(57)【要約】【課題】良好な特性を有する薄膜トランジスタを容易に製造する方法および当該方法により製造された薄膜トランジスタを提供すること。【解決手段】  薄膜トランジスタ１の製造方法は、シングルウォールカーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）分散溶液を塗布して、ソース電極３とドレイン電極４と及び半導体層９とを形成する。半導体層９を形成する際の分散溶液の塗布量は、電極３、４を形成する際の塗布量よりも少量である。半導体層９をＳＷＣＮＴにより形成したため、有機半導体層を用いた場合よりも、高い移動度を有する薄膜トランジスタが得られる。また、塗布法により電極３、４と半導体層９とを形成させるため、簡単かつ安価に薄膜トランジスタを得ることができる。しかも、塗布量のみを変化させて、電極３、４と半導体層９とを形成させるので、簡単かつ安価に薄膜トランジスタを得ることができる。  【選択図】図２
2010010310.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソース電極とドレイン電極と半導体層とを少なくとも備える薄膜トランジスタの製造方法であって、
シングルウォールカーボンナノチューブを揮発性溶媒に分散させてシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を調整する分散溶液調製工程と、
前記シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を基板上に塗布して前記ソース電極と前記ドレイン電極と前記半導体層とを形成する塗布工程と、
前記塗布工程で塗布されたシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を乾燥させる乾燥工程と
を備え、
前記塗布工程で前記半導体層を形成するために単位面積あたりに塗布される前記シングルウォールカーボンナノチューブの量は、前記塗布工程で前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成するために単位面積あたりに塗布される前記シングルウォールカーボンナノチューブの量よりも少量であることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項２】
前記ソース電極と前記ドレイン電極と前記半導体層とは、同一の前記シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を用いて形成されることを特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記塗布工程は、インクジェット法により行われ、前記半導体層形成時に、単位面積あたりに塗布される前記シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の塗布量は、前記ソース電極およびドレイン電極形成時に、単位面積あたりに塗布される前記シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の塗布量よりも少量であることを特徴とする請求項１又は２に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項４】
前記半導体層のシート抵抗値が３０ＭΩ／ｓｑ以上であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法により製造された薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタの製造方法、およびその製造方法により製造された薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、有機ＥＬ、フィルム液晶、電子ペーパ等のフレキシブルディスプレイの各画素には、薄膜トランジスタを備えたアクティブ駆動回路が埋め込まれている。薄膜トランジスタの半導体層の材質としては、アモルファスシリコンやポリシリコンといったＳｉ系半導体が用いられるのが一般的である。ところが、Ｓｉ系半導体層を形成する際には、一般に真空プロセスによる製膜工程や、フォトリソグラフィ工程を経る必要がある。これらの方法は、大がかりな装置を必要とし、コストがかかってしまううえ、工程が煩雑であるという問題点があった。しかも、上記方法は、２００℃以上の温度を必要とするため、Ｓｉ系半導体層を用いた場合、耐熱性の低いフレキシブルなポリマーフィルムを基材として用いることができず、フレキシブルな薄膜トランジスタを形成させることが困難であるという問題点があった。
【０００３】
そこで、近年、有機半導体材料を用いた有機薄膜トランジスタが研究されている。有機半導体層は、塗布法などの簡便な方法で形成可能であるため、簡便、且つ安価に製造できるという利点がある。また、低温で形成が可能であるため、耐熱性の低いフレキシブルなポリマーフィルム上に形成させることが可能であるという利点がある。しかしながら、有機薄膜トランジスタはキャリア移動度が極めて低い上、経時劣化に弱いという問題点があった。
【０００４】
そこで、半導体層の材料としてカーボンナノチューブを利用した薄膜トランジスタが提案されている。カーボンナノチューブは、炭素のみからなるナノメートルサイズの筒である。１枚の長方形の炭素膜（グラフェンシート）を筒状に丸め、継ぎ目がないようにつなげたものが、シングルウォールカーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）であり、２枚のグラフェンシートを同心円状に巻いたものが、ダブルウォールカーボンナノチューブ（ＤＷＣＮＴ）であり、複数のグラフェンシートを同心円状に巻いたものが、マルチウォールカーボンナノチューブ（ＭＷＣＮＴ）である。一般に、ダブルウォールカーボンナノチューブとマルチウォールカーボンナノチューブでは、金属性を有するものがほとんどである。それに対し、シングルウォールカーボンナノチューブでは、円周方向に対する炭素原子の並び方によって、金属性を有するものと半導体性を有するものとが存在する。理論的には、金属性１に対し半導体性２の比率で、半導体性のシングルウォールカーボンナノチューブが多い。金属性と半導体性のシングルウォールカーボンナノチューブを工業的に分離することは困難であるため、通常、これらのカーボンナノチューブは混合物として利用される。
【０００５】
例えば、特許文献１では、カーボンナノチューブにより半導体層を形成した電界効果半導体装置の製造方法が提案されている。特許文献１に記載の電界効果半導体装置の製造方法では、カーボンナノチューブの分散溶液を調製し、分散溶液を所定パターンに付着させることにより、カーボンナノチューブからなる半導体層を形成させている。上記製造方法によれば、半導体層を塗布法により形成することができるため、簡単かつ安価に半導体層を形成することができる。また、上記製造方法で製造された電界効果半導体装置では、約０．５〜７ｃｍ２／Ｖｓという、アモルファスシリコンやポリシリコンといったＳｉ系半導体を用いた場合と同等の高い移動度が得られている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の電界効果半導体装置の製造方法では、ソース電極及びドレイン電極は、半導体層とは異なる材質により形成されている。ソース電極、ドレイン電極を真空プロセス等により形成した場合には、依然として大掛かりな装置や、多くの工程が必要であるという問題点があった。また、ソース電極及びドレイン電極を、金属ナノ粒子などを用いた塗布法により形成した場合であっても、半導体層とは別工程で形成しなくてはならず、依然として多くの工程が必要であるという問題点があった。
【０００７】
そこで、例えば、特許文献２では、共役系重合体中にカーボンナノチューブを分散させた複合材料を用いて、ソース電極、ドレイン電極、及び半導体層を塗布法により形成させる電界効果型トランジスタが提案されている。有機半導体材料を半導体層に用いた場合にキャリア移動度が低くなる理由の１つに、電荷の流れが有機半導体の結晶間において遅くなってしまうことがあげられる。図１４に示すように、特許文献２に記載の電界効果型トランジスタでは、半導体層９０において、有機半導体の結晶間にカーボンナノチューブ７０を介在させることにより、有機半導体の結晶間における電荷の流れをスムーズにさせている。これにより、キャリア移動度の高い電界効果型トランジスタを得ることができる。また、特許文献２に記載の電界効果型トランジスタでは、カーボンナノチューブ７０の濃度を変えて、ソース電極３０とドレイン電極４０の材料についても、当該複合材料を用いている。そのため、半導体層９０のみならず、ソース電極３０とドレイン電極４０についても、塗布法などの簡便な方法で形成することができる。これにより、良好な特性を有する電界効果型トランジスタを簡便かつ安価に得ることができる。
【特許文献１】特開２００５−９３４７２号公報
【特許文献２】特開２００８−４７８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献２に記載の電界効果型トランジスタでも、上述した金属性カーボンナノチューブが、チャネル部分でネットワークを形成してしまうと、ｏｎ／ｏｆｆ比が低くなってしまうという問題点があった。金属性カーボンナノチューブにネットワークを形成させないためには、カーボンナノチューブと共役系重合体との割合を厳密に制御する必要があり、操作が煩雑であるという問題点があった。また、半導体層形成用の複合材料と、電極形成用の複合材料とは、カーボンナノチューブ濃度が異なるため、複合材料の前駆体となる分散溶液を、半導体層用と電極用とで別々に調製しなければならず、操作が煩雑であるという問題点があった。しかも、特許文献２に記載の電界効果型トランジスタでは、環境安定性が低い有機高分子材料を用いているため、真空中保管などの必要があり、大気中での使用が困難であるという問題点があった。
【０００９】
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、カーボンナノチューブ分散溶液を用いて、簡便かつ安価に製造できる薄膜トランジスタの製造方法、およびその製造方法により製造された薄膜トランジスタ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】
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明の薄膜トランジスタの製造方法は、ソース電極とドレイン電極と半導体層とを少なくとも備える薄膜トランジスタの製造方法であって、シングルウォールカーボンナノチューブを揮発性溶媒に分散させてシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を調整する分散溶液調製工程と、前記シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を基板上に塗布して前記ソース電極と前記ドレイン電極と前記半導体層とを形成する塗布工程と、前記塗布工程で塗布されたシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を乾燥させる乾燥工程とを備え、前記塗布工程で前記半導体層を形成するために単位面積あたりに塗布される前記シングルウォールカーボンナノチューブの量は、前記塗布工程で前記ソース電極および前記ドレイン電極を形成するために単位面積あたりに塗布される前記シングルウォールカーボンナノチューブの量よりも少量であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項２に係る発明の薄膜トランジスタの製造方法では、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記ソース電極と前記ドレイン電極と前記半導体層とは、同一の前記シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を用いて形成されることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項３に係る発明の薄膜トランジスタの製造方法では、請求項１又は２に記載の発明の構成に加え、前記塗布工程は、インクジェット法により行われ、前記半導体層形成時に、単位面積あたりに塗布される前記シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の塗布量は、前記ソース電極およびドレイン電極形成時に、単位面積あたりに塗布される前記シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の塗布量よりも少量であることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項４に係る発明の薄膜トランジスタの製造方法では、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の構成に加え、前記半導体層のシート抵抗値が３０ＭΩ／ｓｑ以上であることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項５に係る発明の薄膜トランジスタは、請求項１乃至４のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法により製造されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明の薄膜トランジスタの製造方法では、ソース電極とドレイン電極と半導体層とを、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を塗布することにより形成している。そのため、真空プロセスなどを用いる場合に比べて、ソース電極とドレイン電極と半導体層とを簡単かつ安価に形成できる。また、半導体層形成工程と電極形成工程とにおける主な相違点は、単位面積当たりのシングルウォールカーボンナノチューブの塗布量だけであるため、製造プロセスを簡易化することができ、製造コストを下げることができる。しかも、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の分散媒は、室温又は加熱により蒸発する性質の揮発性溶媒であるため、製造過程で蒸発させることができる。これにより、ソース電極とドレイン電極と半導体層とを、シングルウォールカーボンナノチューブのみから形成させることができる。そのため、半導体層において、金属性シングルウォールカーボンナノチューブがネットワークを形成してしまった場合でも、半導体層に通電することによりシングルウォールカーボンナノチューブを焼き切る、所謂「ブレイクダウン」処理を行うことができる。したがって、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液のシングルウォールカーボンナノチューブ濃度を厳密に調製する必要がなく、分散溶液を調製する際の操作を簡単にすることができる。
【００１６】
また、請求項２に係る発明の薄膜トランジスタの製造方法では、請求項１に記載の発明の効果に加え、電極形成用シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液と、半導体層形成用シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液とは同一であるため、調製するシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液は１種類でよい。そのため、分散溶液を調製する操作は１回でよく、製造プロセスを簡略化できる。これにより、製造プロセスが簡便となり、製造コストを下げることができる。
【００１７】
また、請求項３に係る発明の薄膜トランジスタの製造方法では、請求項１又は２に記載の発明の効果に加え、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の塗布量だけを変化させて、ソース電極とドレイン電極と半導体層を形成しているために、製造プロセスが一層簡便となり、製造コストを下げることができる。しかも、インクジェット法を用いて、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を塗布しているため、塗布量の調整が容易である。インクジェット法では、単位面積あたりの滴下回数、１滴の液滴容量、滴下間隔などを制御することにより、塗布量が容易に調整できる。
【００１８】
また、請求項４に係る発明の薄膜トランジスタでは、請求項１乃至３のいずれかに記載の発明の効果に加え、シート抵抗が、前記半導体層では３０ＭΩ／ｓｑ以上であるため、良好な性能を有する薄膜トランジスタを得ることができる。半導体層のシート抵抗値と、薄膜トランジスタのトランジスタ特性とは相関関係を有するため、適切なシート抵抗値を有する半導体層を形成することにより、良好な特性を有する薄膜トランジスタを得ることができる。また、半導体層の形成条件を定める際に、シート抵抗値を測定して最適条件を求めた場合には、トランジスタ特性を測定して最適な形成条件を求めた場合よりも短時間で形成条件を求めることができる。
【００１９】
また、請求項５に係る発明の薄膜トランジスタでは、請求項１乃至４のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法を用いて製造される。そのため、安価に得られるとともに、高性能な薄膜トランジスタを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態である薄膜トランジスタ１について、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態の薄膜トランジスタ１の平面図であり、図２は、図１のＸ−Ｘ線における矢視方向断面図である。また、図３は、インクジェット法で用いられるインクジェット装置４００の斜視図である。図４は、薄膜トランジスタ１の製造工程を示すフローチャートである。また、図５は、ソース・ドレイン電極／半導体層形成工程を示すフローチャートである。
【００２１】
本実施形態の薄膜トランジスタ１は、ソース電極３とドレイン電極４と半導体層９とが、シングルウォールカーボンナノチューブにより形成されていること、ソース電極３とドレイン電極４と及び半導体層９とが、塗布法により連続的に形成されることに特徴を有する。なお、図１では、ソース電極３とドレイン電極４とを最短距離で結ぶ方向を長さ方向、該直線に直交する方向を幅方向として説明し、図２では、図面下側（基板２側）を下側、図面上側を上側として説明する。
【００２２】
初めに、薄膜トランジスタ１の構造について、図１及び図２を参照して説明する。薄膜トランジスタ１は、平面視長方形で所定の厚みを有する基板２を備える。基板２の上面には、ソース電極３とドレイン電極４とが、互いに所定距離離間して設けられている。ソース電極３とドレイン電極４との間には、半導体層９が設けられている。このソース電極３と、ドレイン電極４と、半導体層９とは、連続して形成されている。
【００２３】
図２に示すように、本実施形態における基板２は、表面に熱酸化膜を備えるシリコン基板である。具体的には、基板２は、シリコン部６とシリコン部６の表面に形成された熱酸化膜１０とからなる。シリコン部６がゲート電極として機能し、熱酸化膜１０がゲート絶縁層として機能する。なお、後述するが、基板２としては、板状のガラスの上面にゲート電極をパターン形成し、その上にポリイミド溶液をスピンコート等で薄膜形成したものを用いてもよい。また、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリイミドなどの樹脂フィルム上にゲート電極及びゲート絶縁層を形成したフィルム基板を基板２として用いてもよい。この場合、軽量でフレキシブルな薄膜トランジスタを得ることができる。
【００２４】
基板２の上面には、ソース電極３とドレイン電極４と半導体層９とが、連続して形成されている。ソース電極３とドレイン電極４とは離間して設けられ、一例として、それぞれ幅３００μｍ、長さ４００μｍ、高さおよそ数１００ｎｍに形成されている。半導体層９は、ソース電極３とドレイン電極４との間に形成され、一例として、幅３００μｍ、長さ４ｍｍであり、高さはソース電極３、ドレイン電極４のおよそ１／７０程度である。ソース電極３とドレイン電極４と半導体層９とは、シングルウォールカーボンナノチューブにより形成されている。なお、ソース電極３とドレイン電極４と半導体層９とを形成しているシングルウォールカーボンナノチューブの集合体は、金属性のものと半導体性のものとの混合物である。
【００２５】
次に、薄膜トランジスタ１の製造方法について説明する。本実施形態における薄膜トランジスタ１は、ソース電極３とドレイン電極４と半導体層９とがインクジェット法により形成されている。
【００２６】
初めに、インクジェット法で用いられるインクジェット装置について説明する。図３に示すように、インクジェット装置４００は、いわゆるインクジェットプリンタである。インクジェット装置４００は、パーソナルコンピュータ２００と、例えばＵＳＢケーブルにより接続されており、ＵＳＢケーブルを介してデータの授受を行っている。
【００２７】
インクジェット装置４００では、略正方形に形成されたベースフレーム４０２の後端部から保持フレーム４４１，４４２が立設され、当該保持フレーム４４１，４４２間にＸ軸枠４０４が架設されている。そして、当該Ｘ軸枠４０４上にＸ軸を構成するリニアスケール４０５が設けられている。リニアスケール４０５上には、キャリッジ４０６がリニアスケール４０５の長手方向に摺動可能に載置されている。キャリッジ４０６は、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液が封入されたインクジェットヘッド４１４を保持している。また、キャリッジ４０６には、４個のインクジェットヘッド４１４を各々駆動する駆動回路基板４０８が４枚設けられている。Ｘ軸枠４０４の右端部には、Ｘ軸モータ４０７が設けられている。Ｘ軸モータ４０７は、キャリッジ４０６をリニアスケール４０５に沿って往復移動させる。
【００２８】
ベースフレーム４０２には、Ｘ軸枠４０４と直交する位置に、Ｙ軸枠４０９が設けられる。Ｙ軸枠４０９上には、略長方形の平面状のステージ４１０がＹ軸枠４０９の長手方向に往復移動可能に設けられる。Ｙ軸枠４０９の端部にはＹ軸モータ４１１が設けられる。Ｙ軸モータ４１１は、ステージ４１０を、Ｙ軸に沿って往復移動させる。尚、ベースフレーム４０２の左端部には、フラッシングポジション４１２が設けられる。フラッシングポジション４１２は、インクジェットヘッド４１４の目詰まり解消等のために、フラッシング動作を行う場所である。ベースフレーム４０２の右端部には、メンテナンスユニット４１３が設けられている。メンテナンスユニット４１３は、インクジェットヘッド４１４のノズル表面のふき取り動作及びインクジェットヘッド４１４のノズル内のシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の吸引動作（パージ動作）を行う。なお、ステージ４１０の下面には、ヒータ（図示省略）が設けられ、ヒータにより、ステージ４１０が加熱される。
【００２９】
次に、本実施形態の薄膜トランジスタ１の製造方法を説明する。図４に示すように、薄膜トランジスタ１の製造工程は、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を調製する分散溶液調製工程（Ｓ１）と、調製した分散溶液を用いてソース電極３とドレイン電極４と半導体層９とを形成するソース・ドレイン電極／半導体層形成工程（Ｓ２）とを備える。以下、薄膜トランジスタ１の製造工程について説明する。
【００３０】
はじめに、Ｓ１の分散溶液調製工程が行われる。分散溶液調製工程（Ｓ１）では、溶媒中にシングルウォールカーボンナノチューブを分散させて、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を調製する。分散質であるシングルウォールカーボンナノチューブには、レーザアブレーション法、化学的気相成長法、アーク放電法等によって作製されたものが使用される。本発明に使用されるシングルウォールカーボンナノチューブはいずれの方法によって得られたものであってもよいが、レーザアブレーション法によって得られたシングルウォールカーボンナノチューブは欠陥が少なく、精製による純度の上昇も容易に行えるという利点がある。
【００３１】
分散媒は、室温下、或いは加熱により蒸発する性質のものであればよく、エタノール、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、ジクロロエタン等様々なものを使用することができる。インクジェット法によってパターン形成を行う場合には、比較的沸点の高いＤＭＦを使用すると、ノズル部での乾燥を抑えることができる。
【００３２】
分散方法としては、分散溶媒中に精製されたシングルウォールカーボンナノチューブを加えた後、超音波処理などにより分散させる方法が用いられる。超音波処理は、従来公知のものでよく、特に制限されないが、バス式超音波洗浄機で分散させる方法が好ましい。
【００３３】
分散溶液調製工程（Ｓ１）では、調製したシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液に対して、遠心分離処理を施すとさらに望ましい。遠心分離処理の条件は、とくに制限されない。遠心分離処理を施した場合には、遠心分離後の上澄みを採取する。このような方法では、分散溶液中に含まれるシングルウォールカーボンナノチューブの量は毎回バラツキが大きく、薄膜形成後のシングルウォールカーボンナノチューブ量を制御することは困難である。しかしながら、後述するように、薄膜形成後のシート抵抗値を測定して、それをパラメータとして、最適なシート抵抗値が得られるように液滴の滴下条件を制御することにより、安定した特性の薄膜トランジスタを得ることができる。
【００３４】
次に、Ｓ２のソース・ドレイン電極／半導体層形成工程が行われる。ソース・ドレイン電極／半導体層形成工程（Ｓ２）を、図５を参照して説明する。
【００３５】
ソース・ドレイン電極／半導体層形成工程（Ｓ２）は、上述のインクジェット装置４００、及びインクジェット装置４００に接続されたパーソナルコンピュータ２００を用いて行われる。ソース・ドレイン電極／半導体層形成工程（Ｓ２）を実行させるためのプログラムは、パーソナルコンピュータ２００のＲＯＭ（図示省略）に記憶されており、パーソナルコンピュータ２００のＣＰＵ（図示省略）が実行する。
【００３６】
ソース・ドレイン電極／半導体層形成工程（Ｓ２）は、ソース電極３とドレイン電極４と半導体層９とが形成される場所に相当する基板２の上面に、前記分散溶液を塗布する、ソース・ドレイン電極／半導体層塗布工程（Ｓ２２）と、塗布した分散溶液を乾燥させる乾燥工程（Ｓ２３）とを備える。
【００３７】
また、ソース・ドレイン電極／半導体層形成工程（Ｓ２）は、ソース電極３とドレイン電極４とが形成される場所に相当する基板２の上面に、分散溶液を塗布する、ソース・ドレイン電極塗布工程（Ｓ２６）と、塗布した分散溶液を乾燥させる乾燥工程（Ｓ２７）とを備える。
【００３８】
ソース・ドレイン電極／半導体層形成工程（Ｓ２）では、初めに、回数をカウントするためのカウンタＮに０がセットされる（Ｓ２１）。カウンタＮは、後述するソース・ドレイン電極／半導体層塗布工程（Ｓ２２）と、乾燥工程（Ｓ２３）との繰り返し回数をカウントするためのものである。なお、カウンタＮは、パーソナルコンピュータ２００に内蔵され、パーソナルコンピュータ２００の備えるＣＰＵ（図示省略）により、セットされる。
【００３９】
次に、Ｓ２２のソース・ドレイン電極／半導体層塗布工程が行われる。ソース・ドレイン電極／半導体層塗布工程（Ｓ２２）では、ソース電極３、ドレイン電極４、半導体層９が形成される部分に相当する基板２の上面に、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液が塗布される。シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の塗布は、インクジェットヘッド４１４の圧力室（図示省略）に圧力を加えて、インクジェットヘッド４１４からシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を滴下させることにより行う。なお、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の塗布方法については、インクジェット法以外に、スクリーン印刷法、滴下法など様々な方法を使用することができるが、インクジェット法では、同じ分散溶液を使用して、単位面積あたりの滴下回数、１滴の液滴容量、滴下間隔を自由に制御できるという長所がある。
【００４０】
次に、Ｓ２３の乾燥工程が行われる。乾燥工程（Ｓ２３）では、ソース・ドレイン電極／半導体層塗布工程（Ｓ２２）において塗布したシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を乾燥させて、基板２の上面に定着させる。乾燥定着は、溶媒の揮発による自然乾燥でもよいし、ホットプレートや熱風オーブンなどにより、加熱処理を加えてもよい。乾燥工程（Ｓ２３）における乾燥時間及び雰囲気温度は、特に制限されない。
【００４１】
次に、パーソナルコンピュータ２００の備えるＣＰＵにより、カウンタが１増加される（Ｓ２４）。増加された値は、パーソナルコンピュータ２００の備えるＲＡＭ（図示省略）に記憶される。
【００４２】
次に、カウンタＮが、第１規定値ｓ以上であるか否かが、パーソナルコンピュータ２００の備えるＣＰＵにより判断される（Ｓ２５）。カウンタＮが第１規定値ｓよりも小さいと判断された場合（Ｓ２５：ＮＯ）、ソース電極３とドレイン電極４と半導体層９とに対応する部分の基板２上面に塗布された分散溶液は、規定量に達していない。そのため、ソース・ドレイン電極／半導体層塗布工程（Ｓ２２）、および乾燥工程（Ｓ２３）がさらに繰り返される。
【００４３】
カウンタＮが、第１規定値ｓ以上であると判断された場合（Ｓ２５：ＹＥＳ）、塗布された分散溶液は、規定量に達しているため、次に、Ｓ２６のソース・ドレイン電極塗布工程が行われる。ソース・ドレイン電極塗布工程（Ｓ２６）では、ソース電極３、ドレイン電極４が形成される部分に相当する基板２の上面のみに、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液が塗布される。
【００４４】
次に、Ｓ２７の乾燥工程が行われる。乾燥工程（Ｓ２７）では、ソース・ドレイン電極塗布工程（Ｓ２６）において塗布したシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を乾燥させて、基板２の上面に定着させる。乾燥定着は、溶媒の揮発による自然乾燥でもよいし、ホットプレートや熱風オーブンなどにより、加熱処理を加えてもよい。乾燥工程（Ｓ２７）における乾燥時間及び雰囲気温度は、特に制限されない。
【００４５】
次に、パーソナルコンピュータ２００の備えるＣＰＵにより、カウンタが１増加される（Ｓ２８）。増加された値は、パーソナルコンピュータ２００の備えるＲＡＭ（図示省略）に記憶される。
【００４６】
次に、カウンタＮが、第２規定値ｋ以上であるか否かが、パーソナルコンピュータ２００の備えるＣＰＵにより判断される（Ｓ２９）。カウンタＮが第２規定値ｋよりも小さいと判断された場合（Ｓ２９：ＮＯ）、ソース電極３とドレイン電極４とに対応する部分の基板２の上面に塗布された分散溶液は、規定量に達していない。この場合には、ソース・ドレイン電極塗布工程（Ｓ２６）、および乾燥工程（Ｓ２７）がさらに繰り返される。
【００４７】
カウンタＮが、第２規定値ｋ以上であると判断された場合（Ｓ２９：ＹＥＳ）、塗布された分散溶液は、規定量に達しているため、薄膜トランジスタ製造工程は終了する。
【００４８】
なお、この第１規定値ｓが、半導体層９を形成する際に塗布するシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の塗布量のパラメータとなる。第２規定値ｋが、ソース電極３とドレイン電極４とを形成する際に塗布するシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の塗布量のパラメータとなる。
【００４９】
薄膜トランジスタ製造工程では、終了後にゲート電圧をかけながらソース電極３とドレイン電極４との間に通電することにより、チャネル部の金属性シングルウォールカーボンナノチューブを焼き切るいわゆる「ブレイクダウン」と呼ばれる処理を行ってもよい。本実施形態で用いたシングルウォールカーボンナノチューブは、金属性のものと半導体性のものとの混合物である。そのため、作製した薄膜トランジスタ１の半導体層９には、一定の割合で金属性のシングルウォールカーボンナノチューブが存在しており、チャネル部において金属性シングルウォールカーボンナノチューブのネットワークが形成されている可能性がある。チャネル部の金属性シングルウォールカーボンナノチューブを焼き切ることにより、薄膜トランジスタ１のｏｎ／ｏｆｆ比を上げることができる。
【００５０】
以上の工程により、基板２の上面に、シングルウォールカーボンナノチューブからなるソース電極３とドレイン電極４と半導体層９とが形成される。
【００５１】
＜実施例＞
以下、薄膜トランジスタ１の製造方法について、実施例をあげて具体的に説明する。図６は、ソース・ドレイン電極／半導体層塗布工程（Ｓ２２）を説明する平面図である。図７は、ソース・ドレイン電極塗布工程（Ｓ２６）を説明する斜視図である。本実施例では、上述の第１規定値ｓをｓ＝１、第２規定値ｋをｋ＝２００として説明する。
【００５２】
本実施例の薄膜トランジスタ１は、上述した分散溶液調製工程（Ｓ１）と、ソース・ドレイン電極／半導体層形成工程（Ｓ２）とを経て製造される（図４参照）。
【００５３】
初めに、分散溶液調製工程（Ｓ１）について説明する。分散溶液調製工程（Ｓ１）では、分散溶媒としてＤＭＦを使用し、分散質としてレーザアブレーション法によって作製したシングルウォールカーボンナノチューブを使用して、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を調製した。分散溶媒約３０ｍＬ中に、シングルウォールカーボンナノチューブ０．１ｍｇを加え、バス式超音波洗浄機で分散させた。その後、１２，０００×ｇの遠心分離を２０分行ない、上澄みを採取した。
【００５４】
次に、ソース・ドレイン電極／半導体層形成工程（Ｓ２）について説明する。ソース・ドレイン電極／半導体層形成工程（Ｓ２）は、インクジェット装置４００により行われる。
【００５５】
図５に示すように、ソース・ドレイン電極／半導体層形成工程（Ｓ２）では、初めに、パーソナルコンピュータ２００に内蔵されたカウンタＮに０がセットされる（Ｓ２１）。カウンタのセットは、パーソナルコンピュータ２００の備えるＣＰＵ（図示省略）によって行われ、パーソナルコンピュータ２００の備えるＲＡＭ（図示省略）に記憶される。
【００５６】
次に、ソース・ドレイン電極／半導体層塗布工程（Ｓ２２）について説明する。ソース・ドレイン電極／半導体層塗布工程（Ｓ２２）は、では、作製したシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を、インクジェット装置４００を用いて、基板２の上面へ塗布する。
【００５７】
インクジェット装置４００を用いて、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を基板２の上面にパターン形成する方法について説明する。使用した基板２は、一例として５００ｎｍの酸化膜を有するシリコン基板である。大気雰囲気下で、基板２を、ステージ４１０の上で５０〜７０℃に加熱しながら、基板２の上面にシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を滴下した。なお、基板２の加熱は、ステージ４１０の下面に取り付けられたヒータ（図示省略）を用いて行った。
【００５８】
滴下方法について、図６を参照して説明する。まず、ソース電極３の形成部分に対応する基板２の上面２３に、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を、滴下間隔Ｐ＝３０μｍで滴下した。次に、半導体層９の形成部分に対応する基板２の上面２９に、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を、滴下間隔Ｐ＝２０μｍで滴下した。そして、ドレイン電極４の形成部分に対応する基板２の上面２４に、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を、滴下間隔Ｐ＝３０μｍで滴下した。
【００５９】
その後、塗布されたシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を大気雰囲気下で乾燥し、シングルウォールカーボンナノチューブ薄膜を基板２の上面に定着させた（乾燥工程（Ｓ２３））。なお、上述したように、基板２は、ステージ４１０の下面に取り付けられたヒータ（図示省略）により、５０〜７０℃に加熱されている。また、このときの乾燥時間は約１秒である。
【００６０】
乾燥工程（Ｓ２３）が終了すると、パーソナルコンピュータ２００の備えるＣＰＵ（図示略）により、カウンタＮが１に増加される（Ｓ２４）。本実施例の第１規定値ｓは１であるため、Ｓ２５ではＮ（＝１）が第１規定値ｓ（＝１）以上であると判断され（Ｓ２５：ＹＥＳ）、次に、Ｓ２６のソース・ドレイン電極塗布工程が行われる。なお、第１規定値ｓは、任意に設定可能であり、設定された第１規定値ｓが１よりも大きい場合には、Ｎが第１規定値ｓよりも小さいと判断され（Ｓ２５：ＮＯ）、ソース・ドレイン電極／半導体層塗布工程（Ｓ２２）および乾燥工程（Ｓ２３）が繰り返される。
【００６１】
Ｓ２６のソース・ドレイン電極塗布工程について、図７を参照して説明する。まず、ソース電極３の形成部分に対応する基板２の上面２３に、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を、滴下間隔Ｐ＝３０μｍで滴下した。そして、半導体層９の形成部分に対応する基板２の上面２９には、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の滴下を行うことなく、ドレイン電極４の形成部分に対応する基板２の上面２４に、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を、滴下間隔Ｐ＝３０μｍで滴下した。
【００６２】
その後、Ｓ２７の乾燥工程において、塗布されたシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を大気雰囲気下で乾燥し、シングルウォールカーボンナノチューブ薄膜を基板２の上面に定着させた。なお、上述したように、基板２は、ステージ４１０の下面に取り付けられたヒータ（図示省略）により、５０〜７０℃に加熱されている。このときの乾燥時間は約１秒である。
【００６３】
乾燥工程（Ｓ２７）が終了すると、パーソナルコンピュータ２００の備えるＣＰＵ（図示省略）により、カウンタＮが１増加される（Ｓ２８）。そして、Ｓ２９において、カウンタＮが第２規定値ｋ（本実施例ではｋ＝２００）以上であるか否かが判断される。カウンタＮが２００よりも小さければ（Ｓ２９：ＮＯ）、ソース・ドレイン電極塗布工程（Ｓ２６）および乾燥工程（Ｓ２７）の処理が繰り返される。一方、カウンタＮが２００以上ならば（Ｓ２９：ＹＥＳ）、薄膜トランジスタ製造工程は終了する。
【００６４】
上述の工程により、本実施例の薄膜トランジスタ１は製造される。
【００６５】
本実施例の製造方法によって形成された薄膜トランジスタ１の効果を確認するため、薄膜トランジスタ１の性能評価を行った。この性能評価では、半導体層９を各種塗布条件で形成した複数の薄膜トランジスタを比較例として作成し、比較例の薄膜トランジスタについても、性能評価を行った。図８は、各種塗布条件で半導体層９を形成した薄膜トランジスタの光学顕微鏡写真である。図９は、各種塗布条件で形成した半導体層のシート抵抗値である。図１０は、滴下間隔Ｐ＝１０μｍの塗布条件下で、第１規定値ｓを変化させて半導体層を形成した薄膜トランジスタの電圧−電流特性である。図１１は、滴下間隔Ｐ＝２０μｍの塗布条件下で、第１規定値ｓを変化させて半導体層を形成した薄膜トランジスタの電圧−電流特性である。図１２は、滴下間隔Ｐ＝３０μｍの塗布条件下で、第１規定値ｓを変化させて半導体層を形成した薄膜トランジスタの電圧−電流特性である。
【００６６】
初めに、比較例の薄膜トランジスタについて説明する。比較例の薄膜トランジスタは、半導体層９を除いては、薄膜トランジスタ１と同様の構成である。比較例の薄膜トランジスタは、半導体層における単位面積当たりのシングルウォールカーボンナノチューブの量が、薄膜トランジスタ１とは異なる。比較例の薄膜トランジスタは、ソース・ドレイン電極／半導体層塗布工程（Ｓ２２）で滴下する、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の滴下間隔Ｐを変化させることと、ソース・ドレイン電極／半導体性塗布工程（Ｓ２２）および乾燥工程（Ｓ２３）の繰り返し回数である第１規定値ｓを変化させることにより得られる。具体的には、滴下間隔Ｐを１０μｍ、２０μｍ、３０μｍと変化させ、それぞれの滴下間隔条件下で、第１規定値ｓを、ｓ＝１、５、１０、２０と変化させた。なお、第２規定値ｋは固定値とし、ｋ＝２００とした。なお、滴下間隔ＰをＰ＝２０μｍ、且つ第１規定値ｓをｓ＝１の塗布条件で形成された半導体層９を備える薄膜トランジスタが、本実施例の薄膜トランジスタ１に相当する。
【００６７】
＜実験１＞
はじめに、第１規定値ｓと単位面積当たりに塗布されるシングルウォールカーボンナノチューブの量の関係について光学顕微鏡を用いて確認した。塗布間隔ＰはＰ＝３０μｍとした。光学顕微鏡写真では、図８に示すように、４本のラインが視認されるが、それぞれ、ソース電極とドレイン電極と半導体層とを備えている。ラインの両端の色の濃い領域が、ソース電極とドレイン電極とであり、ソース電極とドレイン電極とで挟まれる色の薄い領域が、半導体層である。第１規定値ｓは、下から上に向かって順に、ｓ＝５、１０、２０、４０である。なお、顕微鏡写真において色が濃いほど、単位面積当たりのシングルウォールカーボンナノチューブの量が多いことを示している。
【００６８】
図８より、半導体層９の濃度は、下から上に向かって順に濃くなっていることが分かる。これにより、第１規定値ｓが大きいほど、単位面積当たりのシングルウォールカーボンナノチューブの量が多くなることが分かる。これにより、ソース・ドレイン電極／半導体層塗布工程（Ｓ２２）および乾燥工程（Ｓ２３）の繰り返し回数を多くして、塗布するシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を多くするほど、半導体層における単位面積当たりのシングルウォールカーボンナノチューブの量が多くなっていることが視覚的に確認された。
【００６９】
＜実験２＞
次に、各種塗布条件で形成した半導体層のシート抵抗値を測定した。シート抵抗値は、半導体層が定着した基板２を、窒素充填されたグローブボックス内に導入し、半導体パラメータアナライザを用いることにより測定した。
【００７０】
図９を用いて比較検討すると、第１規定値ｓを小さくするほど半導体層のシート抵抗値は高くなることが確認された。また、滴下間隔Ｐを広くするほど半導体層のシート抵抗値は高くなる傾向があることが確認された。具体的には、滴下間隔Ｐ＝２０μｍの条件下では、第１規定値ｓがｓ＝２０の場合には、半導体層のシート抵抗値は３．７×１０６Ω／ｓｑであるが、ｓ＝１になると、８．４×１０１１Ω／ｓｑと高くなっている。また、第１規定値ｓがｓ＝１の条件下では、滴下間隔Ｐ＝１０μｍの場合にはシート抵抗値は１．１×１０９Ω／ｓｑであるが、Ｐ＝２０μｍに広くなると、８．４×１０１１Ω／ｓｑと高くなることが確認された。また、第１規定値ｓがｓ＝１またはｓ＝５、且つ滴下間隔Ｐ＝３０μｍの場合には、半導体層には導通が見られないことが確認された。
【００７１】
この理由としては、以下のことが考えられる。本実施形態で用いたシングルウォールカーボンナノチューブは、金属性のものと半導体性のものとの混合物である。そのため、作製した半導体層には、一定の割合で金属性のシングルウォールカーボンナノチューブが存在している。第１規定値ｓが大きい場合や、滴下間隔Ｐが狭い場合には、単位面積当たりに塗布されたシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の塗布量が多くなる。その結果、単位面積当たりのシングルウォールカーボンナノチューブの量が多くなり、金属性シングルウォールカーボンナノチューブのネットワークが形成されやすくなる。金属性シングルウォールカーボンナノチューブのネットワークがチャネル部に形成されてしまうと、半導体層は導電性を有してしまう。そのため、第１規定値ｓが大きい場合や、滴下間隔Ｐが狭い場合には、半導体層のシート抵抗値が低くなったものと考えられる。
【００７２】
一方、第１規定値ｓが小さい場合や、滴下間隔Ｐが広い場合には、単位面積当たりのシングルウォールカーボンナノチューブの量が少なくなり、金属性シングルウォールカーボンナノチューブのネットワークが形成されにくくなる。そして、理論上は金属性シングルウォールカーボンナノチューブの２倍量存在する、半導体性シングルウォールカーボンナノチューブのみがネットワークを形成する。そのため、第１規定値ｓが小さい場合や、滴下間隔Ｐが広い場合には、半導体層のシート抵抗値が高くなったものと考えられる。なお、単位面積当たりのシングルウォールカーボンナノチューブの量が一定以下になると、金属性のみならず半導体性のシングルウォールカーボンナノチューブのネットワークも形成されなくなる。この場合には、ネットワークが途切れた場所で、電荷の流れが妨げられてしまう。そのため、第１規定値ｓがｓ＝１またはｓ＝５、滴下間隔Ｐ＝３０μｍの場合には、半導体層に導通が見られなかったと考えられる。
【００７３】
＜実験３＞
次に、各種塗布条件で形成した半導体層を備える薄膜トランジスタのトランジスタ特性を評価した。トランジスタ特性の評価は、ソース・ドレイン間に所定の電圧を印加して、ゲート電圧を変化させた際の、ゲート電圧とソース・ドレイン間に流れる電流（ソース電流）を測定することにより行った。本特性評価では、ソース・ドレイン間に印加する電圧を、−１Ｖ、または−０．１Ｖとし、ゲート電圧を０Ｖ→−８０Ｖ→０Ｖ→４０Ｖのように連続的に変化させた。ゲート電圧の変化間隔は０．１Ｖである。ソース電流がゲート電圧に依存して大きく変化するほど、トランジスタ特性は良好であるといえる。
【００７４】
図１０〜１２に基づき、各種塗布条件で形成した半導体層を備える薄膜トランジスタのトランジスタ特性について比較検討する。図１０に示すように、滴下間隔Ｐ＝１０μｍの場合には、第１規定値ｓをｓ＝１として半導体層を形成させると、ソース電流は、ゲート電圧に依存して変化することが確認された。なお、このときの半導体層のシート抵抗値は、１．１×１０９Ω／ｓｑである（図９参照）。これにより、半導体層のシート抵抗値が１．１×１０９Ω／ｓｑの場合には、薄膜トランジスタはトランジスタ特性を示すことが確認された。
【００７５】
また、図１１に示すように、滴下間隔Ｐ＝２０μｍの場合には、第１規定値ｓをｓ＝１またはｓ＝５として半導体層を形成させると、ソース電流はゲート電圧に依存して変化することが確認された。なお、このときの半導体層のシート抵抗値は、第１規定値ｓがｓ＝１では、８．４×１０１１Ω／ｓｑ、ｓ＝５では、５．３×１０７Ω／ｓｑである（図９参照）。これにより、半導体層のシート抵抗値が８．４×１０１１Ω／ｓｑ、または５．３×１０７Ω／ｓｑの場合には、薄膜トランジスタはトランジスタ特性を示すことが確認された。
【００７６】
また、図１２に示すように、滴下間隔Ｐ＝３０μｍの場合には、第１規定値ｓをｓ＝１０として半導体層を形成させると、ソース電流はゲート電圧に依存して変化することが確認された。このときの半導体層のシート抵抗値は、３．３×１０７Ω／ｓｑである（図９参照）。これにより、半導体層のシート抵抗値が３．３×１０７Ω／ｓｑの場合には、薄膜トランジスタはトランジスタ特性を示すことが確認された。
【００７７】
図９〜１２を参照して、半導体層のシート抵抗値とトランジスタ特性との関係について検討すると、トランジスタ特性を示す薄膜トランジスタでは、半導体層のシート抵抗値は、いずれも、３．０×１０７Ω／ｓｑ以上であることが確認された。また、トランジスタ特性を示さない薄膜トランジスタでは、半導体層のシート抵抗値は、いずれも、３．０×１０７Ω／ｓｑ以下であることが確認された。言い換えれば、本実験条件下では、シングルウォールカーボンナノチューブ薄膜は、シート抵抗値３．０×１０７Ω／ｓｑ以上で半導体性を示し、シート抵抗値３．０×１０７Ω／ｓｑ以下で、導電性を示すことが確認された。また、半導体層のシート抵抗値が高くなるほど、薄膜トランジスタのトランジスタ特性は良好になることが確認された。
【００７８】
以上の実験より、以下に述べる知見が得られた。まず、実験１より、第１規定値ｓが大きいほど、形成された半導体層の単位面積当たりのシングルウォールカーボンナノチューブの量が多くなることが、視覚的に確認された。実験２より、シングルウォールカーボンナノチューブ薄膜のシート抵抗値は、単位面積当たりのシングルウォールカーボンナノチューブの量が少ないほど、高くなることが確認された。実験３より、薄膜トランジスタのトランジスタ特性は、半導体層のシート抵抗値が高いほど、良好になることが確認された。
【００７９】
実験２と実験３との結果から、薄膜トランジスタは、半導体層における単位面積当たりのシングルウォールカーボンナノチューブ量が一定量よりも少なければ、トランジスタ特性を示すことがわかる。また、実験１から、前記単位面積当たりのシングルウォールカーボンナノチューブの量は、第１規定値ｓを小さくするほど、少なくすることができることが確認された。
【００８０】
例えば、滴下間隔Ｐ＝２０μｍ、第１規定値ｓをｓ＝１として形成した半導体層９を備える、本実施例の薄膜トランジスタ１では、上述した「ブレイクダウン」の処理を行うことなく、１０３程度のｏｎ／ｏｆｆ比が得られている。なお、この薄膜トランジスタ１の半導体層９のシート抵抗値は、８．４×１０１１Ω／ｓｑと、今回の測定データ中でもっとも大きな値となっている。
【００８１】
また、実験２，実験３より、シングルウォールカーボンナノチューブ薄膜は、シート抵抗値３．０×１０７Ω／ｓｑ以上で半導体性を示し、シート抵抗値３．０×１０７Ω／ｓｑ以下で、導電性を示すことが確認された。導電性を良好に示すシングルウォールカーボンナノチューブ薄膜は、電極として使用可能である。
【００８２】
例えば、滴下間隔Ｐ＝３０μｍ、第１規定値ｓをｓ＝２０で形成したシングルウォールカーボンナノチューブ薄膜は、実験２（図９）より、シート抵抗値は９．５×１０６Ω／ｓｑであり、実験３（図１２）より導電性を有することが示された。本実施例の薄膜トランジスタ１では、ソース電極３とドレイン電極４とは、滴下間隔Ｐ＝３０μｍ、第２規定値ｋ＝２００で形成されているため、単位面積当たりのシングルウォールカーボンナノチューブ量は、前記シングルウォールカーボンナノチューブ薄膜の約１０倍となる。これにより、ソース電極３とドレイン電極４とのシート抵抗値はさらに下がり、電極として十分に使用できる。
【００８３】
また、実験２および実験３より、形成されたシングルウォールカーボンナノチューブ薄膜のシート抵抗値を測定し、最適なシート抵抗値が得られるように、半導体層９の形成条件を制御することにより、安定した特性の薄膜トランジスタをえられることが示唆された。半導体層９とソース電極３とドレイン電極４との最適な形成条件を決定するためにシート抵抗値を用いた場合には、トランジスタ特性を測定して最適な形成条件を決定する場合よりも短時間で決定することができる。
【００８４】
以上説明したように、本発明の薄膜トランジスタ１の製造方法では、シングルウォールカーボンナノチューブを分散させた分散溶液を塗布してパターン形成し、その後乾燥することでシングルウォールカーボンナノチューブを基板２の上面に定着させて、半導体層９とソース電極３、ドレイン電極４の両方を形成する。
【００８５】
本実施例の薄膜トランジスタ１は、ソース電極３と、ドレイン電極４と、半導体層９とを塗布法により形成しているため、簡単かつ安価に製造できる。ソース電極３とドレイン電極４とを形成する際には、単位面積あたりに塗布するシングルウォールカーボンナノチューブの量を多くして、金属性シングルウォールカーボンナノチューブのネットワークを形成させる。また、半導体層９を形成する際には、単位面積あたりに塗布するシングルウォールカーボンナノチューブの量を少なくして、金属性シングルウォールカーボンナノチューブがネットワークを形成することを防止する。半導体層９では、分散液中に金属性シングルウォールカーボンナノチューブよりも多く存在する半導体性のシングルウォールカーボンナノチューブが、ネットワークを形成している。このように、半導体層９と、ソース電極３及びドレイン電極４とを、単位面積当たりのシングルウォールカーボンナノチューブの塗布量だけを変化させることにより形成しているため、製造プロセスが簡便となり、製造コストを下げることができる。
【００８６】
また、ソース電極３、ドレイン電極４、及び半導体層９は、同一のシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を塗布することにより形成されている。そのため、ソース電極３とドレイン電極４とを形成するソース・ドレイン電極形成工程と、半導体層９を形成する半導体層形成工程とを並行して進行させることができ、実質的に、同一工程とすることができる。これにより、製造プロセスが簡便となり、製造コストを下げることができる。
【００８７】
また、半導体層９を形成する場合のシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の単位面積当たりの塗布量を、ソース電極３、ドレイン電極４を形成する場合のシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の単位面積当たりの塗布量よりも少なくしている。このように、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の塗布量だけを変化させて、ソース電極３とドレイン電極４と半導体層９とを形成させているために、製造プロセスが簡便となり、製造コストを下げることができる。
【００８８】
また、インクジェット法を用いて、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を基板２の上面に塗布している。そのため、単位面積あたりの滴下回数、１滴の液滴容量、滴下間隔を制御することにより、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の塗布量を容易に調整できる。
【００８９】
また、半導体層９がシングルウォールカーボンナノチューブのみから形成されているため、半導体層９形成後に、所謂ブレイクダウン処理を行うことができる。これにより、半導体層９において、ネットワークを形成してしまった金属性シングルウォールカーボンナノチューブを焼き切ることができる。そのため、半導体層形成用シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液のシングルウォールカーボンナノチューブ濃度を厳密に調製する必要がなく、調製操作が簡単である。
【００９０】
また、シングルウォールカーボンナノチューブを基板２上に薄膜形成した後の薄膜のシート抵抗が、前記半導体層９では１ＭΩ／ｓｑ以上、前記ソース電極３及びドレイン電極４では１０ｋΩ／ｓｑ以下となるように、前記分散溶液の塗布量を制御した。シングルウォールカーボンナノチューブ薄膜のシート抵抗値と薄膜トランジスタのトランジスタ特性とは、相関関係を有するため、適切なシート抵抗値を有するシングルウォールカーボンナノチューブ薄膜を形成させることにより、良好な特性を有する薄膜トランジスタを得ることができる。なお、電極及び半導体層の形成条件を定める際に、シート抵抗値を測定して最適条件を求めた場合には、トランジスタ特性を測定して最適な形成条件を求めた場合よりも短時間で形成条件を求めることができる。
【００９１】
また、環境安定性の高いシングルウォールカーボンナノチューブによって、ソース電極３とドレイン電極４と半導体層９とを形成させたため、有機半導体を用いた薄膜トランジスタで見られるような、環境影響による劣化はほとんどない。そのため、有機半導体では、必須とされるガスバリア膜等の保護膜を必要とせず、製造プロセスを簡便化できる。
【００９２】
しかも、分散溶液調製工程（Ｓ１）では、遠心分離処理を行い、その上澄み液をシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液として得ている。これにより、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液中の、凝集したシングルウォールカーボンナノチューブの量を減らすことができる。凝集体を減らすことにより、半導体層９において金属性シングルウォールカーボンナノチューブがネットワークを形成する可能性を低くすることがき、一層良好な性能を有する薄膜トランジスタ１を得ることができる。
【００９３】
なお、本発明は、以上詳述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々の変更を加えてもよい。
【００９４】
例えば、本実施形態では、基板２を、表面に熱酸化膜を備えるシリコン基板としたが、図１３に示すように、基材１１の上面に、ゲート電極６０をパターン形成させ、その上面にゲート絶縁層１２を形成させた基板２０を用いてもよい。基材１１の材質として、可撓性のプラスチックフィルムを採用すれば、軽量、且つフレキシブルな薄膜トランジスタを実現することができる。
【００９５】
この場合、基材１１の材質としては、各種材質が適用可能であるが、絶縁材料でない場合には表面に絶縁層を形成させる必要がある。基材１１に可撓性を付与したい場合には、特に、基材１１の材質としてプラスチックが採用される。プラスチックの材質としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等が挙げられる。
【００９６】
基材１１上面にパターン形成させるゲート電極６０の材質としては、シングルウォールカーボンナノチューブや、ダブルウォールカーボンナノチューブ、マルチウォールカーボンナノチューブのほか、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｌ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｔａ，Ｎｉ，Ｐｔ等の金属単体、またはいずれかの金属を含む複合体の他、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）などの導電性酸化物、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性ポリマーが適用可能である。
【００９７】
ゲート電極６０の上面を覆うゲート絶縁層１２の材質には、有機絶縁材料が用いられてもよいし、無機絶縁材料が用いられてもよい。ゲート絶縁層１２の材料として有機材料を採用する場合は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリパラビニルフェノール（ＰＶＰ）等が適用される。一方、ゲート絶縁層１２の材料として無機材料を採用する場合は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、窒化ケイ素（ＳｉＮ）等が適用される。
【００９８】
また、本実施形態で説明した薄膜トランジスタ１は、ゲート電極がソース電極３やドレイン電極４よりも下側に位置する、所謂ボトムゲート型の薄膜トランジスタであるが、本発明を、ゲート電極がソース電極３やドレイン電極４よりも上側に位置する、所謂トップゲート型の薄膜トランジスタに適用してもよい。
【００９９】
また、本実施形態では、インクジェット法を用いてシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液を塗布したが、塗布方法はインクジェット法に限定されない。塗布方法としては、スクリーン印刷法、滴下法など様々な方法を使用することができる。
【０１００】
また、本実施例で説明した、ソース電極３とドレイン電極４と半導体層９とを形成するための塗布条件は、適宜変更可能である。また、例えば、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の調製条件を変更した場合など、その他の条件が変化した場合にも、最適な塗布条件は変化する。なお、その他の調製条件が変化した場合であっても、形成後のシングルウォールカーボンナノチューブ薄膜のシート抵抗を測定し、それをパラメータとして、最適なシート抵抗値が得られるように液滴の滴下条件を制御することにより、良好な特性を有する薄膜トランジスタを得ることができる。
【０１０１】
また、本実施例では、シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の単位面積あたりの塗布量を変化させる方法として、第１規定値ｓを変化させる方法と、滴下間隔Ｐを変化させる方法とを併用したが、この方法に限定されない。例えば、各塗布工程（Ｓ２２、Ｓ２６）において滴下されるシングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の１滴あたりの液滴容量を変化させてもよい。インクジェット法では、図３に示すインクジェット装置４００のインクジェットヘッド４１４の圧力室に加える、所謂、駆動波形を制御することによって、１滴当たりの液滴容量を容易に変化させることができる。１滴当たりの液滴容量を変化させることにより、分散溶液の単位面積当たりの塗布量を簡単に変化させることができる。
【０１０２】
また、本実施例では、ソース電極３とドレイン電極４とを形成させる電極形成用シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液と、半導体層９を形成するための半導体層形成用シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液とが同一であったが、同一のものに限定されない。例えば、電極形成用シングルウォールカーボンナノチューブ分散溶液の、シングルウォールカーボンナノチューブ濃度を、半導体層形成用分散溶液の当該濃度よりも、濃くしてもよい。この場合には、分散溶液の単位面積当たりの塗布量を制御することなく、シングルウォールカーボンナノチューブの単位面積当たりの塗布量を制御することができる。これにより、分散溶液の塗布量を制御する必要がなくなり、ソース電極３とドレイン電極４と半導体層９との形成プロセスを簡単にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０３】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法及びその製造方法により製造された薄膜トランジスタは、機械的柔軟性、及び耐衝撃性が優れた高キャリア移動度のＴＦＴ及びその製造方法として有用である。本発明の薄膜トランジスタは、液晶ディスプレイやエレクトロルミネッセンス（ＥＬ）ディスプレイ、ＲＦＩＤタグなどの回路に有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】本実施形態の薄膜トランジスタ１の平面図である。
【図２】図１のＸ−Ｘ線における矢視方向断面図である。
【図３】インクジェット法で用いられるインクジェット装置４００の斜視図である。
【図４】薄膜トランジスタ１の製造工程を示すフローチャートである。
【図５】ソース・ドレイン電極／半導体層形成工程（Ｓ２）を示すフローチャートである。
【図６】ソース・ドレイン電極／半導体層塗布工程（Ｓ２２）を説明する平面図である。
【図７】ソース・ドレイン電極塗布工程（Ｓ２６）を説明する斜視図である。
【図８】各種塗布条件で半導体層を形成した薄膜トランジスタの光学顕微鏡写真である。
【図９】各種塗布条件で形成した半導体層のシート抵抗値である。
【図１０】滴下間隔Ｐ＝１０μｍの塗布条件下で、第１規定値ｓを変化させて半導体層を形成した薄膜トランジスタの電圧−電流特性である。
【図１１】滴下間隔Ｐ＝２０μｍの塗布条件下で、第１規定値ｓを変化させて半導体層を形成した薄膜トランジスタの電圧−電流特性である。
【図１２】滴下間隔Ｐ＝３０μｍの塗布条件下で、第１規定値ｓを変化させて半導体層を形成した薄膜トランジスタの電圧−電流特性である。
【図１３】変形例の薄膜トランジスタの縦断面図である。
【図１４】特許文献２に記載の電界効果型トランジスタの概念図である。
【符号の説明】
【０１０５】
１      薄膜トランジスタ
２      基板
３      ソース電極
４      ドレイン電極
９      半導体層
４００  インクジェット装置
Ｓ１    分散溶液調製工程
Ｓ２    ソース・ドレイン電極／半導体層形成工程
Ｓ２２  ソース・ドレイン電極／半導体層塗布工程
Ｓ２３  乾燥工程
Ｓ２６  ソース・ドレイン電極塗布工程
Ｓ２７  乾燥工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図８】
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