功能设备的制造方法、铁电体材料层的制造方法、场效应晶体管的制造方法和薄膜晶体管、场效应晶体管以及压电式喷墨头技术

本发明专利技术之一的功能设备的制造方法依次包括：功能固体材料前驱体层形成工序，通过在基材上涂布功能液体材料来形成功能固体材料的前驱体层；干燥工序，将前驱体层加热至80℃-250℃范围内的第一温度，以事先降低前驱体层的流动性；模压工序，在将前驱体层加热至80℃-300℃范围内的第二温度的状态下，对前驱体层施行模压加工，从而在前驱体层形成模压结构；功能固体材料层形成工序，将前驱体层以高于第二温度的第三温度进行热处理，由此从前驱体层形成功能固体材料层。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种功能设备的制造方法、铁电体材料层的制造方法、场效应晶体管的制造方法和薄膜晶体管、场效应晶体管以及压电式喷墨头。
技术介绍
图65是用于说明现有薄膜晶体管900的图。现有薄膜晶体管900如图65所示，具备源极950以及漏极960 ;沟道层940，其位于源极950与漏极960之间；栅极920，其用于控制沟道层940的导通状态；栅极绝缘层930，其形成于栅极920与沟道层940之间，并由铁电体材料构成。此外，于图65中，附图标记910是表示绝缘基板。在现有薄膜晶体管900中，作为构成栅极绝缘层930的材料使用铁电体材料(例如BLT (Bi4^xLaxTi3O12)、PZT (Pb (ZrxTi1J O3))。此外，作为构成沟道层940的材料使用氧化物导电性材料(例如，铟锡氧化物(ITO))。若根据现有薄膜晶体管900，则由于作为构成沟道层的材料使用氧化物导电性材料，所以能够提高载流子浓度。此外，由于作为构成栅极绝缘层的材料使用铁电体材料，所以能以低驱动电压来快速地进行切换。其结果，能以低驱动电压来快速地控制大的电流。现有薄膜晶体管能以图66所示的现有薄膜晶体管的制造方法来制造。图66是用于说明现有薄膜晶体管制造方法的图。图66(a)-图66(e)为各工序图。此外，图66(f)是薄膜晶体管900的俯视图。首先，如图66(a)所示，在表面形成有SiO2层的由Si基板构成的绝缘基板910上，以电子束蒸发法来形成由Ti(IOnm)和Pt(40nm)的层积膜所构成的栅极920。其次，如图66(b)所示，在栅极920上方以溶胶凝胶法来形成由BLT(Bi125Laa75Ti3O12)或 PZT (Pb (Zra4Tia6) O3)构成的栅极绝缘层 930 (200nm)。其次，如图66(c)所示，在栅极绝缘层930上，通过RF溅射法来形成由ITO构成的沟道层 940 (5nm-15nm)。其次，如图66(d)所示，在沟道层940上，将Ti (30nm)和Pt (30nm)以电子束蒸发法来成膜，由此形成源极950和漏极960。其次，以RIE法以及湿式蚀刻法(HF =HCl混合液)将元件区域从其他元件区域分离。由此，能够制造图66(e)和图66(f)所示的薄膜晶体管900。图67是用于说明现有薄膜晶体管900的电性能的图。此外，图67中，附图标记940a是表示沟道，附图标记940b是表示耗尽层。在现有薄膜晶体管900，如图67所示，当栅极电压为3V(VG = 3V)时得到导通电流约为10_4A、导通/断开电流比为I X 104、场效应迁移率UfeS 10cm2/Vs、内存窗口(memorywindow)约为2V的值。现有技术文献专利文献I :特开2006-121029号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题但是，由于现有薄膜晶体管900是以上述方法所制造，在形成栅极920、沟道层940、源极950以及漏极960的过程中，需采用真空处理、光刻法处理，因此原材料、制造能量的使用效率低。此外，尚有制造需要长时间的问题。·此外，不仅在制造上述薄膜晶体管的方法中会出现这种问题，而且在制造驱动器、光学设备等功能设备的所有的方法中都会出现这种问题。而且，上述要求也是在功能设备一类如压电式喷墨头、电容器、其他利用铁电体材料层电性能的整个用途中存在的要求。本专利技术是为了解决上述问题中至少一个而提出的。具体而言，本专利技术最大的贡献在于提供一种功能设备的制造方法，其能够以相较于过去大幅减少的原材料和制造能量且以相较于过去简短的工序来制造以上述优异的薄膜晶体管为首的各种功能设备。解决课题的方法本专利技术之一的功能设备的制造方法包括以下(1)-(4)的工序。(I)功能固体材料前驱体层形成工序，通过在基材上涂布功能液体材料来形成功能固体材料的前驱体层。(2)干燥工序，在所述功能固体材料前驱体层形成工序之后，将所述前驱体层以800C _250°C范围内的第一温度加热。(3)模压工序，在所述干燥工序之后，在将所述前驱体层加热至80°C-300°C范围内的第二温度的状态下，对该前驱体层施行模压加工，由此在该前驱体层形成模压结构。(4)功能固体材料层形成工序，在所述模压处理工序之后，将所述前驱体层以高于所述第二温度的第三温度进行热处理，由此从该前驱体层形成功能固体材料层。此外，在本申请中为便于说明起见，将在所述制造方法之前通过热处理来准备将来成为由金属氧化物陶瓷或金属构成的功能固体材料的所述功能液体材料的工序称为功能液体材料准备工序。此外，上述“前驱体层”有时也称为“前驱体组合物层”，而在本申请中以“前驱体层”表示。此外，并不妨碍在上述各工序间进行与本专利技术主旨无关的工序，如基板的移动、检查等。根据该功能设备的制造方法，可在基材上涂布功能液体材料形成前驱体层，并对该前驱体层施行模压加工形成模压结构，进而对前驱体层以规定温度进行热处理，由此形成功能固体材料层。其结果，能以相较于过去大幅减少的原材料和制造能量且相较于过去简短的工序来制造以上述优异的以薄膜晶体管为首的各种功能设备。此外，根据上述功能设备的制造方法，可达成以下作用效果。首先，能够通过加热至80°C -250°C范围内的第一温度，使前驱体层的固化反应达到某种程度以事先降低前驱体层的流动性。进而，能够通过加热至80°C -300°C范围内的第二温度来降低该前驱体层的硬度，从而对获得高塑性变形能力的前驱体层施行模压加工。其结果，能高精度地形成所希望的模压结构，并可制造具有所希望性能的功能设备。然而，曾有如下报告例不同于使用高分子材料进行模压加工的通常的模压加工技术，在通过热处理并使用将成为金属氧化物陶瓷或金属的功能液体材料来进行模压加工的模压加工技术的情况下，在室温下进行模压加工。但是，根据该报告，为了赋予规定的塑性变形能力仍需含有有机成分或溶剂等，因此因含有该有机成分或溶剂等引起的烧制时的形状恶化变得激烈。但是，根据本专利技术专利技术人的研究，发现只要将前驱体层加热至80°C-30(TC范围内的第二温度，则前驱体层的塑性变形能力就会变高。而且，发现可去除主溶剂。因此，在本专利技术之一的功能设备的制造方法中，加热至80°C -300°C范围内的第二温度来获得高塑性变形能力并对烧制时形状恶化小的前驱体层施行模压加工。 在此，将所述第二温度设定在“80°C-300°C”范围内是基于以下理由。首先，当该第二温度低于80°C时，由于前驱体层没有被充分软化，因此无法充分提高前驱体层的塑性变形能力。而且，当所述第二温度高于300°C时，前驱体层的固化反应过度进行导致前驱体层的塑性变形能力再次降低。从上述观点出发，优选在将所述前驱体层加热至100°C -200°C范围内的温度的状态下对前驱体层施行模压加工。在本专利技术之一的功能设备的制造方法中，所述第二温度可以是恒温，也可以是在规定温度范围内变动的温度。此外，在本专利技术之一的功能设备的制造方法中，“模压加工”有时也被称为“纳米压印”(nanoimp rint)。在本专利技术之一的功能设备的制造方法中，优选地，在所述模压工序中，以lMPa-20MPa范围内的压力施行模压加工。根据上述功能设备的制造方法，如上所述，对获得高塑性变形能力的前驱体层施行模压加工。其结果，即使将施行模压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：下田达也，德光永辅，宫迫毅明，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：
国别省市：