功能性設(shè)備的制造方法及功能性設(shè)備的制造裝置制造方法及圖紙

本發(fā)明專利技術(shù)的一種功能性設(shè)備的制造方法包括模壓工藝、功能性固體材料層形成工藝。模壓工藝中，在對(duì)以功能性固體材料前驅(qū)體溶液作為起始材料的功能性固體材料前驅(qū)體層推壓用于形成模壓結(jié)構(gòu)的模具的期間的至少一部分時(shí)間內(nèi)，以使對(duì)所述功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的熱源的第一溫度高于所述功能性固體材料前驅(qū)體層的第二溫度的方式，對(duì)所述功能性固體材料前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工的模壓工藝。另外，功能性固體材料層形成工藝中，在所述模壓工藝后，在含氧氣氛中通過(guò)用高于所述第一溫度的第三溫度對(duì)所述功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行熱處理，從而由所述功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】功能性設(shè)備的制造方法及功能性設(shè)備的制造裝置
本專利技術(shù)涉及一種功能性設(shè)備的制造方法及功能性設(shè)備的制造裝置。
技術(shù)介紹
在現(xiàn)有技術(shù)中，公開(kāi)有如下一種薄膜晶體管:以由低驅(qū)動(dòng)電壓進(jìn)行高速整流(switching)為目的，作為柵絕緣層采用了鐵電體材料(例如，BLT(Bi4^xLaxTi3O12),PZT (Pb (Zrx, Ti1^O3))的薄膜晶體管。另外，還公開(kāi)了如下一種薄膜晶體管:以提高載流子濃度為目的，將氧化物導(dǎo)電材料(例如，銦錫氧化物(ITO)、氧化鋅(ZnO)、或LSCO(LaxSr1^xCuO4))作為通道(channel)層而采用的薄膜晶體管(專利文獻(xiàn)I)。在此，若觀察一下上述薄膜晶體管的制造方法，則可知，首先，作為柵電極，Ti和Pt的層疊膜通過(guò)電子束蒸鍍法形成。在該柵電極上，通過(guò)溶膠-凝膠法形成由上述BLT或者PZT構(gòu)成的柵絕緣層。進(jìn)一步地，在其柵絕緣層上，通過(guò)RF濺射法形成由ITO構(gòu)成的通道層。接著，在其通道層上，Ti和Pt通過(guò)電子束蒸鍍法形成，從而形成源電極和漏電極。之后，通過(guò)RIE法和濕式蝕刻法(HF和HCl的混合溶液)，元件區(qū)域從其他元件區(qū)域分離(專利文獻(xiàn)I)。現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn):專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 :日本國(guó)特開(kāi)2006-121029號(hào)公報(bào)
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
專利技術(shù)要解決的課題但是，在現(xiàn)有的薄膜晶體管中，存在一些柵絕緣層或者通道(channel)通過(guò)復(fù)合氧化物形成的示例，但是作為實(shí)現(xiàn)薄膜晶體管的高特性的材料及用于該材料的適當(dāng)?shù)闹圃旆椒ǖ倪x定還未成功。另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，使用真空工序或光刻法的工序等、需要較長(zhǎng)時(shí)間、和/或高價(jià)格設(shè)備的工序是常見(jiàn)的，因此，原材料或制造能源的使用效率變得非常差。采用了如上所述的制造方法的情況下，需要很多處理和長(zhǎng)時(shí)間以制造薄膜晶體管，因此，從工業(yè)性或量產(chǎn)性的觀點(diǎn)來(lái)看，并不優(yōu)選。另外，在現(xiàn)有技術(shù)中，存在比較難以實(shí)現(xiàn)大面積化的問(wèn)題。此外，上述諸多問(wèn)題，不僅僅是在制造薄膜晶體管的方法時(shí)才會(huì)出現(xiàn)的問(wèn)題。例如，作為功能性設(shè)備的一種類(lèi)型的MEMS設(shè)備等的制造方法的整體上也存在該問(wèn)題，其中，MEMS設(shè)備包括:以閃存、鐵電存儲(chǔ)器(FeRAM)、磁性存儲(chǔ)器(MRAM)為代表的存儲(chǔ)型晶體管、或電容器、壓電式噴墨頭、光學(xué)設(shè)備、或者驅(qū)動(dòng)器、噴墨頭、驅(qū)動(dòng)器、壓力傳感器、加速度傳感器、流道模塊。本專利技術(shù)，通過(guò)解決上述諸多問(wèn)題中的至少一個(gè)，從而實(shí)現(xiàn)上述薄膜晶體管或電容器等功能性設(shè)備的高性能化、或者這種功能性設(shè)備的制造工序的簡(jiǎn)便化和節(jié)能化。其結(jié)果，本專利技術(shù)對(duì)于工業(yè)性或量產(chǎn)性優(yōu)異的功能性設(shè)備的提供作出了很大的貢獻(xiàn)。解決課題的方法本案【專利技術(shù)者】為了實(shí)現(xiàn)通過(guò)還稱為“納米壓印”的“模壓”加工法來(lái)形成能夠用于薄膜晶體管或電容器等功能性設(shè)備的氧化物層，重復(fù)了銳意研究和分析。在其研究的過(guò)程中，【專利技術(shù)者】發(fā)現(xiàn)，當(dāng)向作為模壓加工對(duì)象的材料供應(yīng)熱量時(shí)，通過(guò)予以特殊的處理，可以形成準(zhǔn)確度更高、和/或精度更高的模壓結(jié)構(gòu)。其結(jié)果，【專利技術(shù)者】得知，與現(xiàn)有設(shè)備相比，通過(guò)可以大幅度地簡(jiǎn)便化或節(jié)能化，并且也容易實(shí)施大面積化的工序，由此可以形成這些材料的氧化物膜、進(jìn)而制造具備這些氧化物層的功能性設(shè)備。本專利技術(shù)是根據(jù)上述觀點(diǎn)創(chuàng)造出來(lái)的。本專利技術(shù)的一個(gè)功能性設(shè)備的制造方法，包括模壓工藝和功能性固體材料層形成工藝。具體而言，該功能性設(shè)備的制造方法的模壓工藝是如下一種工藝:在對(duì)以功能性固體材料前驅(qū)體溶液作為起始材料的功能性固體材料前驅(qū)體層、推壓用于形成模壓結(jié)構(gòu)的模具的期間的至少一部分時(shí)間內(nèi)，以使對(duì)該功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的熱源的第一溫度高于該功能性固體材料前驅(qū)體層的第二溫度的方式，對(duì)該功能性固體材料前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工的工藝。另外，該功能性設(shè)備的制造方法的功能性固體材料層形成工藝是如下一種工藝:在所述模壓工藝后，在含氧氣氛中，通過(guò)用高于所述第一溫度的第三溫度對(duì)所述功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行熱處理，從而由該功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層的工藝。根據(jù)該功能性設(shè)備的制造方法，在模壓加工中的至少一部分時(shí)間內(nèi)，從高于功能性固體材料前驅(qū)體層的溫度(第二溫度)的溫度(第一溫度)的熱源，對(duì)該功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量 。【專利技術(shù)者】得知，雖然在現(xiàn)階段中具體的模壓加工的成型機(jī)理不明確，但積極地進(jìn)行向該模壓工藝中的功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)或者移動(dòng)熱量，則有助于得到功能性固體材料前驅(qū)體層的成型性的提高、及以良好的再現(xiàn)性在相對(duì)較低溫的成型。此后，通過(guò)用高于所述第一溫度的第三溫度對(duì)所述功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行熱處理，與不顧慮熱量而對(duì)功能性固體材料前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工的情況相比，可以形成:形成有準(zhǔn)確度非常高、和/或精度高的模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層。其結(jié)果，能夠制造具備形成有這種模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層的功能性設(shè)備。另外，根據(jù)該功能性設(shè)備的制造方法，不需要采用真空工序或光刻法的工序、或用于進(jìn)行紫外線的照射工序等需要較長(zhǎng)時(shí)間、和/或高價(jià)格設(shè)備的工序。另外，不需要上述各工序，而通過(guò)較低溫的加熱處理和模壓加工處理來(lái)形成功能性固體材料層，因此，工業(yè)性或量產(chǎn)性優(yōu)異。另外，本專利技術(shù)的一個(gè)功能性設(shè)備的制造裝置具備:控制部、模壓部、及熱處理部。具體而言，該功能性設(shè)備的制造裝置的控制部以如下方式進(jìn)行控制:在對(duì)以功能性固體材料前驅(qū)體溶液作為起始材料的功能性固體材料前驅(qū)體層推壓用于形成模壓結(jié)構(gòu)的模具的期間的至少一部分時(shí)間內(nèi)，使對(duì)該功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的熱源的第一溫度高于該功能性固體材料前驅(qū)體層的第二溫度。另外，該功能性設(shè)備的制造裝置的模壓部對(duì)所述功能性固體材料前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工。進(jìn)一步地，該功能性設(shè)備的制造裝置的熱處理部，在含氧氣氛中，通過(guò)用高于所述第一溫度的第三溫度對(duì)形成有模壓結(jié)構(gòu)的所述的功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行熱處理，從而由該功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層。根據(jù)該功能性設(shè)備的制造裝置，通過(guò)控制部和模壓部，在模壓加工中的至少一部分時(shí)間內(nèi)，從高于功能性固體材料前驅(qū)體層的溫度(第二溫度)的溫度(第一溫度)的熱源，對(duì)該功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量。正如已經(jīng)提到的，【專利技術(shù)者】得知，雖然在現(xiàn)階段中具體的機(jī)理不明確，但積極地進(jìn)行向該模壓工藝中的功能性固體材料前驅(qū)體層的熱量的供應(yīng)或者移動(dòng)，則有助于得到功能性固體材料前驅(qū)體層的成型性的提高、及在較低溫的成型得到良好的再現(xiàn)性。另外，熱處理部通過(guò)用高于所述第一溫度的第三溫度對(duì)所述功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行熱處理，與不顧慮熱量而對(duì)功能性固體材料前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工的情況相比，可以形成:形成有準(zhǔn)確度非常高、和/或精度高的模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層。其結(jié)果，能夠制造具備形成有這種模壓結(jié)構(gòu)的功能性固體材料層的功能性設(shè)備。另外，根據(jù)該功能性設(shè)備的制造裝置，不需要用于實(shí)施真空工序或光刻法所需的裝置、用于進(jìn)行紫外線的照射所需的裝置等需要較長(zhǎng)時(shí)間、和/或高價(jià)格設(shè)備。另外，通過(guò)較低溫的模壓部和熱處理部來(lái)形成功能性固體材料層，因此，工業(yè)性或量產(chǎn)性優(yōu)異。在此，對(duì)上述各個(gè)專利技術(shù)的“熱源”沒(méi)有特殊的限定，但具有代表性的可以舉出如下示例:將實(shí)施模壓加工時(shí)的模具在內(nèi)部或者從外部加熱的加熱器；或?qū)⒂糜谳d置具備功能性固體材料前驅(qū)體層的基板的基臺(tái)，在內(nèi)部或者從外部加熱的加熱器。另外，作為用于向其他功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的“熱源”，本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種功能性設(shè)備的制造方法，其包括：模壓工藝，在對(duì)以功能性固體材料前驅(qū)體溶液作為起始材料的功能性固體材料前驅(qū)體層推壓用于形成模壓結(jié)構(gòu)的模具的期間的至少一部分時(shí)間內(nèi)，以使對(duì)所述功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的熱源的第一溫度高于所述功能性固體材料前驅(qū)體層的第二溫度的方式，對(duì)所述功能性固體材料前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工；和功能性固體材料層形成工藝，在所述模壓工藝后，在含氧氣氛中，通過(guò)用高于所述第一溫度的第三溫度對(duì)所述功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行熱處理，從而由所述功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層。

【技術(shù)特征摘要】
【國(guó)外來(lái)華專利技術(shù)】2011.11.09 JP 2011-2459221.一種功能性設(shè)備的制造方法，其包括: 模壓工藝，在對(duì)以功能性固體材料前驅(qū)體溶液作為起始材料的功能性固體材料前驅(qū)體層推壓用于形成模壓結(jié)構(gòu)的模具的期間的至少一部分時(shí)間內(nèi)，以使對(duì)所述功能性固體材料前驅(qū)體層供應(yīng)熱量的熱源的第一溫度高于所述功能性固體材料前驅(qū)體層的第二溫度的方式，對(duì)所述功能性固體材料前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工；和 功能性固體材料層形成工藝，在所述模壓工藝后，在含氧氣氛中，通過(guò)用高于所述第一溫度的第三溫度對(duì)所述功能性固體材料前驅(qū)體層進(jìn)行熱處理，從而由所述功能性固體材料前驅(qū)體層形成功能性固體材料層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 使所述第一溫度升溫。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述熱源是用于加熱所述模具的加熱器。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述熱源是，用于加熱所述模具的加熱器及用于加熱基臺(tái)的加熱器，所述基臺(tái)用于載置具備所述功能性固體材料前驅(qū)體層的基板。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述模具的溫度比所述基臺(tái)的溫度高10°C以上。6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述一部分時(shí)間在將推壓所述模具的時(shí)間作為100時(shí)為20以上。7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述預(yù)燒成溫度在80°C以上且250°C以下， 所述第一溫度高于所述預(yù)燒成溫度，并且在90°C以上且300°C以下。8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 用于形成所述功能性固體材料前驅(qū)體層的預(yù)燒成工藝中的預(yù)燒成溫度，低于所述功能性固體材料前驅(qū)體溶液的溶劑的沸點(diǎn)，并且， 所述第一溫度高于所述溶劑的沸點(diǎn)。9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 在所述模壓工藝中，以IMPa以上且20MPa以下的壓力實(shí)施模壓加工。10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 在所述模壓工藝中，至少對(duì)所述前驅(qū)體層的表面實(shí)施脫模處理或者對(duì)所述模具的模壓表面實(shí)施脫模處理后，對(duì)所述前驅(qū)體層實(shí)施模壓加工。11.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述功能性固體材料前驅(qū)體溶液是包括選自以下組群中的至少一種的溶液: 包含金屬醇鹽的溶液； 包含金屬有機(jī)酸鹽的溶液； 包含金屬無(wú)機(jī)酸鹽的溶液； 包含金屬鹵化物的溶液； 包含含有金屬、氮、及氫的無(wú)機(jī)化合物的溶液； 包含金屬氫化物的溶液；包含金屬納米顆粒的溶液；及 陶瓷微粒。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述功能性固體材料前驅(qū)體溶液是選自以下組群中的至少一種:包含所述金屬醇鹽溶液；包含所述金屬有機(jī)酸鹽的溶液；及包含所述金屬無(wú)機(jī)酸鹽的溶液， 在所述模壓工藝中，由所述功能性固體材料前驅(qū)體層形成所述功能性固體材料層時(shí)的體積收縮率在20%以上且80%以下。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的功能性設(shè)備的制造方法，其中， 所述功能性固體材料前驅(qū)體溶液是包括選自以下組群中的至少一種的溶液: 包含所述金屬鹵化物的溶液； 包含含有所述金屬、氮、及氫的無(wú)機(jī)化合物的溶液； 包含所述金屬氫化物的溶液； 包含所述金屬納米顆粒的溶液；及 所述陶瓷微粒， 在所述功能性固體材料層形成工藝中，由所...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：下田達(dá)也，金田敏彥，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：獨(dú)立行政法人科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：日本;JP