構(gòu)成柵極絕緣層130A的材料使用鐵電體材料，因此能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地進(jìn)行切換。其結(jié)果，與現(xiàn)有薄膜晶體管 900相同，能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地控制大電流。
此外，根據(jù)實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A，由于僅需形成溝道區(qū)域142A的層厚比源極區(qū)域144A的層厚和漏極區(qū)域146A的層厚薄的氧化物導(dǎo)電層140A就能制造薄膜晶體管，因此即使未如現(xiàn)有薄膜晶體管900般以互異材料來形成溝道區(qū)域、源極區(qū)域以及漏極區(qū)域，也能夠以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的薄膜晶體管。
此外，根據(jù)實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A，由于氧化物導(dǎo)電層、柵極記憶柵極絕緣層均使用功能液體材料來形成，因此可使用模壓加工技術(shù)來制造薄膜晶體管。因此，能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的薄膜晶體管。
此外，根據(jù)實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A，由于氧化物導(dǎo)電層、柵極以及柵極絕緣層均未采用真空處理而形成。即，可在不采用真空處理的情況下制造薄膜晶體管，因此能以相較于過去大幅減少的制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的薄膜晶體管。
此外，根據(jù)實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A，由于柵極與柵極絕緣層均具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，因此在柵極與柵極絕緣層的界面上晶格缺陷變少，可制造高質(zhì)量的薄膜晶體管。
此外，根據(jù)實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A，由于溝道區(qū)域142A的載流子濃度和層厚設(shè)定為對柵極120A施加斷開的控制電壓時(shí)溝道區(qū)域142A被耗盡的值，因此，即便提高氧化物導(dǎo)電層的載流子濃度，也可充分降低斷開時(shí)所流通的電流量，并且可維持必要的導(dǎo)通/ 斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流。此時(shí)，在薄膜晶體管為增強(qiáng)型晶體管的情況下，當(dāng)對柵極施加OV的控制電壓時(shí)薄膜晶體管處于斷開狀態(tài)，因此設(shè)定為此時(shí)溝道區(qū)域整體被耗盡的值即可。在薄膜晶體管為耗盡型晶體管的情況下，當(dāng)對柵極施加負(fù)的控制電壓時(shí)薄膜晶體管處于斷開狀態(tài)，因此設(shè)定為此時(shí)溝道區(qū)域整體被耗盡的值即可。
此外，根據(jù)實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A，溝道區(qū)域142A的載流子濃度在 I X IO15CnT3-I X IO21CnT3范圍內(nèi)，溝道區(qū)域142A的層厚在5nm_100nm范圍內(nèi)，因此可在維持必要的導(dǎo)通/斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流。
[實(shí)施方案11]
I.實(shí)施方案11的薄膜晶體管200A
圖10是用于說明實(shí)施方案11的薄膜晶體管200A而顯示的圖。圖10(a)是薄膜晶體管200A的俯視圖。此外，圖10(b)是沿圖10(a)Al-Al的剖面圖。此外，圖10(c)是沿圖10(a)A2-A2的剖面圖。
此處，實(shí)施方案11的薄膜晶體管200A，在具有頂部柵極結(jié)構(gòu)這點(diǎn)上不同于實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A，但具備以如下方式形成的具有“優(yōu)異電性能(例如高剩余極化特性、低漏電流特性等)”的柵極絕緣層，即將前驅(qū)體層在120°C -250°C范圍內(nèi)的第一溫度 (但為鐵電體材料層的制造用)下干燥，并在被加熱至高于第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的150°C _300°C范圍內(nèi)的第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的狀態(tài)下，對前驅(qū)體層施行模壓加工。因此，與實(shí)施方案10的薄膜晶體管100A相同，相較于現(xiàn)有薄膜晶體管成為優(yōu)異的薄膜晶體管。
實(shí)施方案11的薄膜晶體管200A的制造方法，除了后述一部份工序之外，進(jìn)行與上述實(shí)施方案7相同的處理。從而，省略與實(shí)施方案7成重復(fù)的說明。
圖11和圖12是用于說明實(shí)施方案11的薄膜晶體管200A的制造方法而顯示的圖。 圖11(a)-圖11(f)和圖12(a)-圖12(e)是各工序圖。
不同于實(shí)施方案7的點(diǎn)是柵極絕緣層230A的形成工序。具體而言，首先，通過熱處理來準(zhǔn)備將成為由金屬氧化物陶瓷(PZT)構(gòu)成的功能固體材料的功能液體材料(在本實(shí)施方案為溶膠凝膠溶液準(zhǔn)備工序)。在本實(shí)施方案中，作為功能液體材料準(zhǔn)備含有金屬烷氧基化合物的溶液(三菱材料股份有限公司制，溶膠凝膠溶液)。
其次，重復(fù)三次如下操作在絕緣基板210的一側(cè)表面上，使用旋涂法涂布上述功能液體材料(例如2500rpm、25秒)，之后，將絕緣基板210置于加熱板上150°C干燥5分鐘。 由此，形成功能固體材料(PZT)的前驅(qū)體層230A’(層厚300nm)(鐵電體材料前驅(qū)體層形成工序-干燥工序)。
其次，如圖11(e)所示，使用將對應(yīng)于貫通孔250的區(qū)域以凸?fàn)钚纬傻陌纪鼓＞?M6(高低差300nm)，在225°C下對前驅(qū)體層230A’施行模壓加工。通過該模壓加工，在前驅(qū)體層230A’形成對應(yīng)于貫通孔250的模壓結(jié)構(gòu)(模壓工序)。此外，將此時(shí)施行模壓加工時(shí)的壓力設(shè)為5MPa。由此，能夠?qū)νㄟ^加熱至225°C來獲得高塑性變形能力的前驅(qū)體層施行模壓加工，因此可得到所希望的電性能改善效果。
之后，使用RTA裝置將前驅(qū)體層230A’在第三溫度的650°C下熱處理10分鐘。通過該熱處理，如圖11(f)所示，形成由功能固體材料層(PZT)構(gòu)成的柵極絕緣層230A(鐵電體材料層形成工序)。
經(jīng)過之后的工序，最后能夠制得具有圖12(e)所示頂部柵極結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案11的薄膜晶體管200A。
[實(shí)施方案12]
圖13是用于說明實(shí)施方案12的壓電式噴墨頭300A而顯示的圖。圖13(a)是壓電式噴墨頭300A的剖面圖。此外，圖13(b)和圖13(c)是表示壓電式噴墨頭300A吐出墨水時(shí)情況的圖。
I.實(shí)施方案12的壓電式噴墨頭300A的結(jié)構(gòu)
實(shí)施方案12的壓電式噴墨頭300A，如圖13(a)所示具備空腔構(gòu)件340 ;振動(dòng)板 350，其安裝于空腔構(gòu)件340的一側(cè)，并形成有壓電元件320A ;噴嘴板330，其安裝于空腔構(gòu)件340的另一側(cè)，并形成有噴嘴孔332 ;墨盒360，其被空腔構(gòu)件340、振動(dòng)板350以及噴嘴板330劃分。在振動(dòng)板350設(shè)有墨水供給352，其與墨盒360連通從而用于向墨盒360供給墨水O
根據(jù)實(shí)施方案12的壓電式噴墨頭300A，首先，如圖13(b)和圖13(c)所示，通過對壓電元件320A施加適當(dāng)?shù)碾妷?，以使振?dòng)板350暫時(shí)向上彎曲而從未圖示的貯器向墨盒 360供給墨水。之后，將振動(dòng)板350向下彎曲，由此使墨滴i通過噴嘴孔332從墨盒360吐出。由此，可對被印刷物進(jìn)行鮮明的印刷。
2.實(shí)施方案12的壓電式噴墨頭的制造方法
本實(shí)施方案的壓電式噴墨頭300A的制造方法除了后述一部份加熱處理?xiàng)l件之夕卜，進(jìn)行與上述實(shí)施方案8相同的處理。從而，省略與實(shí)施方案8成重復(fù)的說明。此外，本實(shí)施方案的壓電式噴墨頭300A的壓電元件320A (第一電極層322、壓電體層324A以及第二電極層326)和空腔構(gòu)件340均使用模壓加工技術(shù)而形成。
圖14-圖16是用于說明實(shí)施方案12的壓電式噴墨頭300A的制造方法而顯示的圖。圖14(a)-圖14(f)、圖15(a)-圖15(d)以及圖16(a)-圖16(e)是各工序圖。
與實(shí)施方案8不同之處之一是干燥工序的第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)和其處理方法。具體而言，重復(fù)多次如圖14(d)所示的如下操作在仿真基板310 的一側(cè)表面上，使用旋涂法來涂布上述功能液體材料，之后，將仿真基板310置于加熱板上以150°C干燥5分鐘。由此，形成功能固體材料(PZT)的前驅(qū)體層324A’(例如層厚 I μ m-10 μ m)(鐵電體材料前驅(qū)體層形成工序-干燥工序)。此外，從具備后述“優(yōu)異電 性能 (例如高剩余極化特性、低漏電流特性等)”的壓電體層的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選地，在本實(shí)施方案的干燥工序中以120°C _250°C范圍內(nèi)的第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)來進(jìn)行干燥，
與實(shí)施方案8不同的另一之處是模壓工序的第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)。具體而言，在本實(shí)施方案中，在前驅(qū)體層324A’被加熱至225°C的狀態(tài)下，使用加熱至 225°C的模具來施行模壓加工。此外，將此時(shí)施行模壓加工時(shí)的壓力設(shè)為4MPa左右。此外， 從具備后述“優(yōu)異電性能(例如高剩余極化特性、低漏電流特性等)”的壓電體層的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選地，在本實(shí)施方案的模壓工序中，將前驅(qū)體層324A’加熱至高于第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的150°C _300°C范圍內(nèi)的第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用) 的狀態(tài)下，對前驅(qū)體層324A’施行模壓加工。
3.實(shí)施方案12的壓電式噴墨頭300A的效果
實(shí)施方案12的壓電式噴墨頭300A具備以如下方式形成的具有“優(yōu)異電性能(例如高剩余極化特性、低漏電流特性等)”的壓電體層與前驅(qū)體層324A’同時(shí)，在將前驅(qū)體層 324A’加熱至高于第一溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的150°C _300°C范圍內(nèi)的第二溫度(但為鐵電體材料層的制造用)的狀態(tài)下，對前驅(qū)體層324A’施行模壓加工。從而，實(shí)施方案12的壓電式噴墨頭300A相較于現(xiàn)有壓電式噴墨頭能夠成為優(yōu)異的壓電式噴墨頭。
此外，根據(jù)實(shí)施方案12的壓電式噴墨頭300A，第一電極層322、壓電體層324A、第一電極層326以及空腔構(gòu)件340均使用液體材料所形成。從而，可使用模壓加工技術(shù)來制造壓電式噴墨頭，因此能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量來制造上述優(yōu)異的壓電式噴墨頭。
此外，根據(jù)實(shí)施方案12的壓電式噴墨頭300A,第一電極層322、壓電體層324A、第一電極層326以及空腔構(gòu)件340均未采用真空處理而形成。從而，能以相較于過去大幅減少的制造能量且相較于過去簡短的工序來制造上述優(yōu)異的壓電式噴墨頭。
以上，基于上述實(shí)施方案說明了本實(shí)施方案的鐵電體材料層的制造方法、薄膜晶體管以及壓電式噴墨頭，但本發(fā)明并不限于此，只要在不脫離主旨的范圍內(nèi)能夠?qū)嵤缈刹捎孟率鲎冃巍?br> (I)在上述實(shí)施方案9-12中，作為鐵電體材料使用了 PZT (Pb (ZrxTi1J O3)，但本發(fā)明并不限于此。例如，可使用摻雜Nb的PZT、摻雜La的PZT、鈦酸鋇(BaTiO3)、鈦酸鉛 (PbTiO3)、BTO (Bi4Ti3O12)、BLT (Bi4^xLaxTi3O12)、SBT(SrBi2Ta2O9)、BZN(Bi15Zn10Nb15O7)或是秘鐵氧體(BiFeO3)。
(2)上述實(shí)施方案9-12的鐵電體材料層的制造方法中，雖然使用將模具以垂直方向模壓平板狀基材的模壓加工裝置700A來對鐵電體材料層施行模壓加工，但本發(fā)明不限于此。例如，也可使用將模具安裝在輥?zhàn)颖砻?、旋轉(zhuǎn)該輥?zhàn)拥耐瑫r(shí)模壓平板狀基材的模壓加工裝置，或使用將基材安裝在輥?zhàn)颖砻?、旋轉(zhuǎn)該輥?zhàn)拥耐瑫r(shí)、使平面上的模具對基材進(jìn)行模壓的模壓加工裝置，來對鐵電體材料層施行模壓加工。在輥?zhàn)颖砻嫔习惭b模具的情況下，以在輥?zhàn)颖砻姹旧硇纬赡＞叩姆绞絹硖娲谳佔(zhàn)颖砻姘惭b模具的方式。(3)在上述實(shí)施方案10和11，作為氧化物導(dǎo)電材料使用了銦錫氧化物(ITO)，但本發(fā)明并不限于此。例如，可使用氧化銦(In2O3)、摻雜銻的氧化錫(Sb-SnO2)、氧化鋅(ZnO)、 摻雜鋁的氧化鋅(Al-ZnO)、摻雜鎵的氧化鋅(Ga-ZnO)、氧化釕(RuO2)、氧化銥(IrO2)、氧化錫(SnO2)、一氧化錫SnO、摻雜鈮的二氧化鈦(Nb-TiO2)等氧化物導(dǎo)電材料。此外，作為其他氧化物導(dǎo)電材料，可使用銦鎵鋅復(fù)合氧化物(IGZO)、摻雜鎵的氧化銦(In-Ga-O(IGO))、 摻雜銦的氧化鋅(In-Zn-O(IZO))等無定形導(dǎo)電性氧化物。此外，作為其他氧化物導(dǎo)電材料，能夠使用鈦酸鍶(SrTiO3)、摻雜鈮的鈦酸鍶(Nb-SrTiO3)、鍶鋇復(fù)合氧化物(SrBaO2)、鍶 I丐復(fù)合氧化物(SrC a02)、釕酸銀(SrRuO3)、氧化鎳鑭(LaNiO3)、氧化鈦鑭(LaTiO3)、氧化銅鑭(LaCuO3)、氧化鎳釹(NdNiO3)、氧化鎳釔(YNiO3)、氧化鑭鈣錳復(fù)合氧化物(LCMO)、鉛酸鋇 (BaPbO3)、LSC0(LaxSr1^xCuO3)、LSM0(La1^xSrxMnO3)、YBC0(YBa2Cu3O7^x) ,LNTO(La(Ni1-Jix)O3)、 LSTO ((Lal_xSrx) TiO3)、STRO(Sr(Ti1^xRux)O3)及其他鈣鈦礦型導(dǎo)電性氧化物或焦綠石型導(dǎo)電性氧化物。
(4)在上述實(shí)施方案10和11中，作為用于柵極的材料使用了氧化鎳鑭(LaNiO3)， 但本發(fā)明并不限于此。例如，可使用 Pt、Au、Ag、Al、Ti、ITO、ln203、Sb_ln203、Nb-TiO2' ZnO, Al-ZnO、Ga-ZnO, IGZO、RuO2, IrO2 以及 Nb-STO、SrRuO3, LaNiO3, BaPbO3, LSCO、LSMO, YBCO 及其他鈣鈦礦型導(dǎo)電性氧化物。此外、能夠使用焦綠石型導(dǎo)電性氧化物和無定形導(dǎo)電性氧化物。
(5)在上述實(shí)施方案10和11中，作為絕緣基板使用了在Si基板表面通過SiO2層和Ti層形成了 STO(SrTiO3)層的絕緣基板、石英玻璃(SiO2)基板，但本發(fā)明并不限于此。 例如，亦可使用Si02/Si基板、氧化鋁(Al2O3)基板、STO(SrTiO3)基板或SRO(SrRuO3)基板。
(6)上述實(shí)施方案9以晶體管為例、實(shí)施方案10和11以薄膜晶體管為例、實(shí)施方案12以壓電式噴墨頭為例，對本發(fā)明進(jìn)行了說明，但本發(fā)明并不限于此。例如，本發(fā)明的鐵電體材料層的制造方法亦可適用于制造這些以外的各種功能設(shè)備的時(shí)候。
[實(shí)施方案13]
I.實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B
圖42是用于說明實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B而顯示的圖。圖42(a)是場效應(yīng)晶體管100B的剖面圖，圖42(b)是場效應(yīng)晶體管100B的俯視圖。
實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B如圖42所示備有氧化物導(dǎo)電層140B，其包括源極區(qū)域144B、漏極區(qū)域146B以及溝道區(qū)域142B ;柵極120B，其控制溝道區(qū)域142B的導(dǎo)通狀態(tài)；柵極絕緣層130B，其形成在柵極120B與溝道區(qū)域142B之間，由鐵電體材料構(gòu)成。 溝道區(qū)域142B的層厚比源極區(qū)域144B的層厚和漏極區(qū)域146B的層厚薄。溝道區(qū)域142B 的層厚較優(yōu)選在源極區(qū)域144B的層厚和漏極區(qū)域146B的層厚的1/2以下。
在實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B中，溝道區(qū)域142B的層厚比源極區(qū)域144B 的層厚和漏極區(qū)域146B的層厚薄的氧化物導(dǎo)電層140B是使用本實(shí)施方案的模壓加工技術(shù)來形成的。
在實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B中，將溝道區(qū)域142B的載流子濃度和層厚設(shè)定為對柵極120B施加斷開的控制電壓時(shí)，溝道區(qū)域142B被耗盡的值。具體而言，溝道區(qū)域142B的載流子濃度在I X IO18CnT3-I X IO21CnT3范圍內(nèi)。此外，溝道區(qū)域142B的層厚在 5nm-100nm 范圍內(nèi)。
此外，在實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B中，源極區(qū)域144B和漏極區(qū)域146B的層厚在50nm-1000nm的范圍內(nèi)。
氧化物導(dǎo)電層140B例如由銦錫氧化物(ITO)構(gòu)成。此外，柵極絕緣層130B例如 S PZT(Pb (Zrx Ti1JO3)構(gòu)成。此外，柵極120Β例如由鉬(Pt)構(gòu)成。此外，作為固體基板的絕緣基板IlOB例如由石英玻璃(SiO2)基板構(gòu)成。
2.實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100Β的制造方法
實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100Β能夠通過依次具有第一工序至第三工序的場效應(yīng)晶體管的制造方法(實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法)來制造。以下，依照工序順序說明實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100Β的制造方法。
圖43-圖45是用于說明實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。圖 43(a)-圖43 (C)、圖44 (a)_圖44(d)以及圖45(a)-圖45(d)是各工序圖。
(I)第一工序
第一工序是在絕緣基板IlOB的一側(cè)表面上形成柵極120B的工序(參照圖43)。
首先，如圖43(a)所示，在絕緣基板IlOB的一側(cè)表面按壓凹凸模具(有時(shí)也稱為凹凸模)M1B，該凹凸模具M(jìn)lB至少在凸部分附著有作為電鍍催化物的電鍍催化微粒122B。 由此，如圖43(b)所示，在形成絕緣基板IlOB的柵極120B的部分附著電鍍催化微粒122B。
其次，施行無電解電鍍，在附著有電鍍催化微粒122B的區(qū)域形成例如由鉬(Pt)構(gòu)成的柵極120B。
⑵第二工序
第二工序是在絕緣基板IlOB的一側(cè)表面上形成柵極絕緣層130B的工序(參照圖 44 (a)-圖 44 (c))。
首先，如圖44(a)和圖44(b)所示，在絕緣基板IlOB的一側(cè)表面上涂布含有鐵電體材料原料的溶液(例如PZT溶膠凝膠溶液)，由此形成含鐵電體材料原料的膜130B’。
其次，如圖44(c)所示，在含有鐵電體材料原料的膜130B’按壓平坦模具(有時(shí)也稱為平坦模)M2B。由此，使含有鐵電體材料原料的膜130B’平坦化。
其次，對平坦化后的含有鐵電體材料原料的膜130B’施行熱處理，由此在絕緣基板 IlOB的一側(cè)表面上形成柵極絕緣層130B(未圖示)。
(3)第三工序
第三工序是在柵極絕緣層130B上形成具有源極區(qū)域144B、漏極區(qū)域146B以及溝道區(qū)域142B的氧化物導(dǎo)電層140B的工序(參照圖44(d)-圖45(d))。
首先，如圖44 (d)所示，將含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的溶液(例如ITO溶膠凝膠溶液)涂布于柵極絕緣層130B上，由此形成含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜140B’。此外， 在含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的溶液中添加有完成時(shí)以使溝道區(qū)域142B的載流子濃度處于I X IO18CnT3-I X IO21CnT3范圍內(nèi)的濃度的雜質(zhì)。
其次,如圖45(a)-圖45(c)所不,使用凹凸模具M(jìn)3B對含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜140B’進(jìn)行模壓加工，該凹凸模具M(jìn)3B以如下方式形成其對應(yīng)于溝道區(qū)域142B的區(qū)域比對應(yīng)于源極區(qū)域144B的區(qū)域和對應(yīng)于漏極區(qū)域146B的區(qū)域凸出。此時(shí)，以使對應(yīng)于溝道區(qū)域142B的區(qū)域的含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜140B’的層厚在5nm-100nm范圍內(nèi)規(guī)定層厚的方式進(jìn)行模壓加工。由此，含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜140B’當(dāng)中的成為溝道區(qū)域142B的部分的層厚比其他部分薄。此外，凹凸模具M(jìn)3B具有對應(yīng)于元件分離區(qū)域的區(qū)域比對應(yīng)于溝道區(qū)域142B的區(qū)域凸出的結(jié)構(gòu)。由此，元件分離區(qū)域上去除含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜140B’ (參照圖45 (c))。凹凸模具M(jìn)3B也可具有對應(yīng)于元件分離區(qū)域的區(qū)域部分呈尖細(xì)狀的形狀。
其次，對含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜140B’施行熱處理，由此形成具有源極區(qū)域144B、漏極區(qū)域146B以及溝道區(qū)域142B的氧化物導(dǎo)電層140B。其結(jié)果，能夠制造具有圖45(d)所示底部柵極結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B。
3.實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B的效果
根據(jù)以上述方式制造的實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B，由于作為構(gòu)成溝道區(qū)域142B的材料使用氧化物導(dǎo)電性材料，因此能夠提高載流子濃度。此外，由于作為構(gòu)成柵極絕緣層130B的材料使用鐵電體材料，因此能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地進(jìn)行切換。其結(jié)果， 與現(xiàn)有的薄膜晶體管(場效應(yīng)晶體管)900相同，能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地控制大電流。
此外，根據(jù)實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B，僅需形成溝道區(qū)域142B的層厚比源極區(qū)域144B的層厚和漏極區(qū)域146B的層厚薄的氧化物導(dǎo)電層140B就能制造場效應(yīng)晶體管。因此，即使未如現(xiàn)有場效應(yīng)晶體管般以互異材料來形成溝道區(qū)域、源極區(qū)域以及漏極區(qū)域也可。其結(jié)果，能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量來制造上述優(yōu)異的場效應(yīng)晶體管。
此外，根據(jù)實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B，溝道區(qū)域的層厚比源極區(qū)域的層厚和漏極區(qū)域的層厚薄的氧化物導(dǎo)電層140B是使用模壓加工技術(shù)來形成的。因此，在實(shí)施模壓加工之后，無須實(shí)施光刻法處理等所謂“后加工處理”，也能簡便地制造場效應(yīng)晶體管，因此能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量來制造場效應(yīng)晶體管。
此外，根據(jù)實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B，將溝道區(qū)域142B的載流子濃度和層厚設(shè)定為對柵極120B施加斷開的控制電壓時(shí)溝道區(qū)域142B被耗盡的值。因此，即便提高了氧化物導(dǎo)電層的載流子濃度，也可充分降低斷開時(shí)所流通的電流量，并且可維持必要的導(dǎo)通/斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流。
此外，根據(jù)實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B，溝道區(qū)域142B的載流子濃度在 I X IO18CnT3-I X IO21CnT3范圍內(nèi)，溝道區(qū)域142B的層厚在5nm_100nm范圍內(nèi)。因此,可在維持必要的導(dǎo)通/斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流。
4.實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法的效果
根據(jù)實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法，無需在模壓加工實(shí)施后，施行光刻法處理等后加工處理，可簡便地制造場效應(yīng)晶體管。因此，能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量來制造上述優(yōu)異的場效應(yīng)晶體管。
此外，實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法，如上所述，依次包括形成柵極 120B的第一工序，形成柵極絕緣層130B的第二工序，形成具有源極區(qū)域144B、漏極區(qū)域 146B以及溝道區(qū)域142B的氧化物導(dǎo)電層140B的第三工序。因此，能制造由底部柵極構(gòu)成的實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B。
此外，根據(jù)實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法，在第三工序中，以使對應(yīng)于溝道區(qū)域142B的區(qū)域的含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜140B’的層厚在5nm-100nm范圍內(nèi)規(guī)定層厚的方式進(jìn)行模壓加工。因此，具有當(dāng)對柵極120B施加斷開的控制電壓時(shí)，溝道區(qū)域142B被耗盡的結(jié)構(gòu)。其結(jié)果，能制造可維持必要的導(dǎo)通/斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流的場效應(yīng)晶體管。
此外，根據(jù)實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法，在第三工序中包括如下工序使用模壓加工技術(shù)將含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜140B’的一部分去除而使元件分離。因此，可在同一基板內(nèi)制造彼此獨(dú)立的多個(gè)場效應(yīng)晶體管。
此外，根據(jù)實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法，在第一工序中，使用接觸印刷法將電鍍催化微粒122B 附著于形成柵極120B的部分。之后，對附著有該電鍍催化微粒 122B的區(qū)域施行無電解電鍍以形成柵極120B。從而，可將構(gòu)成柵極的材料僅供給于應(yīng)形成柵極120B的部位。
此外，根據(jù)實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法，在含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的溶液中添加有完成時(shí)使溝道區(qū)域142B的載流子濃度處于I X IO18CnT3-I X IO21CnT3范圍內(nèi)的濃度的雜質(zhì)。因此，可制造維持必要的導(dǎo)通/斷開電流比的同時(shí)以低驅(qū)動(dòng)電壓來控制大電流的場效應(yīng)晶體管。
[實(shí)施方案13的變形例I]
圖46是用于說明實(shí)施方案13的變形例I的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。圖46 (a)-圖46 (c)是各工序圖。
實(shí)施方案13的變形例I的場效應(yīng)晶體管的制造方法，基本上具有與實(shí)施方案13 的場效應(yīng)晶體管的制造方法相同的工序，但在第一工序的內(nèi)容上不同于實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法。即，在實(shí)施方案13的變形例I的場效應(yīng)晶體管的制造方法的第一工序中，如圖46(a)和圖46(b)所示，首先，對預(yù)定形成絕緣基板IlOB的柵極120B的部分采用接觸印刷法來附著通過與無電解電鍍用催化溶液(例如鎳、鈀、銀或是鉬的鹽的溶液)接觸而具有電鍍催化能力的離子123B。之后，施行無電解電鍍，如圖46(c)所示，在附著有電鍍催化能力的離子123B的區(qū)域形成由鉬(Pt)構(gòu)成的柵極120B。根據(jù)這種方法，也能夠與實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法相同地形成柵極120B。
[實(shí)施方案13的變形例2]
圖47是用于說明實(shí)施方案13的變形例2的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。圖47 (a)-圖47 (c)是各工序圖。
實(shí)施方案13的變形例2的場效應(yīng)晶體管的制造方法，基本上具有與實(shí)施方案13 的場效應(yīng)晶體管的制造方法相同的工序，但在第一工序的內(nèi)容上不同于實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法。即，在實(shí)施方案13的變形例2的場效應(yīng)晶體管的制造方法的第一工序中，首先，如圖47(a)和圖47(b)所示，對預(yù)定形成絕緣基板IlOB的柵極120B的部分采用接觸印刷法來接觸親液劑(例如FAS17)以施行親液處理。之后，對該已施行親液處理的區(qū)域124B供給含柵極原料的墨水施行熱處理，如圖47(c)所示形成柵極120B。通過上述方法，也能夠與實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法相同地形成柵極120B。
[實(shí)施方案13的變形例3]
圖48是用于說明實(shí)施方案13的變形例3的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。圖48 (a)-圖48 (e)是各工序圖。
實(shí)施方案13的變形例3的場效應(yīng)晶體管的制造方法，基本上具有與實(shí)施方案13 的場效應(yīng)晶體管的制造方法相同的工序，但在第一工序的內(nèi)容上不同于實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法。即，在實(shí)施方案13的變形例3的場效應(yīng)晶體管的制造方法的第一工序中，首先，如圖48(a)和圖48(b)所示，對預(yù)定形成絕緣基板IlOB的柵極120B的部分采用接觸印刷法來施行親液處理。之后，如圖48(c)和圖48(d)所示，將基板浸潰于具有電鍍催化能力的離子的溶液中，以使具電鍍催化能力的離子126B附著于已施行該親液處理的區(qū)域125B，之后，施行無電解電鍍。通過這些工序，如圖48 (e)所示，在附著有該電鍍催化能力的離子126B的區(qū)域形成由鉬(Pt)構(gòu)成的柵極120B。根據(jù)這種方法，也能夠與實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法相同地形 成柵極120B。
[實(shí)施方案13的變形例4]
圖49是用于說明實(shí)施方案13的變形例4的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。圖49 (a)-圖49 (e)是各工序圖。
實(shí)施方案13的變形例4的場效應(yīng)晶體管的制造方法，基本上具有與實(shí)施方案13 的場效應(yīng)晶體管的制造方法相同的工序，但在第一工序的內(nèi)容上不同于實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法。即，實(shí)施方案13的變形例4的場效應(yīng)晶體管的制造方法的第一工序中，如以下所示，使用模壓加工技術(shù)來形成柵極120B。
首先，通過熱處理來準(zhǔn)備成為氧化鎳鑭(LaNiO3)的功能液體材料。具體而言，準(zhǔn)備含有金屬無機(jī)鹽(硝酸鑭(六水合物)和醋酸鎳(四水合物))的溶液(溶劑2-甲氧基乙醇)。
其次，如圖49(a)和圖49(b)所示，在絕緣基板IlOB的一側(cè)表面，使用旋涂法來涂布功能液體材料(例如500rpm、25秒)。之后，將絕緣基板IlOB置于加熱板上以80°C干燥 I分鐘，形成氧化鎳鑭的前驅(qū)體層120B’ (層厚300nm)。
其次，如圖49(c)和圖49(d)所示，使用將對應(yīng)于柵極120B的區(qū)域以凹狀形成的凹凸模具M(jìn)la (高低差300nm)，在150°C下對前驅(qū)體層120B’施行模壓加工，由此在前驅(qū)體層120B’形成模壓結(jié)構(gòu)(凸部的層厚300nm、凹部的層厚50nm)。將施行模壓加工時(shí)的壓力設(shè)為5MPa。
其次，全面蝕刻前驅(qū)體層120B’，由此從除了對應(yīng)于柵極120B的區(qū)域以外的區(qū)域?qū)⑶膀?qū)體層完全去除(全面蝕刻工序)。全面蝕刻工序是使用濕式蝕刻技術(shù)(HF =HCl溶液) 進(jìn)行的而非采用真空處理而進(jìn)行。
之后，使用RTA裝置前驅(qū)體層120B’在第三溫度的650°C下熱處理10分鐘。通過該熱處理，如圖49(e)所示，從前驅(qū)體層120B’形成氧化鎳鑭所構(gòu)成的柵極120B。通過這種方法，也能夠與實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法相同地形成柵極120B。
因此，根據(jù)實(shí)施方案13的變形例1-4的場效應(yīng)晶體管的制造方法，與實(shí)施方案13 的場效應(yīng)晶體管的制造方法相同，可將構(gòu)成柵極的材料僅供給于應(yīng)形成柵極120B的部位。
此外，實(shí)施方案13的變形例1-4的場效應(yīng)晶體管的制造方法，除了第一工序以外具有與實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法相同的工序。因此，仍可發(fā)揮實(shí)施方案13 的場效應(yīng)晶體管的制造方法所具有的效果當(dāng)中的相對應(yīng)的效果。
[實(shí)施方案14]
圖50是用于說明實(shí)施方案14的場效應(yīng)晶體管200B而顯示的圖。圖50(a)是場效應(yīng)晶體管200B的剖面圖，圖50(b)是場效應(yīng)晶體管200B的俯視圖。
實(shí)施方案14的場效應(yīng)晶體管200B，基本上具有與實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管 100B相同的結(jié)構(gòu)，但柵極絕緣層的結(jié)構(gòu)不同于實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B。S卩，在實(shí)施方案14的場效應(yīng)晶體管200B中，如圖50所示，具有柵極絕緣層230B覆蓋柵極220B的區(qū)域呈凸 狀的結(jié)構(gòu)。此外，伴隨于此，氧化物導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)也不同。
如上所述，實(shí)施方案14的場效應(yīng)晶體管200B，柵極絕緣層和氧化物導(dǎo)電層的結(jié)構(gòu)雖不同于實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B，但作為構(gòu)成溝道區(qū)域242B的材料使用氧化物導(dǎo)電性材料。因此，能夠提高載流子濃度，此外，由于作為構(gòu)成柵極絕緣層230B的材料使用鐵電體材料，因此能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地進(jìn)行切換。其結(jié)果，與實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B的情況相同，能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地控制大電流。此外，僅需形成溝道區(qū)域 242B的層厚比源極區(qū)域244B的層厚和漏極區(qū)域246B的層厚薄的氧化物導(dǎo)電層就能制造場效應(yīng)晶體管。因此，與實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B的相同，能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量來制造上述優(yōu)異的場效應(yīng)晶體管。
此外，實(shí)施方案14的場效應(yīng)晶體管200B能夠通過依次具有第一工序至第三工序的場效應(yīng)晶體管的制造方法(實(shí)施方案14的場效應(yīng)晶體管的制造方法)來制造。以下，依照工序順序來說明實(shí)施方案14的場效應(yīng)晶體管200B的制造方法。
圖51和圖52是用于說明實(shí)施方案14的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。圖 51(a)-圖51(d)和圖52(a)-圖52(d)是各工序圖。
(I)第一工序
第一工序是在絕緣基板210B的一側(cè)表面上形成柵極220B的工序(參照圖 51 (a))。與實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管的制造方法相同。與實(shí)施方案13的變形例1_4的場效應(yīng)晶體管的制造方法相同也可。
⑵第二工序
第二工序是在絕緣基板210B的一側(cè)表面上形成具有如下結(jié)構(gòu)的柵極絕緣層230B 的工序(參照圖51 (b)-圖51 (d)):對應(yīng)于溝道區(qū)域242B的區(qū)域比對應(yīng)于源極區(qū)域244B的區(qū)域和對應(yīng)于漏極區(qū)域246B的區(qū)域凸出
首先，如圖51 (b)所示，將含有鐵電體材料原料的溶液涂布于絕緣基板210B的一側(cè)表面上，由此形成含有鐵電體材料原料的膜230B’。
其次，如圖51(c)所示，在含有鐵電體材料原料的膜230B’按壓平坦模具M(jìn)4B，以使含有鐵電體材料原料的膜230B’平坦化。
其次，如圖51(d)所示，使用凹凸模具M(jìn)5B對含有鐵電體材料原料的膜進(jìn)行模壓加工，該凹凸模具M(jìn)5B以如下方式構(gòu)成其對應(yīng)于源極區(qū)域244B的區(qū)域和對應(yīng)于漏極區(qū)域 146B的區(qū)域比對應(yīng)于溝 道區(qū)域242B的區(qū)域凸出。
其次，對已施行模壓加工的含有鐵電體材料原料的膜230B’施行熱處理，由此在絕緣基板210B的一側(cè)表面上形成柵極絕緣層230B(未圖示)。
(3)第三工序
第三工序是在柵極絕緣層230B上形成具有源極區(qū)域244B、漏極區(qū)域246B以及溝道區(qū)域242B的氧化物導(dǎo)電層240B的工序(參照圖52(a)-圖52(d))。
首先，如圖52(a)所示，將含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的溶液涂布在絕緣基板210B的一側(cè)表面上形成含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜240B’。此外，在含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的溶液中添加有完成時(shí)以使溝道區(qū)域242B的載流子濃度處于 I X 1018cm_3-l X 1021cm_3范圍內(nèi)的濃度的雜質(zhì)。
其次，如圖52(b)所示，使用平坦模具M(jìn)6B對含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜 240B’進(jìn)行模壓加工，以使含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜240B’平坦化。此時(shí)，以使對應(yīng)于溝道區(qū)域242B的區(qū)域的含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜240B’的層厚在5nm-100nm范圍內(nèi)規(guī)定層厚的方式進(jìn)行模壓加工。
其次，如圖52(c)所示，使用將對應(yīng)于元件分離區(qū)域的區(qū)域以凸?fàn)钚纬傻陌纪鼓＞進(jìn)7B，對含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜240B’進(jìn)一步施行模壓。由此，從元件分離區(qū)域上將含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜240B’去除。
其次，對含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜240B’施行熱處理，由此形成具有源極區(qū)域244B、漏極區(qū)域246B以及溝道區(qū)域242B的氧化物導(dǎo)電層240B。其結(jié)果，可制造具有圖 52(d)所示底部柵極結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案14的場效應(yīng)晶體管100B。
[實(shí)施方案15]
圖53是用于說明實(shí)施方案15的場效應(yīng)晶體管300B而顯示的圖。圖53(a)是場效應(yīng)晶體管300B的剖面圖，圖53(b)是場效應(yīng)晶體管300B的俯視圖。
實(shí)施方案15的場效應(yīng)晶體管300B，基本上具有與實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管 100B相同的構(gòu)成，但在具有頂部柵極結(jié)構(gòu)這點(diǎn)上不同于實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B。 即，在實(shí)施方案15的場效應(yīng)晶體管300B中，如圖53所示，在絕緣基板310B的上方具有依次形成氧化物導(dǎo)電層340B、柵極絕緣層330B、柵極320B的結(jié)構(gòu)。
如此地，實(shí)施方案15的場效應(yīng)晶體管300B在具有頂部柵極結(jié)構(gòu)這點(diǎn)上不同于實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管100B，但作為構(gòu)成溝道區(qū)域342B的材料使用氧化物導(dǎo)電性材料。 因此，能夠提高載流子濃度，此外，由于作為構(gòu)成柵極絕緣層330B的材料使用鐵電體材料，因此能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地進(jìn)行切換。其結(jié)果，與實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管相同地能以低驅(qū)動(dòng)電壓來快速地控制大電流。此外，僅需形成溝道區(qū)域342B的層厚比源極區(qū)域344B 的層厚和漏極區(qū)域346B的層厚薄的氧化物導(dǎo)電層340B就能制造場效應(yīng)晶體管。其結(jié)果， 與實(shí)施方案13的場效應(yīng)晶體管相同地，能以相較于過去大幅減少的原材料和制造能量來制造上述優(yōu)異的場效應(yīng)晶體管。
此外，實(shí)施方案15的場效應(yīng)晶體管300B能通過依次具有第一工序至第三工序的場效應(yīng)晶體管的制造方法(實(shí)施方案15的場效應(yīng)晶體管的制造方法)來制造。以下，依照工序順序說明實(shí)施方案15的場效應(yīng)晶體管300B的制造方法。
圖54和圖55是用于說明實(shí)施方案15的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。圖 54(a)-圖54(e)和圖55(a)-圖55(c)是各工序圖。
(I)第一工序
第一工序是在絕緣基板310B的一側(cè)表面上形成具有源極區(qū)域344B、漏極區(qū)域 346B以及溝道區(qū)域342B的氧化物導(dǎo)電層340B的工序(參照圖54(a)-圖54(c))。
首先，如圖54(a)和圖54(b)所示，在絕緣基板310B的一側(cè)表面上涂布含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的溶液，形成含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜340B’。
其次，如圖54(c)所示，使用凹凸模具M(jìn)8B對含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜 340B’進(jìn)行模壓加工，該凹凸模具M(jìn)8B以如下方式構(gòu)成其對應(yīng)于溝道區(qū)域342B的區(qū)域比對應(yīng)于源極區(qū)域344B的區(qū)域和對應(yīng)于漏極區(qū)域346B的區(qū)域凸出。此時(shí)，以使對應(yīng) 于溝道區(qū)域342B的區(qū)域的含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜340B’的層厚成在5nm-100nm范圍內(nèi)規(guī)定層厚的方式進(jìn)行模壓加工。由此，含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜340B’當(dāng)中成為溝道區(qū)域342B的部分的層厚比其他部分薄。此外，凹凸模具M(jìn)8B具有對應(yīng)于元件分離區(qū)域的區(qū)域比對應(yīng)于溝道區(qū)域342B的區(qū)域更凸的結(jié)構(gòu)。從而，從元件分離區(qū)域上去除含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜340B’(參照圖54(c))。
其次，對含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜340B’施行熱處理以形成具有源極區(qū)域 344B、漏極區(qū)域346B以及溝道區(qū)域342B的氧化物導(dǎo)電層340B(未圖示)。
(2)第二工序
第二工序是在具有源極區(qū)域344B、漏極區(qū)域346B以及溝道區(qū)域342B的氧化物導(dǎo)電層340B上形成柵極絕緣層330B的工序(參照圖54(d)和圖52(e))。
首先，如圖52(d)所示，將含有鐵電體材料原料的溶液涂布于絕緣基板310B的一側(cè)表面上以形成含有鐵電體材料原料的膜330B’。
其次，使用平坦模具M(jìn)9B對含有鐵電體材料原料的膜330B’進(jìn)行模壓加工，以使含有鐵電體材料原料的膜330B’平坦化。
其次，對平坦化后的含有鐵電體材料原料的膜330B’施行熱處理以形成柵極絕緣層330B(未圖示)。
(3)第三工序
第三工序是在柵極絕緣層330B上形成柵極320B的工序(參照圖55(a)-圖 55(c))。
首先，如圖55(a)所示，將至少在凸部分附著有電鍍催化微粒322B的凹凸模具 MlOB按壓于柵極絕緣層330B上，從而如圖55 (b)所示，在柵極絕緣層330B的預(yù)定形成柵極320B的部分上附著電鍍催化微粒322B。
其次，施行無電解電鍍，在附著有電鍍催化微粒322B的區(qū)域形成例如由鉬(Pt)構(gòu)成的柵極320B。
此外，第三工序也可適用實(shí)施方案13的變形例1-4的場效應(yīng)晶體管的制造方法的第一工序的方法。
通過這種方法，可制造具有頂部柵極結(jié)構(gòu)的實(shí)施方案15的場效應(yīng)晶體管300B。
以下通過實(shí)施例來表示能夠使用模壓加工技術(shù)來制造本發(fā)明一場效應(yīng)晶體管。
[實(shí)施例5]
I.場效應(yīng)晶體管400B的制作
圖56是用于說明實(shí)施例5的場效應(yīng)晶體管的制造方法而顯示的圖。圖56(a)-圖 56(e)是各工序圖。圖57是用于說明實(shí)施例5所使用的凹凸模具M(jìn)llB而顯示的圖。圖58 是用于說明實(shí)施例5所使用的模壓加工裝置700B而顯示的圖。此外，在圖58中，附圖標(biāo)記 710B表示下模，附圖標(biāo)記712B表示隔熱板，附圖標(biāo)記714B表示加熱器，附圖標(biāo)記716B表示載置部，附圖標(biāo)記718B表示吸引部，附圖標(biāo)記720B表示上模，附圖標(biāo)記722B表示加熱器， 附圖標(biāo)記724B表示固定部，附圖標(biāo)記726B表示石英玻璃基材。
在本實(shí)施例中，通過依次實(shí)施以下所示的“基底Pt基板準(zhǔn)備工序”、“PZT層形成工序”、“ ITO層形成工序”、“模壓加工工序”以及“ ITO層燒制工序”來制造實(shí)施例5的場效應(yīng)晶體管400B。以下，依照工序順序說明實(shí)施方案4的場效應(yīng)晶體管400B的制造方法。
(I)基底Pt基板準(zhǔn)備工序
首先，如圖56(a)所示，準(zhǔn)備基底Pt基板(在Si基板412B上形成有SiO2層414B 的絕緣基板410B的整個(gè)面上形 成作為柵極420B的Pt層而制得/田中貴金屬制)。此外， 之所以在絕緣基板410B的整個(gè)面上形成柵極(Pt層)420，使為了在使用平坦模具進(jìn)行模壓時(shí)能夠均勻地模壓。
(2)柵極絕緣層形成工序
其次，如圖56 (b)所示，在基底Pt基板上形成了作為柵極絕緣層430B的PZT層。在柵極絕緣層(PZT層)430的形成上重復(fù)四次如下操作首先，在基底Pt基板上，以2500rpm、 25秒的旋涂條件涂布作為含有鐵電體材料原料的溶液的PZT溶膠凝膠溶液(三菱材料制)，在加熱板上以220°C干燥5分鐘。之后,在加熱板上以350°C煅燒10分鐘，進(jìn)而使用 RTA裝置以650°C、20分鐘的條件使PZT層結(jié)晶，由此形成柵極絕緣層430B。
(3) ITO層形成工序
其次，通過5分鐘的UV清洗(λ = 254nm)，從PZT基板去除有機(jī)殘?jiān)?，如圖56(c)所示，形成了作為含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜的ITO層440B’。關(guān)于ITO 層440B’的形成，首先，在柵極絕緣層(PZT層)430上，以2500rpm、25秒的旋涂條件涂布作為含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的溶液的ITO溶膠凝膠溶液(高純度化學(xué)制/原液 稀釋劑=1 1.5)。之后，通過在加熱板上以150°C、5分鐘的條件進(jìn)行干燥來形成了 ITO層440B’。此外，在ITO溶膠凝膠溶液添加有完成時(shí)以使溝道區(qū)域的載流子濃度在 I X 1018cm_3-l X 1021cm_3范圍內(nèi)的濃度的雜質(zhì)。
(4)模壓加工工序
之后，基于提高ITO層440B’的脫模性的目的，在ITO層440B’上以旋涂涂布脫模劑HD-IlOl (大金化成制)之后，在加熱板上以60°C、5分鐘的條件進(jìn)行干燥。此外，模具側(cè)的脫模處理是通過浸涂型(dip coat)脫模劑ZH-IlOl (大金化成制)來進(jìn)行。
其次，如圖56(d)所示，使用凹凸模具M(jìn)llB (參照圖57)對ITO層440B’進(jìn)行模壓加工，該凹凸模具M(jìn)llB以如下方式形成其對應(yīng)于溝道區(qū)域442B(參照圖56(e))的區(qū)域比對應(yīng)于源極區(qū)域/漏極區(qū)域444B(參照圖56(e))的區(qū)域凸出。模壓加工是使用模壓加工裝置700B(東芝機(jī)械制的模壓加工裝置ST50/參照圖58)來進(jìn)行。
此夕卜，凹凸模具M(jìn)llB如圖57所示，在IOmmXlOmm的正方形的中央部具有 2mmX2mm的圖案區(qū)域，在該圖案區(qū)域中形成有寬度Ιμπκ高度150nm的晶格狀圖案。凹凸模具M(jìn)llB通過雙面膠帶而固定于石英玻璃基材726B。
模壓加工的按壓力設(shè)定為0.3kN(3MPa、lcmD )，在施加按壓力時(shí)從70°C開始升溫，在保持按壓力的狀態(tài)下加熱至180°C。并且，保持時(shí)間設(shè)定為15分鐘。之后，用水進(jìn)行冷卻，當(dāng)溫度變成70°C時(shí)進(jìn)行脫模處理。
(5) ITO層燒制工序
其次，在加熱板上以400°C、10分鐘的條件進(jìn)行ITO層440B’的燒制。之后，使用 RTA裝置以650°C、30分鐘(前半個(gè)15分鐘在氧環(huán)境氣氛下，后半個(gè)15分鐘在氮環(huán)境氣氛下)的條件加熱ITO層440B’以使ITO層結(jié)晶化，由此形成結(jié)晶化ITO層440B。
經(jīng)由以上工序，制得實(shí)施例5的場效應(yīng)晶體管400B。
2.場效應(yīng)晶體管400B的評估
(I)場效應(yīng)晶體管400B的結(jié)構(gòu)
圖59是用于說明實(shí)施例5的場效應(yīng)晶體管400B而顯示的圖。圖59 (a)是場效應(yīng)晶體管400B的剖面圖。此外，圖59(b)是進(jìn)行電氣測定時(shí)場效應(yīng)晶體管400B的俯視圖。此夕卜，圖59(c)是進(jìn)行電氣測定時(shí)場效應(yīng)晶體管400B的剖面圖。
在實(shí)施例5的場效應(yīng)晶體管400B中，如圖59所示，被凹凸模具M(jìn)llB的凸部模壓的部分成為溝道區(qū)域442B。此外，被凹凸模具M(jìn)llB的凹部模壓的部分成為源極/漏極區(qū)域 444B。
(2)場效應(yīng)晶體管400B表面狀態(tài)
使用激光顯微鏡0LS-3000 (奧林巴斯制)和SPM(SlInanotechnology制)來觀察所制得的場效應(yīng)晶體管400B的ITO層燒制工序前的ITO層440B’和ITO層燒制工序后的 ITO層440B的狀態(tài)。
圖60是用于說明ITO層表面狀態(tài)而顯示的圖。圖60 (a)的左側(cè)照片是ITO層燒制工序前的ITO層440B’的激光顯微鏡照片。此外，圖60(a)的右側(cè)照片是放大左側(cè)照片中用虛線包圍的區(qū)域的圖。此外，圖60(b)是ITO層燒制工序后的ITO層440B的SPM照片。 此外，在圖60(b)，中央部中凹陷的部分是對應(yīng)于溝道區(qū)域442B的區(qū)域。
在實(shí)施例5的場效應(yīng)晶體管400B中，從圖60(a)中可知可得到在整個(gè)圖案區(qū)域上激光顯微鏡的深淺差異小(即高低差小)的均勻的結(jié)構(gòu)。此外，從圖60(b)中可知在長度約I μ m的溝道區(qū)域442B與源極/漏極區(qū)域444B之間形成有50nm_60nm的高低差。
(3)場效應(yīng)晶體管400B的電性能
首先，用I %氫氟酸對ITO層440B的端部進(jìn)行濕式蝕刻，使下部柵極420B露出之后觸碰柵極用探針。之后，如圖59(b)和圖59(c)所示，對位于挾持溝道區(qū)域442B的位置的兩個(gè)源極/漏極區(qū)域444B分別觸碰源極用探針和漏極用探針(圖59中，參照附圖標(biāo)記 IVl)。
之后，使用半導(dǎo)體參數(shù)分析儀(Agilent制)來測定場效應(yīng)晶體管400B的電性能 (漏極電流Id與柵極電壓\間的I11-Ve特性、漏極電流Id與漏極電壓Vd間的Id-Vd特性)。
圖61是用于說明實(shí)施例5的場效應(yīng)晶體管400B的電性能而顯示的圖。圖61 (a) 是表示I11-Ve特性的圖。此外，圖61(b)是表示Id-Vd特性的圖。此外，當(dāng)測定I11-Ve特性時(shí)， 在將漏極電壓Vd固定于2. 5V的狀態(tài)下以-3V-+3V的范圍掃描柵極電壓\。
從圖61 (a)中可確認(rèn)實(shí)施例5的場效應(yīng)晶體管400B具有磁滯特性，從而體現(xiàn)出作為晶體管內(nèi)存的作用(圖中，參照附圖標(biāo)記IVl所示的特性曲線)。進(jìn)而，得到4位數(shù)左右的0N/0FF比，并且得到O. 5V的內(nèi)存窗口特性。此外，從圖61 (b)中可確認(rèn)實(shí)施例5的場效應(yīng)晶體管400B體現(xiàn)出作為晶體管的作用。
[實(shí)施例6]
I.場效應(yīng)晶體管500B的制作
圖62是用于說明實(shí)施例6所使用的凹凸模具M(jìn)l2B而顯示的圖。
除了在實(shí)施模壓加工工序時(shí)使用圖62所示的凹凸模具M(jìn)12B以外，與實(shí)施例5相同地進(jìn)行處理，從而制造了實(shí)施例6的場效應(yīng)晶體管500B。
此夕卜，凹凸模具M(jìn)12B如圖62所示，在IOmmXlOmm的正方形的中央部具有 4mmX4mm的圖案區(qū)域。在該圖案區(qū)域中形成有寬度10 μ m、高度350nm的晶格狀圖案。
2.場效應(yīng)晶體管500B的評估
(I)場效應(yīng)晶體管500B表面狀態(tài)
使用激光顯微鏡0LS-3000 (奧林巴斯制)和SEM(日立HT/S-4100)來觀察所制得的場效應(yīng)晶體管500B的ITO層燒制工序前的ITO層和ITO層燒制工序后的ITO層的狀態(tài)。
圖63是用于說明ITO層表面狀態(tài)而顯示的圖。圖63(a)的左側(cè)照片是ITO層燒制工序前的ITO層的激光顯微鏡照片。此外，圖63(a)的右側(cè)照片是放大左側(cè)照片中用虛線包圍的區(qū)域的圖。此外，圖63(b)是ITO層燒制工序后的ITO層的剖面SEM照片。此外， 若放大圖63(b)中附圖標(biāo)記R所示的區(qū)域，則可觀察到溝道區(qū)域Rl與源極/漏極區(qū)域R2， 若將其放大則可觀察到Pt層、PZT層以及ITO層。
在實(shí)施例6的場效應(yīng)晶體管500B中，從圖63 (a)中可知與實(shí)施例5相同地可得到在整個(gè)圖案區(qū)域上激光顯微鏡的深淺差異小(即高低差小)的均勻的結(jié)構(gòu)。此外，從圖 63(b)中可知在溝道區(qū)域中，于Pt層上形成有PZT層(130nm)和ITO層(20nm)。此外，在源極/漏極區(qū)域中，于Pt層上形成有PZT層(130nm)和ITO層(75nm)。
(2)場效應(yīng)晶體管500B的電性能
與實(shí)施例5相同地，評估實(shí)施例6的場效應(yīng)晶體管500B的電性能。但是，在實(shí)施例6中，由于實(shí)驗(yàn)上的原因，無法如圖59(b)和圖59(c)所示附圖標(biāo)記IVl般測定電性能。 因此，以圖59(b)和圖59(c)所示附圖標(biāo)記IV2來測定電性能。即，在實(shí)施例6中作為被測定電性能對象的場效應(yīng)晶體管并非使用場效應(yīng)晶體管500B，而是使用圖59(b)和圖59(c) 所示的以如下方式形成的測定用場效應(yīng)晶體管(未圖示)對應(yīng)于“源極/漏極區(qū)域”的區(qū)域(層厚75nm的ITO層)與溝道區(qū)域相對應(yīng)，兩個(gè)測定端子與源極和漏極相對應(yīng)。
如此地，在實(shí)施例6中作為被測定電性能對象的測定用場效應(yīng)晶體管不同于實(shí)施例6的場效應(yīng)晶體管500B，正確而言不能說是本發(fā)明的場效應(yīng)晶體管，但只要該測定用場效應(yīng)晶體管能體現(xiàn)出作為晶體管的作用，就說明將層厚20nm的ITO層作為溝道區(qū)域的實(shí)施例6的場效應(yīng)晶體管500B體現(xiàn)出作為晶體管的作用是不言而喻的。
圖64是用于說明所述測定用場效應(yīng)晶體管的電性能而顯示的圖。圖64(a)是表示漏極電流Id與柵極電壓Ve間的I11-Ve特性的圖，圖64(b)是表示漏極電流Id與漏極電壓 Vd間的Id-Vd特性的圖。此外，當(dāng)測定I11-Ve特性時(shí)，在將漏極電壓Vd固定于2. 5V的狀態(tài)下以-6V-+6V的范圍來掃描柵極電壓\。
從圖64(a)能夠確認(rèn)本實(shí)施例的測定用場效應(yīng)晶體管具有磁滯特性，從而體現(xiàn)出作為晶體管內(nèi)存的作用。而且，可得到五位數(shù)的0N/0FF比，并且得到2V的內(nèi)存窗口特性。 此外，從圖64(b)能夠確認(rèn)該測定用場效應(yīng)晶體管體現(xiàn)出作為晶體管的作用。從而，將層厚 20nm的ITO層作為溝道區(qū)域的實(shí)施例6的場效應(yīng)晶體管500B體現(xiàn)出作為晶體管的作用是不言而喻的。
以上，雖說明了各實(shí)施方案的場效應(yīng)晶體管及其制造方法，但本發(fā)明不限于此，可在不脫離其主旨的范圍內(nèi)實(shí)施，例如，可有如下變形。
(I)在上述各實(shí)施方案中，作為氧化物導(dǎo)電材料使用了銦錫氧化物(ITO)JS 本發(fā)明不限于此。例如，作為氧化物導(dǎo)電材料能夠使用氧化銦(In2O3)、摻雜銻的氧化錫 (Sb-SnO2)、氧化鋅(ZnO)、摻雜鋁的氧化鋅(Al-ZnO)、摻雜鎵的氧化鋅(Ga-ZnO)、氧化釕 (RuO2)、氧化銥(IrO2)、氧化錫(SnO2)、一氧化錫SnO或摻雜鈮的二氧化鈦(Nb-TiO2)等。 此外，作為其他氧化物導(dǎo)電材料，能夠使用銦鎵鋅復(fù)合氧化物(IGZO)、摻雜鎵的氧化銦 (In-Ga-O(IGO))、摻雜銦的氧化鋅(In-Zn-O(IZO))等無定形導(dǎo)電性氧化物。此外，作為其他氧化物導(dǎo)電材料能夠使用鈦酸鍶(SrTiO3)、摻雜鈮的鈦酸鍶(Nb-SrTiO3)、鍶鋇復(fù)合氧化物(SrBaO2)、銀韓復(fù)合氧化物(SrC a02)、釕酸銀(SrRuO3)、氧化鎳鑭(LaNiO3)、氧化鈦鑭(LaTiO3)、氧化銅鑭(LaCuO3)、氧化鎳釹(NdNiO3)、氧化鎳釔(YNiO3)、氧化鑭韓猛復(fù)合氧化物(LCMO)、鉛酸鋇(BaPbO3)、LSCO (LaxSr1^xCuO3)、LSMO (La1^xSrxMnO3)、YBCO (YBa2Cu3O7J、 LNTO(La(Ni1-Jix) O3)、LSTO((La1^xSrx) TiO3)、S TRO(Sr (Ti1^xRux) O3)、其他鈣鈦礦型導(dǎo)電性氧化物或是焦綠石型導(dǎo)電性氧化物。
(2)在上述各實(shí)施方案中，作為鐵電體材料使用了 PZT(Pb(Zrx Ti1JO3)，但本發(fā)明不限于此。例如，作為鐵電體材料能夠使用摻雜Nb的PZT、摻雜La的PZT、鈦酸鋇(BaTiO3)、鈦酸鉛(PbTiO3)、BTO (Bi4Ti3O12)、BLT (Bi4_xLaxTi3012)、SBT (SrBi2Ta2O9)、 BZN(Bi15Zn10Nb15O7)幽佑幽或鉍鐵氧體(BiFeO3)。
(3)在上述各實(shí)施方案中，雖使用由鐵電體材料構(gòu)成的柵極絕緣層，但本發(fā)明不限于此。例如，還能夠使用順電體材料(例如BZN(Bih5ZnuNbh5O7'或BST(BaxSr1JTi3O12)構(gòu)成的柵極絕緣層。
(4)在上述各實(shí)施方案中，作為用于柵極的材料使用了 Pt和氧化鎳鑭(LaNiO3), 但本發(fā)明不限于此。例如，在用于柵極的材料能夠使用Au、Ag、Al、Ti、IT0、In203、Sb_In203、 Nb-TiO2,ZnO、Al-ZnO、Ga-ZnO, IGZO、RuO2, IrO2,以及 Nb-STO、SrRuO3,LaNiO3,BaPbO3^LSCO, LSMO、YBC0、其他鈣鈦礦型導(dǎo)電性氧化物。此外，作為用于其他柵極的材料還能夠使用焦綠石型導(dǎo)電性氧化物和無定形導(dǎo)電性氧化物。
(5)在上述各實(shí)施方案中，作為絕緣基板使用了石英玻璃(SiO2)基板，但本發(fā)明不限于此。例如，作為絕緣基板能夠使用在Si基板表面通過SiO2層和Ti層而形成有STO(SrTiO3)層的絕緣基板、Si02/Si基板、氧化鋁(Al2O3)基板、SRO(SrRuO3)基板或 STO(SrTiO3)基板。
(6)在上述各實(shí)施方案中，作為固體基板使用了至少一側(cè)面具有絕緣性的絕緣基板，但本發(fā)明不限于此。例如，還能夠使用Si基板、SiC基板等半導(dǎo)體基板。
(7)在本發(fā)明的一場效應(yīng)晶體管中，氧化物導(dǎo)電層、柵極及柵極絕緣層均可使用液體材料來形成。
(8)在本發(fā)明的一場效應(yīng)晶體管中，氧化物導(dǎo)電層、柵極及柵極絕緣層均可具有鈣鈦礦結(jié)構(gòu)。
(9)在本發(fā)明的一場效應(yīng)晶體管中，氧化物導(dǎo)電層、柵極及柵極絕緣層 均可不采用真空處理而形成。
從而，上述各實(shí)施方案是為了說明這些實(shí)施方案而記載，并非為了限定本發(fā)明而記載。而且，包括各實(shí)施方案的其他組合在內(nèi)的本發(fā)明范圍內(nèi)的變形例也在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種功能設(shè)備的制造方法，其特征在于，包括 功能固體材料前驅(qū)體層形成工序，通過在基材上涂布功能液體材料來形成功能固體材料的前驅(qū)體層； 干燥工序，將所述前驅(qū)體層以80°c -250°C范圍內(nèi)的第一溫度加熱； 模壓工 序，在將所述前驅(qū)體層加熱至80°C _300°C范圍內(nèi)的第二溫度的狀態(tài)下，對所述前驅(qū)體層施行模壓加工，由此在所述前驅(qū)體層形成模壓結(jié)構(gòu)； 功能固體材料層形成工序，將所述前驅(qū)體層以高于所述第二溫度的第三溫度進(jìn)行熱處理，由此從所述前驅(qū)體層形成所述功能固體材料層。
2.權(quán)利要求I所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于，在所述模壓工序中以lMPa-20MPa范圍內(nèi)的壓力來施行模壓加工。
3.權(quán)利要求I或2所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于，在所述模壓工序中使用被加熱至80°C _300°C范圍內(nèi)的第四溫度的模具來施行模壓加工。
4.權(quán)利要求I或2所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于，在所述模壓工序中，至少對所述前驅(qū)體層表面施行脫模處理或?qū)λ瞿＞叩哪好媸┬忻撃Ｌ幚碇?，再對所述前?qū)體層施行模壓加工。
5.權(quán)利要求I或2所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于，所述功能液體材料是含有選自含有金屬烷氧基化合物的溶液、含有金屬有機(jī)酸鹽的溶液、含有金屬無機(jī)酸鹽的溶液、含有金屬齒化物的溶液、含有包含金屬、氮、氫的無機(jī)化合物的溶液、含有金屬氫化物的溶液、含有金屬納米粒子的溶液以及陶瓷微粒子中的至少一種的溶液。
6.權(quán)利要求5所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于， 所述功能液體材料是選自所述含有金屬烷氧基化合物的溶液、所述含有金屬有機(jī)酸鹽的溶液以及所述含有金屬無機(jī)酸鹽的中的至少一種； 從所述模壓工序的所述前驅(qū)體層形成所述功能固體材料層時(shí)的體積收縮率在30% -90%范圍內(nèi)。
7.權(quán)利要求5所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于， 所述功能液體材料是含有選自所述含有金屬齒化物的溶液、所述含有包含金屬、氮與氫的無機(jī)化合物的溶液、所述含有金屬氫化物的溶液、所述含有金屬納米粒子的溶液以及所述陶瓷微粒子中的至少一種的溶液， 所述功能固體材料層形成工序中從所述前驅(qū)體層形成所述功能固體材料層時(shí)的體積收縮率在1% -30%范圍內(nèi)。
8.權(quán)利要求5所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于，在所述功能固體材料層形成工序中，通過在含氧環(huán)境氣氛下進(jìn)行熱處理來形成由金屬氧化物陶瓷所構(gòu)成的功能固體材料層。
9.權(quán)利要求5所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于，在所述功能固體材料層形成工序中，通過在還原環(huán)境氣氛下進(jìn)行熱處理來形成由金屬所構(gòu)成的功能固體材料層。
10.權(quán)利要求I或2所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于，在所述模壓工序中，通過所述功能固體材料層形成工序中的熱處理來形成在層厚最薄區(qū)域產(chǎn)生裂紋的模壓結(jié)構(gòu)。
11.權(quán)利要求I或2所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于，在所述模壓工序與所述功能固體材料層形成工序之間，進(jìn)一步包括如下工序在已施行模壓加工的所述前驅(qū)體層當(dāng)中層厚最薄的區(qū)域，以所述前驅(qū)體層被完全去除的條件對所述前驅(qū)體層進(jìn)行全面蝕刻。
12.權(quán)利要求10所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于， 在所述功能固體材料前驅(qū)體層形成工序中，作為所述基材使用在表面具有對所述前驅(qū)體層的親和性互異的兩個(gè)區(qū)域的基材； 在所述模壓工序中，以如下方式在所述前驅(qū)體層形成模壓結(jié)構(gòu)所述兩個(gè)區(qū)域當(dāng)中對所述前驅(qū)體層的親和性相對高的第一區(qū)域的層厚比所述兩個(gè)區(qū)域當(dāng)中對所述前驅(qū)體層的親和性相對低的第二區(qū)域的層厚厚。
13.權(quán)利要求11所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于， 在所述功能固體材料前驅(qū)體層形成工序中，作為所述基材使用在表面具有對所述前驅(qū)體層的親和性互異的兩個(gè)區(qū)域的基材； 在所述模壓工序中，以如下方式在所述前驅(qū)體層形成模壓結(jié)構(gòu)所述兩個(gè)區(qū)域當(dāng)中對所述前驅(qū)體層的親和性相對高的第一區(qū)域的層厚比所述兩個(gè)區(qū)域當(dāng)中對所述前驅(qū)體層的親和性相對低的第二區(qū)域的層厚厚。
14.權(quán)利要求I或2所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于， 所述功能設(shè)備是薄膜晶體管； 所述功能固體材料層是選自所述薄膜晶體管的柵極層、柵極絕緣層、源極層、漏極層、溝道層以及配線層中的至少一個(gè)層。
15.權(quán)利要求I或2所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于， 所述功能設(shè)備是具有壓電體層的驅(qū)動(dòng)器； 所述功能固體材料層是所述壓電體層。
16.權(quán)利要求I或2所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于， 所述功能設(shè)備是在基材上具有多個(gè)晶格層的光學(xué)設(shè)備； 所述功能固體材料層為所述晶格層。
17.一種薄膜晶體管，其特征在于， 其具備氧化物導(dǎo)電層，其包括源極區(qū)域、漏極區(qū)域以及溝道區(qū)域；柵極，其控制所述溝道區(qū)域的導(dǎo)通狀態(tài)；柵極絕緣層，其形成于所述柵極與所述溝道區(qū)域之間，由鐵電體材料或順電體材料構(gòu)成， 所述溝道區(qū)域的層厚比所述源極區(qū)域的層厚和所述漏極區(qū)域的層厚薄， 所述溝道區(qū)域的層厚比所述源極區(qū)域的層厚和所述漏極區(qū)域的層厚薄的所述氧化物導(dǎo)電層是使用權(quán)利要求I或2所述的功能設(shè)備的制造方法而形成。
18.權(quán)利要求17所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述溝道區(qū)域的載流子濃度和層厚設(shè)定為當(dāng)所述薄膜晶體管處于斷開狀態(tài)時(shí)所述溝道區(qū)域整體被耗盡的值； 且所述溝道區(qū)域的載流子濃度在I X IO15CnT3-I X IO21CnT3范圍內(nèi)； 所述溝道區(qū)域的層厚在5nm-100nm范圍內(nèi)。
19.一種壓電式噴墨頭，其具備空腔構(gòu)件；振動(dòng)板，其安裝于所述空腔構(gòu)件的一側(cè)，并形成有壓電體層；噴嘴板，其安裝于所述空腔構(gòu)件的另一側(cè)，并形成有噴嘴孔；墨盒，其被所述空腔構(gòu)件、所述振動(dòng)板以及所述噴嘴板劃分；所述壓電式噴墨頭的特征在于，所述壓電體層和/或是所述空腔構(gòu)件是使用權(quán)利要求I或2所述的功能設(shè)備的制造方法而形成。
20.權(quán)利要求I或2所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于， 所述功能性固定材料前驅(qū)體層形成工序的所述功能液體材料是溶膠凝膠溶液，且所述功能固體材料是鐵電體材料； 所述干燥工序的所述第一溫度在120°C _250°C范圍內(nèi)； 所述模壓工序的所述第二溫度高于所述第一溫度且在150°C -300°C范圍內(nèi)。
21.權(quán)利要求I或2所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于， 所述第一溫度在120°C _200°C范圍內(nèi)， 所述第二溫度高于所述第一溫度且在175°C _300°C范圍內(nèi)。
22.權(quán)利要求I或2所述的功能設(shè)備的制造方法，其特征在于，在所述模壓工序中，以于lMPa-20MPa范圍內(nèi)的壓力來施行模壓加工。
23.一種薄膜晶體管，其具備源極和漏極；溝道層，其位于所述源極與所述漏極之間；柵極，其控制所述溝道層的導(dǎo)通狀態(tài)；柵極絕緣層，其形成于所述柵極與所述溝道區(qū)域之間，由鐵電體材料構(gòu)成； 所述薄膜晶體的特征在于，所述柵極絕緣層是使用權(quán)利要求20所述的功能設(shè)備的制造方法而形成。
24.一種薄膜晶體管，其具備氧化物導(dǎo)電層，其包括源極區(qū)域、漏極區(qū)域與溝道區(qū)域；柵極，其控制所述溝道區(qū)域的導(dǎo)通狀態(tài)；柵極絕緣層，其形成于所述柵極與所述溝道區(qū)域之間，由鐵電體材料構(gòu)成； 所述溝道區(qū)域的層厚比所述源極區(qū)域的層厚和所述漏極區(qū)域的層厚?。? 所述薄膜晶體管的特征在于，所述柵極絕緣層是使用權(quán)利要求20所述的功能設(shè)備的制造方法而形成。
25.權(quán)利要求24所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述溝道區(qū)域的層厚比所述源極區(qū)域的層厚和所述漏極區(qū)域的層厚薄的所述氧化物導(dǎo)電層是采用模壓加工技術(shù)來形成的。
26.權(quán)利要求24所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述溝道區(qū)域的載流子濃度和層厚設(shè)定為當(dāng)所述薄膜晶體管處于斷開狀態(tài)時(shí)所述溝道區(qū)域整體被耗盡的值； 且所述溝道區(qū)域的載流子濃度在I X IO15CnT3-I X IO21CnT3范圍內(nèi)； 所述溝道區(qū)域的層厚在5nm-100nm的范圍內(nèi)。
27.—種壓電式噴墨頭，其具備空腔構(gòu)件；振動(dòng)板，其安裝于所述空腔構(gòu)件的一側(cè)，并形成有壓電體層；噴嘴板，其安裝于所述空腔構(gòu)件的另一側(cè)，并形成有噴嘴孔；墨盒，其被所述空腔構(gòu)件、所述振動(dòng)板以及所述噴嘴板劃分； 所述壓電式噴墨頭的特征在于，所述壓電體層是以權(quán)利要求20所述的功能設(shè)備的制造方法來形成。
28.—種場效應(yīng)晶體管，其特征在于， 具備氧化物導(dǎo)電層，其包括源極區(qū)域、漏極區(qū)域與溝道區(qū)域；柵極，其控制所述溝道區(qū)域的導(dǎo)通狀態(tài)；柵極絕緣層，其形成于所述柵極與所述溝道區(qū)域之間，由鐵電體材料或順電體材料構(gòu)成； 所述溝道區(qū)域的層厚比所述源極區(qū)域的層厚和所述漏極區(qū)域的層厚?。磺宜鰷系绤^(qū)域的層厚比所述源極區(qū)域的層厚和所述漏極區(qū)域的層厚薄的所述氧化物導(dǎo)電層是采用模壓加工技術(shù)來形成。
29.權(quán)利要求28所述的場效應(yīng)晶體管，其特征在于， 所述溝道區(qū)域的載流子濃度和層厚設(shè)定為當(dāng)所述場效應(yīng)晶體管處于斷開狀態(tài)時(shí)所述溝道區(qū)域整體被耗盡的值； 且所述溝道區(qū)域的載流子濃度在I X IO18CnT3-I X IO21CnT3范圍內(nèi)； 所述溝道區(qū)域的層厚在5nm-100nm范圍內(nèi)。
30.一種場效應(yīng)晶體管的制造方法，所述場效應(yīng)晶體管具備氧化物導(dǎo)電層，其包括有源極區(qū)域、漏極區(qū)域與溝道區(qū)域；柵極，其控制所述溝道區(qū)域的導(dǎo)通狀態(tài)；柵極絕緣層，其形成于所述柵極與所述溝道區(qū)域之間，由鐵電體材料或是順電體材料構(gòu)成； 所述場效應(yīng)晶體管的制造方法的特征在于，所述溝道區(qū)域的層厚比所述源極區(qū)域的層厚和所述漏極區(qū)域的層厚薄的所述氧化物導(dǎo)電層是采用模壓加工技術(shù)來形成的。
31.權(quán)利要求30所述的場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于依次包括 第一工序，在固體基板的一側(cè)表面上形成所述柵極； 第二工序，將含有鐵電體材料或順電體材料原料的溶液至少涂布于所述固體基板的所述柵極上，從而形成含有鐵電體材料或順電體材料原料的膜，之后施行熱處理，由此形成所述柵極絕緣層； 第三工序，將含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的溶液涂布于所述柵極絕緣層上來形成所述含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜，之后使用凹凸模具對所述含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜進(jìn)行模壓加工，之后進(jìn)一步施行熱處理，由此形成所述源極區(qū)域、所述漏極區(qū)域以及所述溝道區(qū)域，其中，所述凹凸模具以如下方式形成其對應(yīng)于所述溝道區(qū)域的區(qū)域比對應(yīng)于所述源極區(qū)域的區(qū)域和對應(yīng)于所述漏極區(qū)域的區(qū)域凸出。
32.權(quán)利要求30所述的場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于依次包括 第一工序，在固體基板的一側(cè)表面上形成所述柵極； 第二工序，將含有鐵電體材料或順電體材料原料的溶液涂布于所述固體基板的一側(cè)表面上，從而形成含有鐵電體材料或順電體材料原料的膜，之后使用凹凸模具對所述含有鐵電體材料或順電體材料原料的膜進(jìn)行模壓加工，之后進(jìn)一步施行熱處理，由此形成具有對應(yīng)于所述溝道區(qū)域的區(qū)域比對應(yīng)于所述源極區(qū)域的區(qū)域和對應(yīng)于所述漏極區(qū)域的區(qū)域凸出的結(jié)構(gòu)的所述柵極絕緣層，其中所述凹凸模具以如下方式形成其對應(yīng)于所述源極區(qū)域的區(qū)域和對應(yīng)于所述漏極區(qū)域的區(qū)域比對應(yīng)于所述溝道區(qū)域的區(qū)域凸出； 第三工序，將含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的溶液涂布于所述固體基板的一側(cè)表面上，從而形成所述含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜，之后使用平坦模具對所述含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜進(jìn)行模壓加工，之后進(jìn)一步施行熱處理，由此形成所述源極區(qū)域、所述漏極區(qū)域以及所述溝道區(qū)域。
33.權(quán)利要求31或32所述的場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述第三工序包括使用模壓加工技術(shù)將所述含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜的一部份去除以使元件分離的工序。
34.權(quán)利要求31或32所述的場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，在所述第一工序中，采用接觸印刷法在用于形成所述柵極的部分附著電鍍催化物，之后對附著有該電鍍催化物的區(qū)域施行無電解電鍍，由此形成所述柵極。
35.權(quán)利要求31或32所述的場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，在所述第一工序中，采用接觸印刷法對用于形成所述柵極的部分施以親液處理，之后對該已施行親液處理的區(qū)域供給含有柵極原料的墨水，之后進(jìn)一步施行熱處理，由此形成所述柵極。
36.權(quán)利要求30所述的場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于依次包括 第一工序，在固體基板的一側(cè)表面上涂布含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的溶液，形成所述含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜，之后使用凹凸模具對所述含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜進(jìn)行模壓加工，之后進(jìn)一步施行熱處理，由此形成所述源極區(qū)域、所述漏極區(qū)域以及所述溝道區(qū)域，其中，所述凹凸模具以如下方式形成其對應(yīng)于所述溝道區(qū)域的區(qū)域比對應(yīng)于所述源極區(qū)域的區(qū)域和對應(yīng)于所述漏極區(qū)域的區(qū)域凸出； 第二工序，將含有鐵電體材料或順電體材料原料的溶液至少涂布于所述溝道區(qū)域上，形成含有鐵電體材料或順電體材料原料的膜，之后使用平坦模具對所述含有鐵電體材料或順電體材料原料的膜進(jìn)行模壓加工，之后進(jìn)一步施行熱處理，由此形成所述柵極絕緣層； 第三工序，在所述柵極絕緣層上形成所述柵極。
37.權(quán)利要求36所述的場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，所述第一工序中包括使用模壓加工技術(shù)將所述含有氧化物導(dǎo)電性材料原料的膜的一部份去除以使元件分離的工序。
38.權(quán)利要求36所述的場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，在所述第三工序中，采用接觸印刷法在用于形成所述柵極的部分附著電鍍催化物，之后對附著有所述電鍍催化物的區(qū)域施行無電解電鍍，由此形成所述柵極。
39.權(quán)利要求36所述的場效應(yīng)晶體管的制造方法，其特征在于，在所述第三工序中，采用接觸印刷法對用于形成所述柵極的部分施行親液處理，之后對該已施行親液處理的區(qū)域供給含有柵極原料的墨水，之后進(jìn)一步施行熱處理，由此形成所述柵極。
全文摘要
本發(fā)明之一的功能設(shè)備的制造方法依次包括功能固體材料前驅(qū)體層形成工序，通過在基材上涂布功能液體材料來形成功能固體材料的前驅(qū)體層；干燥工序，將前驅(qū)體層加熱至80℃-250℃范圍內(nèi)的第一溫度，以事先降低前驅(qū)體層的流動(dòng)性；模壓工序，在將前驅(qū)體層加熱至80℃-300℃范圍內(nèi)的第二溫度的狀態(tài)下，對前驅(qū)體層施行模壓加工，從而在前驅(qū)體層形成模壓結(jié)構(gòu)；功能固體材料層形成工序，將前驅(qū)體層以高于第二溫度的第三溫度進(jìn)行熱處理，由此從前驅(qū)體層形成功能固體材料層。
文檔編號H01L27/12GK102870245SQ201180021920
公開日2013年1月9日 申請日期2011年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月7日
發(fā)明者下田達(dá)也, 德光永輔, 宮迫毅明, 金田敏彥 申請人:獨(dú)立行政法人科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)