JP5198506B2 - 機能性デバイスの製造方法並びに薄膜トランジスタ及び圧電式インクジェットヘッド - Google Patents

Description

本発明は、機能性デバイスの製造方法並びに薄膜トランジスタ及び圧電式インクジェットヘッドに関する。

図２５は、従来の薄膜トランジスタ９００を説明するために示す図である。
従来の薄膜トランジスタ９００は、図２５に示すように、ソース電極９５０及びドレイン電極９６０と、ソース電極９５０とドレイン電極９６０との間に位置するチャネル層９４０と、チャネル層９４０の導通状態を制御するゲート電極９２０と、ゲート電極９２０とチャネル層９４０との間に形成され、強誘電体材料からなるゲート絶縁層９３０とを備える。なお、図２５において、符号９１０は絶縁性基板を示す。

従来の薄膜トランジスタ９００においては、ゲート絶縁層９３０を構成する材料として、強誘電体材料（例えば、ＢＬＴ（Ｂｉ_４−ｘＬａ_ｘＴｉ_３Ｏ_１２）、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ_ｘ，Ｔｉ_１−ｘ）Ｏ_３））が使用され、チャネル層９４０を構成する材料として、酸化物導電性材料（例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ））が使用されている。

従来の薄膜トランジスタ９００によれば、チャネル層を構成する材料として酸化物導電性材料を用いているためキャリア濃度を高くすることができ、また、ゲート絶縁層を構成する材料として強誘電体材料を用いているため低い駆動電圧で高速にスイッチングすることができ、その結果、大きな電流を低い駆動電圧で高速に制御することが可能となる。

従来の薄膜トランジスタは、図２６に示す従来の薄膜トランジスタの製造方法により製造することができる。図２６は、従来の薄膜トランジスタの製造方法を説明するために示す図である。図２６（ａ）〜図２６（ｅ）は各工程図であり、図２６（ｆ）は薄膜トランジスタ９００の平面図である。

まず、図２６（ａ）に示すように、表面にＳiＯ_２層が形成されたＳi基板からなる絶縁性基板９１０上に、電子ビーム蒸着法により、Ｔi（１０ｎｍ）及びＰt（４０ｎｍ）の積層膜からなるゲート電極９２０ を形成する。
次に、図２６（ｂ）に示すように、ゲート電極９２０の上方から、ゾルゲル法により、ＢＬＴ（Ｂｉ_３．２５Ｌa_０．７５Ｔｉ_３Ｏ_１２）又はＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ_０．４Ｔｉ_０．６）Ｏ_３）からなるゲート絶縁層９３０（２００ｎｍ）を形成する。
次に、図２６（ｃ）に示すように、ゲート絶縁層９３０上に、ＲＦスパッタ法により、ＩＴＯからなるチャネル層９４０（５ｎｍ〜１５ｎｍ）を形成する。
次に、図２６（ｄ）に示すように、チャネル層９４０上に、電子ビーム蒸着法により、Ｔi（３０ｎｍ）及びＰt（３０ｎｍ）を真空蒸着してソース電極９５０及びドレイン電極９６０を形成する。
次に、ＲＩＥ法及びウェットエッチング法（ＨＦ：ＨＣl混合液）により、素子領域を他の素子領域から分離する。
これにより、図２６（ｅ）及び図２６（ｆ）に示すような、薄膜トランジスタ９００を製造することができる。

図２７は、従来の薄膜トランジスタ９００の電気特性を説明するために示す図である。なお、図２７中、符号９４０ａはチャネルを示し、符号９４０ｂは空乏層を示す。
従来の薄膜トランジスタ９００においては、図２７に示すように、ゲート電圧が３Ｖ（ＶＧ＝３Ｖ）のときのオン電流として約１０^−４Ａ、オン／オフ比として１×１０^４、電界効果移動度μ_ＦＥとして１０ｃｍ^２／Ｖｓ、メモリウインドウとして約２Ｖの値が得られている。

特開２００６−１２１０２９号公報

しかしながら、従来の薄膜トランジスタ９００は、上記のような方法によって製造されているため、ゲート電極９２０、チャネル層９４０、ソース電極９５０及びドレイン電極９６０を形成する過程で、真空プロセスやフォトリソグラフィープロセスを用いる必要があり、原材料や製造エネルギーの使用効率が低く、また、製造に長時間を要するという問題がある。

なお、このような問題は、上記した薄膜トランジスタを製造する方法だけに見られる問題ではなく、アクチュエーター、光学デバイスなどの機能性デバイスを製造する方法全般に見られる問題である。

そこで、本発明は、上記した問題を解決するためになされたもので、上記のように優れた薄膜トランジスタをはじめとする種々の機能性デバイスを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能な機能性デバイスの製造方法を提供することを目的とする。

［１］本発明の機能性デバイスの製造方法は、熱処理することにより金属酸化物セラミックス又は金属からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する第１工程と、基材上に前記機能性液体材料を塗布することにより、前記機能性固体材料の前駆体組成物層を形成する第２工程と、前記前駆体組成物層を８０℃〜２００℃の範囲内にある第１温度に加熱することにより、前記前駆体組成物層の流動性を予め低くしておく第３工程と、前記前駆体組成物層を８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱した状態で前記前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことにより、前記前駆体組成物層に型押し構造を形成する第４工程と、前記前駆体組成物層を前記第２温度よりも高い第３温度で熱処理することにより、前記前駆体組成物層から前記機能性固体材料層を形成する第５工程とをこの順序で含むことを特徴とする。

本発明の機能性デバイスの製造方法によれば、基材上に機能性液体材料を塗布して前駆体組成物層を形成し、当該前駆体組成物層に対して型押し加工を施して型押し構造を形成し、さらには前駆体組成物層を高温で熱処理することにより、機能性固体材料層を形成することが可能となるため、上記のように優れた薄膜トランジスタをはじめとする種々の機能性デバイスを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。

また、本発明の機能性デバイスの製造方法によれば、８０℃〜２００℃の範囲内にある第１温度に加熱することにより前駆体組成物層の固化反応をある程度進めて前駆体組成物層の流動性を予め低くしておくとともに、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱することにより前駆体組成物層の硬度を低くしておくことで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしているため、所望の型押し構造を高い精度で形成することが可能となり、その結果、所望の性能を有する機能性デバイスを製造することが可能となる。

ところで、高分子材料を用いて型押し加工を行う通常の型押し加工技術の場合とは異なり、熱処理することにより金属酸化物セラミックス又は金属となる機能性液体材料を用いて型押し加工を行う型押し加工技術の場合には室温で型押し加工を行うという報告例がある。しかしながら、これによれば、所定の塑性変形能力を付与するためには有機成分や溶媒などを含有させる必要が生ずるため、これに起因して焼成時の形状劣化が激しくなってしまう。

しかしながら、本発明の発明者らの研究により、前駆体組成物層を８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱すれば、前駆体組成物層の塑性変形能力が高くなることが明らかとなった。また、主溶媒を除去できることが明らかとなった。そこで、本発明の機能性デバイスの製造方法においては、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱することで高い塑性変形能力を得るとともに焼成時の形状劣化の少ない前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしているのである。

ここで、上記の第２温度を「８０℃〜３００℃」の範囲内としたのは、上記の第２温度が８０℃未満である場合には、前駆体組成物層が十分に軟化しないため前駆体組成物層の塑性変形能力を十分高くすることができないからであり、上記の第２温度が３００℃を超える場合には、前駆体組成物層の固化反応が進みすぎて前駆体組成物層の塑性変形能力が再び低下するからである。

上記観点から言えば、前駆体組成物層を１００℃〜２００℃の範囲内にある温度に加熱した状態で前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことがより好ましい。

本発明の機能性デバイスの製造方法においては、第２温度は一定の温度でもよいし、所定の温度範囲内で変動する温度でもよい。本発明の機能性デバイスの製造方法においては、「型押し成形」は「ナノインプリント成形」と呼ばれることもある。

［２］本発明の機能性デバイスの製造方法においては、前記第４工程においては、１ＭＰａ〜２０ＭＰａの範囲内にある圧力で型押し加工を施すことが好ましい。

本発明の機能性デバイスの製造方法によれば、上記したように、高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしているため、型押し加工を施す際に印加する圧力を１ＭＰａ〜２０ＭＰａにまで低くしても前駆体組成物層が型の表面形状に追随して変形するようになり、所望の型押し構造を高い精度で形成することが可能となる。また、型押し加工を施す際に印加する圧力を１ＭＰａ〜２０ＭＰａにまで低くすることにより、型押し加工を施す際に型が損傷し難くなる。

ここで、上記の圧力を「１ＭＰａ〜２０ＭＰａ」の範囲内としたのは、上記の圧力が１ＭＰａ未満の場合には、圧力が低すぎて前駆体組成物を型押しすることができなくなる場合があるからであり、上記の圧力が２０ＭＰａもあれば十分に前駆体組成物を型押しすることができるため、これ以上の圧力を印加する必要がないからである。

上記観点から言えば、第４工程においては、２ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲内にある圧力で型押し加工を施すことがより好ましい。

［３］本発明の機能性デバイスの製造方法においては、前記第４工程においては、８０℃〜３００℃の範囲内にある第４温度に加熱した型を用いて型押し加工を施すことが好ましい。

このような方法とすることにより、型押し加工を施している最中に、前駆体組成物層の塑性変形能力が低下することがなくなるため、所望の型押し構造を一層高い精度で形成することが可能となる。

ここで、上記の第４温度を「８０℃〜３００℃」の範囲内としたのは、上記の第３温度が８０℃未満の場合には、前駆体組成物層の温度が低下することに起因して前駆体組成物層の塑性変形能力が低下するからであり、上記の第４温度が３００℃を超える場合には、前駆体組成物層の固化反応が進みすぎることに起因して前駆体組成物層の塑性変形能力が低下するからである。

上記観点から言えば、第４温度においては、１００℃〜２００℃の範囲内にある温度に加熱した型を用いて型押し加工を施すことがより好ましい。

［４］本発明の機能性デバイスの製造方法においては、前記第４工程において、少なくとも前記前駆体組成物層の表面に対する離型処理又は前記型の型押し面に対する離型処理を施した後、前記前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことが好ましい。

このような方法とすることにより、前駆体組成物層と型との間の摩擦力を低減することができるため、前駆体組成物層に対してより一層精度良く型押し加工を施すことが可能となる。

［５］本発明の機能性デバイスの製造方法においては、前記機能性液体材料は、金属アルコキシドを含有する溶液、金属有機酸塩を含有する溶液、金属無機酸塩を含有する溶液、金属ハロゲン化物を含有する溶液、金属、窒素及び水素を含有する無機化合物を含有する溶液、金属水素化物を含有する溶液、金属ナノ粒子を含有する溶液又はセラミックス微粒子を含有する溶液であることが好ましい。

このような方法とすることにより、所定の塑性変形能力を有する前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことが可能となり、型押し構造をより一層高い精度で形成することが可能となる。

［６］本発明の機能性デバイスの製造方法においては、前記機能性液体材料は、金属アルコキシドを含有する溶液、金属有機酸塩を含有する溶液又は金属無機酸塩を含有する溶液であり、前記第５工程における前記前駆体組成物層から前記機能性固体材料層への体積収縮率は、３０％〜９０％の範囲内にあることが好ましい。

このように、第５工程において所定の体積収縮率になるように、前駆体組成物層から機能性固体材料層を形成するようにすることにより、所望の型押し構造をより一層高い精度で形成することが可能となる。

ここで、上記の体積収縮率を「３０％〜９０％」の範囲内としたのは、上記の体積収縮率を３０％未満にしようとすると、前駆体組成物層の固化反応が進みすぎて前駆体組成物層の塑性変形能力を十分に高くすることが困難となる場合があるからであり、上記の体積収縮率が９０％を超える場合には、体積収縮率が高すぎて、前駆体組成物層が収縮する過程で型押し構造が崩れてしまい易くなる場合があるからである。

上記観点から言えば、第５工程における前駆体組成物層から機能性固体材料層への体積収縮率は、４０％〜７０％の範囲内にあることがより好ましく、５０％〜６０％の範囲内にあることがさらに好ましい。

なお、体積収縮率とは、「収縮前の体積−収縮後の体積」を「収縮前の体積」で割った値である。すなわち、体積収縮率が大きいほどよく収縮する。

［７］本発明の機能性デバイスの製造方法においては、前記機能性液体材料は、金属ハロゲン化物を含有する溶液、金属、窒素及び水素を含有する無機化合物を含有する溶液、金属水素化物を含有する溶液、金属ナノ粒子を含有する溶液又はセラミックス微粒子を含有する溶液であり、前記第５工程における前記前駆体組成物層から前記機能性固体材料層への体積収縮率は、１％〜３０％の範囲内にあることが好ましい。

ここで、上記の体積収縮率を「１％〜３０％」の範囲内としたのは、上記の体積収縮率を１％未満にしようとすると、前駆体組成物層の固化反応が進みすぎて前駆体組成物層の塑性変形能力を十分に高くすることが困難となる場合があるからであり、これらの機能性液体材料の場合には体積収縮率が３０％を超えない範囲内に自然に収まるからである。

［８］本発明の機能性デバイスの製造方法においては、前記第５工程においては、酸素含有雰囲気で熱処理することにより、金属酸化物セラミックスからなる機能性固体材料層を形成することが好ましい。

このような方法とすることにより、後述するように、機能性固体材料層を、「薄膜トランジスタにおけるゲート電極層、ゲート絶縁層、ソース層、ドレイン層、チャネル層若しくは配線層」、「アクチュエーターにおける圧電体層若しくは電極層」、「光学デバイスにおける格子層」などとすることが可能となるため、種々の機能性デバイスを製造することが可能となる。

この場合、機能性固体材料として用いることができる金属酸化物セラミックスとしては、各種常誘電体材料（例えば、ＢＺＮ（Ｂｉ_１．５Ｚｎ_１．０Ｎｂ_１．５Ｏ_７又はＢＳＴ（Ｂａ_ｘＳｒ_１−ｘ）Ｔｉ_３Ｏ_１２）、ＳｉＯ_２、ＳｒＴｉＯ_３、ＬａＡｌＯ_３、ＨｆＯ_２）、各種強誘電体材料（例えば、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ_ｘ，Ｔｉ_１−ｘ）Ｏ_３）、ＢＬＴ（Ｂｉ_４−ｘＬａ_ｘＴｉ_３Ｏ_１２）、ＮｂドープＰＺＴ、ＬａドープＰＺＴ、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）、ＢＴＯ（Ｂｉ_４Ｔｉ_３Ｏ_１２）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ_２Ｔａ_２Ｏ_９）、ＢＺＮ（Ｂｉ_１．５Ｚｎ_１．０Ｎｂ_１．５Ｏ_７）、ビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ_３））、各種半導体材料又は各種導電体材料（例えば、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、アンチモンドープ酸化錫（Ｓｂ−ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（Ａｌ−ＺｎＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（Ｇａ−ＺｎＯ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、酸化イリジウム（ＩｒＯ_２）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、一酸化錫（ＳｎＯ）、ニオブドープ二酸化チタン（Ｎｂ−ＴｉＯ_２）などの酸化物導電体材料、インジウムガリウム亜鉛複合酸化物（ＩＧＺＯ）、ガリウムドープ酸化インジウム（Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ（ＩＧＯ））、インジウムドープ酸化亜鉛（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＺＯ））などのアモルファス導電性酸化物材料、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、ニオブドープチタン酸ストロンチウム（Ｎｂ−ＳｒＴｉＯ_３）、ストロンチウムバリウム複合酸化物（ＳｒＢａＯ_３）、ストロンチウムカルシウム複合酸化物（ＳｒＣａＯ_３）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ_２）、酸化ニッケルランタン（ＬａＮｉＯ_３）、酸化チタンランタン（ＬａＴｉＯ_３）、酸化銅ランタン（ＬａＣｕＯ_３）、酸化ニッケルネオジム（ＮｄＮｉＯ_３）、酸化ニッケルイットリウム（ＹＮｉＯ_３）、酸化ランタンカルシウムマンガン複合酸化物（ＬＣＭＯ）、鉛酸バリウム（ＢａＰｂＯ_３）、ＬＳＣＯ（Ｌａ_ｘＳｒ_１−ｘＣｕＯ_３）、ＬＳＭＯ（Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘＭｎＯ_３）、ＹＢＣＯ（ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−ｘ）、ＬＮＴＯ（Ｌａ（ＮＩ_１−ｘＴｉ_ｘ）Ｏ_３）、ＬＳＴＯ（（Ｌａ_１−ｘ，Ｓｒ_ｘ）ＴｉＯ_３）、ＳＴＲＯ（Ｓｒ（Ｔｉ_１−ｘＲｕ_ｘ）Ｏ_３）その他のペロブスカイト型導電性酸化物又はパイロクロア型導電性酸化物）、その他材料（例えば、Ｈｉｇｈ−ｋ材料（ＨｆＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、ＨｆＳｉ_ｘＯ_ｙ、ＺｒＳｉ_ｘＯ_ｙ、ＬａＡｌＯ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、（Ｂａ_１−ｘ，Ｓｒ_ｘ)ＴｉＯ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、（Ｂｉ_２−ｘ，Ｚｎ_ｘ)(Ｚｎ_ｙ，Ｎｂ_２−ｙ)、Ｙ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ｇｄ_２Ｏ_３など）、ホイスラー系合金（Ｃｏ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｍｎ−Ｐｔ、Ｎｉ−Ｆｅ、ＣｏＦｅＢなどの合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ａｌ、Ｃｏ_２ＭｎＡｌなど）、ＭＲＡＭ用バリア材料（（Ｌａ_１−ｘ，Ｓｒ_ｘ)ＭｎＯ_３などの酸化物系ハーフメタルなどのＭＲＡＭ用電極材料、ＡｌＡｓ，ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３など）、マルチフェロイック材料（ペロブスカイト型ＢｉＭｎＯ_３，ＢｉＦｅＯ_３，ＹｂＭｎＯ_３など、ガーネット型Ｒ_３Ｆｅ_２Ｏ_１２ (Ｒ＝Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｔｂ，Ｌｕ)、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２、Ｇｄ_３Ｇａ_５Ｏ_１２、ＳＧＧＧ（Ｇｄ_２．７Ｃａ_０．３)(Ｇａ_４．０Ｍｇ_０．３２Ｚｒ_０．６５Ｃａ_０．０３）Ｏ_１２など）、ＰＲＡＭ材料（Ｇｅ_ｘＴｅ_１−ｘ、Ｇｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５などのカルコゲナイド系、Ｓｂ−Ｘ合金（Ｘ＝Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｅ、Ｔｅ）など）、光触媒用ルチル型二酸化チタン（ＴｉＯ_２））を例示することができる。

［９］本発明の機能性デバイスの製造方法においては、前記第５工程においては、還元雰囲気で熱処理することにより、金属からなる機能性固体材料層を形成することが好ましい。

このような方法とすることにより、後述するように、機能性固体材料層を、「薄膜トランジスタにおけるゲート電極層若しくは配線層」、「アクチュエーターにおける電極層」、「光学デバイスにおける金属格子層」などとすることが可能となるため、種々の機能性デバイスを製造することが可能となる。

この場合、機能性固体材料として用いることができる金属としては、例えば、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｔｉ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ｓｎなどを例示することができる。

［１０］本発明の機能性デバイスの製造方法においては、前記第４工程において、前記第５工程における熱処理により、最も層厚が薄い領域でクラックが発生するような型押し構造を形成することが好ましい。

このような方法とすることにより、第５工程においては、前駆体組成物層における最も層厚が薄い領域でクラックが発生し、当該クラックの存在に起因して、前駆体組成物層が無理なく面内方向に収縮できるようになるため、所望の型押し構造を高い精度で形成することが可能となる。

［１１］本発明の機能性デバイスの製造方法においては、前記第４工程と前記第５工程との間に、型押し加工が施された前記前駆体組成物層のうち最も層厚が薄い領域において前記前駆体組成物層が完全に除去されるような条件で、前記前駆体組成物層を全面エッチングする工程をさらに含むことが好ましい。

このような方法とすることにより、第５工程においては、前駆体組成物層が複数の領域に分断される結果、前駆体組成物層が無理なく面内方向に収縮できるようになるため、所望の型押し構造を高い精度で形成することが可能となる。

［１２］本発明の機能性デバイスの製造方法においては、前記機能性固体材料層が結晶構造を有する機能性固体材料からなり、前記基材又は基材の表面における結晶構造と、前記機能性固体材料層の結晶構造が同一又は類似の結晶構造であることが好ましい。

このような方法とすることにより、基材又は基材の表面と、機能性固体材料層との親和性が増大するため、前駆体組成物層が面内方向に収縮し難くなる。

［１３］本発明の機能性デバイスの製造方法においては、前記第２工程においては、前記基材として、表面に前記前駆体組成物層に対する親和性の異なる２つの領域を有する基材を用い、前記第４工程においては、前記２つの領域のうち前記前駆体組成物層に対する親和性が相対的に高い第１領域においては、前記２つの領域のうち前記前駆体組成物層に対する親和性が相対的に低い第２領域においてよりも層厚が厚くなるように、前記前駆体組成物層に型押し構造を形成することが好ましい。

このような方法とすることによっても、基材又は基材の表面と、機能性固体材料層との親和性が増大するため、前駆体組成物層が面内方向に収縮し難くなる。また、このような方法とすることにより、基材表面のパターンと機能性固体材料層のパターンとの整合性を容易に取ることができる。

本発明の機能性デバイスの製造方法においては、前記基材として、絶縁性基板（例えば、石英ガラス基板、ＳｉＯ_２／Ｓｉ基板、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）基板、ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）基板、Ｓｉ基板の表面にＳｉＯ_２層及びＴｉ層を介してＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）層を形成した絶縁性基板など。）、半導体基板（例えば、Ｓｉ基板、ＳｉＣ基板、Ｇｅ基板など。）、導電性基板（例えば、Ｐｔ基板、Ａｕ基板、Ａｌ基板、Ｔｉ基板、ステンレス基板、ＳＲＯ（ＳｒＲｕＯ_３）基板など。）ほか、種々の基材を用いることができる。

［１４］本発明の機能性デバイスの製造方法においては、前記機能性デバイスは、薄膜トランジスタであり、前記機能性固体材料層は、前記薄膜トランジスタにおけるゲート電極層、ゲート絶縁層、ソース層、ドレイン層、チャネル層及び配線層のうち少なくとも１つの層であることが好ましい。

このような方法とすることにより、薄膜トランジスタの少なくとも１つの層については、大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。

なお、機能性固体材料層がゲート電極層又は配線層である場合には、機能性固体材料として、上記した金属酸化物セラミックスのうち各種導電体材料又は上記した各種金属を用いることができる。
また、機能性固体材料層がゲート絶縁層である場合には、機能性固体材料として、上記した金属酸化物セラミックスのうち各種常誘電体材料又は各種強誘電体材料を用いることができる。
また、機能性固体材料層がソース層、ドレイン層又はチャネル層である場合には、機能性固体材料として、上記した金属酸化物セラミックスのうち各種半導体材料又は各種導電体材料を用いることができる。

［１５］本発明の機能性デバイスの製造方法においては、前記機能性デバイスは、圧電体層を備えるアクチュエーターであり、前記機能性固体材料層は、前記圧電体層であることが好ましい。

このような方法とすることにより、少なくとも圧電体層については、大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。

この場合、機能性固体材料として、上記した金属酸化物セラミックスのうち各種強誘電体材料を用いることができる。

［１６］本発明の機能性デバイスの製造方法においては、前記機能性デバイスは、基材上に複数の格子層を備える光学デバイスであり、前記機能性固体材料層は、前記格子層であることが好ましい。

このような方法とすることにより、格子層については、大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。

なお、格子層が絶縁体からなる場合には、機能性固体材料として、上記した金属酸化物セラミックスのうち各種絶縁体材料を用いることができる。また、格子層が金属からなる場合には、機能性固体材料として、上記した各種金属を用いることができる。

［１７］本発明の薄膜トランジスタは、ソース領域及びドレイン領域並びにチャネル領域を含む酸化物導電体層と、前記チャネル領域の導通状態を制御するゲート電極と、前記ゲート電極と前記チャネル領域との間に形成され強誘電体材料又は常誘電体材料からなるゲート絶縁層とを備え、前記チャネル領域の層厚は、前記ソース領域の層厚及び前記ドレイン領域の層厚よりも薄いことを特徴とする薄膜トランジスタであって、前記チャネル領域の層厚が前記ソース領域の層厚及び前記ドレイン領域の層厚よりも薄い前記酸化物導電体層は、本発明の機能性デバイスの製造方法を用いて形成されたものであることを特徴とする。

本発明の薄膜トランジスタによれば、チャネル領域を構成する材料として酸化物導電性材料を用いているためキャリア濃度を高くすることができ、また、ゲート絶縁層を構成する材料として強誘電体材料又は常誘電体材料を用いているため低い駆動電圧で高速にスイッチングすることができ、その結果、従来の薄膜トランジスタの場合と同様に、大きな電流を低い駆動電圧で高速に制御することが可能となる。

また、本発明の薄膜トランジスタによれば、チャネル領域の層厚がソース領域の層厚及びドレイン領域の層厚よりも薄い酸化物導電体層を本発明の機能性デバイスの製造方法を用いて形成するだけで薄膜トランジスタを製造することが可能となるため、従来の薄膜トランジスタの場合のようにチャネル領域とソース領域及びドレイン領域とを異なる材料から形成しなくてもよくなり、上記のように優れた薄膜トランジスタを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。

また、本発明の薄膜トランジスタによれば、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度で熱処理することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことにより形成された、高い精度で形成された型押し構造を有する酸化物導電体層を備えるため、所望の性能を有する薄膜トランジスタとなる。

［１８］本発明の薄膜トランジスタにおいては、前記酸化物導電体層、前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層はすべて、前記機能性液体材料を用いて形成されたものであることが好ましい。

このような構成とすることにより、後述する実施形態からも分かるように、型押し成形加工技術を用いて薄膜トランジスタを製造することが可能となるため、上記のように優れた薄膜トランジスタを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。

［１９］本発明の薄膜トランジスタにおいては、前記酸化物導電体層、前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層はすべて、真空プロセスを用いることなく形成されたものであることが好ましい。

このような構成とすることにより、真空プロセスを用いることなしに薄膜トランジスタを製造することが可能となるため、上記のように優れた薄膜トランジスタを、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。

［２０］本発明の薄膜トランジスタにおいては、前記酸化物導電体層、前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層は、すべて酸化物材料からなることが好ましい。

このような構成とすることにより、酸化物導電体層、ゲート電極及びゲート絶縁層を、すべて液体材料を用いて形成することができるようになる。また、信頼性の高い薄膜トランジスタとすることができる。

［２１］本発明の薄膜トランジスタにおいては、前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層はともに、ペロブスカイト構造を有することが好ましい。

このような構成とすることにより、ゲート電極及びゲート絶縁層を同一の結晶構造とすることで、格子欠陥の少ない高品質な薄膜トランジスタを製造することが可能となる。
［２２］本発明の薄膜トランジスタにおいては、前記チャネル領域のキャリア濃度及び層厚は、前記薄膜トランジスタがオフ状態のときに、前記チャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていることが好ましい。

このような構成とすることにより、酸化物導電体層のキャリア濃度を高くしたとしても薄膜トランジスタがオフ状態の時に流れる電流量を十分低くできるため、必要なオンオフ比を維持しつつ、大きな電流を低い駆動電圧で制御することが可能となる。
この場合において、薄膜トランジスタがエンハンスメント型のトランジスタである場合には、ゲート電極に０Ｖの制御電圧を印加したときに薄膜トランジスタがオフ状態となるため、このようなときにチャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていればよく、薄膜トランジスタがディプレッション型のトランジスタである場合には、ゲート電極に負の制御電圧を印加したときに薄膜トランジスタがオフ状態となるため、このようなときにチャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていればよい。

［２３］本発明の薄膜トランジスタにおいては、前記チャネル領域のキャリア濃度は、１×１０^１５ｃｍ^−３〜１×１０^２１ｃｍ^−３の範囲内にあり、前記チャネル領域の層厚は、５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。

このような構成とすることにより、必要なオンオフ比を維持しつつ、大きな電流を低い駆動電圧で制御することが可能となる。

なお、本発明の薄膜トランジスタにおいては、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の層厚は、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。

［２４］本発明の圧電式インクジェットヘッドは、キャビティ部材と、前記キャビティ部材の一方側に取り付けられ、圧電体層が形成された振動板と、前記キャビティ部材の他方側に取り付けられ、ノズル孔が形成されたノズルプレートと、前記キャビティ部材、前記振動板及び前記ノズルプレートによって画成されるインク室とを備える圧電式インクジェットヘッドであって、前記圧電体層及び／又は前記キャビティ部材は、本発明の機能性デバイスの製造方法を用いて形成されたものであることを特徴とする。

本発明の圧電式インクジェットヘッドによれば、圧電体層及び／又はキャビティ部材が本発明の機能性デバイスの製造方法を用いて形成されたものであるため、圧電式インクジェットヘッドを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。

また、本発明の圧電式インクジェットヘッドによれば、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度で熱処理することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことにより形成された、高い精度で形成された型押し構造を有する圧電体層及び／又はキャビティ部材を備えるため、所望の性能を有する圧電式インクジェットヘッドとなる。

［２５］本発明の圧電式インクジェットヘッドにおいては、前記キャビティ部材、前記振動板及び前記圧電体層はともに、前記機能性液体材料を用いて形成されたものであることが好ましい。

このような構成とすることにより、型押し成形加工技術を用いて圧電式インクジェットヘッドを製造することが可能となるため、上記のように優れた圧電式インクジェットヘッドを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて製造することが可能となる。

［２６］本発明の圧電式インクジェットヘッドにおいては、前記キャビティ部材、前記振動板及び前記圧電体層はともに、真空プロセスを用いることなく形成されたものであることが好ましい。

このような構成とすることにより、真空プロセスを用いることなしに圧電式インクジェットヘッドを製造することが可能となるため、上記のように優れた圧電式インクジェットヘッドを、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。

実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法を説明するために示す図。 実施形態２に係る機能性デバイスの製造方法を説明するために示す図。 実施形態３に係る機能性デバイスの製造方法を説明するために示す図。 実施形態４に係る機能性デバイスの製造方法を説明するために示す図。 実施形態５に係る機能性デバイスの製造方法を説明するために示す図。 実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００を説明するために示す図。 実施形態６に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するために示す図。 実施形態６に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するために示す図。 実施形態６に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するために示す図。 実施形態７に係る薄膜トランジスタ１００を説明するために示す図。 実施形態７に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するために示す図。 実施形態７に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するために示す図。 実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッド３００を説明するために示す図。 実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッドの製造方法を説明するために示す図。 実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッドの製造方法を説明するために示す図。 実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッドの製造方法を説明するために示す図。 実施例１に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するために示す図。 実施例１に用いる型押し成形加工装置７００を説明するために示す図。 実施例１に用いる凹凸型Ｍ１２を説明するために示す図。 実施例１に用いる凹凸型Ｍ１３を説明するために示す図。 実施例１に係る薄膜トランジスタ４００の電気特性を測定する様子を示す図。 実施例１に係る薄膜トランジスタ４００の電気特性を説明するために示す図。 実施例１に係る薄膜トランジスタ４００の電気特性を説明するために示す図。 前駆体組成物層の塑性変形能力を説明するために示す図である。 従来の薄膜トランジスタ９００を説明するために示す図である。 従来の薄膜トランジスタの製造方法を説明するために示す図である。 従来の薄膜トランジスタ９００の電気特性を説明するために示す図である。

以下、本発明の機能性デバイスの製造方法、薄膜トランジスタ及び圧電式インクジェットヘッドについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。実施形態１〜５は本発明の機能性デバイスの製造方法に関する実施形態であり、実施形態６及び７は本発明の薄膜トランジスタに関する実施形態であり、実施形態８は本発明の圧電式インクジェットヘッドに関する実施形態である。

[実施形態１]
図１は、実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法を説明するために示す図である。図１（ａ）〜図１（ｆ）は各工程図である。

実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法は、図１に示すように、熱処理することにより金属酸化物セラミックス又は金属からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する第１工程と、基材１０上に機能性液体材料を塗布することにより、機能性固体材料の前駆体組成物層２０を形成する第２工程（図１（ａ）及び図１（ｂ）参照。）と、前駆体組成物層を８０℃〜２００℃の範囲内にある第１温度に加熱することにより、前駆体組成物層２０の流動性を予め低くしておく第３工程と、前駆体組成物層２０を８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱した状態で前駆体組成物層２０に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層２２に型押し構造を形成する第４工程（図１（ｃ）〜図１（ｅ）参照。）と、前駆体組成物層２２を第２温度よりも高い第３温度で熱処理することにより、前駆体組成物層２２から機能性固体材料層３０を形成する第５工程（図１（ｆ）参照。）とをこの順序で含む。

実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法においては、機能性液体材料として、例えば、酸素含有雰囲気で熱処理することにより金属酸化物セラミックス（例えば、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ_ｘ，Ｔｉ_１−ｘ）Ｏ_３））からなる機能性固体材料層を形成可能な金属アルコキシドを含有する溶液を用いることができる。この場合、機能性固体材料層としては、金属酸化物セラミックス（例えば、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ_ｘ，Ｔｉ_１−ｘ）Ｏ_３））からなる機能性固体材料層となる。

実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法においては、基材として、例えば、Ｓｉ基板の表面にＳｉＯ_２層及びＴｉ層を介してＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）層を形成した絶縁性基板を用いる。基材のサイズ・形状としては、例えば、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍ×高さ２ｍｍの直方体のものを用いる。

実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法においては、型として、例えば、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形状の中央部に２ｍｍ×２ｍｍのパターン領域を有し、当該パターン領域の中に縦２μｍ×横２μｍ×高低差２００ｎｍの正方形パターンが、縦横１０μｍピッチで多数配置された凹凸型Ｍ１を用いる。

実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法においては、第２工程において、基材１０上に機能性液体材料を塗布することにより、機能性固体材料の前駆体組成物層２０（厚さ２３０ｎｍ）を形成する。また、実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法においては、第４工程において、前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層に型押し構造（凸部における厚さ２２０ｎｍ、凹部における厚さ２０ｎｍ）を形成する。

実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法においては、第４工程において、例えば、４ＭＰａの圧力で型押し加工を施す。

実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法においては、第２温度として、例えば、１５０℃を採用することとしている。また、第４工程においては、１５０℃に加熱した型を用いて型押し加工を施すこととしている。

実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法においては、第４工程においては、前記前駆体組成物層の表面に対する離型処理及び型の型押し面に対する離型処理を施した後、前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしている。離型処理に用いることができる離型剤としては、界面活性剤（例えば、フッ素系界面活性剤、シリコーン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤等）、フッ素含有ダイヤモンドライクカーボン等を例示することができる。

実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法においては、第５工程における前駆体組成物層から機能性固体材料層への体積収縮率は、例えば５０％とする。

実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法によれば、基材の中央部に２ｍｍ×２ｍｍのパターン領域を有し、当該パターン領域の中に縦２μｍ×横２μｍ×高低差１００ｎｍ（凸部における厚さ１１０ｎｍ、凹部における厚さ１０ｎｍ）の正方形パターンが縦横１０μｍピッチで多数配置された型押し構造を有する機能性固体材料層を形成することができる。

実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法によれば、基材上に機能性液体材料を塗布して前駆体組成物層を形成し、当該前駆体組成物層に対して型押し加工を施して型押し構造を形成し、さらには前駆体組成物層を高温で熱処理することにより、機能性固体材料層を形成することが可能となるため、上記のように優れた薄膜トランジスタをはじめとする種々の機能性デバイスを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。

また、本発明の機能性デバイスの製造方法によれば、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしているため、所望の型押し構造を高い精度で形成することが可能となり、その結果、所望の性能を有する機能性デバイスを製造することが可能となる。

また、本発明の機能性デバイスの製造方法によれば、上記したように、高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしているため、型押し加工を施す際に印加する圧力を１ＭＰａ〜２０ＭＰａにまで低くしても前駆体組成物層が型の表面形状に追随して変形するようになり、所望の型押し構造を高い精度で形成することが可能となる。また、型押し加工を施す際に印加する圧力を１ＭＰａ〜２０ＭＰａにまで低くすることにより、型押し加工を施す際に型が損傷し難くなる。

また、実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法によれば、第４工程において、８０℃〜３００℃の範囲内にある第４温度に加熱した型を用いて型押し加工を施すこととしているため、型押し加工を施している最中に、前駆体組成物層の塑性変形能力が低下することがなくなるため、所望の型押し構造を一層高い精度で形成することが可能となる。

また、実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法によれば、第４工程において、前駆体組成物層の表面及び型の型押し面に離型処理を施した後、前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことしているため、前駆体組成物層と型との間の摩擦力を低減することができる、前駆体組成物層に対してより一層精度良く型押し加工を施すことが可能となる。

実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法によれば、機能性液体材料が、金属アルコキシドを含有する溶液であり、第４工程における前駆体組成物層から機能性固体材料層への体積収縮率は、３０％〜９０％の範囲内にあるため、所望の型押し構造をより一層高い精度で形成することが可能となる。

実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法は、薄膜トランジスタにおけるゲート電極層、ゲート絶縁層、ソース層、ドレイン層、チャネル層及び配線層のうち少なくとも１つの層を形成する際に適用することができる。この場合、ゲート電極層を形成する場合には、機能性固体材料として、上記した金属酸化物セラミックスのうち各種導電体材料又は上記した各種金属を用いることができる。また、ゲート絶縁層を形成する場合には、機能性固体材料として、上記した金属酸化物セラミックスのうち各種常誘電体材料又は各種強誘電体材料を用いることができる。また、ソース層、ドレイン層又はチャネル層を形成する場合には、機能性固体材料として、上記した金属酸化物セラミックスのうち各種半導体材料又は各種導電体材料を用いることができる。

また、実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法は、アクチュエーターにおける圧電体層を形成する際に適用することができる。この場合には、機能性固体材料としては、上記した金属酸化物セラミックスのうち各種強誘電体材料を用いることができる。

さらにまた、実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法は、複数の格子層を備える光学デバイスにおける格子層を形成する際に適用することもできる。この場合には、機能性固体材料として、上記した金属酸化物セラミックスのうち各種絶縁体材料を用いてもよいし、上記した各種金属を用いてもよい。

［実施形態２］
図２は、実施形態２に係る機能性デバイスの製造方法を説明するために示す図である。図２（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に型押し加工を施した直後における前駆体組成物層２２の様子を示す図であり、図２（ｂ）は前駆体組成物層２２を熱処理することにより前駆体組成物層２２から機能性固体材料層３０を形成する途中における前駆体組成物層２２の様子を示す図であり、図２（ｃ）は前駆体組成物層２２から機能性固体材料層３０を形成する工程が終了した後における機能性固体材料層３０の様子を示す図である。

実施形態２に係る機能性デバイスの製造方法は、基本的には実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法と同様の工程を含むが、第２工程の内容が実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法の場合と異なる。すなわち、実施形態２に係る機能性デバイスの製造方法においては、図２に示すように、第２工程において、厚さ２２０ｎｍの前駆体組成物層２０を形成することとしている。従って、実施形態２に係る機能性デバイスの製造方法においては、第４工程において、前駆体組成物層２０に型押し構造（凸部における厚さ２１０ｎｍ、凹部における厚さ１０ｎｍ）が形成されるようになり。これにより、第４工程における熱処理により、前駆体組成物層の凹部（前駆体組成物層における最も層厚が薄い領域）でクラックが発生することとなる。

このため、実施形態２に係る機能性デバイスの製造方法によれば、第５工程においては、前駆体組成物層の凹部（前駆体組成物層における最も層厚が薄い領域）でクラックが発生し、当該クラックの存在に起因して、前駆体組成物層が無理なく面内方向に収縮できるようになるため、所望の型押し構造を高い精度で形成することが可能となる。

なお、実施形態２に係る機能性デバイスの製造方法は、第２工程以外の内容が実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法の場合と同様であるため、実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。

［実施形態３］
図３は、実施形態３に係る機能性デバイスの製造方法を説明するために示す図である。図３（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に型押し加工を施した直後における前駆体組成物層２２の様子を示す図であり、図３（ｂ）は第４工程終了後に前駆体組成物層２２を全面エッチングする様子を示す図であり、図３（ｃ）は前駆体組成物層２２から機能性固体材料層３０を形成する工程が終了した後における機能性固体材料層３０の様子を示す図である。

実施形態３に係る機能性デバイスの製造方法は、基本的には実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法と同様の工程を含むが、第４工程と第５工程との間に前駆体組成物層２２を全面エッチングする工程（全面エッチング工程）をさらに含む点で実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法の場合と異なる。すなわち、実施形態３に係る機能性デバイスの製造方法は、図３に示すように、第４工程と第５工程との間に前駆体組成物層２２を２０ｎｍだけ全面エッチングする全面エッチング工程をさらに含む。従って、実施形態３に係る機能性デバイスの製造方法においては、全面エッチング工程終了後において、型押し構造（凸部における厚さ２００ｎｍ、凹部における厚さ０ｎｍ）が形成されるようになる。

このため、実施形態３に係る機能性デバイスの製造方法によれば、第５工程においては、前駆体組成物層が複数の領域に分断される結果、前駆体組成物層が無理なく面内方向に収縮できるようになるため、所望の型押し構造を高い精度で形成することが可能となる。

なお、実施形態３に係る機能性デバイスの製造方法は、第４工程と第５工程との間に前駆体組成物層２２を全面エッチングする全面エッチング工程をさらに含む点以外の点で実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法の場合と同様であるため、実施形態１に係る機能性デバイスの製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。

［実施形態４］
図４は、実施形態４に係る機能性デバイスの製造方法を説明するために示す図である。図４（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に型押し加工を施した直後における前駆体組成物層２２の様子を示す図であり、図４（ｂ）は前駆体組成物層２２を熱処理することにより前駆体組成物層２２から機能性固体材料層３０を形成する途中における前駆体組成物層２２の様子を示す図であり、図４（ｃ）は前駆体組成物層２２から機能性固体材料層３０を形成する工程が終了した後における機能性固体材料層３０の様子を示す図である。

実施形態４に係る機能性デバイスの製造方法は、基本的には実施形態２に係る機能性デバイスの製造方法と同様の工程を含むが、基材の構成が実施形態２に係る機能性デバイスの製造方法の場合と異なる。すなわち、実施形態４に係る機能性デバイスの製造方法においては、図４に示すように、表面に前駆体組成物層に対する親和性の異なる２つの領域を有する基材を用いることとしている。また、これに従って、２つの領域のうち前駆体組成物層に対する親和性が相対的に高い第１領域Ｒ１においては、２つの領域のうち前駆体組成物層に対する親和性が相対的に低い第２領域Ｒ２においてよりも層厚が厚くなるように、前記前駆体組成物層に型押し構造を形成することとしている。

このため、実施形態４に係る機能性デバイスの製造方法によれば、基材又は基材の表面と、機能性固体材料層との親和性が増大するため、前駆体組成物層が面内方向に収縮し難くなる。従って、基材表面のパターンと機能性固体材料層のパターンとの整合性を容易に取ることができる。

なお、実施形態４に係る機能性デバイスの製造方法は、基材の構成以外の内容が実施形態２に係る機能性デバイスの製造方法の場合と同様であるため、実施形態２に係る機能性デバイスの製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。

［実施形態５］
図５は、実施形態５に係る機能性デバイスの製造方法を説明するために示す図である。図５（ａ）は第４工程で前駆体組成物層２０に型押し加工を施した直後における前駆体組成物層２２の様子を示す図であり、図５（ｂ）は第４工程終了後に前駆体組成物層２２を全面エッチングする様子を示す図であり、図５（ｃ）は前駆体組成物層２２から機能性固体材料層３０を形成する工程が終了した後における機能性固体材料層３０の様子を示す図である。

実施形態５に係る機能性デバイスの製造方法は、基本的には実施形態３に係る機能性デバイスの製造方法と同様の工程を含むが、基材の構成が実施形態３に係る機能性デバイスの製造方法の場合と異なる。すなわち、実施形態５に係る機能性デバイスの製造方法においては、図５に示すように、表面に前駆体組成物層に対する親和性の異なる２つの領域を有する基材を用いることとしている。また、これに従って、２つの領域のうち前駆体組成物層に対する親和性が相対的に高い第１領域Ｒ１においては、２つの領域のうち前駆体組成物層に対する親和性が相対的に低い第２領域Ｒ２においてよりも層厚が厚くなるように、前記前駆体組成物層に型押し構造を形成することとしている。

このため、実施形態５に係る機能性デバイスの製造方法によれば、基材又は基材の表面と、機能性固体材料層との親和性が増大するため、基材又は基材の表面と、機能性固体材料層との親和性が増大するため、前駆体組成物層が面内方向に収縮し難くなる。従って、基材表面のパターンと機能性固体材料層のパターンとの整合性を容易に取ることができる。

なお、実施形態５に係る機能性デバイスの製造方法は基材の構成以外の内容が実施形態３に係る機能性デバイスの製造方法の場合と同様であるため、実施形態３に係る機能性デバイスの製造方法が有する効果のうち該当する効果を有する。

［実施形態６］
１．実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００
図６は、実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００を説明するために示す図である。図６（ａ）は薄膜トランジスタ１００の平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ１−Ａ１断面図であり、図６（ｃ）は図６（ａ）のＡ２−Ａ２断面図である。

実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、ソース領域１４４及びドレイン領域１４６並びにチャネル領域１４２を含む酸化物導電体層１４０と、チャネル領域１４２の導通状態を制御するゲート電極１２０と、ゲート電極１２０とチャネル領域１４２との間に形成され強誘電体材料からなるゲート絶縁層１３０とを備える。チャネル領域１４２の層厚は、ソース領域１４４の層厚及びドレイン領域１４６の層厚よりも薄い。チャネル領域１４２の層厚は、好ましくは、ソース領域１４４の層厚及びドレイン領域１４６の層厚の１／２以下である。ゲート電極１２０は、図６（ａ）及び図６（ｃ）に示すように、スルーホール１５０を介して外部に露出するゲートパッド１２２に接続されている。

実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００においては、チャネル領域１４２の層厚がソース領域１４４の層厚及びドレイン領域１４６の層厚よりも薄い酸化物導電体層１４０は、型押し成形技術を用いて形成されたものである。

実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００においては、チャネル領域１４２のキャリア濃度及び層厚は、ゲート電極１２０にオフの制御電圧を印加したときに、チャネル領域１４２が空乏化するような値に設定されている。具体的には、チャネル領域１４２のキャリア濃度は、１×１０^１５ｃｍ^−３〜１×１０^２１ｃｍ^−３の範囲内にあり、チャネル領域１４２の層厚は、５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある。

なお、実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００においては、ソース領域１４４及びドレイン領域１４６の層厚は、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内にある。

酸化物導電体層１４０は、例えばインジウム錫酸化物（ＩＴＯ）からなり、ゲート絶縁層１３０は、例えばＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ_ｘ，Ｔｉ_１−ｘ）Ｏ_３）からなり、ゲート電極１２０は、例えば酸化ニッケルランタン（ＬＮＯ（ＬａＮｉＯ_３））からなり、固体基板としての絶縁性基板１１０は、例えばＳｉ基板の表面にＳｉＯ_２層及びＴｉ層を介してＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）層を形成した絶縁性基板からなる。

２．実施形態６に係る薄膜トランジスタの製造方法
実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００は、以下に示す薄膜トランジスタの製造方法（実施形態６に係る薄膜トランジスタの製造方法）により製造することができる。以下、工程順に説明する。

図７〜図９は、実施形態６に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するために示す図である。図７（ａ）〜図７（ｅ）、図８（ａ）〜図８（ｅ）及び図９（ａ）〜図９（ｅ）は各工程図である。なお、各工程図において、左側に示す図は図６（ｂ）に対応する図であり、右側に示す図は図６（ｃ）に対応する図である。

（１）ゲート電極１２０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（酸化ニッケルランタン）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、金属無機塩（硝酸ランタン（六水和物）及び酢酸ニッケル（四水和物））を含有する溶液（溶媒：２ーメトキシエタノール）を準備する。

次に、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、絶縁性基板１１０における一方の表面に、スピンコート法を用いて機能性液体材料を塗布し（例えば、５００ｒｐｍ・２５秒）、その後、絶縁体基板１１０をホットプレート上に置き６０℃で１分間乾燥させることにより、機能性固体材料（酸化ニッケルランタン）の前駆体組成物層１２０’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程〜第３工程）。

次に、図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示すように、ゲート電極１２０及びゲートパッド１２２に対応する領域が凹となるように形成された凹凸型Ｍ２（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層１２０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層１２０’に型押し構造（凸部の層厚３００ｎｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第４工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。これにより、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととなるため、所望の型押し構造を高い精度で形成することが可能となる。

次に、前駆体組成物層１２０’を全面エッチングすることにより、ゲート電極１２０に対応する領域以外の領域から前駆体組成物層を完全に除去する（全面エッチング工程）。全面エッチング工程は、ウェットエッチング技術を用いて真空プロセスを用いることなく行う。

最後に、前駆体組成物層１２０’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図７（ｅ）に示すように、前駆体組成物層１２０’から、機能性固体材料層（酸化ニッケルランタン）からなるゲート電極１２０及びゲートパッド１２２を形成する（第５工程）。

（２）ゲート絶縁層１３０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（ＰＺＴ）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する。具体的には、機能性液体材料として、金属アルコキシドを含有する溶液（三菱マテリアル株式会社製、ＰＺＴゾルゲル溶液）を準備する（第１工程）。

次に、絶縁性基板１１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し（例えば、２０００ｒｐｍ・２５秒）、その後、絶縁体基板１１０をホットプレート上に置き２５０℃で５分間乾燥させる操作を３回繰り返すことにより、機能性固体材料（ＰＺＴ）の前駆体組成物層１３０’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程〜第３工程）。

次に、図８（ｂ）及び図８（ｃ）に示すように、スルーホール１５０に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型Ｍ３（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層１３０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層１３０’にスルーホール１５０に対応する型押し構造を形成する（第４工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。これにより、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととなるため、所望の型押し構造を高い精度で形成することが可能となる。

最後に、前駆体組成物層１３０’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図８（ｄ）に示すように、前駆体組成物層１３０’から、機能性固体材料層（ＰＺＴ）からなるゲート絶縁層１３０を形成する（第５工程）。

（３）酸化物導電体層１４０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（ＩＴＯ）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、機能性液体材料として、金属カルボン酸塩を含有する溶液（株式会社高純度化学研究所製の機能性液体材料（商品名：ＩＴＯ−０５Ｃ）、原液：希釈液＝１：１．５）を準備する。なお、当該機能性液体材料には、完成時にチャネル領域１４２のキャリア濃度が１×１０^１５ｃｍ^−３〜１×１０^２１ｃｍ^−３の範囲内になるような濃度の不純物が添加されている。

次に、図８（ｅ）に示すように、絶縁性基板１１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し（例えば、２０００ｒｐｍ・２５秒）、その後、絶縁体基板１１０をホットプレート上に置き１５０℃で３分間乾燥させることにより、機能性固体材料（ＩＴＯ）の前駆体組成物層１４０’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程〜第３工程）。

次に、図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、ソース領域１４４に対応する領域及びドレイン領域１４６に対応する領域よりもチャネル領域１４２に対応する領域が凸となるように形成され凹凸型Ｍ４（高低差３５０ｎｍ）を用いて、前駆体組成物層１４０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層１４０’に型押し構造（凸部の層厚３５０ｎｍ、凹部の層厚１００ｎｍ）を形成する（第４工程）。これにより、前駆体組成物層１４０’のうちチャネル領域１４２となる部分の層厚が他の部分よりも薄くなる。

このとき、上記の工程においては、前駆体組成物層１４０’を１５０℃に加熱した状態で、かつ、１５０℃に加熱した型を用いて型押し加工を施すこととしている。この場合、型押し加工を施すときの圧力は、４ＭＰａ程度とする。

なお、凹凸型Ｍ４は、チャネル領域１４２に対応する領域よりも素子分離領域１６０及びスルーホール１５０に対応する領域がさらに凸となるような構造を有しており、絶縁性基板１１０における一方の表面全面にウェットエッチングを施すことにより、チャネル領域１４２となる部分を所定の厚さにしつつも素子分離領域１６０及びスルーホール１５０に対応する領域から前駆体組成物層１４０’を完全に除去することができる（図９（ｄ）参照。）。凹凸型Ｍ４は、素子分離領域に対応する領域部分が先細となった形状を有していてもよい。

最後に、前駆体組成物層１４０’に熱処理を施す（ホットプレート上で４００℃・１０分の条件で前駆体組成物層１４０’の焼成を行い、その後、ＲＴＡ装置を用いて６５０℃・３０分（前半１５分酸素雰囲気、後半の１５分窒素雰囲気）の条件で前駆体組成物層１４０’を加熱する）ことにより、ソース領域１４４、ドレイン領域１４６及びチャネル領域１４２を含む酸化物導電体層１４０を形成し（第５工程）、図９（ｅ）に示すようなボトムゲート構造を有する、実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００を製造することができる。

３．実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００の効果
実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００によれば、チャネル領域１４２を構成する材料として酸化物導電性材料を用いているためキャリア濃度を高くすることができ、また、ゲート絶縁層１３０を構成する材料として強誘電体材料を用いているため低い駆動電圧で高速にスイッチングすることができ、その結果、従来の薄膜トランジスタ９００の場合と同様に、大きな電流を低い駆動電圧で高速に制御することが可能となる。

また、実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００によれば、チャネル領域１４２の層厚がソース領域１４４の層厚及びドレイン領域１４６の層厚よりも薄い酸化物導電体層１４０を形成するだけで薄膜トランジスタを製造することが可能となるため、従来の薄膜トランジスタ９００の場合のようにチャネル領域とソース領域及びドレイン領域とを異なる材料から形成しなくてもよくなり、上記のように優れた薄膜トランジスタを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。

また、実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００によれば、酸化物導電体層、ゲート電極及びゲート絶縁層はすべて、機能性液体材料を用いて形成されたものであるため、型押し成形加工技術を用いて薄膜トランジスタを製造することが可能となり、上記のように優れた薄膜トランジスタを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。

また、実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００によれば、酸化物導電体層、ゲート電極及びゲート絶縁層はすべて、真空プロセスを用いることなく形成されたものであるため、真空プロセスを用いることなしに薄膜トランジスタを製造することが可能となり、上記のように優れた薄膜トランジスタを、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。

また、実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００によれば、ゲート電極及びゲート絶縁層はともにペロブスカイト構造を有するため、ゲート電極及びゲート絶縁層の界面で格子欠陥が少なくなり、高品質な薄膜トランジスタを製造することが可能となる。

また、実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００によれば、チャネル領域１４２のキャリア濃度及び層厚は、ゲート電極１２０にオフの制御電圧を印加したときに、チャネル領域１４２が空乏化するような値に設定されているため、酸化物導電体層のキャリア濃度を高くしたとしてもオフ時に流れる電流量を十分低くでき、必要なオンオフ比を維持しつつ大きな電流を低い駆動電圧で制御することが可能となる。この場合において、薄膜トランジスタがエンハンスメント型のトランジスタである場合には、ゲート電極に０Ｖの制御電圧を印加したときに薄膜トランジスタがオフ状態となるため、このようなときにチャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていればよく、薄膜トランジスタがディプレッション型のトランジスタである場合には、ゲート電極に負の制御電圧を印加したときに薄膜トランジスタがオフ状態となるため、このようなときにチャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていればよい。

また、実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００によれば、チャネル領域１４２のキャリア濃度は、１×１０^１５ｃｍ^−３〜１×１０^２１ｃｍ^−３の範囲内にあり、チャネル領域１４２の層厚は、５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にあるため、必要なオンオフ比を維持しつつ大きな電流を低い駆動電圧で制御することが可能となる。

［実施形態７]
１．実施形態７に係る薄膜トランジスタ２００
図１０は、実施形態７に係る薄膜トランジスタ２００を説明するために示す図である。図１０（ａ）は薄膜トランジスタ２００の平面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ１−Ａ１断面図であり、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のＡ２−Ａ２断面図である。

実施形態７に係る薄膜トランジスタ２００は、基本的には実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００と同様の構成を有するが、トップゲート構造を有する点で実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００の場合と異なる。すなわち、実施形態７に係る薄膜トランジスタ２００は、図１０に示すように、絶縁性基板２１０の上方に、酸化物導電体層２４０、ゲート絶縁層２３０及びゲート電極２２０とがこの順序で形成された構造を有する。なお、ソース領域２４４及びドレイン領域２４６は、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように、それぞれスルーホール２５０を介して外部に露出している。

このように、実施形態７に係る薄膜トランジスタ２００は、トップゲート構造を有する点で実施形態６に係る薄膜トランジスタ１００の場合と異なるが、チャネル領域２４２を構成する材料として酸化物導電性材料を用いているためキャリア濃度を高くすることができ、また、ゲート絶縁層２２０を構成する材料として強誘電体材料を用いているため低い駆動電圧で高速にスイッチングすることができ、その結果、実施形態６に係る薄膜トランジスタの場合と同様に、大きな電流を低い駆動電圧で高速に制御することが可能となる。

また、チャネル領域２４２の層厚がソース領域２４４の層厚及びドレイン領域２４６の層厚よりも薄い酸化物導電体層２４０を形成するだけで薄膜トランジスタを製造することが可能となるため、実施形態６に係る薄膜トランジスタの場合と同様に、上記のように優れた薄膜トランジスタを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。

また、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度で熱処理することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことにより形成された、高い精度で形成された型押し構造を有する酸化物導電体層を備えるため、所望の性能を有する薄膜トランジスタとなる。

なお、実施形態７に係る薄膜トランジスタ２００は、以下に示す薄膜トランジスタの製造方法により製造することができる。以下、工程順に説明する。

図１１及び図１２は、実施形態２に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するために示す図である。図１１（ａ）〜図１１（ｆ）及び図１２（ａ）〜図１２（ｅ）は各工程図である。

（１）酸化物導電体層２４０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（ＩＴＯ）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、機能性液体材料として、金属カルボン酸塩を含有する溶液（株式会社高純度化学研究所製の機能性液体材料（商品名：ＩＴＯ−０５Ｃ））を準備する。なお、当該機能性液体材料には、完成時にチャネル領域２４２のキャリア濃度が１×１０^１５ｃｍ^−３〜１×１０^２１ｃｍ^−３の範囲内になるような濃度の不純物が添加されている。

次に、図１１（ａ）に示すように、絶縁性基板２１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し、その後、絶縁体基板２１０をホットプレート上に置き１５０℃で３分間乾燥させることにより、機能性固体材料（ＩＴＯ）の前駆体組成物層２４０’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程〜第３工程）。

次に、図１１（ｂ）及び図１１（ｃ）に示すように、ソース領域２４４に対応する領域及びドレイン領域２４６に対応する領域よりもチャネル領域２４２に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型Ｍ５（高低差３５０ｎｍ）を用いて、前駆体組成物層２４０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層２４０’に型押し構造（凸部の層厚３５０ｎｍ、凹部の層厚１００ｎｍ）を形成する（第４工程）。これにより、前駆体組成物層２４０’のうちチャネル領域２４２となる部分の層厚が他の部分よりも薄くなる。

このとき、上記の工程においては、前駆体組成物層２４０’を１５０℃に加熱した状態で、かつ、１５０℃に加熱した型を用いて型押し加工を施す。この場合、型押し加工を施すときの圧力は、４ＭＰａ程度とする。

なお、凹凸型Ｍ５は、チャネル領域２４２に対応する領域よりも素子分離領域に対応する領域及びゲートパッド２２２に対応する領域がさらに凸となるような構造を有しており、絶縁性基板２１０における一方の表面全面にウェットエッチングを施すことにより、チャネル領域２４２となる部分を所定の厚さにしつつも素子分離領域２６０及びゲートパッド２２２に対応する領域上から前駆体組成物層２４０’を完全に除去することができる。凹凸型Ｍ５は、素子分離領域に対応する領域部分が先細となった形状を有していてもよい。

最後に、前駆体組成物層２４０’に熱処理を施すことにより、図１１（ｄ）に示すように、ソース領域２４４、ドレイン領域２４６及びチャネル領域２４２を含む酸化物導電体層２４０を形成する（第５工程）。

（２）ゲート絶縁層２３０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（ＰＺＴ）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、機能性液体材料として、金属アルコキシドを含有する溶液（三菱マテリアル株式会社製、ＰＺＴゾルゲル溶液）を準備する。

次に、図１１（ｅ）に示すように、絶縁性基板２１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し、その後、絶縁体基板２１０をホットプレート上に置き１５０℃で５分間乾燥させることにより、機能性固体材料（ＰＺＴ）の前駆体組成物層２３０’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程〜第３工程）。

次に、図１１（ｅ）に示すように、スルーホール２５０に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型Ｍ６（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層２３０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層２３０’にスルーホール２５０に対応する型押し構造を形成する（第４工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。これにより、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととなるため、所望の型押し構造を高い精度で形成することが可能となる。

最後に、前駆体組成物層２３０’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１１（ｆ）に示すように、前駆体組成物層２３０’から、機能性固体材料層（ＰＺＴ）からなるゲート絶縁層２３０を形成する（第５工程）。

（３）ゲート電極２２０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（酸化ニッケルランタン）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、金属無機塩（硝酸ランタン（六水和物）及び酢酸ニッケル（四水和物））を含有する溶液（溶媒：２ーメトキシエタノール）を準備する。

次に、図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように、絶縁性基板２１０における一方の表面に、スピンコート法を用いて機能性液体材料を塗布し、その後、絶縁体基板２１０をホットプレート上に置き６０℃で１分間乾燥させることにより、機能性固体材料（酸化ニッケルランタン）の前駆体組成物層２２０’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程〜第３工程）。

次に、図１２（ｃ）及び図１２（ｄ）に示すように、ゲート電極２２０に対応する領域及びゲートパッド２２２に対応する領域が凹となるように形成された凹凸型Ｍ７（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層２２０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層２２０’に型押し構造（凸部の層厚３００ｎｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第４工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。これにより、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととなるため、所望の型押し構造をより一層高い精度で形成することが可能となる。

次に、前駆体組成物層２２０’を全面エッチングすることにより、ゲート電極２２０に対応する領域及びゲートパッド２２２に対応する領域以外の領域から前駆体組成物層２２０’を完全に除去する（全面エッチング工程）。全面エッチング工程は、ウェットエッチング技術を用いて真空プロセスを用いることなく行う。

最後に、前駆体組成物層２２０’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、前駆体組成物層２２０’から、機能性固体材料層（酸化ニッケルランタン）からなるゲート電極２２０及びゲートパッド２２２を形成し（第５工程）、図１２（ｅ）に示すようなトップゲート構造を有する、実施形態７に係る薄膜トランジスタ２００を製造することができる。

［実施形態８］
図１３は、実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッド３００を説明するために示す図である。図１３（ａ）は圧電式インクジェットヘッド３００の断面図であり、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）は圧電式インクジェットヘッド３００がインクを吐出するときの様子を示す図である。

１．実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッド３００の構成
実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッド３００は、図１３（ａ）に示すように、キャビティ部材３４０と、キャビティ部材３４０の一方側に取り付けられ、圧電体素子３２０が形成された振動板３５０と、キャビティ部材３４０の他方側に取り付けられ、ノズル孔３３２が形成されたノズルプレート３３０と、キャビティ部材３４０、振動板３５０及びノズルプレート３３０によって画成されるインク室３６０とを備える。振動板３５０には、インク室３６０に連通しインク室３６０にインクを供給するためのインク供給口３５２が設けられている。

実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、図１３（ｂ）及び図１３（ｃ）に示すように、圧電体素子３２０に適宜の電圧を印加することにより、振動板３５０を一旦上方に撓ませて図示しないリザーバからインクをインク室３６０に供給した後、振動板３５０を下方に撓ませることにより、ノズル孔３３２を介してインク室３６０からインク滴ｉを吐出させる。これによって、被印刷物に鮮やかな印刷を行うことができる。

２．実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッドの製造方法
このような構造を有する圧電式インクジェットヘッド３００は、圧電体素子３２０（第１電極層３２２、圧電体層３２４及び第２電極層３２６）及びキャビティ部材３４０がともに、本発明の機能性デバイスの製造方法を用いて形成されたものである。以下、実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッド３００の製造方法を工程順に説明する。

図１４〜図１６は、実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッドの製造方法を説明するために示す図である。図１４（ａ）〜図１４（ｆ）、図１５（ａ）〜図１５（ｄ）及び図１６（ａ）〜図１６（ｅ）は各工程図である。

（１）圧電体素子３２０の形成
（１−１）第１電極層３２２の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（酸化ニッケルランタン）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、金属無機塩（硝酸ランタン（六水和物）及び酢酸ニッケル（四水和物））を含有する溶液（溶媒：２ーメトキシエタノール）を準備する。

次に、図１４（ａ）に示すように、ダミー基板３１０における一方の表面に、スピンコート法を用いて機能性液体材料を塗布し（例えば、５００ｒｐｍ・２５秒）、その後、ダミー基板３１０をホットプレート上に置き６０℃で１分間乾燥させることにより、機能性固体材料（酸化ニッケルランタン）の前駆体組成物層３２２’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程〜第３工程）。

次に、図１４（ｂ）に示すように、第１電極層３２２に対応する領域が凹となるように形成された凹凸型Ｍ８（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層３２２’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層３２２’に型押し構造（凸部の層厚３００ｎｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第４工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。

次に、前駆体組成物層３２２’を全面エッチングすることにより、第１電極層３２２に対応する領域以外の領域から前駆体組成物層３２２’を完全に除去する（全面エッチング工程）。全面エッチング工程は、ウェットエッチング技術を用いて真空プロセスを用いることなく行う。

最後に、前駆体組成物層３２２’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１４（ｃ）に示すように、前駆体組成物層３２６’から、機能性固体材料層（酸化ニッケルランタン）からなる第１電極層３２２を形成する（第５工程）。

（１−２）圧電体層３２４の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（ＰＺＴ）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、機能性液体材料として、金属アルコキシドを含有する溶液（三菱マテリアル株式会社製、ＰＺＴゾルゲル溶液）を準備する（第１工程）。

次に、図１４（ｄ）に示すように、ダミー基板３１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し、その後、ダミー基板３１０をホットプレート上に置き２５０℃で５分間乾燥させることにより、機能性固体材料（ＰＺＴ）の前駆体組成物層３２４’（例えば層厚１μｍ〜１０μｍ）を形成する（第２工程〜第３工程）。

次に、図１４（ｅ）に示すように、圧電体層３２４に対応する領域が凹となるように形成された凹凸型Ｍ９（高低差５００ｎｍ）を用いて、前駆体組成物層３２４’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層３２４’に型押し構造（例えば凸部の層厚１μｍ〜１０μｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第４工程）。

このとき、上記の工程においては、前駆体組成物層３２４’を１５０℃に加熱した状態で、かつ、１５０℃に加熱した型を用いて型押し加工を施す。型押し加工を施すときの圧力は、４ＭＰａ程度とする。

次に、前駆体組成物層３２４’を全面エッチングすることにより、圧電体層３２４に対応する領域以外の領域から前駆体組成物層３２４’を完全に除去する（全面エッチング工程）。全面エッチング工程は、ウェットエッチング技術を用いて真空プロセスを用いることなく行う。

最後に、前駆体組成物層３２４’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１４（ｆ）に示すように、前駆体組成物層３２４’から、機能性固体材料層（ＰＺＴ）からなる圧電体層３２４を形成する（第５工程）。

（１−３）第２電極層３２６の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（酸化ニッケルランタン）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、金属無機塩（硝酸ランタン（六水和物）及び酢酸ニッケル（四水和物））を含有する溶液（溶媒：２ーメトキシエタノール）を準備する。

次に、図１５（ａ）に示すように、ダミー基板３１０における一方の表面に、スピンコート法を用いて機能性液体材料を塗布し（例えば、５００ｒｐｍ・２５秒）、その後、ダミー基板３１０をホットプレート上に置き６０℃で１分間乾燥させることにより、機能性固体材料（酸化ニッケルランタン）の前駆体組成物層３２６’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程〜第３工程）。

次に、図１５（ｂ）に示すように、第２電極層３２６に対応する領域が凹となるように形成された凹凸型Ｍ１０（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層３２６’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層３２６’に型押し構造（凸部の層厚３００ｎｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第４工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。

次に、前駆体組成物層３２６’を全面エッチングすることにより、第２電極層３２６に対応する領域以外の領域から前駆体組成物層３２６’を完全に除去する（全面エッチング工程）。全面エッチング工程は、ウェットエッチング技術を用いて真空プロセスを用いることなく行う。

最後に、前駆体組成物層３２６’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１５（ｃ）に示すように、前駆体組成物層３２６’から、機能性固体材料層（酸化ニッケルランタン）からなる第２電極層３２６を形成する（第５工程）。これにより、第１電極層３２２，圧電体層３２４及び第２電極層３２６からなる圧電体素子３２０が完成する。

（２）振動板３５０と圧電体素子３２０との貼り合わせ
図１５（ｄ）に示すように、インク供給口３５２を有する振動板３５０と圧電体素子３２０とを接着剤を用いて貼り合わせる。

（３）キャビティ部材３４０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（石英ガラス）となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、機能性液体材料として、金属アルコキシド（イソプロピルシリケート（Ｓｉ（ＯＣ_３Ｈ_７）_４）を含有する溶液を準備する。

次に、図１６（ａ）に示すように、振動板３５０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し、その後、ダミー基板３１０をホットプレート上に置き１５０℃で５分間乾燥させることにより、機能性固体材料（石英ガラス）の前駆体組成物層３４０’（例えば層厚１０μｍ〜２０μｍ）を形成する（第２工程〜第３工程）。

次に、図１６（ｂ）に示すように、インク室３６０等に対応する形状を有する凹凸型Ｍ１１を用いて、前駆体組成物層３４０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層３４０’に型押し構造（例えば凸部の層厚１０μｍ〜２０μｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第４工程）。

このとき、上記の工程においては、前駆体組成物層３４０’を１５０℃に加熱した状態で、かつ、１５０℃に加熱した型を用いて型押し加工を施す。型押し加工を施すときの圧力は、４ＭＰａ程度とする。

最後に、前駆体組成物層３４０’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１６（ｃ）に示すように、前駆体組成物層３４０’から、機能性固体材料層（石英ガラス）からなるキャビティ部材３４０を形成する。

（４）キャビティ部材３４０とノズルプレート３３０との貼り合わせ
図１６（ｄ）に示すように、キャビティ部材３４０と、ノズル孔３３２を有するノズルプレート３３０とを接着剤を用いて貼り合わせる。

（５）ダミー基板３１０の取り外し
図１６（ｅ）に示すように、圧電体層３２０からダミー基板３１０を取り外す。これにより、実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッド３００が完成する。

３．実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッド３００の効果
実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、圧電体素子３２０（第１電極層３２２、圧電体層３２４及び第２電極層３２６）並びにキャビティ部材３４０が型押し成形技術を用いて形成されたものであるため、圧電式インクジェットヘッドを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。

また、実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度で熱処理することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことにより形成された、高い精度で形成された型押し構造を有する第１電極層、圧電体層、第２電極層及びキャビティ部材を備えるため、所望の性能を有する圧電式インクジェットヘッドとなる。

また、実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、圧電体素子３２０（第１電極層３２２、圧電体層３２４及び第２電極層３２６）並びにキャビティ部材３４０がともに、機能性液体材料を用いて形成されたものであるため、型押し成形加工技術を用いて圧電式インクジェットヘッドを製造することが可能となり、上記のように優れた圧電式インクジェットヘッドを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて製造することが可能となる。

さらにまた、実施形態８に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、圧電体素子３２０（第１電極層３２２、圧電体層３２４及び第２電極層３２６）並びにキャビティ部材３４０がともに、真空プロセスを用いることなく形成されたものであるため、上記のように優れた圧電式インクジェットヘッドを、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。

［実施例１]
実施例１は、型押し成形技術を用いて本発明の薄膜トランジスタを製造することができることを示す実施例である。

１．薄膜トランジスタ４００の作製
図１７は、実施例１に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するために示す図である。図１７（ａ）〜図１７（ｄ）は各工程図であり、図１７（ｅ）は図１７（ｄ）の符号Ｒ３で示す部分を横方向に引き延ばした図である。
図１８は、実施例１に用いる型押し成形加工装置７００を説明するために示す図である。なお、図１８中、符号７１０は下型、符号７１２は断熱板、符号７１４はヒーター、符号７１６は載置部、符号７１８は吸引部、符号７２０は上型、符号７２２はヒーター、符号７２４は固定部、符号７２６は石英ガラス基材を示す。

図１９は、実施例１に用いる凹凸型Ｍ１２を説明するために示す図である。図１９（ａ）は凹凸型Ｍ１２の平面図であり、図１９（ｂ）は図１９（ａ）における領域Ｒ５の拡大平面図であり、図１９（ｃ）は図１９（ｂ）のＡ３−Ａ３断面図である。
図２０は、実施例１に用いる凹凸型Ｍ１３を説明するために示す図である。図２０（ａ）は凹凸型Ｍ１３の平面図であり、図２０（ｂ）は図２０（ａ）における領域Ｒ６の拡大平面図であり、図２０（ｃ）は図２０（ｂ）のＡ４−Ａ４断面図である。

図１７に示すように、以下に示す「ゲート電極形成工程」、「ゲート絶縁層形成工程」、及び「酸化物導電体層形成工程」をこの順序で実施することにより実施例１に係る薄膜トランジスタ４００（図示せず。）を製造した。

（１）ゲート電極形成工程
実施形態６に係る薄膜トランジスタの製造方法におけるゲート電極形成工程と同様の方法により、酸化ニッケルランタン（ＬＮＯ）からなるゲート電極４２０を形成した（図１７（ａ）及び図１７（ｂ）参照。）。ゲート電極４２０の層厚は１００ｎｍである。

なお、型押し加工は、図１８に示す型押し成形加工機７００（東芝機械製の型押し成形加工装置ＳＴ５０）を用いた。また、凹凸型Ｍ１２として、図１９に示す凹凸型Ｍ１２を用いた。なお、凹凸型Ｍ１２は、図１９に示すように、２０ｍｍ×２０ｍｍの正方形状の中央部に２ｍｍ×２ｍｍのパターン領域Ｒ４を有する。当該パターン領域Ｒ４の中にはゲート電極４２０に対応する形状の凹凸パターン（図１９（ｂ）におけるＡ３−Ａ３線に沿ったピッチ３００μｍ、幅５０μｍ、高さ３５０ｎｍ）が形成されている。凹凸型Ｍ１２は両面テープを用いて石英ガラス基材７２６に固定する。型押し加工は、１５０℃で４ＭＰａの圧力で行った。

（２）ゲート絶縁層形成工程
実施形態６に係る薄膜トランジスタの製造方法におけるゲート絶縁膜形成工程と同様の方法により、ＰＺＴからなるゲート絶縁層４３０を形成した（図１７（ｃ）参照。）。ゲート絶縁層４３０の層厚は１４０ｎｍである。

（３）酸化物導電体層形成工程
実施形態６に係る薄膜トランジスタの製造方法における酸化物導電体層形成工程と同様の方法により、ＩＴＯからなる酸化物導電体層４４０を形成した（図１７（ｄ）及び図１７（ｅ）参照。）。酸化物導電体層４４０の層厚は、チャネル領域４４２において２０ｎｍ、ソース／ドレイン領域４４４において１００ｎｍである。

なお、型押し加工は、ゲート電極形成工程の場合と同様に、図１９に示す型押し成形加工機７００（東芝機械製の型押し成形加工装置ＳＴ５０）を用いた。また、凹凸型Ｍ１３として、図２０に示す凹凸型Ｍ１３を用いた。なお、凹凸型Ｍ１３は、図２０に示すように、２０ｍｍ×２０ｍｍの正方形状の中央部に２ｍｍ×２ｍｍのパターン領域Ｒ４を有する。当該パターン領域Ｒ４の中にはチャネル領域４４２に対応する格子状の凹凸パターン（図２０（ｂ）におけるＡ４−Ａ４線に沿ったピッチ１１０μｍ、幅１０μｍ、高さ３５０ｎｍ）が形成されている。凹凸型Ｍ１３は両面テープを用いて石英ガラス基材７２６に固定する。

型押し加工の圧力は、３ＭＰａとして圧力が加わった時点で７０℃から昇温していき、圧力を保持した状態で１８０℃まで加熱した。保持時間は１５分とした。その後、水で冷却して、温度が７０℃になった時点で離型を行った。

以上の工程を経て、実施例１に係る薄膜トランジスタ４００が完成した。

２．薄膜トランジスタ４００の評価
（１）薄膜トランジスタ４００の構造
図２１は、実施例１に係る薄膜トランジスタ４００を説明するために示す図である。図２１（ａ）は複数の薄膜トランジスタ４００が配置されている様子を示す平面図であり、図２１（ｂ）は図２１（ａ）における符号Ｒ７で示す領域を拡大して示す図であり、図２１（ｃ）は図２１（ａ）における符号Ｒ８で示す領域を拡大して示す図である。

実施例１に係る薄膜トランジスタ４００においては、凹凸型Ｍ１２の凹凸パターンにおけるＡ３−Ａ３線に沿ったピッチと、凹凸型Ｍ１３の凹凸パターンにおけるＡ４−Ａ４線に沿ったピッチとを少し異ならしている。このため、実施例１に係る薄膜トランジスタ４００においては、ゲート電極４２０のパターンと酸化物導電体層４４０のパターンとの位置合わせを行わなくても、基材上のどこかの領域で、ゲート電極４２０と酸化物導電体層４４０とが理想的な第１の位置関係（チャネル領域４４２が本来のチャネル領域となる位置関係。図２１（ａ）における符号Ｒ７で示す領域参照。）となる。なお、実施例１に係る薄膜トランジスタ４００においては、逆にどこかの領域では、ゲート電極４２０と酸化物導電体層４４０とが第１の位置関係とは異なる第２の位置関係（ソース／ドレイン領域４４４がチャネル領域となり、各プローブがソース電極／ドレイン電極となる位置関係。図２１（ａ）における符号Ｒ８で示す領域参照。）となる。

そこで、ゲート電極４２０と酸化物導電体層４４０とが第１の位置関係となる場合における電気特性を測定した。この場合、図２１（ｂ）に示すように、ソース／ドレイン領域４４４における領域Ｐ１と領域Ｐ２とに各プローブを接触させた。また、ゲート電極４２０と酸化物導電体層４４０とが第２の位置関係となる場合における電気特性をも測定した。この場合、図２１（ｃ）に示すように、ソース／ドレイン領域４４４における領域Ｐ３と領域Ｐ４とに各プローブを接触させた。

（２）薄膜トランジスタ４００の電気特性
まず、酸化物導電体層４４０の端部を１％フッ酸によりウェットエッチングし、下部のゲート電極４２０を露出させ、ゲート電極用のプローブを押し当てた。その後、上記したように、領域Ｐ１と領域Ｐ２とに各プローブを接触させ、さらには、領域Ｐ３と領域Ｐ４とに各プローブを接触させることにより、薄膜トランジスタ４００における電気特性（ドレイン電流Ｉ_Ｄとゲート電圧Ｖ_Ｇとの間のＩ_Ｄ−Ｖ_Ｇ特性、ドレイン電流Ｉ_Ｄとドレイン電圧Ｖ_Ｄとの間のＩ_Ｄ−Ｖ_Ｄ特性）を半導体パラメータアナライザー（アジレント製）を用いて測定した。

図２２及び図２３は、実施例１に係る薄膜トランジスタ４００の電気特性を説明するために示す図である。図２２はゲート電極４２０と酸化物導電体層４４０とが第１の位置関係となる場合における図であり、図２３はゲート電極４２０と酸化物導電体層４４０とが第２の位置関係となる場合における図である。図２２（ａ）及び図２３（ａ）はＩ_Ｄ−Ｖ_Ｇ特性を示す図であり、図２２（ｂ）及び図２３（ｂ）はＩ_Ｄ−Ｖ_Ｄ特性を示す図である。なお、Ｉ_Ｄ−Ｖ_Ｇ特性を測定するに当たっては、ゲート電極４２０と酸化物導電体層４４０とが第１の位置関係となる場合においては、ドレイン電圧Ｖ_Ｄを４．０Ｖに固定した状態で−５Ｖ〜＋５Ｖの範囲でゲート電圧Ｖ_Ｇを走査し、ゲート電極４２０と酸化物導電体層４４０とが第２の位置関係となる場合においては、ドレイン電圧Ｖ_Ｄを２．５Ｖに固定した状態で−３Ｖ〜＋３Ｖの範囲でゲート電圧Ｖ_Ｇを走査した。

実施例１に係る薄膜トランジスタ４００は、ゲート電極４２０と酸化物導電体層４４０とが第１の位置関係となる場合においては、図２１（ａ）及び図２１（ｂ）からも分かるように、３桁程度のＯＮ／ＯＦＦ比が得られ、トランジスタとしての挙動を示すことが確認できた。また、ゲート電極４２０と酸化物導電体層４４０とが第２の位置関係となる場合においては、図２２（ａ）及び図２２（ｂ）からも分かるように、５桁程度のＯＮ／ＯＦＦ比が得られ、トランジスタとしての挙動を示すことが確認できた。

［実施例２]
実施例２は、前駆体組成物層を８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱することによって、前駆体組成物層の塑性変形能力が高くなることを示す実施例である。

前駆体組成物層の塑性変形能力は、以下の手順により評価した。

１．試料の準備
スピンコート法を用いて、基材上に機能性液体材料を１００ｎｍの層厚で塗布し（例えば、２００ｒｐｍ・２５秒）、その後、基材をホットプレート上に置き１５０℃で３０秒間乾燥させることにより、１００ｎｍの層厚の前駆体組成物層を形成した。基材としては、「シリコン基板の表面を酸化してＳｉＯ２層を形成した基板」と、「Ｐｔ基板」を用いた。機能性液体材料としては、「金属アルコキシドを含有する溶液（三菱マテリアル株式会社製、ＰＺＴゾルゲル溶液）」及び「金属カルボン酸塩を含有する溶液（豊島製作所製、ＰＺＴゾルゲル溶液）」を用いた。

２．カンチレバーによる押し込み
エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製のプローブ顕微鏡「Ｓ−ＩＭＡＧＥ」に米国アナシスインスツルメンツ社のカンチレバーユニット「ｎａｎｏ−ＴＡ２」を取り付けてナノサーマル顕微鏡とする。そして、当該ナノサーマル顕微鏡のカンチレバーを、種々の加重条件、温度条件（室温、１００℃、２００℃、３００℃、４００℃）、離型処理条件（離型処理有り、離型処理無し）の下で、上記の前駆体組成物層に押し込み、前駆体組成物層に対するカンチレバーの押し込み状態をプローブ顕微鏡のＤＦＭモードで観察することにより行った。

３．結果
「金属アルコキシドを含有する溶液（三菱マテリアル株式会社製、ＰＺＴゾルゲル溶液）」を用いて形成した前駆体組成物層及び「金属カルボン酸塩を含有する溶液（豊島製作所製、ＰＺＴゾルゲル溶液）」を用いて形成した前駆体組成物層のいずれも、どの加重条件においても、室温及び４００℃では前駆体組成物層に対してカンチレバーが押し込まれなかったが、１００℃、２００℃及び３００℃では前駆体組成物層に対してカンチレバーが押し込まれた。

この結果により、前駆体組成物層を１００℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱することによって、前駆体組成物層の塑性変形能力が高くなることがわかった。

図２４は、前駆体組成物層の塑性変形能力を説明するために示す図である。
図２４からも把握できるように、基材上に機能性液体材料を塗布することにより機能性固体材料の前駆体組成物層を形成した場合、当該前駆体組成物層を形成した初期の時点では、前駆体組成物層が柔らかすぎて塑性変形能力が低く、良好な型押し成形を実施することができない（符号Ｓ１参照。）。これに対して、当該前駆体組成物層を加熱して乾燥させた場合には、前駆体組成物層の固化反応がある程度進むため、また、主溶媒が除去されるため、前駆体組成物層の流動性が低くなって前駆体組成物層がちょうどよい硬さになる（符号Ｓ２参照。）。しかしながら、この前駆体組成物層を室温で型押し成形したのでは、前駆体組成物層が硬くなりすぎて、塑性変形能力が再び低下する（符号Ｓ３参照。）。そこで、固化反応がある程度進んだ状態の前駆体組成物層を１００℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に再び加熱することとしたのである。これにより、前駆体組成物層の硬度を低くすることで前駆体組成物層の塑性変形能力を再び高くして、良好な型押し成形を実施することが可能となる（符号Ｓ４参照。）。

その後、上記結果を参考にして、前駆体組成物層を室温〜４００℃の範囲内にある温度条件で前駆体組成物層に対して４Ｍａの圧力で実際に型押し加工を施したところ、前駆体組成物層を８０℃〜３００℃の範囲内にある温度に加熱した場合に、１ＭＰａ〜２０ＭＰという比較的低い圧力で、前駆体組成物層に所定の型押し構造を形成することが可能であることが確認された。

以上、本発明の機能性デバイスの製造方法並びに薄膜トランジスタ及び圧電式インクジェットヘッドを上記の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施することが可能であり、例えば、次のような変形も可能である。

（１）上記実施形態６及び７においては、酸化物導電体材料として、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）、アンチモンドープ酸化錫（Ｓｂ−ＳｎＯ_２）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミニウムドープ酸化亜鉛（Ａｌ−ＺｎＯ）、ガリウムドープ酸化亜鉛（Ｇａ−ＺｎＯ）、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、酸化イリジウム（ＩｒＯ_２）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、一酸化錫ＳｎＯ、ニオブドープ二酸化チタン（Ｎｂ−ＴｉＯ_２）などの酸化物導電体材料を用いることができる。また、インジウムガリウム亜鉛複合酸化物（ＩＧＺＯ）、ガリウムドープ酸化インジウム（Ｉｎ−Ｇａ−Ｏ（ＩＧＯ））、インジウムドープ酸化亜鉛（Ｉｎ−Ｚｎ−Ｏ（ＩＺＯ））などのアモルファス導電性酸化物を用いることができる。また、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、ニオブドープチタン酸ストロンチウム（Ｎｂ−ＳｒＴｉＯ_３）、ストロンチウムバリウム複合酸化物（ＳｒＢａＯ_３）、ストロンチウムカルシウム複合酸化物（ＳｒＣａＯ_３）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ_２）、酸化ニッケルランタン（ＬａＮｉＯ_３）、酸化チタンランタン（ＬａＴｉＯ_３）、酸化銅ランタン（ＬａＣｕＯ_３）、酸化ニッケルネオジム（ＮｄＮｉＯ_３）、酸化ニッケルイットリウム（ＹＮｉＯ_３）、酸化ランタンカルシウムマンガン複合酸化物（ＬＣＭＯ）、鉛酸バリウム（ＢａＰｂＯ_３）、ＬＳＣＯ（Ｌａ_ｘＳｒ_１−ｘＣｕＯ_３）、ＬＳＭＯ（Ｌａ_１−ｘＳｒ_ｘＭｎＯ_３）、ＹＢＣＯ（ＹＢａ_２Ｃｕ_３Ｏ_７−ｘ）、ＬＮＴＯ（Ｌａ（ＮＩ_１−ｘＴｉ_ｘ）Ｏ_３）、ＬＳＴＯ（（Ｌａ_１−ｘ，Ｓｒ_ｘ）ＴｉＯ_３）、ＳＴＲＯ（Ｓｒ（Ｔｉ_１−ｘＲｕ_ｘ）Ｏ_３）その他のペロブスカイト型導電性酸化物又はパイロクロア型導電性酸化物を用いることができる。

（２）上記実施形態６及び７においては、強誘電体材料として、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ_ｘ，Ｔｉ_１−ｘ）Ｏ_３）を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＮｂドープＰＺＴ、ＬａドープＰＺＴ、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ_３）、ＢＴＯ（Ｂｉ_４Ｔｉ_３Ｏ_１２）、ＢＬＴ（Ｂｉ_４−ｘＬａ_ｘＴｉ_３Ｏ_１２）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ_２Ｔａ_２Ｏ_９）、ＢＺＮ（Ｂｉ_１．５Ｚｎ_１．０Ｎｂ_１．５Ｏ_７）又はビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ_３）を用いることができる。

（３）上記実施形態６及び７においては、強誘電体材料からなるゲート絶縁層を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、常誘電体材料（例えば、ＢＺＮ（Ｂｉ_１．５Ｚｎ_１．０Ｎｂ_１．５Ｏ_７又はＢＳＴ（Ｂａ_ｘＳｒ_１−ｘ）Ｔｉ_３Ｏ_１２）からなるゲート絶縁層を用いることもできる。

（４）上記実施形態６及び７においては、ゲート電極に用いる材料として、酸化ニッケルランタン（ＬａＮｉＯ_３）を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、ＩＴＯ、Ｉｎ_２Ｏ_３、Ｓｂ−Ｉｎ_２Ｏ_３、Ｎｂ−ＴｉＯ_２、ＺｎＯ、Ａｌ−ＺｎＯ、Ｇａ−ＺｎＯ、ＩＧＺＯ、ＲｕＯ_２及びＩｒＯ_２並びにＮｂ−ＳＴＯ、ＳｒＲｕＯ_２、ＬａＮｉＯ_３、ＢａＰｂＯ_３、ＬＳＣＯ、ＬＳＭＯ、ＹＢＣＯその他のペロブスカイト型導電性酸化物を用いることができる。また、パイロクロア型導電性酸化物及びアモルファス導電性酸化物を用いることもできる。

（５）上記実施形態６及び７においては、絶縁性基板として、Ｓｉ基板の表面にＳｉＯ_２層及びＴｉ層を介してＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）層を形成した絶縁性基板を用いたが、石英ガラス（ＳｉＯ_２）基板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ＳｉＯ２／Ｓｉ基板、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）基板、ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）基板又はＳＲＯ（ＳｒＲｕＯ_３）基板を用いることもできる。

（６）上記実施形態６及び７は薄膜トランジスタを例にとって本発明を説明し、上記実施形態８は圧電式インクジェットヘッドを例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定される物ではない。例えば、本発明の機能性デバイスの製造方法は、基材上に金属酸化物セラミックス層又は金属層が格子状に形成された構造を有する反射型偏光板その他の各種光学デバイスを製造する際にも適用可能である。

（７）本発明においては、機能性固体材料として、上記したほか、Ｈｉｇｈ−ｋ材料（ＨｆＯ_２、Ｔａ_２Ｏ_５、ＺｒＯ_２、ＨｆＳｉ_ｘＯ_ｙ、ＺｒＳｉ_ｘＯ_ｙ、ＬａＡｌＯ_３、Ｌａ_２Ｏ_３、（Ｂａ_１−ｘ，Ｓｒ_ｘ)ＴｉＯ_３、Ａｌ_２Ｏ_３、（Ｂｉ_２−ｘ，Ｚｎ_ｘ)(Ｚｎ_ｙ，Ｎｂ_２−ｙ)、Ｙ_２Ｏ_３、ＧｅＯ_２、Ｇｄ_２Ｏ_３など）、ホイスラー系合金（Ｃｏ、Ｃｏ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｍｎ−Ｐｔ、Ｎｉ−Ｆｅ、ＣｏＦｅＢなどの合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｆｅ−Ａｌ、Ｃｏ_２ＭｎＡｌなど）、ＭＲＡＭ用バリア材料（（Ｌａ_１−ｘ，Ｓｒ_ｘ)ＭｎＯ_３などの酸化物系ハーフメタルなどのＭＲＡＭ用電極材料、ＡｌＡｓ，ＭｇＯ、Ａｌ_２Ｏ_３など）、マルチフェロイック材料（ペロブスカイト型ＢｉＭｎＯ_３，ＢｉＦｅＯ_３，ＹｂＭｎＯ_３など、ガーネット型Ｒ_３Ｆｅ_２Ｏ_１２ (Ｒ＝Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｔｂ，Ｌｕ)、Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２、Ｇｄ_３Ｇａ_５Ｏ_１２、ＳＧＧＧ（Ｇｄ_２．７Ｃａ_０．３)(Ｇａ_４．０Ｍｇ_０．３２Ｚｒ_０．６５Ｃａ_０．０３）Ｏ_１２など）、ＰＲＡＭ材料（Ｇｅ_ｘＴｅ_１−ｘ、Ｇｅ_２Ｓｂ_２Ｔｅ_５などのカルコゲナイド系、Ｓｂ−Ｘ合金（Ｘ＝Ｇｅ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｅ、Ｔｅ）など）及び光触媒用ルチル型二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を例示することもできる。

１０…基材、２０，２２…前駆体組成物層、３０…機能性固体材料層、４０，４２，４４，４６，４８…機能性デバイス、１００，２００，４００，９００…薄膜トランジスタ、１１０，２１０，４１０，９１０…絶縁性基板、１２０，２２０，４２０，１２０，２２０，９２０…ゲート電極、１２０’，２２０’，４２０’…前駆体組成物層（ゲート電極）、１３０，２３０，４３０，９３０…ゲート絶縁層、１３０’，２３０’，４３０’…前駆体組成物層（ゲート絶縁層）、１４０，２４０，４４０…酸化物導電体層、１４０’，２４０’，４４０’…前駆体組成物層（酸化物導電性層）、１４２，２４２，４４２…チャネル領域、１４４，２４４…ソース領域、１４６，２４６…ドレイン領域、３００…圧電式インクジェットヘッド、３１０…ダミー基板、３２０…圧電体素子、３２２…第１電極層、３２４…圧電体層、３２６…第２電極層、３３０…ノズルプレート、３３２…ノズル孔、３４０…キャビティ部材、３５０…振動板、３５２…インク供給口、３６０…インク室、４４４…ソース／ドレイン領域、９４０…チャネル層、９５０…ソース電極、９６０…ドレイン電極、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７，Ｍ８，Ｍ９，Ｍ１０，Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ１３…凹凸型

Claims (17)

1. 熱処理することにより金属酸化物セラミックス又は金属からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する第１工程と、
   基材上に前記機能性液体材料を塗布することにより、前記機能性固体材料の前駆体組成物層を形成する第２工程と、
   前記前駆体組成物層を８０℃〜２００℃の範囲内にある第１温度に加熱することにより、前記前駆体組成物層の流動性を予め低くしておく第３工程と、
   前記前駆体組成物層を８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度で、前記第３工程において残存した主溶媒が除去されるように加熱した状態で前記前駆体組成物層に対して、８０℃〜３００℃の範囲内にある第４温度に加熱した型を用いて型押し加工を施すことにより、前記前駆体組成物層に型押し構造を形成する第４工程と、
   前記前駆体組成物層を前記第２温度よりも高い第３温度で熱処理することにより、前記前駆体組成物層から前記機能性固体材料層を形成する第５工程とをこの順序で含む、
   機能性デバイスの製造方法。
2. 前記第４工程においては、１ＭＰａ〜２０ＭＰａの範囲内にある圧力で型押し加工を施す、
   請求項１に記載の機能性デバイスの製造方法。
3. 前記第４工程においては、少なくとも前記前駆体組成物層の表面に対する離型処理又は前記型の型押し面に対する離型処理を施した後、前記前駆体組成物層に対して型押し加工を施す、
   請求項１又は請求項２に記載の機能性デバイスの製造方法。
4. 前記機能性液体材料は、
   金属アルコキシドを含有する溶液、
   金属有機酸塩を含有する溶液、
   金属無機酸塩を含有する溶液、
   金属ハロゲン化物を含有する溶液、
   金属、窒素及び水素を含有する無機化合物を含有する溶液、
   金属水素化物を含有する溶液、
   金属ナノ粒子を含有する溶液又は
   セラミックス微粒子を含有する溶液である、
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の機能性デバイスの製造方法。
5. 前記機能性液体材料は、金属アルコキシドを含有する溶液、金属有機酸塩を含有する溶液又は金属無機酸塩を含有する溶液であり、
   前記第４工程における前記前駆体組成物層から前記機能性固体材料層への体積収縮率は、３０％〜９０％の範囲内にある、
   請求項４に記載の機能性デバイスの製造方法。
6. 前記機能性液体材料は、金属ハロゲン化物を含有する溶液、金属、窒素及び水素を含有する無機化合物を含有する溶液、金属水素化物を含有する溶液、金属ナノ粒子を含有する溶液又はセラミックス微粒子を含有する溶液であり、
   前記第５工程における前記前駆体組成物層から前記機能性固体材料層への体積収縮率は、１％〜３０％の範囲内にある、
   請求項４に記載の機能性デバイスの製造方法。
7. 前記第５工程においては、酸素含有雰囲気で熱処理することにより、金属酸化物セラミックスからなる機能性固体材料層を形成する、
   請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の機能性デバイスの製造方法。
8. 前記第５工程においては、還元雰囲気で熱処理することにより、金属からなる機能性固体材料層を形成する、
   請求項４〜請求項６のいずれか１項に記載の機能性デバイスの製造方法。
9. 前記第４工程においては、前記第５工程における熱処理により、最も層厚が薄い領域でクラックが発生するような型押し構造を形成する、
   請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の機能性デバイスの製造方法。
10. 前記第４工程と前記第５工程との間に、型押し加工が施された前記前駆体組成物層のうち最も層厚が薄い領域において前記前駆体組成物層が完全に除去されるような条件で、前記前駆体組成物層を全体的にエッチングする工程をさらに含む、
    請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の機能性デバイスの製造方法。
11. 前記第２工程においては、前記基材として、表面に前記前駆体組成物層に対する親和性の異なる２つの領域を有する基材を用い、
    前記第４工程においては、前記２つの領域のうち前記前駆体組成物層に対する親和性が相対的に高い第１領域においては、前記２つの領域のうち前記前駆体組成物層に対する親和性が相対的に低い第２領域においてよりも層厚が厚くなるように、前記前駆体組成物層に型押し構造を形成する、
    請求項９又は請求項１０に記載の機能性デバイスの製造方法。
12. 前記機能性デバイスは、薄膜トランジスタであり、
    前記機能性固体材料層は、前記薄膜トランジスタにおけるゲート電極層、ゲート絶縁層、ソース層、ドレイン層、チャネル層及び配線層のうち少なくとも１つの層である、
    請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の機能性デバイスの製造方法。
13. 前記機能性デバイスは、圧電体層を備えるアクチュエーターであり、
    前記機能性固体材料層は、前記圧電体層である、
    請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の機能性デバイスの製造方法。
14. 前記機能性デバイスは、基材上に複数の格子層を備える光学デバイスであり、
    前記機能性固体材料層は、前記格子層である、
    請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の機能性デバイスの製造方法。
15. ソース領域及びドレイン領域並びにチャネル領域を含む酸化物導電体層と、
    前記チャネル領域の導通状態を制御するゲート電極と、
    前記ゲート電極と前記チャネル領域との間に形成され強誘電体材料又は常誘電体材料からなるゲート絶縁層とを備え、
    前記チャネル領域の層厚は、前記ソース領域の層厚及び前記ドレイン領域の層厚よりも薄いことを特徴とする薄膜トランジスタであって、
    前記チャネル領域の層厚が前記ソース領域の層厚及び前記ドレイン領域の層厚よりも薄い前記酸化物導電体層は、請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の機能性デバイスの製造方法を用いて形成されたものである、
    薄膜トランジスタ。
16. 前記チャネル領域のキャリア濃度及び層厚は、前記薄膜トランジスタがオフ状態のときに、前記チャネル領域全体が空乏化するような値に設定され、かつ
    前記チャネル領域のキャリア濃度は、１×１０^１５ｃｍ^−３〜１×１０^２１ｃｍ^−３の範囲内にあり、
    前記チャネル領域の層厚は、５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある、
    請求項１５に記載の薄膜トランジスタ。
17. キャビティ部材と、
    前記キャビティ部材の一方側に取り付けられ、圧電体層が形成された振動板と、
    前記キャビティ部材の他方側に取り付けられ、ノズル孔が形成されたノズルプレートと、
    前記キャビティ部材、前記振動板及び前記ノズルプレートによって画成されるインク室と
    を備える圧電式インクジェットヘッドであって、
    前記圧電体層及び／又は前記キャビティ部材は、請求項１〜請求項１１のいずれか１項に記載の機能性デバイスの製造方法を用いて形成されたものである、
    圧電式インクジェットヘッド。