電界効果トランジスタ及びその製造方法
【課題】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な電界効果トランジスタを提供する。
【解決手段】本発明１つの電界効果トランジスタは、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との間に形成された強誘電体材料又は常誘電体材料からなるゲート絶縁層１３０とを備え、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。
【解決手段】本発明１つの電界効果トランジスタは、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との間に形成された強誘電体材料又は常誘電体材料からなるゲート絶縁層１３０とを備え、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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果トランジスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２４は、従来の電界効果トランジスタ９００を説明するために示す図である。
従来の電界効果トランジスタ９００は、図２４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２４において、符号９１０は絶縁性基板を示す。
【０００３】
従来の電界効果トランジスタ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（Ｂｉ４−ｘＬａｘＴｉ３Ｏ１２）、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３））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。
【０００４】
従来の電界効果トランジスタ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。
【０００５】
従来の電界効果トランジスタは、図２５に示す従来の電界効果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２５は、従来の電界効果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２５（ａ）〜図２５（ｅ）は各工程図であり、図２５（ｆ）は電界効果トランジスタ９００の平面図である。
【０００６】
まず、図２５（ａ）に示すように、表面にＳｉＯ２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、Ｐｔ（４０ｎｍ）及びＴｉ（１０ｎｍ）の積層膜からなるゲート電極９２０を形成する。
次に、図２５（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（Ｂｉ３．２５Ｌａ０．７５Ｔｉ３Ｏ１２）又はＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ０．４Ｔｉ０．６）Ｏ３）からなるゲート絶縁層９３０（２００ｎｍ）を形成する。
次に、図２５（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２５（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、Ｐｔ（３０ｎｍ）及びＴｉ（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２５（ｅ）及び図２５（ｆ）に示すような、電界効果トランジスタ９００を製造することができる。
【０００７】
図２６は、従来の電界効果トランジスタ９００の電気特性を説明するために示す図である。なお、図２６中、符号９４０ａはチャネルを示し、符号９４０ｂは空乏層を示す。
従来の電界効果トランジスタ９００においては、図２６に示すように、ゲート電圧が３Ｖ（ＶＧ＝３Ｖ）のときのオン電流が約１０−４Ａ、オン／オフ比が１×１０４、電界効果移動度μＦＥが１０ｃｍ２／Ｖｓ、メモリウインドウが約２Ｖの値が得られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１２１０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の電界効果トランジスタ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るため、原材料や製造エネルギーの使用効率が低いという問題がある。
【００１０】
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電界効果トランジスタを、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製造することが可能な電界効果トランジスタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
［１］本発明の電界効果トランジスタは、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。
【００１２】
このため、本発明の電界効果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、従来の電界効果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。
【００１３】
また、本発明の電界効果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形成するだけで電界効果トランジスタを製造することが可能となるため、従来の電界効果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電界効果トランジスタを、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製造することが可能となる。
【００１４】
［２］本発明の電界効果トランジスタにおいては、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、型押し成形技術を用いて形成されたものであることが好ましい。
【００１５】
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、型押し成形加工実施後、フォトリソグラフィープロセスなどの後加工プロセスを施すことなしにダイレクトに電界効果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電界効果トランジスタを、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製造することが可能となる。なお、「型押し成形技術」は「ナノインプリント技術」と呼ばれることもある。
【００１６】
［３］本発明の電界効果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。
【００１７】
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電界効果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電界効果トランジスタを、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製造することが可能となる。
【００１８】
［４］本発明の電界効果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。
【００１９】
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、信頼性の高い電界効果トランジスタとすることができる。
【００２０】
［５］本発明の電界効果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、すべてペロブスカイト構造を有することが好ましい。
【００２１】
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、酸化物導電体層、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電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００２２】
［６］本発明の電界効果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。
【００２３】
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電界効果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電界効果トランジスタを、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて製造することが可能となる。
【００２４】
［７］本発明の電界効果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、前記電界効果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。
【００２５】
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電界効果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、電界効果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電界効果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、電界効果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電界効果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。
【００２６】
［８］本発明の電界効果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、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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。
【００２７】
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。
【００２８】
なお、本発明の電界効果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。
【００２９】
また、本発明の電界効果トランジスタにおいては、前記酸化物導電体層は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、アンチモンドープ酸化錫（Ｓｂ−ＳｎＯ２）、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（ＲｕＯ２）、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）、酸化錫（ＳｎＯ２）、一酸化錫ＳｎＯ、ニオブドープ二酸化チタン（Ｎｂ−ＴｉＯ２）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（ＳｒＴｉＯ３）、ニオブドープチタン酸ストロンチウム（Ｎｂ−ＳｒＴｉＯ３）、ストロンチウムバリウム複合酸化物（ＳｒＢａＯ３）、ストロンチウムカルシウム複合酸化物（ＳｒＣａＯ３）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ２）、酸化ニッケルランタン（ＬａＮｉＯ３）、酸化チタンランタン（ＬａＴｉＯ３）、酸化銅ランタン（ＬａＣｕＯ３）、酸化ニッケルネオジム（ＮｄＮｉＯ３）、酸化ニッケルイットリウム（ＹＮｉＯ３）、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（ＢａＰｂＯ３）、ＬＳＣＯ（ＬａｘＳｒ１−ｘＣｕＯ３）、ＬＳＭＯ（Ｌａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３）、ＹＢＣＯ（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）、ＬＮＴＯ（Ｌａ（ＮＩ１−ｘＴｉｘ）Ｏ３）、ＬＳＴＯ（（Ｌａ１−ｘ，Ｓｒｘ）ＴｉＯ３）、ＳＴＲＯ（Ｓｒ（Ｔｉ１−ｘＲｕｘ）Ｏ３）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。
【００３０】
また、本発明の電界効果トランジスタにおいては、前記強誘電体材料として、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３）、ＮｂドープＰＺＴ、ＬａドープＰＺＴ、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ＢＴＯ（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）、ＢＬＴ（Ｂｉ４−ｘＬａｘＴｉ３Ｏ１２）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９）、ＢＺＮ（Ｂｉ１．５Ｚｎ１．０Ｎｂ１．５Ｏ７）又はビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ３）を用いることができる。
【００３１】
また、本発明の電界効果トランジスタにおいては、前記常誘電体材料として、ＢＺＮ（Ｂｉ１．５Ｚｎ１．０Ｎｂ１．５Ｏ７）又はＢＳＴ（（ＢａｘＳｒ１−ｘ）Ｔｉ３Ｏ１２を用いることができる。
【００３２】
また、本発明の電界効果トランジスタにおいては、ゲート電極に用いる材料として、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、ＩＴＯ、Ｉｎ２Ｏ３、Ｓｂ−Ｉｎ２Ｏ３、Ｎｂ−ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ａｌ−ＺｎＯ、Ｇａ−ＺｎＯ、ＩＧＺＯ、ＲｕＯ２及びＩｒＯ２並びにＮｂ−ＳＴＯ、ＳｒＲｕＯ２、ＬａＮｉＯ３、ＢａＰｂＯ３、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又はアモルファス導電性酸化物を用いることができる。
【００３３】
本発明の電界効果トランジスタは、絶縁性基板（例えば、石英ガラス（ＳｉＯ２）基板、Ｓｉ基板の表面にＳｉＯ２層及びＴｉ層を介してＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）層を形成した絶縁性基板、ＳｉＯ２／Ｓｉ基板、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）基板、ＳＲＯ（ＳｒＲｕＯ３）基板、ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）基板）、半導体基板（例えば、シリコン（Ｓｉ）基板、炭化硅素（ＳｉＣ）基板）等の固体基板上に形成することができる。
【００３４】
［９］本発明の電界効果トランジスタの製造方法は、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電界効果トランジスタを製造するための電界効果トランジスタの製造方法であって、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を、型押し成形技術を用いて形成することを特徴とする。
【００３５】
このため、本発明の電界効果トランジスタの製造方法によれば、後述する実施形態からも分かるように、型押し成形加工実施後、フォトリソグラフィープロセスなどの後加工プロセスを施すことなしにダイレクトに電界効果トランジスタを製造することが可能となるため、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。
【００３６】
［１０］本発明の電界効果トランジスタの製造方法においては、固体基板における一方の表面上に前記ゲート電極を形成する第１工程と、強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む溶液を前記固体基板における一方の表面上に塗布して強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜を形成した後、熱処理を施すことにより、前記固体基板における一方の表面上に前記ゲート絶縁層を形成する第２工程と、酸化物導電性材料の原料を含む溶液を前記ゲート絶縁層上に塗布することにより酸化物導電性材料の原料を含む膜を形成した後、前記ソース領域に対応する領域及び前記ドレイン領域に対応する領域よりも前記チャネル領域に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型を用いて、前記酸化物導電性材料の原料を含む膜に対して型押し成形加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ソース領域、前記ドレイン領域及び前記チャネル領域を形成する第３工程とをこの順序で含むことが好ましい。
【００３７】
このような方法とすることにより、本発明の電界効果トランジスタ（ボトムゲート）を製造することが可能となる。
【００３８】
［１１］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第３工程においては、前記チャネル領域に対応する領域における前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し成形加工を行うことが好ましい。
【００３９】
このような方法とすることにより、ゲート電極にオフの制御電圧を印加したときにチャネル領域が空乏化するような構造を有し、その結果、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な電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００４０】
［１２］本発明の電界効果トランジスタの製造方法においては、固体基板における一方の表面上に前記ゲート電極を形成する第１工程と、強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む溶液を前記固体基板における一方の表面上に塗布して強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜を形成した後、前記チャネル領域に対応する領域よりも前記ソース領域に対応する領域及び前記ドレイン領域に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型を用いて前記強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜に対して型押し成形加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ソース領域に対応する領域及び前記ドレイン領域に対応する領域よりも前記チャネル領域に対応する領域が凸となるような構造を有する前記ゲート絶縁層を形成する第２工程と、酸化物導電性材料の原料を含む溶液を前記固体基板における一方の表面上に塗布して酸化物導電性材料の原料を含む膜を形成した後、平坦型を用いて前記酸化物導電性材料の原料を含む膜に対して型押し加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ソース領域、前記ドレイン領域及びチャネル領域を形成する第３工程とをこの順序で含むことが好ましい。
【００４１】
このような方法とすることによっても、本発明の電界効果トランジスタ（ボトムゲート）を製造することが可能となる。
【００４２】
［１３］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第３工程においては、前記チャネル領域に対応する領域における前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し加工を行うことが好ましい。
【００４３】
このような方法とすることにより、ゲート電極にオフの制御電圧を印加したときにチャネル領域が空乏化するような構造を有し、その結果、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な電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００４４】
［１４］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第２工程においては、前記固体基板における一方の表面上に前記強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜を形成した後、平坦型を用いて前記強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜の表面を平坦化することが好ましい。
【００４５】
このような方法とすることにより、ゲート絶縁層の層厚及びチャネル領域の層厚が均一化され、ひいては特性が均一化された電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００４６】
［１５］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第３工程においては、型押し成形技術を用いて前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の一部を除去することにより素子分離する工程を含むことが好ましい。
【００４７】
このような方法とすることにより、互いに独立した複数の電界効果トランジスタを同一基板内に製造することが可能となる。
【００４８】
［１６］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第１工程においては、前記ゲート電極を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いてめっき触媒物質を付着し、その後、当該めっき触媒物質が付着した領域に無電解めっきを施すことにより前記ゲート電極を形成することが好ましい。
【００４９】
このような方法とすることにより、ゲート電極を構成する材料をゲート電極を形成すべき部位のみに供給することが可能となる。
【００５０】
［１７］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第１工程においては、前記ゲート電極を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いて親液化処理を施し、その後、当該親液化処理を施した領域にゲート電極の原料を含む原料を含むインクを供給し、さらにその後、熱処理を施すことにより前記ゲート電極を形成することが好ましい。
【００５１】
このような方法とすることによっても、ゲート電極を構成する材料をゲート電極を形成すべき部位のみに供給することが可能となる。
【００５２】
なお、本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第１工程においては、前記固体基板における一方の表面に、熱処理により導電性酸化物材料となる機能性液体材料を塗布して導電性酸化物材料の前駆体組成物層を形成し、押し成形技術を用いて当該前駆体組成物層に型押し構造を形成した後、前駆体組成物層を熱処理を施すことにより、前記ゲート電極を形成することもまた好ましい。
【００５３】
このような方法とすることによっても、ゲート電極を構成する材料をゲート電極を形成すべき部位のみに供給することが可能となる。
【００５４】
［１８］本発明の電界効果トランジスタの製造方法においては、固体基板における一方の表面上に、酸化物導電性材料の原料を含む溶液を塗布することにより酸化物導電性材料の原料を含む膜を形成した後、前記ソース領域に対応する領域及び前記ドレイン領域に対応する領域よりも前記チャネル領域に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型を用いて、前記酸化物導電性材料の原料を含む膜に対して型押し成形加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ソース領域、前記ドレイン領域及び前記チャネル領域を形成する第１工程と、強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む溶液を前記固体基板における一方の表面上に塗布して強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜を形成した後、平坦型を用いて前記強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜に対して型押し加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ゲート絶縁層を形成する第２工程と、前記ゲート絶縁層上に、前記ゲート電極を形成する第３工程とをこの順序で含むことが好ましい。
【００５５】
このような方法とすることにより、本発明の電界効果トランジスタ（トップゲート）を製造することが可能となる。
【００５６】
［１９］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第１工程においては、前記チャネル領域に対応する領域における前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し成形加工を行うことが好ましい。
【００５７】
このような方法とすることにより、ゲート電極にオフの制御電圧を印加したときにチャネル領域が空乏化するような構造を有し、その結果、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な電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００５８】
［２０］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第１工程においては、型押し成形技術を用いて前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の一部を除去することにより素子分離する工程を含むことが好ましい。
【００５９】
このような方法とすることにより、互いに独立した複数の電界効果トランジスタを同一基板内に製造することが可能となる。
【００６０】
［２１］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第３工程においては、前記ゲート電極を形成する部分に、コンタクトプリンティング法を用いてめっき触媒物質を付着し、その後、当該めっき触媒物質が付着した領域に無電解めっきを施すことにより前記ゲート電極を形成することが好ましい。
【００６１】
このような方法とすることにより、トップゲートの場合においても、ゲート電極を構成する材料をゲート電極を形成すべき部位のみに供給することが可能となる。
【００６２】
［２２］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第３工程においては、前記ゲート電極を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いて親液化処理を施し、その後、当該親液化処理を施した領域にゲート電極の原料を含む原料を含むインクを供給し、さらにその後、熱処理を施すことにより前記ゲート電極を形成することが好ましい。
【００６３】
このような方法とすることによっても、トップゲートの場合においても、ゲート電極を構成する材料をゲート電極を形成すべき部位のみに供給することが可能となる。
【００６４】
なお、本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第３工程においては、前記固体基板における一方の表面に、熱処理により導電性酸化物材料となる機能性液体材料を塗布して導電性酸化物材料の前駆体組成物層を形成し、押し成形技術を用いて当該前駆体組成物層に型押し構造を形成した後、前駆体組成物層を熱処理を施すことにより、前記ゲート電極を形成することもまた好ましい。
【００６５】
このような方法とすることによっても、トップゲートの場合においても、ゲート電極を構成する材料をゲート電極を形成すべき部位のみに供給することが可能となる。
【００６６】
［２３］本発明の電界効果トランジスタの製造方法においては、酸化物導電性材料の原料を含む溶液には、完成時に前記チャネル領域のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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ことが好ましい。
【００６７】
このような方法とすることにより、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な電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００を説明するために示す図である。
【図２】実施形態１に係る電界効果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３】実施形態１に係る電界効果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４】実施形態１に係る電界効果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５】変形例１に係る電界効果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６】変形例２に係る電界効果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】変形例３に係る電界効果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８】変形例４に係る電界効果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９】実施形態２に係る電界効果トランジスタ２００を説明するために示す図である。
【図１０】実施形態２に係る電界効果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】実施形態２に係る電界効果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１２】実施形態３に係る電界効果トランジスタ３００を説明するために示す図である。
【図１３】実施形態３に係る電界効果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１４】実施形態３に係る電界効果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１５】実施例１に係る電界効果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１６】実施例１に用いる凹凸型Ｍ１１を説明するために示す図である。
【図１７】実施例１に用いる型押し成形装置７００を説明するために示す図である。
【図１８】実施例１に係る電界効果トランジスタ４００を説明するために示す図である。
【図１９】ＩＴＯ層の表面状態を説明するために示す図である。
【図２０】実施例１に係る電界効果トランジスタ４００の電気特性を説明するために示す図である。
【図２１】実施例２に用いる凹凸型Ｍ１２を説明するために示す図である。
【図２２】ＩＴＯ層のの表面状態を説明するために示す図である。
【図２３】実施例２に係る電界効果トランジスタ５００ａの電気特性を説明するために示す図である。
【図２４】従来の電界効果トランジスタ９００を説明するために示す図である。
【図２５】従来の電界効果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】従来の電界効果トランジスタ９００の電気特性を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
以下、本発明の電界効果トランジスタ及びその製造方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００７０】
［実施形態１］
１．実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００
図１は、実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００を説明するために示す図である。図１（ａ）は電界効果トランジスタ１００の断面図であり、図１（ｂ）は電界効果トランジスタ１００の平面図である。
【００７１】
実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００は、図１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。
【００７２】
実施形態１に係る電界効果トランジスタ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。
【００７３】
実施形態１に係る電界効果トランジスタ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、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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。
【００７４】
なお、実施形態１に係る電界効果トランジスタ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。
【００７５】
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（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３）からなり、ゲート電極１２０は、例えば白金（Ｐｔ）からなり、固体基板としての絶縁性基板１１０は、例えば石英ガラス（ＳｉＯ２）基板からなる。
【００７６】
２．実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法
実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００は、第１工程〜第３工程をこの順序で含む電界効果トランジスタの製造方法（実施形態１に係る電界効果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。
【００７７】
図２〜図４は、実施形態１に係る電界効果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２（ａ）〜図２（ｃ）、図３（ａ）〜図３（ｄ）及び図４（ａ）〜図４（ｄ）は各工程図である。
【００７８】
（１）第１工程
第１工程は、絶縁性基板１１０における一方の表面上にゲート電極１２０を形成する工程である（図２参照。）。
【００７９】
まず、図２（ａ）に示すように、絶縁性基板１１０における一方の表面に、少なくとも凸部分にめっき触媒物質としてのめっき触媒微粒子１２２を付着させておいた凹凸型（凹凸モールドということもある。）Ｍ１を押し付けることにより、図２（ｂ）に示すように、絶縁性基板１１０におけるゲート電極１２０を形成する部分にめっき触媒微粒子１２２を付着させる。
【００８０】
次に、無電解めっきを施すことにより、めっき触媒微粒子１２２が付着した領域に例えば白金（Ｐｔ）からなるゲート電極１２０を形成する。
【００８１】
（２）第２工程
第２工程は、絶縁性基板１１０における一方の表面上にゲート絶縁層１３０を形成する工程である（図３（ａ）〜図３（ｃ）参照。）。
【００８２】
まず、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、絶縁性基板１１０における一方の表面上に、強誘電体材料の原料を含む溶液（例えば、ＰＺＴゾルゲル溶液）を塗布して強誘電体材料の原料を含む膜１３０’を形成する。
【００８３】
次に、図３（ｃ）に示すように、強誘電体材料の原料を含む膜１３０’に平坦型（フラットモールドということもある。）Ｍ２を押し付けることにより、強誘電体材料の原料を含む膜１３０’を平坦化する。
次に、平坦化された強誘電体材料の原料を含む膜１３０’に熱処理を施すことにより、絶縁性基板１１０における一方の表面上にゲート絶縁層１３０を形成する（図示せず。）。
【００８４】
（３）第３工程
第３工程は、ゲート絶縁層１３０上に、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を形成する工程である（図３（ｄ）〜図４（ｄ）参照。）。
【００８５】
まず、図３（ｄ）に示すように、酸化物導電性材料の原料を含む溶液（例えば、ＩＴＯゾルゲル溶液）をゲート絶縁層１３０上に塗布することにより酸化物導電性材料の原料を含む膜１４０’を形成する。なお、酸化物導電性材料の原料を含む溶液には、完成時にチャネル領域１４２のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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。
【００８６】
次に、図４（ａ）〜図４（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た凹凸型Ｍ３を用いて、酸化物導電性材料の原料を含む膜１４０’に対して型押し成形加工を行う。このとき、チャネル領域１４２に対応する領域における酸化物導電性材料の原料を含む膜１４０’の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し成形加工を行う。これにより、酸化物導電性材料の原料を含む膜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。なお、凹凸型Ｍ３は、チャネル領域１４２に対応する領域よりも素子分離領域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、これによって、素子分離領域上からは酸化物導電性材料の原料を含む膜１４０’が除去されることとなる（図４（ｃ）参照。）。凹凸型Ｍ３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。
【００８７】
次に、酸化物導電性材料の原料を含む膜１４０’に熱処理を施すことにより、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、図４（ｄ）に示すようなボトムゲート構造を有する、実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００を製造することができる。
【００８８】
３．実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００の効果
以上のようにして製造された実施形態１に係る電界効果トランジスタ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、従来の電界効果トランジスタ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。
【００８９】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタ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を形成するだけで電界効果トランジスタを製造することが可能となるため、従来の電界効果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電界効果トランジスタを、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製造することが可能となる。
【００９０】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００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１４０が型押し成形技術を用いて形成されたものであるため、型押し成形加工実施後、フォトリソグラフィープロセスなどの後加工プロセスを施すことなしにダイレクトに電界効果トランジスタを製造することが可能となり、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電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００９１】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタ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。
【００９２】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００によれば、チャネル領域１４２のキャリア濃度は、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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。
【００９３】
４．実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の効果
実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法によれば、型押し成形加工実施後、フォトリソグラフィープロセスなどの後加工プロセスを施すことなしにダイレクトに電界効果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電界効果トランジスタを、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製造することが可能となる。
【００９４】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法によれば、上記したように、ゲート電極１２０を形成する第１工程と、ゲート絶縁層１３０を形成する第２工程と、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を形成する第３工程とをこの順序で含むため、ボトムゲートからなる実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００を製造することができる。
【００９５】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法によれば、第３工程において、チャネル領域１４２に対応する領域における酸化物導電性材料の原料を含む膜１４０’の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し成形加工を行うため、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構造を有し、その結果、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な電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００９６】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法によれば、第３工程において、型押し成形技術を用いて酸化物導電性材料の原料を含む膜１４０’の一部を除去することにより素子分離する工程を含むため、互いに独立した複数の電界効果トランジスタを同一基板上に製造することが可能となる。
【００９７】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法によれば、第１工程において、ゲート電極１２０を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いてめっき触媒微粒子１２２を付着し、その後、当該めっき触媒微粒子１２２が付着した領域に無電解めっきを施すことによりゲート電極１２０を形成することとしているため、ゲート電極を構成する材料をゲート電極１２０を形成すべき部位のみに供給することが可能となる。
【００９８】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法によれば、酸化物導電性材料の原料を含む溶液には、完成時にチャネル領域１４２のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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な電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００９９】
［変形例１］
図５は、変形例１に係る電界効果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５（ａ）〜図５（ｃ）は各工程図である。
【０１００】
変形例１に係る電界効果トランジスタの製造方法は、基本的には実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法と同様の工程を含むが、第１工程の内容が実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と異なる。すなわち、変形例１に係る電界効果トランジスタの製造方法における第１工程は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、絶縁性基板１１０におけるゲート電極１２０を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いて無電解めっき用触媒溶液（例えばニッケル、パラジウム、銀、白金の塩の溶液）を接触させることによりめっき触媒能を有するイオン１２３を付着させ、その後、無電解めっきを施すことにより、図５（ｃ）に示すように、当該めっき触媒能を有するイオン１２３が付着している領域に白金（Ｐｔ）からなるゲート電極１２０を形成することとしている。このような方法によっても、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と同様に、ゲート電極１２０を形成することができる。
【０１０１】
［変形例２］
図６は、変形例２に係る電界効果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６（ａ）〜図６（ｃ）は各工程図である。
【０１０２】
変形例２に係る電界効果トランジスタの製造方法は、基本的には実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法と同様の工程を含むが、第１工程の内容が実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と異なる。すなわち、変形例２に係る電界効果トランジスタの製造方法における第１工程は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、絶縁性基板１１０におけるゲート電極１２０を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いて親液化剤（例えばＦＡＳ１７）を接触させることにより親液化処理を施し、その後、当該親液化処理を施した領域１２４にゲート電極の原料を含む原料を含むインクを供給して熱処理を施すことにより、図６（ｃ）に示すようにゲート電極１２０を形成することとしている。このような方法によっても、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と同様に、ゲート電極１２０を形成することができる。
【０１０３】
［変形例３］
図７は、変形例３に係る電界効果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）は各工程図である。
【０１０４】
変形例３に係る電界効果トランジスタの製造方法は、基本的には実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法と同様の工程を含むが、第１工程の内容が実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と異なる。すなわち、変形例３に係る電界効果トランジスタの製造方法における第１工程は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、絶縁性基板１１０におけるゲート電極１２０を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いて親液化処理を施し、その後、図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示すように、めっき触媒能を有するイオンを含む溶液中に基板を浸漬することにより、当該親液化処理を施した領域１２５にめっき触媒能を有するイオン１２６を付着させ、その後、無電解めっきを施すことにより、図７（ｅ）に示すように、当該めっき触媒能を有するイオン１２６が付着している領域に白金（Ｐｔ）からなるゲート電極１２０を形成することとしている。このような方法によっても、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と同様に、ゲート電極１２０を形成することができる。
【０１０５】
［変形例４］
図８は、変形例４に係る電界効果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８（ａ）〜図８（ｅ）は各工程図である。
【０１０６】
変形例４に係る電界効果トランジスタの製造方法は、基本的には実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法と同様の工程を含むが、第１工程の内容が実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と異なる。すなわち、変形例４に係る電界効果トランジスタの製造方法における第１工程においては、以下に示すように、型押し成形技術を用いてゲート電極１２０を形成することとしている。
【０１０７】
まず、熱処理することにより酸化ニッケルランタン（ＬａＮｉＯ３）となる機能性液体材料を準備する。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。
【０１０８】
次に、図８（ａ）及び図８（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、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。
【０１０９】
次に、図８（ｃ）及び図８（ｄ）に示すように、ゲート電極１２０に対応する領域が凹となるように形成された凹凸型Ｍ１ａ（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。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。
【０１１０】
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（ＨＦ：ＨＣｌ溶液）を用いて真空プロセスを用いることなく行う。
【０１１１】
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８（ｅ）に示すように、前駆体組成物層１２０’から、酸化ニッケルランタンからなるゲート電極１２０を形成する。このような方法によっても、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と同様に、ゲート電極１２０を形成することができる。
【０１１２】
このため、変形例１〜４に係る電界効果トランジスタの製造方法によれば、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と同様に、ゲート電極を構成する材料をゲート電極１２０を形成すべき部位のみに供給することが可能となる。
【０１１３】
なお、変形例１〜４に係る電界効果トランジスタの製造方法は、第１工程以外の点においては実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と同様の工程を含むため、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
【０１１４】
［実施形態２］
図９は、実施形態２に係る電界効果トランジスタ２００を説明するために示す図である。図９（ａ）は電界効果トランジスタ２００の断面図であり、図９（ｂ）は電界効果トランジスタ２００の平面図である。
【０１１５】
実施形態２に係る電界効果トランジスタ２００は、基本的には実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００と同様の構成を有するが、ゲート絶縁層の構成が実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００の場合と異なる。すなわち、実施形態２に係る電界効果トランジスタ２００においては、図９に示すように、ゲート絶縁層２３０がゲート電極２２０を覆う領域が凸となるような構造を有する。また、これに伴い、酸化物導電体層の構造も異なる。
【０１１６】
このように、実施形態２に係る電界効果トランジスタ２００は、ゲート絶縁層及び酸化物導電体層の構成が実施形態１に係る電界効果トランジスタ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２３０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１に係る電界効果トランジスタ１００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を形成するだけで電界効果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１に係る電界効果トランジスタ１００の場合と同様に、上記のように優れた電界効果トランジスタを、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製造することが可能となる。
【０１１７】
なお、実施形態２に係る電界効果トランジスタ２００は、第１工程〜第３工程をこの順序で含む電界効果トランジスタの製造方法（実施形態２に係る電界効果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。
【０１１８】
図１０及び図１１は、実施形態２に係る電界効果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１０（ａ）〜図１０（ｄ）及び図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は各工程図である。
【０１１９】
（１）第１工程
第１工程は、絶縁性基板２１０における一方の表面上にゲート電極２２０を形成する工程である（図１０（ａ）参照。）。実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と同じである。変形例１〜４に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と同じでもよい。
【０１２０】
（２）第２工程
第２工程は、絶縁性基板２１０における一方の表面上に、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な構造を有するゲート絶縁層２３０を形成する工程である（図１０（ｂ）〜図１０（ｄ）参照。）。
【０１２１】
まず、図１０（ｂ）に示すように、強誘電体材料の原料を含む溶液を絶縁性基板２１０における一方の表面上に塗布して強誘電体材料の原料を含む膜２３０’を形成する。
【０１２２】
次に、図１０（ｃ）に示すように、強誘電体材料の原料を含む膜２３０’に平坦型Ｍ４を押し付けることにより、強誘電体材料の原料を含む膜２３０’を平坦化する。
【０１２３】
次に、図１０（ｄ）に示すように、チャネル領域２４２に対応する領域よりもソース領域２４４に対応する領域及びドレイン領域１４６に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型Ｍ５を用いて強誘電体材料の原料を含む膜に対して型押し成形加工を行う。
【０１２４】
次に、型押し成形加工の施された強誘電体材料の原料を含む膜２３０’に、熱処理を施すことにより、絶縁性基板２１０における一方の表面上にゲート絶縁層２３０を形成する（図示せず。）。
【０１２５】
（３）第３工程
第３工程は、ゲート絶縁層２３０上に、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を形成する工程である（図１１（ａ）〜図１１（ｄ）参照。）。
【０１２６】
まず、図１１（ａ）に示すように、酸化物導電性材料の原料を含む溶液を絶縁性基板２１０における一方の表面上に塗布して酸化物導電性材料の原料を含む膜２４０’を形成する。なお、酸化物導電性材料の原料を含む溶液には、完成時にチャネル領域２４２のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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。
【０１２７】
次に、図１１（ｂ）に示すように、平坦型Ｍ６を用いて酸化物導電性材料の原料を含む膜２４０’に対して型押し加工を行い、酸化物導電性材料の原料を含む膜２４０’を平坦化する。このとき、チャネル領域２４２に対応する領域における酸化物導電性材料の原料を含む膜２４０’の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し加工を行う。
【０１２８】
次に、図１１（ｃ）に示すように、素子分離領域に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型Ｍ７を用いて酸化物導電性材料の原料を含む膜２４０’をさらに型押しすることにより、素子分離領域上から酸化物導電性材料の原料を含む膜２４０’を除去する。
【０１２９】
次に、酸化物導電性材料の原料を含む膜２４０’に熱処理を施すことにより、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を形成し、図１１（ｄ）に示すようなボトムゲート構造を有する、実施形態２に係る電界効果トランジスタ１００を製造することができる。
【０１３０】
［実施形態３］
図１２は、実施形態３に係る電界効果トランジスタ３００を説明するために示す図である。図１２（ａ）は電界効果トランジスタ３００の断面図であり、図１２（ｂ）は電界効果トランジスタ３００の平面図である。
【０１３１】
実施形態３に係る電界効果トランジスタ３００は、基本的には実施形態１に係る電界効果トランジスタ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１に係る電界効果トランジスタ１００の場合と異なる。すなわち、実施形態３に係る電界効果トランジスタ３００においては、図１２に示すように、絶縁性基板３１０の上方に、酸化物導電体層３４０、ゲート絶縁層３３０及びゲート電極３２０とがこの順序で形成された構造を有する。
【０１３２】
このように、実施形態３に係る電界効果トランジスタ３００は、トップゲート構造を有する点で実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００の場合と異なるが、チャネル領域３４２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３２０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１に係る電界効果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３４２の層厚がソース領域３４４の層厚及びドレイン領域３４６の層厚よりも薄い酸化物導電体層３４０を形成するだけで電界効果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１に係る電界効果トランジスタの場合と同様に、上記のように優れた電界効果トランジスタを、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製造することが可能となる。
【０１３３】
なお、実施形態３に係る電界効果トランジスタ３００は、第１工程〜第３工程をこの順序で含む電界効果トランジスタの製造方法（実施形態３に係る電界効果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。
【０１３４】
図１３及び図１４は、実施形態３に係る電界効果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１３（ａ）〜図１３（ｅ）及び図１４（ａ）〜図１４（ｃ）は各工程図である。
【０１３５】
（１）第１工程
第１工程は、絶縁性基板３１０における一方の表面上にソース領域３４４、ドレイン領域３４６及びチャネル領域３４２を含む酸化物導電体層３４０を形成する工程である（図１３（ａ）〜図１３（ｃ）参照。）。
【０１３６】
まず、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、絶縁性基板３１０における一方の表面上に、酸化物導電性材料の原料を含む溶液を塗布することにより酸化物導電性材料の原料を含む膜３４０’を形成する。
【０１３７】
次に、図１３（ｃ）に示すように、ソース領域３４４に対応する領域及びドレイン領域３４６に対応する領域よりもチャネル領域３４２に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型Ｍ８を用いて、酸化物導電性材料の原料を含む膜３４０’に対して型押し成形加工を行う。このとき、チャネル領域３４２に対応する領域における酸化物導電性材料の原料を含む膜３４０’の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し成形加工を行う。これにより、酸化物導電性材料の原料を含む膜３４０’のうちチャネル領域３４２となる部分の層厚が他の部分よりも薄くなる。なお、凹凸型Ｍ８は、チャネル領域３４２に対応する領域よりも素子分離領域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、これによって、素子分離領域上からは酸化物導電性材料の原料を含む膜３４０’が除去されることとなる（図１３（ｃ）参照。）。
【０１３８】
次に、酸化物導電性材料の原料を含む膜３４０’に熱処理を施すことにより、ソース領域３４４、ドレイン領域３４６及びチャネル領域３４２を含む酸化物導電体層３４０を形成する（図示せず。）。
【０１３９】
（２）第２工程
第２工程は、ソース領域３４４、ドレイン領域３４６及びチャネル領域３４２を含む酸化物導電体層３４０上にゲート絶縁層３３０を形成する工程である（図１３（ｄ）及び図１１（ｅ）参照。）。
【０１４０】
まず、図１１（ｄ）に示すように、強誘電体材料の原料を含む溶液を絶縁性基板３１０における一方の表面上に塗布して強誘電体材料の原料を含む膜３３０’を形成する。
【０１４１】
次に、平坦型Ｍ９を用いて強誘電体材料の原料を含む膜３３０’に対して型押し加工を行い、強誘電体材料の原料を含む膜３３０’を平坦化する。
【０１４２】
次に、平坦化された強誘電体材料の原料を含む膜３３０’に熱処理を施すことにより、ゲート絶縁層３３０を形成する（図示せず。）。
【０１４３】
（３）第３工程
第３工程は、ゲート絶縁層３３０上に、ゲート電極３２０を形成する工程である（図１４（ａ）〜図１４（ｃ）参照。）。
【０１４４】
まず、図１４（ａ）に示すように、ゲート絶縁層３３０上に、少なくとも凸部分にめっき触媒微粒子３２２を付着させておいた凹凸型Ｍ１０を押し付けることにより、図１４（ｂ）に示すように、ゲート絶縁層３３０におけるゲート電極３２０を形成する部分にめっき触媒微粒子３２２を付着させる。
【０１４５】
次に、無電解めっきを施すことにより、めっき触媒微粒子３２２が付着した領域に、例えば白金（Ｐｔ）からなるゲート電極３２０を形成する。
【０１４６】
なお、第３工程は、実施形態１における変形例１〜４に係る電界効果トランジスタの製造方法の第１工程の方法を適用することもできる。
【０１４７】
このような方法により、トップゲート構造を有する、実施形態３に係る電界効果トランジスタ３００を製造することが可能となる。
【実施例】
【０１４８】
以下、実施例により、型押し成形技術を用いて本発明の電界効果トランジスタを製造することができることを示す。
【０１４９】
［実施例１］
１．電界効果トランジスタ４００の作製
図１５は、実施例１に係る電界効果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１５（ａ）〜図１５（ｅ）は各工程図である。図１６は、実施例１に用いる凹凸型Ｍ１１を説明するために示す図である。図１７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１７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。
【０１５０】
以下の「下地Ｐｔ基板準備工程」、「ＰＺＴ層形成工程」、「ＩＴＯ層形成工程」、「型押し成形加工工程」及び「ＩＴＯ層焼成工程」をこの順序で実施することにより実施例１に係る電界効果トランジスタ４００を製造した。以下、工程順に説明する。
【０１５１】
（１）下地Ｐｔ基板準備工程
まず、図１５（ａ）に示すように、下地Ｐｔ基板（Ｓｉ基板４１２上にＳｉＯ２層４１４を形成した絶縁性基板４１０の全面にゲート電極としてのＰｔ層４２０を形成したもの／田中貴金属製）を準備した。なお、絶縁性基板４１０の全面にＰｔ層４２０を形成したのは、平坦型を用いて型押しする際に均一に型押しできるようにするためである。
【０１５２】
（２）ゲート絶縁層形成工程
次に、図１５（ｂ）に示すように、下地Ｐｔ基板上に、ゲート絶縁層としてのＰＺＴ層４３０を形成した。ＰＺＴ層４３０の形成は、下地Ｐｔ基板上に、強誘電体材料の原料を含む溶液としてのＰＺＴゾルゲル溶液（三菱マテリアル製）を２５００ｒｐｍ・２５秒のスピンコート条件で塗布し、ホットプレート上で２２０℃・５分で乾燥させる操作を４回繰り返した後、ホットプレート上で３５０℃・１０分で仮焼成し、さらには、ＲＴＡ装置を用いて６５０℃・２０分の条件でＰＺＴ層を結晶化させることにより行った。
【０１５３】
（３）ＩＴＯ層形成工程
次に、５分のＵＶ洗浄（λ＝２５４ｎｍ）によりＰＺＴ基板から有機残渣を除去した後、図１５（ｃ）に示すように、酸化物導電性材料の原料を含む膜としてのＩＴＯ層４４０’を形成した。ＩＴＯ層４４０’の形成は、ＰＺＴ層４３０上に、酸化物導電性材料の原料を含む溶液としてのＩＴＯゾルゲル溶液（高純度化学製／原液：希釈剤＝１：１．５）を２５００ｒｐｍ・２５秒のスピンコート条件で塗布し、ホットプレート上で１５０℃・５分の条件で乾燥させることにより行った。なお、ＩＴＯゾルゲル溶液には、完成時にチャネル領域のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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。
【０１５４】
（４）型押し成形加工工程
その後、ＩＴＯ層４４０’の離型性を向上させる目的でＩＴＯ層４４０’上に離型剤ＨＤ−１１０１（ダイキン化成製）をスピンコートにより塗布した後、ホットプレート上で６０℃・５分の条件で乾燥させた。なお、型側の離型処理は、ディップコートタイプ離型剤ＺＨ−１１０１（ダイキン化成製）により行った。
【０１５５】
次に、図１５（ｄ）に示すように、ソース領域／ドレイン領域４４４（図１５（ｅ）参照。）に対応する領域よりもチャネル領域４４２（図１５（ｅ）参照。）に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型Ｍ１１（図１６参照。）を用いて、ＩＴＯ層４４０’に対して型押し成形加工を行った。型押し成形加工は、型押し成形加工装置７００（東芝機械製の型押し成形加工装置ＳＴ５０／図１７参照。）を用いて行った。
【０１５６】
なお、凹凸型Ｍ１１は、図１６に示すように、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は幅１μｍ、高さ１５０ｎｍの格子状パターンが形成されたものである。凹凸型Ｍ１１は両面テープを用いて石英ガラス基材７２６に固定する。
【０１５７】
型押し成形加工におけるプレス力は、０．３ｋＮ（３ＭＰａ、１ｃｍ□）として、プレス力が加わった時点で７０℃から昇温していき、プレス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。
【０１５８】
（５）ＩＴＯ層焼成工程
次に、ホットプレート上で４００℃・１０分の条件でＩＴＯ層４４０’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ＩＴＯ層膜４４０’を加熱してＩＴＯ層を結晶化させ、結晶化されたＩＴＯ層４４０を形成した。
【０１５９】
以上の工程を経て、実施例１に係る電界効果トランジスタ４００が得られた。
【０１６０】
２．電界効果トランジスタ４００の評価
（１）電界効果トランジスタ４００の構造
図１８は、実施例１に係る電界効果トランジスタ４００を説明するために示す図である。図１８（ａ）は電界効果トランジスタ４００の断面図であり、図１８（ｂ）は電気的測定を行っているときの電界効果トランジスタ４００の平面図であり、図１８（ｃ）は電気的測定を行っているときの電界効果トランジスタ４００の断面図である。
【０１６１】
実施例１に係る電界効果トランジスタ４００においては、図１８に示すように、凹凸型Ｍ１１の凸部によって型押しされた部分がチャネル領域４４２となり、凹凸型Ｍ１１の凹部によって型押しされた部分がソース／ドレイン領域４４４となる。
【０１６２】
（２）電界効果トランジスタ４００の表面状態
得られた電界効果トランジスタ４００におけるＩＴＯ層焼成工程前のＩＴＯ層４４０’及びＩＴＯ層焼成工程後のＩＴＯ層４４０の状態をレーザー顕微鏡ＯＬＳ−３０００（オリンパス製）及びＳＰＭ（ＳＩＩ・ナノテクノロジー製）を用いて観察した。
【０１６３】
図１９は、ＩＴＯ層の表面状態を説明するために示す図である。図１９（ａ）における左側の写真はＩＴＯ層焼成工程前におけるＩＴＯ層４４０’のレーザー顕微鏡写真であり、図１９（ａ）における右側の写真は左側の写真で破線で囲った領域を拡大したものである。また、図１９（ｂ）はＩＴＯ層焼成工程後におけるＩＴＯ層４４０のＳＰＭ写真である。なお、図１９（ｂ）において中央部で窪んでいる部分がチャネル領域４４２に対応する領域である。
【０１６４】
実施例１に係る電界効果トランジスタ４００においては、図１９（ａ）からも分かるように、パターン領域全体にわたってレーザー顕微鏡の濃淡差の少ない（すなわち高低差の小さい）均一な構造が得られている。また、図１９（ｂ）からも分かるように、長さが約１μｍのチャネル領域４４２と、ソース／ドレイン領域４４４との間に５０ｎｍ〜６０ｎｍの高低差が形成されている。
【０１６５】
（３）電界効果トランジスタ４００の電気特性
まず、ＩＴＯ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Ｐｔ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、図１８（ｂ）及び図１８（ｃ）に示すように、チャネル領域４４２を挟む位置にある２つのソース／ドレイン領域４４４のそれぞれにソース用プローブ及びドレイン用プローブを押し当てた（図１８中、符号ＩＶ１をご参照。）。
その後、電界効果トランジスタ４００における電気特性（ドレイン電流ＩＤとゲート電圧ＶＧとの間のＩＤ−ＶＧ特性、ドレイン電流ＩＤとドレイン電圧ＶＤとの間のＩＤ−ＶＤ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。
【０１６６】
図２０は、実施例１に係る電界効果トランジスタ４００の電気特性を説明するために示す図である。図２０（ａ）はＩＤ−ＶＧ特性を示す図であり、図２０（ｂ）はＩＤ−ＶＤ特性を示す図である。なお、ＩＤ−ＶＧ特性を測定するに当たっては、ドレイン電圧ＶＤを２．５Ｖに固定した状態で−３Ｖ〜＋３Ｖの範囲でゲート電圧ＶＧを走査した。
【０１６７】
実施例１に係る電界効果トランジスタ４００は、図２０（ａ）からも分かるように、ヒステリシス特性を有し、トランジスタメモリとしての挙動を示すことが確認できた（図中、符号ＩＶ１で示す特性曲線参照。）。さらには、４桁程度のＯＮ／ＯＦＦ比が得られ、０．５Ｖのメモリウインドウ特性が得られた。また、実施例１に係る電界効果トランジスタ４００は、図２０（ｂ）からも分かるように、トランジスタとしての挙動を示すことが確認できた。
【０１６８】
［実施例２］
１．電界効果トランジスタ５００の作製
図２１は、実施例２に用いる凹凸型Ｍ１２を説明するために示す図である。
型押し成形加工工程を実施する際に図２１に示す凹凸型Ｍ１２を用いたこと以外は、実施例１の場合と同様にして、実施例２に係る電界効果トランジスタ５００を製造した。
【０１６９】
なお、凹凸型Ｍ１２は、図２１に示すように、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形状の中央部に４ｍｍ×４ｍｍのパターン領域を有し、当該パターン領域の中には幅１０μｍ、高さ３５０ｎｍの格子状パターンが形成されたものである。
【０１７０】
２．電界効果トランジスタ５００の評価
（１）電界効果トランジスタ５００の表面状態
得られた電界効果トランジスタ５００におけるＩＴＯ層焼成工程前のＩＴＯ層及びＩＴＯ層焼成工程後のＩＴＯ層の状態をレーザー顕微鏡ＯＬＳ−３０００（オリンパス製）及びＳＥＭ（日立ＨＴ／Ｓ−４１００）を用いて観察した。
【０１７１】
図２２は、ＩＴＯ層の表面状態を説明するために示す図である。図２２（ａ）における左側の写真はＩＴＯ層焼成工程前におけるＩＴＯ層のレーザー顕微鏡写真であり、図２２（ａ）における右側の写真は左側の写真で破線で囲った領域を拡大したものである。また、図２２（ｂ）はＩＴＯ層焼成工程後におけるＩＴＯ層の断面ＳＥＭ写真である。なお、図２２（ｂ）において符号Ｒで示す領域を拡大するとチャネル領域Ｒ１とソース／ドレイン領域Ｒ２が観察され、これをさらに拡大するとＰｔ層、ＰＺＴ層及びＩＴＯ層を観察することができた。
【０１７２】
実施例２に係る電界効果トランジスタ５００においては、図２２（ａ）からも分かるように、実施例１の場合と同様に、パターン領域全体にわたってレーザー顕微鏡の濃淡差の少ない（すなわち高低差の小さい）均一な構造が得られている。また、図２２（ｂ）からも分かるように、チャネル領域においては、Ｐｔ層の上に、ＰＺＴ層（１３０ｎｍ）及びＩＴＯ層（２０ｎｍ）が形成され、ソース／ドレイン領域においては、Ｐｔ層の上に、ＰＺＴ層（１３０ｎｍ）及びＩＴＯ層（７５ｎｍ）が形成されている。
【０１７３】
（２）電界効果トランジスタ５００の電気特性
実施例１の場合と同様にして、実施例２に係る電界効果トランジスタ５００の電気特性を評価した。但し、実施例２においては、実験の都合上、図１８（ｂ）及び図１８（ｃ）に示す符号ＩＶ１で示すように電気的特性を測定することができなかったため、図１８（ｂ）及び図１８（ｃ）に示す符号ＩＶ２で示すようにして電気的特性を測定した。すなわち、実施例２で電気特性を測定する対象の電界効果トランジスタは、電界効果トランジスタ５００ではなく、図１８（ｂ）及び図１８（ｃ）に示す「ソース／ドレイン領域」に対応する領域（層厚７５ｎｍのＩＴＯ層）がチャネル領域に対応し、２つの測定端子がソース電極及びドレイン電極に対応する電界効果トランジスタ５００ａ（図示せず。）である。
【０１７４】
このように、実施例２で電気特性を測定する対象の電界効果トランジスタ５００ａは、実施例２に係る電界効果トランジスタ５００とは異なり、正確な意味では本発明明の電界効果トランジスタとは言えないが、電界効果トランジスタ５００ａがトランジスタとしての挙動を示すならば、層厚２０ｎｍのＩＴＯ層をチャネル領域として有する実施例２に係る電界効果トランジスタ５００がトランジスタとしての挙動を示すことは明らかなものと言える。
【０１７５】
図２３は、電界効果トランジスタ５００ａの電気特性を説明するために示す図である。図２３（ａ）はドレイン電流ＩＤとゲート電圧ＶＧとの間のＩＤ−ＶＧ特性を示す図であり、図２３（ｂ）はドレイン電流ＩＤとドレイン電圧ＶＤとの間のＩＤ−ＶＤ特性を示す図である。なお、ＩＤ−ＶＧ特性を測定するに当たっては、ドレイン電圧ＶＤを２．５Ｖに固定した状態で−６Ｖ〜＋６Ｖの範囲でゲート電圧ＶＧを走査した。
【０１７６】
電界効果トランジスタ５００ａは、図２３（ａ）からも分かるように、ヒステリシス特性を有し、トランジスタメモリとしての挙動を示すことが確認できた。さらに、５桁程度のＯＮ／ＯＦＦ比が得られ、２Ｖのメモリウインドウ特性が得られた。また、電界効果トランジスタ５００ａは、図２３（ｂ）からも分かるように、トランジスタとしての挙動を示すことが確認できた。従って、層厚２０ｎｍのＩＴＯ層をチャネル領域として有する実施例２に係る電界効果トランジスタ５００がトランジスタとしての挙動を示すことは明らかなものと言える。
【０１７７】
以上、本発明の電界効果トランジスタ及びその製造方法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。
【０１７８】
（１）上記各実施形態においては、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（Ｉｎ２Ｏ３）、アンチモンドープ酸化錫（Ｓｂ−ＳｎＯ２）、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（ＲｕＯ２）、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）、酸化錫（ＳｎＯ２）、一酸化錫ＳｎＯ、ニオブドープ二酸化チタン（Ｎｂ−ＴｉＯ２）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（ＳｒＴｉＯ３）、ニオブドープチタン酸ストロンチウム（Ｎｂ−ＳｒＴｉＯ３）、ストロンチウムバリウム複合酸化物（ＳｒＢａＯ３）、ストロンチウムカルシウム複合酸化物（ＳｒＣａＯ３）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ２）、酸化ニッケルランタン（ＬａＮｉＯ３）、酸化チタンランタン（ＬａＴｉＯ３）、酸化銅ランタン（ＬａＣｕＯ３）、酸化ニッケルネオジム（ＮｄＮｉＯ３）、酸化ニッケルイットリウム（ＹＮｉＯ３）、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（ＢａＰｂＯ３）、ＬＳＣＯ（ＬａｘＳｒ１−ｘＣｕＯ３）、ＬＳＭＯ（Ｌａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３）、ＹＢＣＯ（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）、ＬＮＴＯ（Ｌａ（ＮＩ１−ｘＴｉｘ）Ｏ３）、ＬＳＴＯ（（Ｌａ１−ｘ，Ｓｒｘ）ＴｉＯ３）、ＳＴＲＯ（Ｓｒ（Ｔｉ１−ｘＲｕｘ）Ｏ３）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。
【０１７９】
（２）上記各実施形態においては、強誘電体材料として、強誘電体材料として、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３）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（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ＢＴＯ（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）、ＢＬＴ（Ｂｉ４−ｘＬａｘＴｉ３Ｏ１２）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９）、ＢＺＮ（Ｂｉ１．５Ｚｎ１．０Ｎｂ１．５Ｏ７）又はビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ３）を用いることができる。
【０１８０】
（３）上記各実施形態においては、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（Ｂｉ１．５Ｚｎ１．０Ｎｂ１．５Ｏ７又はＢＳＴ（ＢａｘＳｒ１−ｘ）Ｔｉ３Ｏ１２）からなるゲート絶縁層を用いることもできる。
【０１８１】
（４）上記各実施形態においては、ゲート電極に用いる材料として、Ｐｔ及び酸化ニッケルランタン（ＬａＮｉＯ３）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、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、ＩＴＯ、Ｉｎ２Ｏ３、Ｓｂ−Ｉｎ２Ｏ３、Ｎｂ−ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ａｌ−ＺｎＯ、Ｇａ−ＺｎＯ、ＩＧＺＯ、ＲｕＯ２及びＩｒＯ２並びにＮｂ−ＳＴＯ、ＳｒＲｕＯ２、ＬａＮｉＯ３、ＢａＰｂＯ３、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。
【０１８２】
（５）上記各実施形態においては、絶縁性基板として、石英ガラス（ＳｉＯ２）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、Ｓｉ基板の表面にＳｉＯ２層及びＴｉ層を介してＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）層を形成した絶縁性基板、ＳｉＯ２／Ｓｉ基板、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）基板、ＳＲＯ（ＳｒＲｕＯ３）基板又はＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）基板を用いることができる。
【０１８３】
（６）上記各実施形態においては、固体基板として、少なくとも一方の面が絶縁性を有する絶縁性基板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、Ｓｉ基板、ＳｉＣ基板等の半導体基板を用いることもできる。
【０１８４】
（７）本発明の電界効果トランジスタにおいては、酸化物導電体層、ゲート電極及びゲート絶縁層は、すべて液体材料を用いて形成されたものであってもよい。
【０１８５】
（８）本発明の電界効果トランジスタにおいては、酸化物導電体層、ゲート電極及びゲート絶縁層は、すべてペロブスカイト構造を有するものであってもよい。
【０１８６】
（９）本発明の電界効果トランジスタにおいては、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ってもよい。
【符号の説明】
【０１８７】
１００，２００，３００，４００，５００，９００…電界効果トランジスタ、１１０，２１０，３１０，４１０，９１０…絶縁性基板、１２０，２２０，３２０，４２０，９２０…ゲート電極、１２０’…酸化ニッケルランタンの前駆体組成物層、１３０’，２３０’，３３０’，４３０’，５３０’…強誘電体材料の原料を含む膜、１３０，２３０，３３０，４３０，９３０…ゲート絶縁層、１４０，２４０，３４０，４４０…酸化物導電体層、１４０’，２４０’，３４０’，４４０’…酸化物導電性材料を含む膜、１４２，２４２，３４２…チャネル領域、１４４，２４４，３４４…ソース領域、１４６，２４６，３４６…ドレイン領域、１４２，２４２，３４２，４４２…チャネル領域、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，Ｍ１ａ，Ｍ３，Ｍ５，Ｍ７，Ｍ８，Ｍ１０，Ｍ１１，Ｍ１２…凹凸型、Ｍ２，Ｍ４，Ｍ６，Ｍ９…平坦型
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果トランジスタ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２４は、従来の電界効果トランジスタ９００を説明するために示す図である。
従来の電界効果トランジスタ９００は、図２４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２４において、符号９１０は絶縁性基板を示す。
【０００３】
従来の電界効果トランジスタ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（Ｂｉ４−ｘＬａｘＴｉ３Ｏ１２）、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３））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。
【０００４】
従来の電界効果トランジスタ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。
【０００５】
従来の電界効果トランジスタは、図２５に示す従来の電界効果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２５は、従来の電界効果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２５（ａ）〜図２５（ｅ）は各工程図であり、図２５（ｆ）は電界効果トランジスタ９００の平面図である。
【０００６】
まず、図２５（ａ）に示すように、表面にＳｉＯ２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、Ｐｔ（４０ｎｍ）及びＴｉ（１０ｎｍ）の積層膜からなるゲート電極９２０を形成する。
次に、図２５（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（Ｂｉ３．２５Ｌａ０．７５Ｔｉ３Ｏ１２）又はＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒ０．４Ｔｉ０．６）Ｏ３）からなるゲート絶縁層９３０（２００ｎｍ）を形成する。
次に、図２５（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２５（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、Ｐｔ（３０ｎｍ）及びＴｉ（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２５（ｅ）及び図２５（ｆ）に示すような、電界効果トランジスタ９００を製造することができる。
【０００７】
図２６は、従来の電界効果トランジスタ９００の電気特性を説明するために示す図である。なお、図２６中、符号９４０ａはチャネルを示し、符号９４０ｂは空乏層を示す。
従来の電界効果トランジスタ９００においては、図２６に示すように、ゲート電圧が３Ｖ（ＶＧ＝３Ｖ）のときのオン電流が約１０−４Ａ、オン／オフ比が１×１０４、電界効果移動度μＦＥが１０ｃｍ２／Ｖｓ、メモリウインドウが約２Ｖの値が得られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００６−１２１０２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の電界効果トランジスタ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るため、原材料や製造エネルギーの使用効率が低いという問題がある。
【００１０】
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電界効果トランジスタを、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製造することが可能な電界効果トランジスタ及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
［１］本発明の電界効果トランジスタは、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。
【００１２】
このため、本発明の電界効果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、従来の電界効果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。
【００１３】
また、本発明の電界効果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形成するだけで電界効果トランジスタを製造することが可能となるため、従来の電界効果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電界効果トランジスタを、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製造することが可能となる。
【００１４】
［２］本発明の電界効果トランジスタにおいては、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、型押し成形技術を用いて形成されたものであることが好ましい。
【００１５】
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、型押し成形加工実施後、フォトリソグラフィープロセスなどの後加工プロセスを施すことなしにダイレクトに電界効果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電界効果トランジスタを、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製造することが可能となる。なお、「型押し成形技術」は「ナノインプリント技術」と呼ばれることもある。
【００１６】
［３］本発明の電界効果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。
【００１７】
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電界効果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電界効果トランジスタを、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製造することが可能となる。
【００１８】
［４］本発明の電界効果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。
【００１９】
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、信頼性の高い電界効果トランジスタとすることができる。
【００２０】
［５］本発明の電界効果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、すべてペロブスカイト構造を有することが好ましい。
【００２１】
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、酸化物導電体層、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電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００２２】
［６］本発明の電界効果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。
【００２３】
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電界効果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電界効果トランジスタを、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて製造することが可能となる。
【００２４】
［７］本発明の電界効果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、前記電界効果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。
【００２５】
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電界効果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、電界効果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電界効果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、電界効果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電界効果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。
【００２６】
［８］本発明の電界効果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、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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。
【００２７】
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。
【００２８】
なお、本発明の電界効果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。
【００２９】
また、本発明の電界効果トランジスタにおいては、前記酸化物導電体層は、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、アンチモンドープ酸化錫（Ｓｂ−ＳｎＯ２）、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（ＲｕＯ２）、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）、酸化錫（ＳｎＯ２）、一酸化錫ＳｎＯ、ニオブドープ二酸化チタン（Ｎｂ−ＴｉＯ２）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（ＳｒＴｉＯ３）、ニオブドープチタン酸ストロンチウム（Ｎｂ−ＳｒＴｉＯ３）、ストロンチウムバリウム複合酸化物（ＳｒＢａＯ３）、ストロンチウムカルシウム複合酸化物（ＳｒＣａＯ３）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ２）、酸化ニッケルランタン（ＬａＮｉＯ３）、酸化チタンランタン（ＬａＴｉＯ３）、酸化銅ランタン（ＬａＣｕＯ３）、酸化ニッケルネオジム（ＮｄＮｉＯ３）、酸化ニッケルイットリウム（ＹＮｉＯ３）、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（ＢａＰｂＯ３）、ＬＳＣＯ（ＬａｘＳｒ１−ｘＣｕＯ３）、ＬＳＭＯ（Ｌａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３）、ＹＢＣＯ（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）、ＬＮＴＯ（Ｌａ（ＮＩ１−ｘＴｉｘ）Ｏ３）、ＬＳＴＯ（（Ｌａ１−ｘ，Ｓｒｘ）ＴｉＯ３）、ＳＴＲＯ（Ｓｒ（Ｔｉ１−ｘＲｕｘ）Ｏ３）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。
【００３０】
また、本発明の電界効果トランジスタにおいては、前記強誘電体材料として、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３）、ＮｂドープＰＺＴ、ＬａドープＰＺＴ、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ＢＴＯ（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）、ＢＬＴ（Ｂｉ４−ｘＬａｘＴｉ３Ｏ１２）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９）、ＢＺＮ（Ｂｉ１．５Ｚｎ１．０Ｎｂ１．５Ｏ７）又はビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ３）を用いることができる。
【００３１】
また、本発明の電界効果トランジスタにおいては、前記常誘電体材料として、ＢＺＮ（Ｂｉ１．５Ｚｎ１．０Ｎｂ１．５Ｏ７）又はＢＳＴ（（ＢａｘＳｒ１−ｘ）Ｔｉ３Ｏ１２を用いることができる。
【００３２】
また、本発明の電界効果トランジスタにおいては、ゲート電極に用いる材料として、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、ＩＴＯ、Ｉｎ２Ｏ３、Ｓｂ−Ｉｎ２Ｏ３、Ｎｂ−ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ａｌ−ＺｎＯ、Ｇａ−ＺｎＯ、ＩＧＺＯ、ＲｕＯ２及びＩｒＯ２並びにＮｂ−ＳＴＯ、ＳｒＲｕＯ２、ＬａＮｉＯ３、ＢａＰｂＯ３、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又はアモルファス導電性酸化物を用いることができる。
【００３３】
本発明の電界効果トランジスタは、絶縁性基板（例えば、石英ガラス（ＳｉＯ２）基板、Ｓｉ基板の表面にＳｉＯ２層及びＴｉ層を介してＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）層を形成した絶縁性基板、ＳｉＯ２／Ｓｉ基板、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）基板、ＳＲＯ（ＳｒＲｕＯ３）基板、ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）基板）、半導体基板（例えば、シリコン（Ｓｉ）基板、炭化硅素（ＳｉＣ）基板）等の固体基板上に形成することができる。
【００３４】
［９］本発明の電界効果トランジスタの製造方法は、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電界効果トランジスタを製造するための電界効果トランジスタの製造方法であって、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を、型押し成形技術を用いて形成することを特徴とする。
【００３５】
このため、本発明の電界効果トランジスタの製造方法によれば、後述する実施形態からも分かるように、型押し成形加工実施後、フォトリソグラフィープロセスなどの後加工プロセスを施すことなしにダイレクトに電界効果トランジスタを製造することが可能となるため、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。
【００３６】
［１０］本発明の電界効果トランジスタの製造方法においては、固体基板における一方の表面上に前記ゲート電極を形成する第１工程と、強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む溶液を前記固体基板における一方の表面上に塗布して強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜を形成した後、熱処理を施すことにより、前記固体基板における一方の表面上に前記ゲート絶縁層を形成する第２工程と、酸化物導電性材料の原料を含む溶液を前記ゲート絶縁層上に塗布することにより酸化物導電性材料の原料を含む膜を形成した後、前記ソース領域に対応する領域及び前記ドレイン領域に対応する領域よりも前記チャネル領域に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型を用いて、前記酸化物導電性材料の原料を含む膜に対して型押し成形加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ソース領域、前記ドレイン領域及び前記チャネル領域を形成する第３工程とをこの順序で含むことが好ましい。
【００３７】
このような方法とすることにより、本発明の電界効果トランジスタ（ボトムゲート）を製造することが可能となる。
【００３８】
［１１］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第３工程においては、前記チャネル領域に対応する領域における前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し成形加工を行うことが好ましい。
【００３９】
このような方法とすることにより、ゲート電極にオフの制御電圧を印加したときにチャネル領域が空乏化するような構造を有し、その結果、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な電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００４０】
［１２］本発明の電界効果トランジスタの製造方法においては、固体基板における一方の表面上に前記ゲート電極を形成する第１工程と、強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む溶液を前記固体基板における一方の表面上に塗布して強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜を形成した後、前記チャネル領域に対応する領域よりも前記ソース領域に対応する領域及び前記ドレイン領域に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型を用いて前記強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜に対して型押し成形加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ソース領域に対応する領域及び前記ドレイン領域に対応する領域よりも前記チャネル領域に対応する領域が凸となるような構造を有する前記ゲート絶縁層を形成する第２工程と、酸化物導電性材料の原料を含む溶液を前記固体基板における一方の表面上に塗布して酸化物導電性材料の原料を含む膜を形成した後、平坦型を用いて前記酸化物導電性材料の原料を含む膜に対して型押し加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ソース領域、前記ドレイン領域及びチャネル領域を形成する第３工程とをこの順序で含むことが好ましい。
【００４１】
このような方法とすることによっても、本発明の電界効果トランジスタ（ボトムゲート）を製造することが可能となる。
【００４２】
［１３］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第３工程においては、前記チャネル領域に対応する領域における前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し加工を行うことが好ましい。
【００４３】
このような方法とすることにより、ゲート電極にオフの制御電圧を印加したときにチャネル領域が空乏化するような構造を有し、その結果、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な電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００４４】
［１４］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第２工程においては、前記固体基板における一方の表面上に前記強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜を形成した後、平坦型を用いて前記強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜の表面を平坦化することが好ましい。
【００４５】
このような方法とすることにより、ゲート絶縁層の層厚及びチャネル領域の層厚が均一化され、ひいては特性が均一化された電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００４６】
［１５］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第３工程においては、型押し成形技術を用いて前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の一部を除去することにより素子分離する工程を含むことが好ましい。
【００４７】
このような方法とすることにより、互いに独立した複数の電界効果トランジスタを同一基板内に製造することが可能となる。
【００４８】
［１６］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第１工程においては、前記ゲート電極を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いてめっき触媒物質を付着し、その後、当該めっき触媒物質が付着した領域に無電解めっきを施すことにより前記ゲート電極を形成することが好ましい。
【００４９】
このような方法とすることにより、ゲート電極を構成する材料をゲート電極を形成すべき部位のみに供給することが可能となる。
【００５０】
［１７］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第１工程においては、前記ゲート電極を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いて親液化処理を施し、その後、当該親液化処理を施した領域にゲート電極の原料を含む原料を含むインクを供給し、さらにその後、熱処理を施すことにより前記ゲート電極を形成することが好ましい。
【００５１】
このような方法とすることによっても、ゲート電極を構成する材料をゲート電極を形成すべき部位のみに供給することが可能となる。
【００５２】
なお、本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第１工程においては、前記固体基板における一方の表面に、熱処理により導電性酸化物材料となる機能性液体材料を塗布して導電性酸化物材料の前駆体組成物層を形成し、押し成形技術を用いて当該前駆体組成物層に型押し構造を形成した後、前駆体組成物層を熱処理を施すことにより、前記ゲート電極を形成することもまた好ましい。
【００５３】
このような方法とすることによっても、ゲート電極を構成する材料をゲート電極を形成すべき部位のみに供給することが可能となる。
【００５４】
［１８］本発明の電界効果トランジスタの製造方法においては、固体基板における一方の表面上に、酸化物導電性材料の原料を含む溶液を塗布することにより酸化物導電性材料の原料を含む膜を形成した後、前記ソース領域に対応する領域及び前記ドレイン領域に対応する領域よりも前記チャネル領域に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型を用いて、前記酸化物導電性材料の原料を含む膜に対して型押し成形加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ソース領域、前記ドレイン領域及び前記チャネル領域を形成する第１工程と、強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む溶液を前記固体基板における一方の表面上に塗布して強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜を形成した後、平坦型を用いて前記強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜に対して型押し加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ゲート絶縁層を形成する第２工程と、前記ゲート絶縁層上に、前記ゲート電極を形成する第３工程とをこの順序で含むことが好ましい。
【００５５】
このような方法とすることにより、本発明の電界効果トランジスタ（トップゲート）を製造することが可能となる。
【００５６】
［１９］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第１工程においては、前記チャネル領域に対応する領域における前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し成形加工を行うことが好ましい。
【００５７】
このような方法とすることにより、ゲート電極にオフの制御電圧を印加したときにチャネル領域が空乏化するような構造を有し、その結果、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な電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００５８】
［２０］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第１工程においては、型押し成形技術を用いて前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の一部を除去することにより素子分離する工程を含むことが好ましい。
【００５９】
このような方法とすることにより、互いに独立した複数の電界効果トランジスタを同一基板内に製造することが可能となる。
【００６０】
［２１］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第３工程においては、前記ゲート電極を形成する部分に、コンタクトプリンティング法を用いてめっき触媒物質を付着し、その後、当該めっき触媒物質が付着した領域に無電解めっきを施すことにより前記ゲート電極を形成することが好ましい。
【００６１】
このような方法とすることにより、トップゲートの場合においても、ゲート電極を構成する材料をゲート電極を形成すべき部位のみに供給することが可能となる。
【００６２】
［２２］本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第３工程においては、前記ゲート電極を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いて親液化処理を施し、その後、当該親液化処理を施した領域にゲート電極の原料を含む原料を含むインクを供給し、さらにその後、熱処理を施すことにより前記ゲート電極を形成することが好ましい。
【００６３】
このような方法とすることによっても、トップゲートの場合においても、ゲート電極を構成する材料をゲート電極を形成すべき部位のみに供給することが可能となる。
【００６４】
なお、本発明の電界効果トランジスタの製造方法において、前記第３工程においては、前記固体基板における一方の表面に、熱処理により導電性酸化物材料となる機能性液体材料を塗布して導電性酸化物材料の前駆体組成物層を形成し、押し成形技術を用いて当該前駆体組成物層に型押し構造を形成した後、前駆体組成物層を熱処理を施すことにより、前記ゲート電極を形成することもまた好ましい。
【００６５】
このような方法とすることによっても、トップゲートの場合においても、ゲート電極を構成する材料をゲート電極を形成すべき部位のみに供給することが可能となる。
【００６６】
［２３］本発明の電界効果トランジスタの製造方法においては、酸化物導電性材料の原料を含む溶液には、完成時に前記チャネル領域のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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ことが好ましい。
【００６７】
このような方法とすることにより、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な電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００を説明するために示す図である。
【図２】実施形態１に係る電界効果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３】実施形態１に係る電界効果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４】実施形態１に係る電界効果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５】変形例１に係る電界効果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６】変形例２に係る電界効果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】変形例３に係る電界効果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８】変形例４に係る電界効果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９】実施形態２に係る電界効果トランジスタ２００を説明するために示す図である。
【図１０】実施形態２に係る電界効果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】実施形態２に係る電界効果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１２】実施形態３に係る電界効果トランジスタ３００を説明するために示す図である。
【図１３】実施形態３に係る電界効果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１４】実施形態３に係る電界効果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１５】実施例１に係る電界効果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１６】実施例１に用いる凹凸型Ｍ１１を説明するために示す図である。
【図１７】実施例１に用いる型押し成形装置７００を説明するために示す図である。
【図１８】実施例１に係る電界効果トランジスタ４００を説明するために示す図である。
【図１９】ＩＴＯ層の表面状態を説明するために示す図である。
【図２０】実施例１に係る電界効果トランジスタ４００の電気特性を説明するために示す図である。
【図２１】実施例２に用いる凹凸型Ｍ１２を説明するために示す図である。
【図２２】ＩＴＯ層のの表面状態を説明するために示す図である。
【図２３】実施例２に係る電界効果トランジスタ５００ａの電気特性を説明するために示す図である。
【図２４】従来の電界効果トランジスタ９００を説明するために示す図である。
【図２５】従来の電界効果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】従来の電界効果トランジスタ９００の電気特性を説明するために示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００６９】
以下、本発明の電界効果トランジスタ及びその製造方法について、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００７０】
［実施形態１］
１．実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００
図１は、実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００を説明するために示す図である。図１（ａ）は電界効果トランジスタ１００の断面図であり、図１（ｂ）は電界効果トランジスタ１００の平面図である。
【００７１】
実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００は、図１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。
【００７２】
実施形態１に係る電界効果トランジスタ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。
【００７３】
実施形態１に係る電界効果トランジスタ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、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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。
【００７４】
なお、実施形態１に係る電界効果トランジスタ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。
【００７５】
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（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３）からなり、ゲート電極１２０は、例えば白金（Ｐｔ）からなり、固体基板としての絶縁性基板１１０は、例えば石英ガラス（ＳｉＯ２）基板からなる。
【００７６】
２．実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法
実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００は、第１工程〜第３工程をこの順序で含む電界効果トランジスタの製造方法（実施形態１に係る電界効果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。
【００７７】
図２〜図４は、実施形態１に係る電界効果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２（ａ）〜図２（ｃ）、図３（ａ）〜図３（ｄ）及び図４（ａ）〜図４（ｄ）は各工程図である。
【００７８】
（１）第１工程
第１工程は、絶縁性基板１１０における一方の表面上にゲート電極１２０を形成する工程である（図２参照。）。
【００７９】
まず、図２（ａ）に示すように、絶縁性基板１１０における一方の表面に、少なくとも凸部分にめっき触媒物質としてのめっき触媒微粒子１２２を付着させておいた凹凸型（凹凸モールドということもある。）Ｍ１を押し付けることにより、図２（ｂ）に示すように、絶縁性基板１１０におけるゲート電極１２０を形成する部分にめっき触媒微粒子１２２を付着させる。
【００８０】
次に、無電解めっきを施すことにより、めっき触媒微粒子１２２が付着した領域に例えば白金（Ｐｔ）からなるゲート電極１２０を形成する。
【００８１】
（２）第２工程
第２工程は、絶縁性基板１１０における一方の表面上にゲート絶縁層１３０を形成する工程である（図３（ａ）〜図３（ｃ）参照。）。
【００８２】
まず、図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、絶縁性基板１１０における一方の表面上に、強誘電体材料の原料を含む溶液（例えば、ＰＺＴゾルゲル溶液）を塗布して強誘電体材料の原料を含む膜１３０’を形成する。
【００８３】
次に、図３（ｃ）に示すように、強誘電体材料の原料を含む膜１３０’に平坦型（フラットモールドということもある。）Ｍ２を押し付けることにより、強誘電体材料の原料を含む膜１３０’を平坦化する。
次に、平坦化された強誘電体材料の原料を含む膜１３０’に熱処理を施すことにより、絶縁性基板１１０における一方の表面上にゲート絶縁層１３０を形成する（図示せず。）。
【００８４】
（３）第３工程
第３工程は、ゲート絶縁層１３０上に、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を形成する工程である（図３（ｄ）〜図４（ｄ）参照。）。
【００８５】
まず、図３（ｄ）に示すように、酸化物導電性材料の原料を含む溶液（例えば、ＩＴＯゾルゲル溶液）をゲート絶縁層１３０上に塗布することにより酸化物導電性材料の原料を含む膜１４０’を形成する。なお、酸化物導電性材料の原料を含む溶液には、完成時にチャネル領域１４２のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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。
【００８６】
次に、図４（ａ）〜図４（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た凹凸型Ｍ３を用いて、酸化物導電性材料の原料を含む膜１４０’に対して型押し成形加工を行う。このとき、チャネル領域１４２に対応する領域における酸化物導電性材料の原料を含む膜１４０’の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し成形加工を行う。これにより、酸化物導電性材料の原料を含む膜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。なお、凹凸型Ｍ３は、チャネル領域１４２に対応する領域よりも素子分離領域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、これによって、素子分離領域上からは酸化物導電性材料の原料を含む膜１４０’が除去されることとなる（図４（ｃ）参照。）。凹凸型Ｍ３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。
【００８７】
次に、酸化物導電性材料の原料を含む膜１４０’に熱処理を施すことにより、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、図４（ｄ）に示すようなボトムゲート構造を有する、実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００を製造することができる。
【００８８】
３．実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００の効果
以上のようにして製造された実施形態１に係る電界効果トランジスタ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、従来の電界効果トランジスタ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。
【００８９】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタ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を形成するだけで電界効果トランジスタを製造することが可能となるため、従来の電界効果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電界効果トランジスタを、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製造することが可能となる。
【００９０】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００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１４０が型押し成形技術を用いて形成されたものであるため、型押し成形加工実施後、フォトリソグラフィープロセスなどの後加工プロセスを施すことなしにダイレクトに電界効果トランジスタを製造することが可能となり、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電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００９１】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタ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。
【００９２】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００によれば、チャネル領域１４２のキャリア濃度は、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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。
【００９３】
４．実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の効果
実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法によれば、型押し成形加工実施後、フォトリソグラフィープロセスなどの後加工プロセスを施すことなしにダイレクトに電界効果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電界効果トランジスタを、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製造することが可能となる。
【００９４】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法によれば、上記したように、ゲート電極１２０を形成する第１工程と、ゲート絶縁層１３０を形成する第２工程と、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を形成する第３工程とをこの順序で含むため、ボトムゲートからなる実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００を製造することができる。
【００９５】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法によれば、第３工程において、チャネル領域１４２に対応する領域における酸化物導電性材料の原料を含む膜１４０’の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し成形加工を行うため、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構造を有し、その結果、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な電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００９６】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法によれば、第３工程において、型押し成形技術を用いて酸化物導電性材料の原料を含む膜１４０’の一部を除去することにより素子分離する工程を含むため、互いに独立した複数の電界効果トランジスタを同一基板上に製造することが可能となる。
【００９７】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法によれば、第１工程において、ゲート電極１２０を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いてめっき触媒微粒子１２２を付着し、その後、当該めっき触媒微粒子１２２が付着した領域に無電解めっきを施すことによりゲート電極１２０を形成することとしているため、ゲート電極を構成する材料をゲート電極１２０を形成すべき部位のみに供給することが可能となる。
【００９８】
また、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法によれば、酸化物導電性材料の原料を含む溶液には、完成時にチャネル領域１４２のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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な電界効果トランジスタを製造することが可能となる。
【００９９】
［変形例１］
図５は、変形例１に係る電界効果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５（ａ）〜図５（ｃ）は各工程図である。
【０１００】
変形例１に係る電界効果トランジスタの製造方法は、基本的には実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法と同様の工程を含むが、第１工程の内容が実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と異なる。すなわち、変形例１に係る電界効果トランジスタの製造方法における第１工程は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように、絶縁性基板１１０におけるゲート電極１２０を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いて無電解めっき用触媒溶液（例えばニッケル、パラジウム、銀、白金の塩の溶液）を接触させることによりめっき触媒能を有するイオン１２３を付着させ、その後、無電解めっきを施すことにより、図５（ｃ）に示すように、当該めっき触媒能を有するイオン１２３が付着している領域に白金（Ｐｔ）からなるゲート電極１２０を形成することとしている。このような方法によっても、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と同様に、ゲート電極１２０を形成することができる。
【０１０１】
［変形例２］
図６は、変形例２に係る電界効果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６（ａ）〜図６（ｃ）は各工程図である。
【０１０２】
変形例２に係る電界効果トランジスタの製造方法は、基本的には実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法と同様の工程を含むが、第１工程の内容が実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と異なる。すなわち、変形例２に係る電界効果トランジスタの製造方法における第１工程は、図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように、絶縁性基板１１０におけるゲート電極１２０を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いて親液化剤（例えばＦＡＳ１７）を接触させることにより親液化処理を施し、その後、当該親液化処理を施した領域１２４にゲート電極の原料を含む原料を含むインクを供給して熱処理を施すことにより、図６（ｃ）に示すようにゲート電極１２０を形成することとしている。このような方法によっても、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と同様に、ゲート電極１２０を形成することができる。
【０１０３】
［変形例３］
図７は、変形例３に係る電界効果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）は各工程図である。
【０１０４】
変形例３に係る電界効果トランジスタの製造方法は、基本的には実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法と同様の工程を含むが、第１工程の内容が実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と異なる。すなわち、変形例３に係る電界効果トランジスタの製造方法における第１工程は、図７（ａ）及び図７（ｂ）に示すように、絶縁性基板１１０におけるゲート電極１２０を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いて親液化処理を施し、その後、図７（ｃ）及び図７（ｄ）に示すように、めっき触媒能を有するイオンを含む溶液中に基板を浸漬することにより、当該親液化処理を施した領域１２５にめっき触媒能を有するイオン１２６を付着させ、その後、無電解めっきを施すことにより、図７（ｅ）に示すように、当該めっき触媒能を有するイオン１２６が付着している領域に白金（Ｐｔ）からなるゲート電極１２０を形成することとしている。このような方法によっても、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と同様に、ゲート電極１２０を形成することができる。
【０１０５】
［変形例４］
図８は、変形例４に係る電界効果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８（ａ）〜図８（ｅ）は各工程図である。
【０１０６】
変形例４に係る電界効果トランジスタの製造方法は、基本的には実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法と同様の工程を含むが、第１工程の内容が実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と異なる。すなわち、変形例４に係る電界効果トランジスタの製造方法における第１工程においては、以下に示すように、型押し成形技術を用いてゲート電極１２０を形成することとしている。
【０１０７】
まず、熱処理することにより酸化ニッケルランタン（ＬａＮｉＯ３）となる機能性液体材料を準備する。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。
【０１０８】
次に、図８（ａ）及び図８（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、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。
【０１０９】
次に、図８（ｃ）及び図８（ｄ）に示すように、ゲート電極１２０に対応する領域が凹となるように形成された凹凸型Ｍ１ａ（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。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。
【０１１０】
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（ＨＦ：ＨＣｌ溶液）を用いて真空プロセスを用いることなく行う。
【０１１１】
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８（ｅ）に示すように、前駆体組成物層１２０’から、酸化ニッケルランタンからなるゲート電極１２０を形成する。このような方法によっても、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と同様に、ゲート電極１２０を形成することができる。
【０１１２】
このため、変形例１〜４に係る電界効果トランジスタの製造方法によれば、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と同様に、ゲート電極を構成する材料をゲート電極１２０を形成すべき部位のみに供給することが可能となる。
【０１１３】
なお、変形例１〜４に係る電界効果トランジスタの製造方法は、第１工程以外の点においては実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と同様の工程を含むため、実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法が有する効果のうち該当する効果をそのまま有する。
【０１１４】
［実施形態２］
図９は、実施形態２に係る電界効果トランジスタ２００を説明するために示す図である。図９（ａ）は電界効果トランジスタ２００の断面図であり、図９（ｂ）は電界効果トランジスタ２００の平面図である。
【０１１５】
実施形態２に係る電界効果トランジスタ２００は、基本的には実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００と同様の構成を有するが、ゲート絶縁層の構成が実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００の場合と異なる。すなわち、実施形態２に係る電界効果トランジスタ２００においては、図９に示すように、ゲート絶縁層２３０がゲート電極２２０を覆う領域が凸となるような構造を有する。また、これに伴い、酸化物導電体層の構造も異なる。
【０１１６】
このように、実施形態２に係る電界効果トランジスタ２００は、ゲート絶縁層及び酸化物導電体層の構成が実施形態１に係る電界効果トランジスタ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２３０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１に係る電界効果トランジスタ１００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を形成するだけで電界効果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１に係る電界効果トランジスタ１００の場合と同様に、上記のように優れた電界効果トランジスタを、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製造することが可能となる。
【０１１７】
なお、実施形態２に係る電界効果トランジスタ２００は、第１工程〜第３工程をこの順序で含む電界効果トランジスタの製造方法（実施形態２に係る電界効果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。
【０１１８】
図１０及び図１１は、実施形態２に係る電界効果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１０（ａ）〜図１０（ｄ）及び図１１（ａ）〜図１１（ｄ）は各工程図である。
【０１１９】
（１）第１工程
第１工程は、絶縁性基板２１０における一方の表面上にゲート電極２２０を形成する工程である（図１０（ａ）参照。）。実施形態１に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と同じである。変形例１〜４に係る電界効果トランジスタの製造方法の場合と同じでもよい。
【０１２０】
（２）第２工程
第２工程は、絶縁性基板２１０における一方の表面上に、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な構造を有するゲート絶縁層２３０を形成する工程である（図１０（ｂ）〜図１０（ｄ）参照。）。
【０１２１】
まず、図１０（ｂ）に示すように、強誘電体材料の原料を含む溶液を絶縁性基板２１０における一方の表面上に塗布して強誘電体材料の原料を含む膜２３０’を形成する。
【０１２２】
次に、図１０（ｃ）に示すように、強誘電体材料の原料を含む膜２３０’に平坦型Ｍ４を押し付けることにより、強誘電体材料の原料を含む膜２３０’を平坦化する。
【０１２３】
次に、図１０（ｄ）に示すように、チャネル領域２４２に対応する領域よりもソース領域２４４に対応する領域及びドレイン領域１４６に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型Ｍ５を用いて強誘電体材料の原料を含む膜に対して型押し成形加工を行う。
【０１２４】
次に、型押し成形加工の施された強誘電体材料の原料を含む膜２３０’に、熱処理を施すことにより、絶縁性基板２１０における一方の表面上にゲート絶縁層２３０を形成する（図示せず。）。
【０１２５】
（３）第３工程
第３工程は、ゲート絶縁層２３０上に、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を形成する工程である（図１１（ａ）〜図１１（ｄ）参照。）。
【０１２６】
まず、図１１（ａ）に示すように、酸化物導電性材料の原料を含む溶液を絶縁性基板２１０における一方の表面上に塗布して酸化物導電性材料の原料を含む膜２４０’を形成する。なお、酸化物導電性材料の原料を含む溶液には、完成時にチャネル領域２４２のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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。
【０１２７】
次に、図１１（ｂ）に示すように、平坦型Ｍ６を用いて酸化物導電性材料の原料を含む膜２４０’に対して型押し加工を行い、酸化物導電性材料の原料を含む膜２４０’を平坦化する。このとき、チャネル領域２４２に対応する領域における酸化物導電性材料の原料を含む膜２４０’の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し加工を行う。
【０１２８】
次に、図１１（ｃ）に示すように、素子分離領域に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型Ｍ７を用いて酸化物導電性材料の原料を含む膜２４０’をさらに型押しすることにより、素子分離領域上から酸化物導電性材料の原料を含む膜２４０’を除去する。
【０１２９】
次に、酸化物導電性材料の原料を含む膜２４０’に熱処理を施すことにより、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を形成し、図１１（ｄ）に示すようなボトムゲート構造を有する、実施形態２に係る電界効果トランジスタ１００を製造することができる。
【０１３０】
［実施形態３］
図１２は、実施形態３に係る電界効果トランジスタ３００を説明するために示す図である。図１２（ａ）は電界効果トランジスタ３００の断面図であり、図１２（ｂ）は電界効果トランジスタ３００の平面図である。
【０１３１】
実施形態３に係る電界効果トランジスタ３００は、基本的には実施形態１に係る電界効果トランジスタ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１に係る電界効果トランジスタ１００の場合と異なる。すなわち、実施形態３に係る電界効果トランジスタ３００においては、図１２に示すように、絶縁性基板３１０の上方に、酸化物導電体層３４０、ゲート絶縁層３３０及びゲート電極３２０とがこの順序で形成された構造を有する。
【０１３２】
このように、実施形態３に係る電界効果トランジスタ３００は、トップゲート構造を有する点で実施形態１に係る電界効果トランジスタ１００の場合と異なるが、チャネル領域３４２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３２０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１に係る電界効果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３４２の層厚がソース領域３４４の層厚及びドレイン領域３４６の層厚よりも薄い酸化物導電体層３４０を形成するだけで電界効果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１に係る電界効果トランジスタの場合と同様に、上記のように優れた電界効果トランジスタを、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製造することが可能となる。
【０１３３】
なお、実施形態３に係る電界効果トランジスタ３００は、第１工程〜第３工程をこの順序で含む電界効果トランジスタの製造方法（実施形態３に係る電界効果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。
【０１３４】
図１３及び図１４は、実施形態３に係る電界効果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１３（ａ）〜図１３（ｅ）及び図１４（ａ）〜図１４（ｃ）は各工程図である。
【０１３５】
（１）第１工程
第１工程は、絶縁性基板３１０における一方の表面上にソース領域３４４、ドレイン領域３４６及びチャネル領域３４２を含む酸化物導電体層３４０を形成する工程である（図１３（ａ）〜図１３（ｃ）参照。）。
【０１３６】
まず、図１３（ａ）及び図１３（ｂ）に示すように、絶縁性基板３１０における一方の表面上に、酸化物導電性材料の原料を含む溶液を塗布することにより酸化物導電性材料の原料を含む膜３４０’を形成する。
【０１３７】
次に、図１３（ｃ）に示すように、ソース領域３４４に対応する領域及びドレイン領域３４６に対応する領域よりもチャネル領域３４２に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型Ｍ８を用いて、酸化物導電性材料の原料を含む膜３４０’に対して型押し成形加工を行う。このとき、チャネル領域３４２に対応する領域における酸化物導電性材料の原料を含む膜３４０’の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し成形加工を行う。これにより、酸化物導電性材料の原料を含む膜３４０’のうちチャネル領域３４２となる部分の層厚が他の部分よりも薄くなる。なお、凹凸型Ｍ８は、チャネル領域３４２に対応する領域よりも素子分離領域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、これによって、素子分離領域上からは酸化物導電性材料の原料を含む膜３４０’が除去されることとなる（図１３（ｃ）参照。）。
【０１３８】
次に、酸化物導電性材料の原料を含む膜３４０’に熱処理を施すことにより、ソース領域３４４、ドレイン領域３４６及びチャネル領域３４２を含む酸化物導電体層３４０を形成する（図示せず。）。
【０１３９】
（２）第２工程
第２工程は、ソース領域３４４、ドレイン領域３４６及びチャネル領域３４２を含む酸化物導電体層３４０上にゲート絶縁層３３０を形成する工程である（図１３（ｄ）及び図１１（ｅ）参照。）。
【０１４０】
まず、図１１（ｄ）に示すように、強誘電体材料の原料を含む溶液を絶縁性基板３１０における一方の表面上に塗布して強誘電体材料の原料を含む膜３３０’を形成する。
【０１４１】
次に、平坦型Ｍ９を用いて強誘電体材料の原料を含む膜３３０’に対して型押し加工を行い、強誘電体材料の原料を含む膜３３０’を平坦化する。
【０１４２】
次に、平坦化された強誘電体材料の原料を含む膜３３０’に熱処理を施すことにより、ゲート絶縁層３３０を形成する（図示せず。）。
【０１４３】
（３）第３工程
第３工程は、ゲート絶縁層３３０上に、ゲート電極３２０を形成する工程である（図１４（ａ）〜図１４（ｃ）参照。）。
【０１４４】
まず、図１４（ａ）に示すように、ゲート絶縁層３３０上に、少なくとも凸部分にめっき触媒微粒子３２２を付着させておいた凹凸型Ｍ１０を押し付けることにより、図１４（ｂ）に示すように、ゲート絶縁層３３０におけるゲート電極３２０を形成する部分にめっき触媒微粒子３２２を付着させる。
【０１４５】
次に、無電解めっきを施すことにより、めっき触媒微粒子３２２が付着した領域に、例えば白金（Ｐｔ）からなるゲート電極３２０を形成する。
【０１４６】
なお、第３工程は、実施形態１における変形例１〜４に係る電界効果トランジスタの製造方法の第１工程の方法を適用することもできる。
【０１４７】
このような方法により、トップゲート構造を有する、実施形態３に係る電界効果トランジスタ３００を製造することが可能となる。
【実施例】
【０１４８】
以下、実施例により、型押し成形技術を用いて本発明の電界効果トランジスタを製造することができることを示す。
【０１４９】
［実施例１］
１．電界効果トランジスタ４００の作製
図１５は、実施例１に係る電界効果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１５（ａ）〜図１５（ｅ）は各工程図である。図１６は、実施例１に用いる凹凸型Ｍ１１を説明するために示す図である。図１７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１７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。
【０１５０】
以下の「下地Ｐｔ基板準備工程」、「ＰＺＴ層形成工程」、「ＩＴＯ層形成工程」、「型押し成形加工工程」及び「ＩＴＯ層焼成工程」をこの順序で実施することにより実施例１に係る電界効果トランジスタ４００を製造した。以下、工程順に説明する。
【０１５１】
（１）下地Ｐｔ基板準備工程
まず、図１５（ａ）に示すように、下地Ｐｔ基板（Ｓｉ基板４１２上にＳｉＯ２層４１４を形成した絶縁性基板４１０の全面にゲート電極としてのＰｔ層４２０を形成したもの／田中貴金属製）を準備した。なお、絶縁性基板４１０の全面にＰｔ層４２０を形成したのは、平坦型を用いて型押しする際に均一に型押しできるようにするためである。
【０１５２】
（２）ゲート絶縁層形成工程
次に、図１５（ｂ）に示すように、下地Ｐｔ基板上に、ゲート絶縁層としてのＰＺＴ層４３０を形成した。ＰＺＴ層４３０の形成は、下地Ｐｔ基板上に、強誘電体材料の原料を含む溶液としてのＰＺＴゾルゲル溶液（三菱マテリアル製）を２５００ｒｐｍ・２５秒のスピンコート条件で塗布し、ホットプレート上で２２０℃・５分で乾燥させる操作を４回繰り返した後、ホットプレート上で３５０℃・１０分で仮焼成し、さらには、ＲＴＡ装置を用いて６５０℃・２０分の条件でＰＺＴ層を結晶化させることにより行った。
【０１５３】
（３）ＩＴＯ層形成工程
次に、５分のＵＶ洗浄（λ＝２５４ｎｍ）によりＰＺＴ基板から有機残渣を除去した後、図１５（ｃ）に示すように、酸化物導電性材料の原料を含む膜としてのＩＴＯ層４４０’を形成した。ＩＴＯ層４４０’の形成は、ＰＺＴ層４３０上に、酸化物導電性材料の原料を含む溶液としてのＩＴＯゾルゲル溶液（高純度化学製／原液：希釈剤＝１：１．５）を２５００ｒｐｍ・２５秒のスピンコート条件で塗布し、ホットプレート上で１５０℃・５分の条件で乾燥させることにより行った。なお、ＩＴＯゾルゲル溶液には、完成時にチャネル領域のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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。
【０１５４】
（４）型押し成形加工工程
その後、ＩＴＯ層４４０’の離型性を向上させる目的でＩＴＯ層４４０’上に離型剤ＨＤ−１１０１（ダイキン化成製）をスピンコートにより塗布した後、ホットプレート上で６０℃・５分の条件で乾燥させた。なお、型側の離型処理は、ディップコートタイプ離型剤ＺＨ−１１０１（ダイキン化成製）により行った。
【０１５５】
次に、図１５（ｄ）に示すように、ソース領域／ドレイン領域４４４（図１５（ｅ）参照。）に対応する領域よりもチャネル領域４４２（図１５（ｅ）参照。）に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型Ｍ１１（図１６参照。）を用いて、ＩＴＯ層４４０’に対して型押し成形加工を行った。型押し成形加工は、型押し成形加工装置７００（東芝機械製の型押し成形加工装置ＳＴ５０／図１７参照。）を用いて行った。
【０１５６】
なお、凹凸型Ｍ１１は、図１６に示すように、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は幅１μｍ、高さ１５０ｎｍの格子状パターンが形成されたものである。凹凸型Ｍ１１は両面テープを用いて石英ガラス基材７２６に固定する。
【０１５７】
型押し成形加工におけるプレス力は、０．３ｋＮ（３ＭＰａ、１ｃｍ□）として、プレス力が加わった時点で７０℃から昇温していき、プレス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。
【０１５８】
（５）ＩＴＯ層焼成工程
次に、ホットプレート上で４００℃・１０分の条件でＩＴＯ層４４０’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ＩＴＯ層膜４４０’を加熱してＩＴＯ層を結晶化させ、結晶化されたＩＴＯ層４４０を形成した。
【０１５９】
以上の工程を経て、実施例１に係る電界効果トランジスタ４００が得られた。
【０１６０】
２．電界効果トランジスタ４００の評価
（１）電界効果トランジスタ４００の構造
図１８は、実施例１に係る電界効果トランジスタ４００を説明するために示す図である。図１８（ａ）は電界効果トランジスタ４００の断面図であり、図１８（ｂ）は電気的測定を行っているときの電界効果トランジスタ４００の平面図であり、図１８（ｃ）は電気的測定を行っているときの電界効果トランジスタ４００の断面図である。
【０１６１】
実施例１に係る電界効果トランジスタ４００においては、図１８に示すように、凹凸型Ｍ１１の凸部によって型押しされた部分がチャネル領域４４２となり、凹凸型Ｍ１１の凹部によって型押しされた部分がソース／ドレイン領域４４４となる。
【０１６２】
（２）電界効果トランジスタ４００の表面状態
得られた電界効果トランジスタ４００におけるＩＴＯ層焼成工程前のＩＴＯ層４４０’及びＩＴＯ層焼成工程後のＩＴＯ層４４０の状態をレーザー顕微鏡ＯＬＳ−３０００（オリンパス製）及びＳＰＭ（ＳＩＩ・ナノテクノロジー製）を用いて観察した。
【０１６３】
図１９は、ＩＴＯ層の表面状態を説明するために示す図である。図１９（ａ）における左側の写真はＩＴＯ層焼成工程前におけるＩＴＯ層４４０’のレーザー顕微鏡写真であり、図１９（ａ）における右側の写真は左側の写真で破線で囲った領域を拡大したものである。また、図１９（ｂ）はＩＴＯ層焼成工程後におけるＩＴＯ層４４０のＳＰＭ写真である。なお、図１９（ｂ）において中央部で窪んでいる部分がチャネル領域４４２に対応する領域である。
【０１６４】
実施例１に係る電界効果トランジスタ４００においては、図１９（ａ）からも分かるように、パターン領域全体にわたってレーザー顕微鏡の濃淡差の少ない（すなわち高低差の小さい）均一な構造が得られている。また、図１９（ｂ）からも分かるように、長さが約１μｍのチャネル領域４４２と、ソース／ドレイン領域４４４との間に５０ｎｍ〜６０ｎｍの高低差が形成されている。
【０１６５】
（３）電界効果トランジスタ４００の電気特性
まず、ＩＴＯ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Ｐｔ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、図１８（ｂ）及び図１８（ｃ）に示すように、チャネル領域４４２を挟む位置にある２つのソース／ドレイン領域４４４のそれぞれにソース用プローブ及びドレイン用プローブを押し当てた（図１８中、符号ＩＶ１をご参照。）。
その後、電界効果トランジスタ４００における電気特性（ドレイン電流ＩＤとゲート電圧ＶＧとの間のＩＤ−ＶＧ特性、ドレイン電流ＩＤとドレイン電圧ＶＤとの間のＩＤ−ＶＤ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。
【０１６６】
図２０は、実施例１に係る電界効果トランジスタ４００の電気特性を説明するために示す図である。図２０（ａ）はＩＤ−ＶＧ特性を示す図であり、図２０（ｂ）はＩＤ−ＶＤ特性を示す図である。なお、ＩＤ−ＶＧ特性を測定するに当たっては、ドレイン電圧ＶＤを２．５Ｖに固定した状態で−３Ｖ〜＋３Ｖの範囲でゲート電圧ＶＧを走査した。
【０１６７】
実施例１に係る電界効果トランジスタ４００は、図２０（ａ）からも分かるように、ヒステリシス特性を有し、トランジスタメモリとしての挙動を示すことが確認できた（図中、符号ＩＶ１で示す特性曲線参照。）。さらには、４桁程度のＯＮ／ＯＦＦ比が得られ、０．５Ｖのメモリウインドウ特性が得られた。また、実施例１に係る電界効果トランジスタ４００は、図２０（ｂ）からも分かるように、トランジスタとしての挙動を示すことが確認できた。
【０１６８】
［実施例２］
１．電界効果トランジスタ５００の作製
図２１は、実施例２に用いる凹凸型Ｍ１２を説明するために示す図である。
型押し成形加工工程を実施する際に図２１に示す凹凸型Ｍ１２を用いたこと以外は、実施例１の場合と同様にして、実施例２に係る電界効果トランジスタ５００を製造した。
【０１６９】
なお、凹凸型Ｍ１２は、図２１に示すように、１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形状の中央部に４ｍｍ×４ｍｍのパターン領域を有し、当該パターン領域の中には幅１０μｍ、高さ３５０ｎｍの格子状パターンが形成されたものである。
【０１７０】
２．電界効果トランジスタ５００の評価
（１）電界効果トランジスタ５００の表面状態
得られた電界効果トランジスタ５００におけるＩＴＯ層焼成工程前のＩＴＯ層及びＩＴＯ層焼成工程後のＩＴＯ層の状態をレーザー顕微鏡ＯＬＳ−３０００（オリンパス製）及びＳＥＭ（日立ＨＴ／Ｓ−４１００）を用いて観察した。
【０１７１】
図２２は、ＩＴＯ層の表面状態を説明するために示す図である。図２２（ａ）における左側の写真はＩＴＯ層焼成工程前におけるＩＴＯ層のレーザー顕微鏡写真であり、図２２（ａ）における右側の写真は左側の写真で破線で囲った領域を拡大したものである。また、図２２（ｂ）はＩＴＯ層焼成工程後におけるＩＴＯ層の断面ＳＥＭ写真である。なお、図２２（ｂ）において符号Ｒで示す領域を拡大するとチャネル領域Ｒ１とソース／ドレイン領域Ｒ２が観察され、これをさらに拡大するとＰｔ層、ＰＺＴ層及びＩＴＯ層を観察することができた。
【０１７２】
実施例２に係る電界効果トランジスタ５００においては、図２２（ａ）からも分かるように、実施例１の場合と同様に、パターン領域全体にわたってレーザー顕微鏡の濃淡差の少ない（すなわち高低差の小さい）均一な構造が得られている。また、図２２（ｂ）からも分かるように、チャネル領域においては、Ｐｔ層の上に、ＰＺＴ層（１３０ｎｍ）及びＩＴＯ層（２０ｎｍ）が形成され、ソース／ドレイン領域においては、Ｐｔ層の上に、ＰＺＴ層（１３０ｎｍ）及びＩＴＯ層（７５ｎｍ）が形成されている。
【０１７３】
（２）電界効果トランジスタ５００の電気特性
実施例１の場合と同様にして、実施例２に係る電界効果トランジスタ５００の電気特性を評価した。但し、実施例２においては、実験の都合上、図１８（ｂ）及び図１８（ｃ）に示す符号ＩＶ１で示すように電気的特性を測定することができなかったため、図１８（ｂ）及び図１８（ｃ）に示す符号ＩＶ２で示すようにして電気的特性を測定した。すなわち、実施例２で電気特性を測定する対象の電界効果トランジスタは、電界効果トランジスタ５００ではなく、図１８（ｂ）及び図１８（ｃ）に示す「ソース／ドレイン領域」に対応する領域（層厚７５ｎｍのＩＴＯ層）がチャネル領域に対応し、２つの測定端子がソース電極及びドレイン電極に対応する電界効果トランジスタ５００ａ（図示せず。）である。
【０１７４】
このように、実施例２で電気特性を測定する対象の電界効果トランジスタ５００ａは、実施例２に係る電界効果トランジスタ５００とは異なり、正確な意味では本発明明の電界効果トランジスタとは言えないが、電界効果トランジスタ５００ａがトランジスタとしての挙動を示すならば、層厚２０ｎｍのＩＴＯ層をチャネル領域として有する実施例２に係る電界効果トランジスタ５００がトランジスタとしての挙動を示すことは明らかなものと言える。
【０１７５】
図２３は、電界効果トランジスタ５００ａの電気特性を説明するために示す図である。図２３（ａ）はドレイン電流ＩＤとゲート電圧ＶＧとの間のＩＤ−ＶＧ特性を示す図であり、図２３（ｂ）はドレイン電流ＩＤとドレイン電圧ＶＤとの間のＩＤ−ＶＤ特性を示す図である。なお、ＩＤ−ＶＧ特性を測定するに当たっては、ドレイン電圧ＶＤを２．５Ｖに固定した状態で−６Ｖ〜＋６Ｖの範囲でゲート電圧ＶＧを走査した。
【０１７６】
電界効果トランジスタ５００ａは、図２３（ａ）からも分かるように、ヒステリシス特性を有し、トランジスタメモリとしての挙動を示すことが確認できた。さらに、５桁程度のＯＮ／ＯＦＦ比が得られ、２Ｖのメモリウインドウ特性が得られた。また、電界効果トランジスタ５００ａは、図２３（ｂ）からも分かるように、トランジスタとしての挙動を示すことが確認できた。従って、層厚２０ｎｍのＩＴＯ層をチャネル領域として有する実施例２に係る電界効果トランジスタ５００がトランジスタとしての挙動を示すことは明らかなものと言える。
【０１７７】
以上、本発明の電界効果トランジスタ及びその製造方法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。
【０１７８】
（１）上記各実施形態においては、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（Ｉｎ２Ｏ３）、アンチモンドープ酸化錫（Ｓｂ−ＳｎＯ２）、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（ＲｕＯ２）、酸化イリジウム（ＩｒＯ２）、酸化錫（ＳｎＯ２）、一酸化錫ＳｎＯ、ニオブドープ二酸化チタン（Ｎｂ−ＴｉＯ２）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（ＳｒＴｉＯ３）、ニオブドープチタン酸ストロンチウム（Ｎｂ−ＳｒＴｉＯ３）、ストロンチウムバリウム複合酸化物（ＳｒＢａＯ３）、ストロンチウムカルシウム複合酸化物（ＳｒＣａＯ３）、ルテニウム酸ストロンチウム（ＳｒＲｕＯ２）、酸化ニッケルランタン（ＬａＮｉＯ３）、酸化チタンランタン（ＬａＴｉＯ３）、酸化銅ランタン（ＬａＣｕＯ３）、酸化ニッケルネオジム（ＮｄＮｉＯ３）、酸化ニッケルイットリウム（ＹＮｉＯ３）、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（ＢａＰｂＯ３）、ＬＳＣＯ（ＬａｘＳｒ１−ｘＣｕＯ３）、ＬＳＭＯ（Ｌａ１−ｘＳｒｘＭｎＯ３）、ＹＢＣＯ（ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘ）、ＬＮＴＯ（Ｌａ（ＮＩ１−ｘＴｉｘ）Ｏ３）、ＬＳＴＯ（（Ｌａ１−ｘ，Ｓｒｘ）ＴｉＯ３）、ＳＴＲＯ（Ｓｒ（Ｔｉ１−ｘＲｕｘ）Ｏ３）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。
【０１７９】
（２）上記各実施形態においては、強誘電体材料として、強誘電体材料として、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３）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（ＢａＴｉＯ３）、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）、ＢＴＯ（Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２）、ＢＬＴ（Ｂｉ４−ｘＬａｘＴｉ３Ｏ１２）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９）、ＢＺＮ（Ｂｉ１．５Ｚｎ１．０Ｎｂ１．５Ｏ７）又はビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ３）を用いることができる。
【０１８０】
（３）上記各実施形態においては、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（Ｂｉ１．５Ｚｎ１．０Ｎｂ１．５Ｏ７又はＢＳＴ（ＢａｘＳｒ１−ｘ）Ｔｉ３Ｏ１２）からなるゲート絶縁層を用いることもできる。
【０１８１】
（４）上記各実施形態においては、ゲート電極に用いる材料として、Ｐｔ及び酸化ニッケルランタン（ＬａＮｉＯ３）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、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、ＩＴＯ、Ｉｎ２Ｏ３、Ｓｂ−Ｉｎ２Ｏ３、Ｎｂ−ＴｉＯ２、ＺｎＯ、Ａｌ−ＺｎＯ、Ｇａ−ＺｎＯ、ＩＧＺＯ、ＲｕＯ２及びＩｒＯ２並びにＮｂ−ＳＴＯ、ＳｒＲｕＯ２、ＬａＮｉＯ３、ＢａＰｂＯ３、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。
【０１８２】
（５）上記各実施形態においては、絶縁性基板として、石英ガラス（ＳｉＯ２）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、Ｓｉ基板の表面にＳｉＯ２層及びＴｉ層を介してＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）層を形成した絶縁性基板、ＳｉＯ２／Ｓｉ基板、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）基板、ＳＲＯ（ＳｒＲｕＯ３）基板又はＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）基板を用いることができる。
【０１８３】
（６）上記各実施形態においては、固体基板として、少なくとも一方の面が絶縁性を有する絶縁性基板を用いたが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、Ｓｉ基板、ＳｉＣ基板等の半導体基板を用いることもできる。
【０１８４】
（７）本発明の電界効果トランジスタにおいては、酸化物導電体層、ゲート電極及びゲート絶縁層は、すべて液体材料を用いて形成されたものであってもよい。
【０１８５】
（８）本発明の電界効果トランジスタにおいては、酸化物導電体層、ゲート電極及びゲート絶縁層は、すべてペロブスカイト構造を有するものであってもよい。
【０１８６】
（９）本発明の電界効果トランジスタにおいては、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ってもよい。
【符号の説明】
【０１８７】
１００，２００，３００，４００，５００，９００…電界効果トランジスタ、１１０，２１０，３１０，４１０，９１０…絶縁性基板、１２０，２２０，３２０，４２０，９２０…ゲート電極、１２０’…酸化ニッケルランタンの前駆体組成物層、１３０’，２３０’，３３０’，４３０’，５３０’…強誘電体材料の原料を含む膜、１３０，２３０，３３０，４３０，９３０…ゲート絶縁層、１４０，２４０，３４０，４４０…酸化物導電体層、１４０’，２４０’，３４０’，４４０’…酸化物導電性材料を含む膜、１４２，２４２，３４２…チャネル領域、１４４，２４４，３４４…ソース領域、１４６，２４６，３４６…ドレイン領域、１４２，２４２，３４２，４４２…チャネル領域、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，Ｍ１ａ，Ｍ３，Ｍ５，Ｍ７，Ｍ８，Ｍ１０，Ｍ１１，Ｍ１２…凹凸型、Ｍ２，Ｍ４，Ｍ６，Ｍ９…平坦型
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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た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、
電界効果トランジスタ。
【請求項２】
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、いずれも液体材料を用いて形成されたものである、
請求項１に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項３】
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、いずれも酸化物材料からなる、
請求項２に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項４】
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、いずれもペロブスカイト構造を有する、
請求項３に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項５】
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、いずれも真空プロセスを用いることなく形成されたものである、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項６】
前記チャネル領域のキャリア濃度及び層厚は、前記電界効果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、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項７】
前記チャネル領域のキャリア濃度は、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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６に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項８】
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た電界効果トランジスタの製造方法であって、
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を、型押し成形技術を用いて形成する、
電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項９】
固体基板における一方の表面上に前記ゲート電極を形成する第１工程と、
強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む溶液を前記固体基板における前記ゲート電極上に塗布して強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜を形成した後、熱処理を施すことにより、前記ゲート絶縁層を形成する第２工程と、
酸化物導電性材料の原料を含む溶液を前記ゲート絶縁層上に塗布することにより酸化物導電性材料の原料を含む膜を形成した後、前記ソース領域に対応する領域及び前記ドレイン領域に対応する領域よりも前記チャネル領域に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型を用いて、前記酸化物導電性材料の原料を含む膜に対して型押し成形加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ソース領域、前記ドレイン領域及び前記チャネル領域を形成する第３工程とを、この順序で含む、
請求項８に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記第３工程においては、前記チャネル領域に対応する領域における前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し成形加工を行う、
請求項９に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
固体基板における一方の表面上に前記ゲート電極を形成する第１工程と、
強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む溶液を前記固体基板における一方の表面上に塗布して強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜を形成した後、前記チャネル領域に対応する領域よりも前記ソース領域に対応する領域及び前記ドレイン領域に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型を用いて前記強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜に対して型押し成形加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ソース領域に対応する領域及び前記ドレイン領域に対応する領域よりも前記チャネル領域に対応する領域が凸となるような構造を有する前記ゲート絶縁層を形成する第２工程と、
酸化物導電性材料の原料を含む溶液を前記固体基板における一方の表面上に塗布して酸化物導電性材料の原料を含む膜を形成した後、平坦型を用いて前記酸化物導電性材料の原料を含む膜に対して型押し加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ソース領域、前記ドレイン領域及び前記チャネル領域を形成する第３工程とをこの順序で含む、
請求項８に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
前記第３工程においては、前記チャネル領域に対応する領域における前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し加工を行う、
請求項１１に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
前記第２工程においては、前記固体基板における一方の表面上に前記強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜を形成した後、平坦型を用いて前記強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜の表面を平坦化する、
請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１４】
前記第３工程においては、型押し成形技術を用いて前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の一部を除去することにより素子分離する工程を含む、
請求項９乃至請求項１３のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１５】
前記第１工程においては、前記ゲート電極を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いてめっき触媒物質を付着し、その後、当該めっき触媒物質が付着した領域に無電解めっきを施すことにより前記ゲート電極を形成する、
請求項８乃至請求項１４のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１６】
前記第１工程においては、前記ゲート電極を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いて親液化処理を施し、その後、当該親液化処理を施した領域にゲート電極の原料を含むインクを供給し、さらにその後、熱処理を施すことにより前記ゲート電極を形成する、
請求項９乃至請求項１４のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１７】
固体基板における一方の表面上に、酸化物導電性材料の原料を含む溶液を塗布することにより酸化物導電性材料の原料を含む膜を形成した後、前記ソース領域に対応する領域及び前記ドレイン領域に対応する領域よりも前記チャネル領域に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型を用いて、前記酸化物導電性材料の原料を含む膜に対して型押し加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ソース領域、前記ドレイン領域及び前記チャネル領域を形成する第１工程と、
強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む溶液を、前記チャネル領域上に塗布して強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜を形成した後、平坦型を用いて前記強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜に対して型押し加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ゲート絶縁層を形成する第２工程と、
前記ゲート絶縁層上に、前記ゲート電極を形成する第３工程とを、この順序で含むことを特徴とする、
請求項８に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１８】
前記第１工程においては、前記チャネル領域に対応する領域における前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し成形加工を行う、
請求項１７に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１９】
前記第１工程においては、型押し成形技術を用いて前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の一部を除去することにより素子分離する工程を含む、
請求項１７又は請求項１８に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項２０】
前記第３工程においては、前記ゲート電極を形成する部分に、コンタクトプリンティング法を用いてめっき触媒物質を付着し、その後、当該めっき触媒物質が付着した領域に無電解めっきを施すことにより前記ゲート電極を形成する、
請求項１７乃至請求項１９のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項２１】
前記第３工程においては、前記ゲート電極を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いて親液化処理を施し、その後、当該親液化処理を施した領域にゲート電極の原料を含む原料を含むインクを供給し、さらにその後、熱処理を施すことにより前記ゲート電極を形成する、
請求項１７乃至請求項１９のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項２２】
酸化物導電性材料の原料を含む溶液には、完成時に前記チャネル領域のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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、
請求項９乃至請求項２１のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１】
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た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、
電界効果トランジスタ。
【請求項２】
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、いずれも液体材料を用いて形成されたものである、
請求項１に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項３】
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、いずれも酸化物材料からなる、
請求項２に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項４】
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、いずれもペロブスカイト構造を有する、
請求項３に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項５】
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、いずれも真空プロセスを用いることなく形成されたものである、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項６】
前記チャネル領域のキャリア濃度及び層厚は、前記電界効果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、
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項７】
前記チャネル領域のキャリア濃度は、１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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６に記載の電界効果トランジスタ。
【請求項８】
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た電界効果トランジスタの製造方法であって、
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を、型押し成形技術を用いて形成する、
電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項９】
固体基板における一方の表面上に前記ゲート電極を形成する第１工程と、
強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む溶液を前記固体基板における前記ゲート電極上に塗布して強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜を形成した後、熱処理を施すことにより、前記ゲート絶縁層を形成する第２工程と、
酸化物導電性材料の原料を含む溶液を前記ゲート絶縁層上に塗布することにより酸化物導電性材料の原料を含む膜を形成した後、前記ソース領域に対応する領域及び前記ドレイン領域に対応する領域よりも前記チャネル領域に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型を用いて、前記酸化物導電性材料の原料を含む膜に対して型押し成形加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ソース領域、前記ドレイン領域及び前記チャネル領域を形成する第３工程とを、この順序で含む、
請求項８に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
前記第３工程においては、前記チャネル領域に対応する領域における前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し成形加工を行う、
請求項９に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
固体基板における一方の表面上に前記ゲート電極を形成する第１工程と、
強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む溶液を前記固体基板における一方の表面上に塗布して強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜を形成した後、前記チャネル領域に対応する領域よりも前記ソース領域に対応する領域及び前記ドレイン領域に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型を用いて前記強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜に対して型押し成形加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ソース領域に対応する領域及び前記ドレイン領域に対応する領域よりも前記チャネル領域に対応する領域が凸となるような構造を有する前記ゲート絶縁層を形成する第２工程と、
酸化物導電性材料の原料を含む溶液を前記固体基板における一方の表面上に塗布して酸化物導電性材料の原料を含む膜を形成した後、平坦型を用いて前記酸化物導電性材料の原料を含む膜に対して型押し加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ソース領域、前記ドレイン領域及び前記チャネル領域を形成する第３工程とをこの順序で含む、
請求項８に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
前記第３工程においては、前記チャネル領域に対応する領域における前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し加工を行う、
請求項１１に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１３】
前記第２工程においては、前記固体基板における一方の表面上に前記強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜を形成した後、平坦型を用いて前記強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜の表面を平坦化する、
請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１４】
前記第３工程においては、型押し成形技術を用いて前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の一部を除去することにより素子分離する工程を含む、
請求項９乃至請求項１３のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１５】
前記第１工程においては、前記ゲート電極を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いてめっき触媒物質を付着し、その後、当該めっき触媒物質が付着した領域に無電解めっきを施すことにより前記ゲート電極を形成する、
請求項８乃至請求項１４のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１６】
前記第１工程においては、前記ゲート電極を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いて親液化処理を施し、その後、当該親液化処理を施した領域にゲート電極の原料を含むインクを供給し、さらにその後、熱処理を施すことにより前記ゲート電極を形成する、
請求項９乃至請求項１４のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１７】
固体基板における一方の表面上に、酸化物導電性材料の原料を含む溶液を塗布することにより酸化物導電性材料の原料を含む膜を形成した後、前記ソース領域に対応する領域及び前記ドレイン領域に対応する領域よりも前記チャネル領域に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型を用いて、前記酸化物導電性材料の原料を含む膜に対して型押し加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ソース領域、前記ドレイン領域及び前記チャネル領域を形成する第１工程と、
強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む溶液を、前記チャネル領域上に塗布して強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜を形成した後、平坦型を用いて前記強誘電体材料又は常誘電体材料の原料を含む膜に対して型押し加工を行い、さらにその後、熱処理を施すことにより、前記ゲート絶縁層を形成する第２工程と、
前記ゲート絶縁層上に、前記ゲート電極を形成する第３工程とを、この順序で含むことを特徴とする、
請求項８に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１８】
前記第１工程においては、前記チャネル領域に対応する領域における前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の層厚が５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲内にある所定の層厚になるように型押し成形加工を行う、
請求項１７に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１９】
前記第１工程においては、型押し成形技術を用いて前記酸化物導電性材料の原料を含む膜の一部を除去することにより素子分離する工程を含む、
請求項１７又は請求項１８に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項２０】
前記第３工程においては、前記ゲート電極を形成する部分に、コンタクトプリンティング法を用いてめっき触媒物質を付着し、その後、当該めっき触媒物質が付着した領域に無電解めっきを施すことにより前記ゲート電極を形成する、
請求項１７乃至請求項１９のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項２１】
前記第３工程においては、前記ゲート電極を形成する部分にコンタクトプリンティング法を用いて親液化処理を施し、その後、当該親液化処理を施した領域にゲート電極の原料を含む原料を含むインクを供給し、さらにその後、熱処理を施すことにより前記ゲート電極を形成する、
請求項１７乃至請求項１９のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項２２】
酸化物導電性材料の原料を含む溶液には、完成時に前記チャネル領域のキャリア濃度が１×１０１８ｃｍ−３〜１×１０２１ｃｍ−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、
請求項９乃至請求項２１のいずれか１項に記載の電界効果トランジスタの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２０】
【図２１】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図１９】
【図２２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図２０】
【図２１】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図１９】
【図２２】
【公開番号】特開２０１３−５５３５８（Ｐ２０１３−５５３５８Ａ）
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２６５９９７（Ｐ２０１２−２６５９９７）
【出願日】平成２４年１２月５日（２０１２．１２．５）
【分割の表示】特願２０１０−１０７７６８（Ｐ２０１０−１０７７６８）の分割
【原出願日】平成２２年５月７日（２０１０．５．７）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年１２月５日（２０１２．１２．５）
【分割の表示】特願２０１０−１０７７６８（Ｐ２０１０−１０７７６８）の分割
【原出願日】平成２２年５月７日（２０１０．５．７）
【出願人】（５０３３６０１１５）独立行政法人科学技術振興機構 (1,734)
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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