功能性设备的制造方法及功能性设备的制造装置制造方法及图纸

本发明专利技术的一种功能性设备的制造方法包括模压工艺、功能性固体材料层形成工艺。模压工艺中，在对以功能性固体材料前驱体溶液作为起始材料的功能性固体材料前驱体层推压用于形成模压结构的模具的期间的至少一部分时间内，以使对所述功能性固体材料前驱体层供应热量的热源的第一温度高于所述功能性固体材料前驱体层的第二温度的方式，对所述功能性固体材料前驱体层实施模压加工的模压工艺。另外，功能性固体材料层形成工艺中，在所述模压工艺后，在含氧气氛中通过用高于所述第一温度的第三温度对所述功能性固体材料前驱体层进行热处理，从而由所述功能性固体材料前驱体层形成功能性固体材料层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】功能性设备的制造方法及功能性设备的制造装置
本专利技术涉及一种功能性设备的制造方法及功能性设备的制造装置。
技术介绍
在现有技术中，公开有如下一种薄膜晶体管:以由低驱动电压进行高速整流(switching)为目的，作为栅绝缘层采用了铁电体材料(例如，BLT(Bi4^xLaxTi3O12),PZT (Pb (Zrx, Ti1^O3))的薄膜晶体管。另外，还公开了如下一种薄膜晶体管:以提高载流子浓度为目的，将氧化物导电材料(例如，铟锡氧化物(ITO)、氧化锌(ZnO)、或LSCO(LaxSr1^xCuO4))作为通道(channel)层而采用的薄膜晶体管(专利文献I)。在此，若观察一下上述薄膜晶体管的制造方法，则可知，首先，作为栅电极，Ti和Pt的层叠膜通过电子束蒸镀法形成。在该栅电极上，通过溶胶-凝胶法形成由上述BLT或者PZT构成的栅绝缘层。进一步地，在其栅绝缘层上，通过RF溅射法形成由ITO构成的通道层。接着，在其通道层上，Ti和Pt通过电子束蒸镀法形成，从而形成源电极和漏电极。之后，通过RIE法和湿式蚀刻法(HF和HCl的混合溶液)，元件区域从其他元件区域分离(专利文献I)。现有技术文献:专利文献专利文献1 :日本国特开2006-121029号公报
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，在现有的薄膜晶体管中，存在一些栅绝缘层或者通道(channel)通过复合氧化物形成的示例，但是作为实现薄膜晶体管的高特性的材料及用于该材料的适当的制造方法的选定还未成功。另外，在现有技术中，使用真空工序或光刻法的工序等、需要较长时间、和/或高价格设备的工序是常见的，因此，原材料或制造能源的使用效率变得非常差。采用了如上所述的制造方法的情况下，需要很多处理和长时间以制造薄膜晶体管，因此，从工业性或量产性的观点来看，并不优选。另外，在现有技术中，存在比较难以实现大面积化的问题。此外，上述诸多问题，不仅仅是在制造薄膜晶体管的方法时才会出现的问题。例如，作为功能性设备的一种类型的MEMS设备等的制造方法的整体上也存在该问题，其中，MEMS设备包括:以闪存、铁电存储器(FeRAM)、磁性存储器(MRAM)为代表的存储型晶体管、或电容器、压电式喷墨头、光学设备、或者驱动器、喷墨头、驱动器、压力传感器、加速度传感器、流道模块。本专利技术，通过解决上述诸多问题中的至少一个，从而实现上述薄膜晶体管或电容器等功能性设备的高性能化、或者这种功能性设备的制造工序的简便化和节能化。其结果，本专利技术对于工业性或量产性优异的功能性设备的提供作出了很大的贡献。解决课题的方法本案【专利技术者】为了实现通过还称为“纳米压印”的“模压”加工法来形成能够用于薄膜晶体管或电容器等功能性设备的氧化物层，重复了锐意研究和分析。在其研究的过程中，【专利技术者】发现，当向作为模压加工对象的材料供应热量时，通过予以特殊的处理，可以形成准确度更高、和/或精度更高的模压结构。其结果，【专利技术者】得知，与现有设备相比，通过可以大幅度地简便化或节能化，并且也容易实施大面积化的工序，由此可以形成这些材料的氧化物膜、进而制造具备这些氧化物层的功能性设备。本专利技术是根据上述观点创造出来的。本专利技术的一个功能性设备的制造方法，包括模压工艺和功能性固体材料层形成工艺。具体而言，该功能性设备的制造方法的模压工艺是如下一种工艺:在对以功能性固体材料前驱体溶液作为起始材料的功能性固体材料前驱体层、推压用于形成模压结构的模具的期间的至少一部分时间内，以使对该功能性固体材料前驱体层供应热量的热源的第一温度高于该功能性固体材料前驱体层的第二温度的方式，对该功能性固体材料前驱体层实施模压加工的工艺。另外，该功能性设备的制造方法的功能性固体材料层形成工艺是如下一种工艺:在所述模压工艺后，在含氧气氛中，通过用高于所述第一温度的第三温度对所述功能性固体材料前驱体层进行热处理，从而由该功能性固体材料前驱体层形成功能性固体材料层的工艺。根据该功能性设备的制造方法，在模压加工中的至少一部分时间内，从高于功能性固体材料前驱体层的温度(第二温度)的温度(第一温度)的热源，对该功能性固体材料前驱体层供应热量 。【专利技术者】得知，虽然在现阶段中具体的模压加工的成型机理不明确，但积极地进行向该模压工艺中的功能性固体材料前驱体层供应或者移动热量，则有助于得到功能性固体材料前驱体层的成型性的提高、及以良好的再现性在相对较低温的成型。此后，通过用高于所述第一温度的第三温度对所述功能性固体材料前驱体层进行热处理，与不顾虑热量而对功能性固体材料前驱体层实施模压加工的情况相比，可以形成:形成有准确度非常高、和/或精度高的模压结构的功能性固体材料层。其结果，能够制造具备形成有这种模压结构的功能性固体材料层的功能性设备。另外，根据该功能性设备的制造方法，不需要采用真空工序或光刻法的工序、或用于进行紫外线的照射工序等需要较长时间、和/或高价格设备的工序。另外，不需要上述各工序，而通过较低温的加热处理和模压加工处理来形成功能性固体材料层，因此，工业性或量产性优异。另外，本专利技术的一个功能性设备的制造装置具备:控制部、模压部、及热处理部。具体而言，该功能性设备的制造装置的控制部以如下方式进行控制:在对以功能性固体材料前驱体溶液作为起始材料的功能性固体材料前驱体层推压用于形成模压结构的模具的期间的至少一部分时间内，使对该功能性固体材料前驱体层供应热量的热源的第一温度高于该功能性固体材料前驱体层的第二温度。另外，该功能性设备的制造装置的模压部对所述功能性固体材料前驱体层实施模压加工。进一步地，该功能性设备的制造装置的热处理部，在含氧气氛中，通过用高于所述第一温度的第三温度对形成有模压结构的所述的功能性固体材料前驱体层进行热处理，从而由该功能性固体材料前驱体层形成功能性固体材料层。根据该功能性设备的制造装置，通过控制部和模压部，在模压加工中的至少一部分时间内，从高于功能性固体材料前驱体层的温度(第二温度)的温度(第一温度)的热源，对该功能性固体材料前驱体层供应热量。正如已经提到的，【专利技术者】得知，虽然在现阶段中具体的机理不明确，但积极地进行向该模压工艺中的功能性固体材料前驱体层的热量的供应或者移动，则有助于得到功能性固体材料前驱体层的成型性的提高、及在较低温的成型得到良好的再现性。另外，热处理部通过用高于所述第一温度的第三温度对所述功能性固体材料前驱体层进行热处理，与不顾虑热量而对功能性固体材料前驱体层实施模压加工的情况相比，可以形成:形成有准确度非常高、和/或精度高的模压结构的功能性固体材料层。其结果，能够制造具备形成有这种模压结构的功能性固体材料层的功能性设备。另外，根据该功能性设备的制造装置，不需要用于实施真空工序或光刻法所需的装置、用于进行紫外线的照射所需的装置等需要较长时间、和/或高价格设备。另外，通过较低温的模压部和热处理部来形成功能性固体材料层，因此，工业性或量产性优异。在此，对上述各个专利技术的“热源”没有特殊的限定，但具有代表性的可以举出如下示例:将实施模压加工时的模具在内部或者从外部加热的加热器；或将用于载置具备功能性固体材料前驱体层的基板的基台，在内部或者从外部加热的加热器。另外，作为用于向其他功能性固体材料前驱体层供应热量的“热源”，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功能性设备的制造方法，其包括：模压工艺，在对以功能性固体材料前驱体溶液作为起始材料的功能性固体材料前驱体层推压用于形成模压结构的模具的期间的至少一部分时间内，以使对所述功能性固体材料前驱体层供应热量的热源的第一温度高于所述功能性固体材料前驱体层的第二温度的方式，对所述功能性固体材料前驱体层实施模压加工；和功能性固体材料层形成工艺，在所述模压工艺后，在含氧气氛中，通过用高于所述第一温度的第三温度对所述功能性固体材料前驱体层进行热处理，从而由所述功能性固体材料前驱体层形成功能性固体材料层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.11.09 JP 2011-2459221.一种功能性设备的制造方法，其包括: 模压工艺，在对以功能性固体材料前驱体溶液作为起始材料的功能性固体材料前驱体层推压用于形成模压结构的模具的期间的至少一部分时间内，以使对所述功能性固体材料前驱体层供应热量的热源的第一温度高于所述功能性固体材料前驱体层的第二温度的方式，对所述功能性固体材料前驱体层实施模压加工；和 功能性固体材料层形成工艺，在所述模压工艺后，在含氧气氛中，通过用高于所述第一温度的第三温度对所述功能性固体材料前驱体层进行热处理，从而由所述功能性固体材料前驱体层形成功能性固体材料层。2.根据权利要求1所述的功能性设备的制造方法，其中， 使所述第一温度升温。3.根据权利要求1或2所述的功能性设备的制造方法，其中， 所述热源是用于加热所述模具的加热器。4.根据权利要求1或2所述的功能性设备的制造方法，其中， 所述热源是，用于加热所述模具的加热器及用于加热基台的加热器，所述基台用于载置具备所述功能性固体材料前驱体层的基板。5.根据权利要求4所述的功能性设备的制造方法，其中， 所述模具的温度比所述基台的温度高10°C以上。6.根据权利要求1或2所述的功能性设备的制造方法，其中， 所述一部分时间在将推压所述模具的时间作为100时为20以上。7.根据权利要求1或2所述的功能性设备的制造方法，其中， 所述预烧成温度在80°C以上且250°C以下， 所述第一温度高于所述预烧成温度，并且在90°C以上且300°C以下。8.根据权利要求1或2所述的功能性设备的制造方法，其中， 用于形成所述功能性固体材料前驱体层的预烧成工艺中的预烧成温度，低于所述功能性固体材料前驱体溶液的溶剂的沸点，并且， 所述第一温度高于所述溶剂的沸点。9.根据权利要求1或2所述的功能性设备的制造方法，其中， 在所述模压工艺中，以IMPa以上且20MPa以下的压力实施模压加工。10.根据权利要求1或2所述的功能性设备的制造方法，其中， 在所述模压工艺中，至少对所述前驱体层的表面实施脱模处理或者对所述模具的模压表面实施脱模处理后，对所述前驱体层实施模压加工。11.根据权利要求1或2所述的功能性设备的制造方法，其中， 所述功能性固体材料前驱体溶液是包括选自以下组群中的至少一种的溶液: 包含金属醇盐的溶液； 包含金属有机酸盐的溶液； 包含金属无机酸盐的溶液； 包含金属卤化物的溶液； 包含含有金属、氮、及氢的无机化合物的溶液； 包含金属氢化物的溶液；包含金属纳米颗粒的溶液；及 陶瓷微粒。12.根据权利要求11所述的功能性设备的制造方法，其中， 所述功能性固体材料前驱体溶液是选自以下组群中的至少一种:包含所述金属醇盐溶液；包含所述金属有机酸盐的溶液；及包含所述金属无机酸盐的溶液， 在所述模压工艺中，由所述功能性固体材料前驱体层形成所述功能性固体材料层时的体积收缩率在20%以上且80%以下。13.根据权利要求11所述的功能性设备的制造方法，其中， 所述功能性固体材料前驱体溶液是包括选自以下组群中的至少一种的溶液: 包含所述金属卤化物的溶液； 包含含有所述金属、氮、及氢的无机化合物的溶液； 包含所述金属氢化物的溶液； 包含所述金属纳米颗粒的溶液；及 所述陶瓷微粒， 在所述功能性固体材料层形成工艺中，由所...

【专利技术属性】
技术研发人员：下田达也，金田敏彦，
申请(专利权)人：独立行政法人科学技术振兴机构，
类型：发明
国别省市：日本;JP