(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上にゾルゲル溶液を塗布することにより、強誘電体材料の前駆体層を形成する強誘電体材料前駆体層形成工程と、
前記前駆体層を１２０℃〜２５０℃の範囲内にある第１温度で乾燥させる乾燥工程と、
前記第１温度よりも高く、かつ、１５０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱した状態の前記前駆体層に対して、前記第１温度よりも高く、かつ、１５０℃〜３００℃の範囲内に加熱した型を用いて型押し加工を施す型押し工程と
前記前駆体層を前記第２温度よりも高い第３温度で熱処理することにより、前記前駆体層から強誘電体材料層を形成する強誘電体材料層形成工程を、この順序で含む、
強誘電体材料層の製造方法。
【請求項２】
前記第１温度は、１２０℃〜２００℃の範囲内にあり、
前記第２温度は、前記第１温度よりも高く、かつ、１７５℃〜３００℃の範囲内にある、
請求項１に記載の強誘電体材料層の製造方法。
【請求項３】
前記型押し工程においては、１ＭＰａ〜２０ＭＰａの範囲内にある圧力で型押し加工を施す、
請求項１又は請求項２に記載の強誘電体材料層の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強誘電体材料層の製造方法、薄膜トランジスタ及び圧電式インクジェットヘッドに関する。
【背景技術】
【０００２】
図２５は、従来の薄膜トランジスタ９００を説明するために示す図である。
従来の薄膜トランジスタ９００は、図２５に示すように、ソース電極９５０及びドレイン電極９６０と、ソース電極９５０とドレイン電極９６０との間に位置するチャネル層９４０と、チャネル層９４０の導通状態を制御するゲート電極９２０と、ゲート電極９２０とチャネル層９４０との間に形成され、強誘電体材料層からなるゲート絶縁層９３０とを備える。なお、図２５において、符号９１０は絶縁性基板を示す。
【０００３】
従来の薄膜トランジスタ９００においては、ゲート絶縁層９３０を構成する材料として、強誘電体材料（例えば、ＢＬＴ（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】
従来の薄膜トランジスタ９００によれば、チャネル層を構成する材料として酸化物導電性材料を用いているためキャリア濃度を高くすることができ、また、ゲート絶縁層を構成する材料として強誘電体材料を用いているため低い駆動電圧で高速にスイッチングすることができ、その結果、大きな電流を低い駆動電圧で高速に制御することが可能となる。
【０００５】
従来の薄膜トランジスタは、図２６に示す従来の薄膜トランジスタの製造方法により製造することができる。図２６は、従来の薄膜トランジスタの製造方法を説明するために示す図である。図２６（ａ）〜図２６（ｅ）は各工程図であり、図２６（ｆ）は薄膜トランジスタ９００の平面図である。
【０００６】
まず、図２６（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、Ｔｉ（１０ｎｍ）及びＰｔ（４０ｎｍ）の積層膜からなるゲート電極９２０  を形成する。
次に、図２６（ｂ）に示すように、ゲート電極９２０の上方から、ゾルゲル法により、強誘電体材料層（例えば、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２６（ｃ）に示すように、ゲート絶縁層９３０上に、ＲＦスパッタ法により、ＩＴＯからなるチャネル層９４０（５ｎｍ〜１５ｎｍ）を形成する。
次に、図２６（ｄ）に示すように、チャネル層９４０上に、電子ビーム蒸着法により、Ｔｉ（３０ｎｍ）及びＰｔ（３０ｎｍ）を真空蒸着してソース電極９５０及びドレイン電極９６０を形成する。
次に、ＲＩＥ法及びウェットエッチング法（ＨＦ：ＨＣｌ混合液）により、素子領域を他の素子領域から分離する。
これにより、図２６（ｅ）及び図２６（ｆ）に示すような、薄膜トランジスタ９００を製造することができる。
【０００７】
図２７は、従来の薄膜トランジスタ９００の電気特性を説明するために示す図である。なお、図２７中、符号９４０ａはチャネルを示し、符号９４０ｂは空乏層を示す。
従来の薄膜トランジスタ９００においては、図２７に示すように、ゲート電圧が３Ｖ（ＶＧ＝３Ｖ）のときのオン電流として約１０−４Ａ、オン／オフ比として１×１０４、電界効果移動度μＦＥとして１０ｃｍ２／Ｖｓ、メモリウインドウとして約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、上記のような薄膜トランジスタにおいては、ゾルゲル法により強誘電体材料層を形成しているため、気相法（蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法など）により強誘電体材料層を形成した場合と比較して強誘電体材料層の品質（結晶性、均一性、表面粗さなど）を向上させるのが容易ではなく、その結果、強誘電体材料層の電気特性（例えば、高残留分極特性、低リーク電流特性など。）ひいては薄膜トランジスタの性能を向上するのが容易ではないという問題がある。
【００１０】
なお、このような要求は、上記した薄膜トランジスタだけに存在する要求ではなく、圧電式インクジェットヘッド、キャパシタその他の、強誘電体材料層の電気特性を利用する用途全般に存在する要求である。
【００１１】
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、強誘電体材料層の電気特性（例えば、高残留分極特性、低リーク電流特性など。）をより一層向上させることが可能な強誘電体材料層の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、そのような強誘電体材料層の製造方法を用いて形成されたゲート絶縁層を備える、高性能な薄膜トランジスタを提供することを目的とする。さらにまた、本発明は、そのような強誘電体材料層の製造方法を用いて形成された圧電体層を備える、高性能な圧電式インクジェットヘッド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】
【００１２】
［１］本発明の強誘電体材料層の製造方法は、熱処理することにより強誘電体材料となるゾルゲル溶液を準備する第１工程と、基材上に前記ゾルゲル溶液を塗布することにより、前記強誘電体材料の前駆体組成物層を形成する第２工程と、前記前駆体組成物層を１２０℃〜３００℃の範囲内にある第１温度で乾燥させる第３工程と、前記前駆体組成物層を前記第１温度よりも高く、かつ、１５０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱した状態で前記前駆体組成物層に対して型押し加工を施す第４工程と、前記前駆体組成物層を前記第２温度よりも高い第３温度で熱処理することにより、前記前駆体組成物層から強誘電体材料層を形成する第５工程とをこの順序で含むことを特徴とする。
【００１３】
本発明の強誘電体材料層の製造方法によれば、前駆体組成物層を１２０℃〜３００℃の範囲内にある第１温度で乾燥させるとともに、前駆体組成物層を第１温度よりも高く、かつ、１５０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱した状態で前記前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしているため、後述する実施例１からも分かるように、強誘電体材料層の残留分極をより一層大きくすることが可能となる。
【００１４】
ここで、第１温度を「１２０℃〜３００℃の範囲内」としたのは、第１温度が１２０℃未満である場合には、前駆体組成物層を十分に乾燥させることができないことから、第４工程で前駆体組成物層に対して均一に型押し加工を施すことが困難となるからであり、第１温度が３００℃を超える場合には、前駆体組成物層の固化反応が進み過ぎることから、第４工程において前駆体組成物層を十分に軟化させること（前駆体組成物層の塑性変形能力を十分に高くすること）ができず、その結果、十分な型押し加工の効果を得ることが困難となるからである。上記観点から言えば、第１温度を１２０℃〜２５０℃の範囲内にすることがより好ましい。
【００１５】
また、第２温度を「第１温度よりも高く、かつ、１５０℃〜３００℃の範囲内」としたのは、第２温度が第１温度よりも低い場合には、前駆体組成物層を十分に軟化させること（前駆体組成物層の塑性変形能力を十分に高くすること）ができず、その結果、十分な型押し加工の効果を得ることが困難となるからであり、第２温度が１５０℃未満である場合には、やはり前駆体組成物層を十分に軟化させること（前駆体組成物層の塑性変形能力を十分に高くすること）ができず、その結果、十分な型押し加工の効果を得ることが困難となるからであり、第２温度が３００℃を超える場合には、前駆体組成物層の固化反応が進み過ぎて前駆体組成物層が硬くなり過ぎることから、前駆体組成物層の塑性変形能力が再び低下するからである。上記観点から言えば、第２温度を２００℃〜３００℃の範囲内にすることがより好ましい。
【００１６】
本発明の強誘電体材料層の製造方法においては、第１温度及び第２温度は一定の温度でもよいし、所定の温度範囲内で変動する温度でもよい。本発明の強誘電体材料層の製造方法においては、「型押し加工」は凹凸型を用いて強誘電体材料層の一部に型押し加工を施す場合及び平坦型を用いて強誘電体材料層の全面に対して型押し加工を施す場合の両方を含む。また、本発明の強誘電体材料層の製造方法においては、平板状の基材に対して型を垂直方向に型押しする型押し成形加工装置を用いて強誘電体材料層に対して型押し加工を施してもよいし、ローラーの表面に型を取り付け、当該ローラーを回転させながら、平板状の基材に対して型押しする型押し成形加工装置、あるいはローラーの表面に基材を取り付け、平面上の型に対して、当該ローラーを回転させながら、基材に対して型押しする型押し成形加工装置、を用いて強誘電体材料層に対して型押し加工を施してもよい。ローラーの表面に型を取り付ける場合、型をローラーの表面に取り付ける代わりに、ローラーの表面自体に型を形成してもよい。本発明の強誘電体材料層の製造方法においては、「型押し加工」は「ナノインプリント加工」と呼ばれることもある。
【００１７】
本発明の強誘電体材料層の製造方法においては、強誘電体材料として、例えば、ＰＺＴ（Ｐｂ（Ｚｒｘ，Ｔｉ１−ｘ）Ｏ３）、ＢＬＴ（Ｂｉ４−ｘＬａｘＴｉ３Ｏ１２）、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）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９）、ＢＺＮ（Ｂｉ１．５Ｚｎ１．０Ｎｂ１．５Ｏ７）、ビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ３）を好ましく例示することができる。
【００１８】
本発明の強誘電体材料層の製造方法においては、前記第４工程においては、前記第１温度よりも高く、かつ、１５０℃〜３００℃の範囲内にある第４温度に加熱した型を用いて型押し加工を施すことがより好ましい。
【００１９】
ここで、第４温度を「第１温度よりも高く、かつ、１５０℃〜３００℃の範囲内」としたのは、第４温度が第１温度よりも低い場合には、型の熱容量にもよるが、前駆体組成物層と型との接触面において前駆体組成物層の温度が低くなり易いからであり、第４温度が１５０℃未満である場合には、前駆体組成物層と型との接触面においてやはり前駆体組成物層の温度が低くなり易いからであり、第４温度が３００℃を超える場合には、前駆体組成物層と型との接触面において、前駆体組成物層の固化反応が進み過ぎて前駆体組成物層が硬くなり過ぎることから、前駆体組成物層の塑性変形能力が再び低下するからである。上記観点から言えば、第４温度を「第１温度よりも高く、かつ、２００℃〜３００℃の範囲内」にすることがより好ましい。
【００２０】
［２］本発明の強誘電体材料層の製造方法においては、前記第１温度は、１２０℃〜２００℃の範囲内にあり、前記第２温度は、前記第１温度よりも高く、かつ、１７５℃〜３００℃の範囲内にあることが好ましい。
【００２１】
本発明の強誘電体材料層の製造方法によれば、第１温度が１２０℃〜２００℃の範囲内にあり、第２温度が第１温度よりも高く、かつ、１７５℃〜３００℃の範囲内にあるため、後述する実施例２からも分かるように、強誘電体材料層のリーク電流をより一層低減させることが可能となる。なお、後述する実施例２から分かるように、第１温度を１５０℃〜１７５℃の範囲内にするとともに、第２温度を２００℃〜３００℃の範囲内にすることがより好ましい。
【００２２】
本発明の強誘電体材料層の製造方法においては、前記第４工程においては、前記第１温度よりも高く、かつ、１７５℃〜３００℃の範囲内にある第４温度に加熱した型を用いて型押し加工を施すことがより好ましい。
【００２３】
ここで、第４温度を「第１温度よりも高く、かつ、１７５℃〜３００℃の範囲内」としたのは、第４温度が第１温度よりも低い場合には、型の熱容量にもよるが、前駆体組成物層と型との接触面において前駆体組成物層の温度が低くなり易いからであり、第４温度が１７５℃未満である場合には、前駆体組成物層と型との接触面においてやはり前駆体組成物層の温度が低くなり易いからであり、第４温度が３００℃を超える場合には、前駆体組成物層と型との接触面において、前駆体組成物層の固化反応が進み過ぎて前駆体組成物層が硬くなり過ぎることから、前駆体組成物層の塑性変形能力が再び低下するからである。上記観点から言えば、第４温度を「第１温度よりも高く、かつ、２００℃〜３００℃の範囲内」にすることがより好ましい。
【００２４】
［３］本発明の強誘電体材料層の製造方法においては、前記第４工程においては、１ＭＰａ〜２０ＭＰａの範囲内にある圧力で型押し加工を施すことが好ましい。
【００２５】
本発明の強誘電体材料層の製造方法によれば、上記したように、前駆体組成物層を十分に軟化させた状態（前駆体組成物層の塑性変形能力を十分に高くした状態）の前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととしているため、型押し加工を施す際に印加する圧力を１ＭＰａ〜２０ＭＰａにまで低くしても所望の電気特性改善効果（残留分極を高くする効果及び／又はリーク電流を低減させる効果）を得ることが可能となる。
【００２６】
ここで、上記の圧力を「１ＭＰａ〜２０ＭＰａ」の範囲内としたのは、上記の圧力が１ＭＰａ未満の場合には、圧力が低すぎて前駆体組成物を十分に型押しすることができなくなることに起因して所望の電気特性改善効果が得られなくなる場合があるからであり、上記の圧力が２０ＭＰａもあれば十分に前駆体組成物を型押しすることができるため、これ以上の圧力を印加する必要がないからである。
【００２７】
上記観点から言えば、第４工程においては、２ＭＰａ〜１０ＭＰａの範囲内にある圧力で型押し加工を施すことがより好ましい。
【００２８】
［４］本発明の薄膜トランジスタは、ソース電極及びドレイン電極と、前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に位置するチャネル層と、前記チャネル層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からなるゲート絶縁層とを備える薄膜トランジスタであって、前記ゲート絶縁層は、本発明の強誘電体材料層の製造方法を用いて形成されたものであることを特徴とする。
【００２９】
本発明の薄膜トランジスタによれば、本発明の強誘電体材料層の製造方法を用いて形成された「優れた電気特性（例えば、高残留分極特性、低リーク電流特性など。）を備えるゲート絶縁層を備えるため、従来の薄膜トランジスタよりも優れた薄膜トランジスタとなる。
【００３０】
［５］本発明の薄膜トランジスタは、ソース領域及びドレイン領域並びにチャネル領域を含む酸化物導電体層と、前記チャネル領域の導通状態を制御するゲート電極と、前記ゲート電極と前記チャネル領域との間に形成され強誘電体材料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薄膜トランジスタであって、前記ゲート絶縁層は、本発明の強誘電体材料層の製造方法を用いて形成されたものであることを特徴とする。
【００３１】
本発明の薄膜トランジスタによれば、本発明の強誘電体材料層の製造方法を用いて形成された「優れた電気特性（例えば、高残留分極特性、低リーク電流特性など。）を備えるゲート絶縁層を備えるため、従来の薄膜トランジスタよりも優れた薄膜トランジスタとなる。
【００３２】
また、本発明の薄膜トランジスタによれば、チャネル領域を構成する材料として酸化物導電性材料を用いているためキャリア濃度を高くすることができ、また、ゲート絶縁層を構成する材料として強誘電体材料を用いているため低い駆動電圧で高速にスイッチングすることができ、その結果、従来の薄膜トランジスタの場合と同様に、大きな電流を低い駆動電圧で高速に制御することが可能となる。
【００３３】
［６］本発明の薄膜トランジスタにおいては、前記チャネル領域の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。
【００３４】
このような構成とすることにより、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薄膜トランジスタを製造することが可能となるため、従来の薄膜トランジスタの場合のようにチャネル領域とソース領域及びドレイン領域とを異なる材料から形成しなくてもよくなり、上記のように優れた薄膜トランジスタを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００３５】
本発明の薄膜トランジスタにおいては、前記酸化物導電体層、前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層は、すべて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。
【００３６】
このような構成とすることにより、後述する実施形態からも分かるように、型押し成形加工技術を用いて薄膜トランジスタを製造することが可能となるため、上記のように優れた薄膜トランジスタを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００３７】
本発明の薄膜トランジスタにおいては、前記酸化物導電体層、前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層は、すべて真空プロセスを用いることなく形成されたものであることが好ましい。
【００３８】
このような構成とすることにより、真空プロセスを用いることなしに薄膜トランジスタを製造することが可能となるため、上記のように優れた薄膜トランジスタを、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【００３９】
本発明の薄膜トランジスタにおいては、前記酸化物導電体層、前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層は、すべて酸化物材料からなることが好ましい。
【００４０】
このような構成とすることにより、酸化物導電体層、ゲート電極及びゲート絶縁層を、すべて液体材料を用いて形成することができるようになる。また、信頼性の高い薄膜トランジスタとすることができる。
【００４１】
本発明の薄膜トランジスタにおいては、前記酸化物導電体層、前記ゲート電極及び前記ゲート絶縁層は、すべてペロブスカイト構造を有することが好ましい。
【００４２】
このような構成とすることにより、ゲート電極及びゲート絶縁層を同一の結晶構造とすることで、格子欠陥の少ない高品質な薄膜トランジスタを製造することが可能となる。
【００４３】
［７］本発明の薄膜トランジスタにおいては、前記チャネル領域のキャリア濃度及び層厚は、前記薄膜トランジスタがオフ状態のときに、前記チャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていることが好ましい。
【００４４】
このような構成とすることにより、酸化物導電体層のキャリア濃度を高くしたとしても薄膜トランジスタがオフ状態の時に流れる電流量を十分低くできるため、必要なオンオフ比を維持しつつ、大きな電流を低い駆動電圧で制御することが可能となる。
この場合において、薄膜トランジスタがエンハンスメント型のトランジスタである場合には、ゲート電極に０Ｖの制御電圧を印加したときに薄膜トランジスタがオフ状態となるため、このようなときにチャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていればよく、薄膜トランジスタがディプレッション型のトランジスタである場合には、ゲート電極に負の制御電圧を印加したときに薄膜トランジスタがオフ状態となるため、このようなときにチャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていればよい。
【００４５】
［８］本発明の薄膜トランジスタにおいては、前記チャネル領域のキャリア濃度は、１×１０１５ｃｍ−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。
【００４６】
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。
【００４７】
なお、本発明の薄膜トランジスタにおいては、前記ソース領域及び前記ドレイン領域の層厚は、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内にあることが好ましい。
【００４８】
［９］本発明の圧電式インクジェットヘッドは、キャビティ部材と、前記キャビティ部材の一方側に取り付けられ、圧電体層が形成された振動板と、前記キャビティ部材の他方側に取り付けられ、ノズル孔が形成されたノズルプレートと、前記キャビティ部材、前記振動板及び前記ノズルプレートによって画成されるインク室とを備える圧電式インクジェットヘッドであって、前記圧電体層は、本発明の強誘電体材料層の製造方法を用いて形成されたものであることを特徴とする。
【００４９】
本発明の圧電式インクジェットヘッドによれば、本発明の強誘電体材料層の製造方法を用いて形成された「優れた電気特性（例えば、高残留分極特性、低リーク電流特性など。）を備える圧電体層を備えるため、従来の圧電式インクジェットヘッドよりも優れた圧電式インクジェットヘッドとなる。
【００５０】
本発明の圧電式インクジェットヘッドにおいては、前記キャビティ部材及び前記圧電体層はともに、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。
【００５１】
このような構成とすることにより、型押し成形加工技術を用いて圧電式インクジェットヘッドを製造することが可能となるため、上記のように優れた圧電式インクジェットヘッドを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて製造することが可能となる。
【００５２】
本発明の圧電式インクジェットヘッドにおいては、前記キャビティ部材及び前記圧電体層はともに、真空プロセスを用いることなく形成されたものであることが好ましい。
【００５３】
このような構成とすることにより、真空プロセスを用いることなしに圧電式インクジェットヘッドを製造することが可能となるため、上記のように優れた圧電式インクジェットヘッドを、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】実施形態１に係るキャパシタ１２の製造方法を説明するために示す図。
【図２】型押し成形加工装置７００を説明するために示す図。
【図３】凹凸型Ｍ１を説明するために示す図。
【図４】実施形態１に係るキャパシタ１２及び比較例に係るキャパシタ１４の電気特性を測定する様子を示す図。
【図５】実施形態１に係るキャパシタ１２及び比較例に係るキャパシタ１４の電気特性（残留分極特性）を示す図。
【図６】実施形態１に係るキャパシタ１２及び比較例に係るキャパシタ１４の電気特性（残留分極の疲労特性）を示す図。
【図７】実施形態１に係るキャパシタ１２及び比較例に係るキャパシタ１４の電気特性（リーク電流特性）を示す図。
【図８】実施形態１に係る強誘電体材料層３２及び比較例に係る強誘電体材料層３４の表面状態を示す図。
【図９】実施形態１に係る強誘電体材料層３２及び比較例に係る強誘電体材料層３４のＸ線回折結果を示す図。
【図１０】実施形態１に係る強誘電体材料層及び比較例に係る強誘電体材料層におけるリーク電流の差異を説明するために示す図。
【図１１】残留分極と第１温度と第２温度との関係を示す表。
【図１２】リーク電流と第１温度と第２温度との関係を示す表。
【図１３】前駆体組成物層の塑性変形能力を説明するために示す図である。
【図１４】実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００を説明するために示す図。
【図１５】実施形態２に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す図。
【図１６】実施形態２に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す図。
【図１７】実施形態２に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す図。
【図１８】実施形態３に係る薄膜トランジスタ２００を説明するために示す図。
【図１９】実施形態３に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す図。
【図２０】実施形態３に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す図。
【図２１】実施形態４に係る圧電式インクジェットヘッド３００を説明するために示す図。
【図２２】実施形態４に係る圧電式インクジェットヘッドの製造方法を説明するために示す図。
【図２３】実施形態４に係る圧電式インクジェットヘッドの製造方法を説明するために示す図。
【図２４】実施形態４に係る圧電式インクジェットヘッドの製造方法を説明するために示す図。
【図２５】従来の薄膜トランジスタ９００を説明するために示す図。
【図２６】従来の薄膜トランジスタの製造方法を説明するために示す図。
【図２７】従来の薄膜トランジスタ９００の電気特性を説明するために示す図。
【発明を実施するための形態】
【００５５】
以下、本発明の強誘電体材料層の製造方法及び薄膜トランジスタについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
【００５６】
［実施形態１］
実施形態１においては、強誘電体材料層を絶縁層として備えるキャパシタを用いて本発明の強誘電体材料層の製造方法を説明する。
【００５７】
図１は、実施形態１に係るキャパシタ１２の製造方法を説明するために示す図である。図１（ａ）〜図１（ｈ）は各工程図である。
図２は、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２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Ｍ１は凹凸型を示す。
図３は、凹凸型Ｍ１を説明するために示す図である。図３（ａ）は凹凸型Ｍ１の平面図であり、図３（ｂ）は凹凸型Ｍ１の断面図である。
【００５８】
図１に示すように、以下に示す「基材準備工程」、「強誘電体材料層形成工程」、「上電極形成工程」及び「下電極露出工程」をこの順序で実施することにより実施例１に係るキャパシタ１０を製造した。
【００５９】
（１）基材準備工程
表面にＳｉＯ２層が形成されたＳｉ基板からなる絶縁性基板２２上に「Ｔｉ（１０ｎｍ）及びＰｔ（４０ｎｍ）の積層膜」からなる下電極２４が形成された基材２０を準備する（図１（ａ）参照。田中貴金属製）。基材の平面サイズは、２０ｍｍ×２０ｍｍである。
【００６０】
（２）強誘電体材料層形成工程
熱処理することにより強誘電体材料層（ＰＺＴ層）となるＰＺＴゾルゲル溶液を準備する（三菱マテリアル株式会社製／８重量％の金属アルコキシドタイプ）を準備する（第１工程）。
【００６１】
次に、「基材２０における下電極２４上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し（例えば、２５００ｒｐｍ・２５秒）、その後、基材２０をホットプレート上に置き１５０℃で５分間乾燥させる操作」を３回繰り返すことにより、強誘電体材料（ＰＺＴ）の前駆体組成物層３０ａ（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程〜第３工程、図１（ｂ）参照。）。
【００６２】
次に、中央部が凸となるように形成された凹凸型Ｍ１（高低差５００μｍ）を用いて前駆体組成物層３０ａに対して型押し加工を施す（第４工程、図１（ｃ）〜図１（ｅ）参照。）。型押し加工は、図２に示す型押し成形加工機７００（東芝機械製、型押し成形加工装置ＳＴ５０）を用いる。また、凹凸型Ｍ１として、図３に示す凹凸型Ｍ１を用いる。なお、凹凸型Ｍ１は、図３に示すように、２０ｍｍ×２０ｍｍの正方形状の中央部に１０ｍｍ×１０ｍｍの凸部（高さ５００μｍ）を有する。型押し加工を施すときの圧力は、最大５ＭＰａとする。これにより、中央部の１０ｍｍ×１０ｍｍの領域のみが型押しされた前駆体組成物層３０ｂが形成される。このとき、上記の工程においては、前駆体組成物層３０ａを２２５℃に加熱した状態で、かつ、２２５℃に加熱した凹凸型Ｍ１を用いて型押し加工を施す。
【００６３】
最後に、前駆体組成物層３０ｂを表面温度が４００度のホットプレート上に１０分間載置した後、ＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、３０分間）熱処理することにより、強誘電体材料層（ＰＺＴ層）３０が完成する（第５工程、図１（ｆ）参照。）。以下、型押し加工が施された部分の強誘電体材料層を実施形態１に係る強誘電体材料層３２といい、型押し加工が施されていない部分の強誘電体材料層を比較例に係る強誘電体材料層３４ということにする。
【００６４】
（３）上電極形成工程
強誘電体材料層（ＰＺＴ層）３０の中央部（強誘電体材料層３２）及び周辺部３４（強誘電体材料層３４）のそれぞれに、金からなる上電極（各々直径４００μｍ）を形成する。
【００６５】
（４）下電極露出工程
１％フッ酸を用いて強誘電体材料層（ＰＺＴ層）３０の周辺部（強誘電体材料層３４）の一部を除去し、下電極２４を露出させる。
【００６６】
以上の工程を経て、実施形態１に係るキャパシタ１２及び比較例に係るキャパシタ１４が完成する（後述する図４（ａ）参照。）。このとき、実施形態１に係る強誘電体材料層３２（強誘電体材料層３０の中央部）の厚さは１７０ｎｍであり、比較例に係る強誘電体材料層３４（強誘電体材料層３０の周辺部）の厚さは１８０ｎｍであった。
【００６７】
２．電気特性の測定
図４は、実施形態１に係るキャパシタ１２及び比較例に係るキャパシタ１４の電気特性を測定する様子を示す図である。図４（ａ）は実施形態１に係るキャパシタ１２の電気特性を測定する様子を示す図であり、図４（ｂ）は比較例に係るキャパシタ１４の電気特性を測定する様子を示す図である。
図５は、実施形態１に係るキャパシタ１２及び比較例に係るキャパシタ１４の電気特性（残留分極特性）を示す図である。図６は、実施形態１に係るキャパシタ１２比較例に係るキャパシタ１４の電気特性（残留分極の疲労特性）を示す図である。図７は、実施形態１に係るキャパシタ１２及び比較例に係るキャパシタ１４の電気特性（リーク電流特性）を示す図である。
【００６８】
電気特性の測定は、図４に示すように、実施形態１に係るキャパシタ１２及び比較例に係るキャパシタ１４を用いて行った。残留分極特性及び残留分極の疲労特性については、強誘電体特性評価システム（株式会社東陽テクニカ製、ＦＣＥ）により行った。また、リーク特性につていは、半導体パラメータアナライザー（アジレント・テクノロジー株式会社製、４１５５Ｃ）により行った。なお、残留分極の疲労特性の測定は、５００ＭＨｚ、±８Ｖの条件で行った。
【００６９】
その結果、図５から分かるように、比較例に係るキャパシタ１４の残留分極が３６μＣ／ｃｍ２であるのに対して、実施形態１に係るキャパシタ１２の残留分極は４８μＣ／ｃｍ２であり、実施形態１に係る強誘電体材料層３２の方が優れた残留分極特性を有することが分かった。
【００７０】
また、図６から分かるように、比較例に係るキャパシタ１４の残留分極が初期の８０％の値になるサイクル数が、正のとき４×１０７サイクルであり、負のとき４×１０７サイクルであるのに対して、実施形態１に係るキャパシタ１２の残留分極が初期の８０％になるサイクル数は、正のとき４×１０８サイクルであり、負のとき２×１０９サイクル以上であり、実施形態１に係る強誘電体材料層３２の方が優れた残留分極の疲労特性を有することが分かった。
【００７１】
また、図７に示すように、実施形態１に係るキャパシタ１２のリーク電流は、比較例に係るキャパシタ１４のリーク電流よりも０．５桁〜３桁低いことから、実施形態１に係る強誘電体材料層３２の方が優れた低リーク電流特性を有することが分かった。なお、実施形態１に係るキャパシタ１２においては、比較例に係るキャパシタ１４において観測される絶縁破壊現象（約１７Ｖ）が０Ｖ〜２０Ｖの範囲で見られないことから、実施形態１に係る強誘電体材料層３２の方が優れた絶縁特性を有することも分かった。
【００７２】
なお、実施形態１に係るキャパシタ１２及び比較例に係るキャパシタ１４は、同様の条件でそれぞれ複数個の試料を作製し、図５における残留分極特性の測定と、図６における残留分極の疲労特性の測定とは、別の試料を用いて行った。そのため、残留分極特性の絶対値が若干異なるものとなっている。
【００７３】
３．強誘電体材料層の表面状態の観測
図８は、実施形態１に係る強誘電体材料層３２及び比較例に係る強誘電体材料層３４の表面状態を示す図である。図８（ａ）は実施形態１に係る強誘電体材料層３２の表面状態を示す図であり、図８（ｂ）は比較例に係る強誘電体材料層３４の表面状態を示す図である。
【００７４】
表面状態の観測は、走査型プローブ顕微鏡（エスアイアイ・ナノテクノロジー株式会社製、Ｓ−ｉｍａｇｅ）により行った。その結果、図８からも分かるように、実施形態１に係る強誘電体材料層３２においては結晶粒の大きさが５０ｎｍ〜４００ｎｍであり、比較例に係る強誘電体材料層３４においては結晶粒の大きさが３０ｎｍ〜２００ｎｍであり、実施形態１に係る強誘電体材料層３２において結晶粒がより大きくなっていることがわかった。
【００７５】
４．Ｘ線回折による結晶性の評価
図９は、実施形態１に係る強誘電体材料層３２及び比較例に係る強誘電体材料層３４のＸ線回折結果を示す図である。図９において、実線は実施形態１に係る強誘電体材料層３２におけるＸ線回折結果を示し、破線は比較例に係る強誘電体材料層３４におけるＸ線回折結果を示す。
【００７６】
Ｘ線回折による結晶性の評価は、Ｘ線回折装置（マック・サイエンス社製、Ｍ１８ＸＨＦ）により行った。その結果、ＰＺＴ（１１１）（２θ＝３９°）のピークで比較すると、実施形態１に係る強誘電体材料層３２においては、比較例に係る強誘電体材料層３４においてよりもピーク強度が１．５倍程度になっており、実施形態１に係る強誘電体材料層３２の方が高い結晶性を有することがわかった。
【００７７】
５．考察
図１０は、実施形態１に係る強誘電体材料層３２及び比較例に係る強誘電体材料層３４におけるリーク電流の差異を説明するために示す図である。
上記「３．強誘電体材料層の表面状態の観測」及び「４．Ｘ線回折による結晶性の評価」からも分かるように、実施形態１に係る強誘電体材料層３２は、比較例に係る強誘電体材料層３４よりも結晶粒がより大きいことから結晶粒界が少なく、さらには高い結晶性を有するため、比較例に係る強誘電体材料層３４よりもリークパスが少なくなり、リーク電流のレベルが低くなったものと推測される（図１０参照。）。
【００７８】
［実施例１〜２］
実施例１は、残留分極を大きくする観点から第１温度と第２温度とをどのような温度範囲にすればよいかを明らかにするための実施例である。実施例２は、リーク電流を低くする観点から第１温度と第２温度とをどのような温度範囲にすればよいかを明らかにするための実施例である。実施例１及び２においては、第１温度及び第２温度を種々の温度に変化させた条件で、実施形態１に係るキャパシタの製造方法の場合と同様な方法によりキャパシタを作成し、得られたキャパシタ（強誘電体材料層）の残留分極及びリーク電流を測定した。
【００７９】
図１１は、残留分極と第１温度と第２温度との関係を示す表である。図１１中、「型押し加工を施した前駆体組成物層から製造された強誘電体材料層の残留分極」が「型押し加工を施さない前駆体組成物層から製造された強誘電体材料層の残留分極」よりも大きいときに「○」を付し、「型押し加工を施した前駆体組成物層から製造された強誘電体材料層の残留分極」と「型押し加工を施さない前駆体組成物層から製造された強誘電体材料層の残留分極」とがほぼ同じ大きさであるときに「△」を付し、「型押し加工を施した前駆体組成物層から製造された強誘電体材料層の残留分極」が「型押し加工を施さない前駆体組成物層から製造された強誘電体材料層の残留分極」よりも小さいときに「×」を付した。なお、実験を行っていない場合は空欄のままとした。
【００８０】
その結果、実施例１においては、図１１からも分かるように、第１温度を１２０℃〜２５０℃の範囲内とするとともに、第２温度を第１温度よりも高く、かつ、１５０℃〜３００℃の範囲内（より好ましくは２００℃〜３００℃）とすることによって、強誘電体材料層の残留分極を大きくすることができることがわかった。
【００８１】
図１２は、リーク電流における第１温度と第２温度との関係を示す表である。図１２中、「型押し加工を施した前駆体組成物層から製造された強誘電体材料層のリーク電流」が「型押し加工を施さない前駆体組成物層から製造された強誘電体材料層のリーク電流」よりも低いときに「○」を付し、「型押し加工を施した前駆体組成物層から製造された強誘電体材料層のリーク電流」と「型押し加工を施さない前駆体組成物層から製造された強誘電体材料層のリーク電流」とがほぼ同じ大きさであるときに「△」を付し、「型押し加工を施した前駆体組成物層から製造された強誘電体材料層のリーク電流」が「型押し加工を施さない前駆体組成物層から製造された強誘電体材料層のリーク電流」よりも小さいときに「×」を付した。なお、実験を行っていない場合には空欄のままとした。
【００８２】
その結果、実施例２においては、図１２からも分かるように、第１温度を１２０℃〜２００℃の範囲内とするとともに、第２温度を第１温度よりも高く、かつ、１７５℃〜３００℃の範囲内（より好ましくは２００℃〜３００℃）とすることによって、強誘電体材料層のリーク電流を低くすることができることがわかった。
【００８３】
図１３は、前駆体組成物層の塑性変形能力を説明するために示す図である。
図１３からも把握できるように、基材上にＰＺＴゾルゲル溶液を塗布することにより強誘電体材料層の前駆体組成物層を形成した場合、当該前駆体組成物層を形成した初期の時点では、前駆体組成物層が柔らかすぎて塑性変形能力が低く、良好な型押し成形を実施することができない（符号Ｓ１参照。）。これに対して、当該前駆体組成物層を加熱して乾燥させた場合には、前駆体組成物層の固化反応がある程度進むため、また、主溶媒が除去されるため、前駆体組成物層の流動性が低くなって前駆体組成物層がちょうどよい硬さになる（符号Ｓ２参照。）。しかしながら、この前駆体組成物層を室温で型押し成形したのでは、前駆体組成物層を室温に戻した時点で前駆体組成物層が硬くなりすぎて塑性変形能力が再び低下する（符号Ｓ３参照。）。そこで、固化反応がある程度進んだ状態の前駆体組成物層を上記した温度範囲にある第２温度に再び加熱することとしたのである。これにより、前駆体組成物層を十分に軟化させることで前駆体組成物層の塑性変形能力を再び高くして、良好な型押し成形を実施することが可能となる（符号Ｓ４参照。）。このとき、図１３からも分かるように、第２温度が低すぎたり（符号Ａ１参照。）、第２温度が高すぎたり（符号Ａ３参照。）したのでは良好な型押し成形を実施することが困難となる一方、第２温度が上記した温度範囲にある場合には（符号Ａ２参照。）、良好な型押し成形を実施することが可能となり、所望の電気特性改善効果（例えば、高残留分極特性、低リーク電流特性。）を得ることができる。
【００８４】
その後、上記結果を参考にして、前駆体組成物層を室温〜４００℃の範囲内にある種々の温度条件で前駆体組成物層に対して種々の圧力で実際に型押し加工を施したところ、前駆体組成物層を上記した温度範囲内に加熱した場合に、１ＭＰａ〜２０ＭＰという比較的低い圧力で、前駆体組成物層に所定の型押し構造を形成することが可能となり、電気特性改善効果が得られることが確認された。
【００８５】
［実施形態２］
１．実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００
図１４は、実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００を説明するために示す図である。図１４（ａ）は薄膜トランジスタ１００の平面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＡ１−Ａ１断面図であり、図１４（ｃ）は図１４（ａ）のＡ２−Ａ２断面図である。
【００８６】
実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００は、図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、ソース領域１４４及びドレイン領域１４６並びにチャネル領域１４２を含む酸化物導電体層１４０と、チャネル領域１４２の導通状態を制御するゲート電極１２０と、ゲート電極１２０とチャネル領域１４２との間に形成され強誘電体材料からなるゲート絶縁層１３０とを備える。チャネル領域１４２の層厚は、ソース領域１４４の層厚及びドレイン領域１４６の層厚よりも薄い。チャネル領域１４２の層厚は、好ましくは、ソース領域１４４の層厚及びドレイン領域１４６の層厚の１／２以下である。ゲート電極１２０は、図１４（ａ）及び図１４（ｃ）に示すように、スルーホール１５０を介して外部に露出するゲートパッド１２２に接続されている。
【００８７】
実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００においては、ゲート絶縁層１３０は、本発明の強誘電体材料層の製造方法を用いて形成されたものである。
【００８８】
実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００においては、チャネル領域１４２の層厚がソース領域１４４の層厚及びドレイン領域１４６の層厚よりも薄い酸化物導電体層１４０は、型押し成形技術を用いて形成されたものである。
【００８９】
実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００においては、酸化物導電体層１４０、ゲート電極１２０及びゲート絶縁層１３０は、すべて液体材料を用いて形成されたものである。
【００９０】
実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００においては、酸化物導電体層１４０、ゲート電極１２０及びゲート絶縁層１３０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。
【００９１】
実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００においては、酸化物導電体層１４０、ゲート電極１２０及びゲート絶縁層１３０は、すべて酸化物材料からなる。
【００９２】
実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００においては、酸化物導電体層１４０、ゲート電極１２０及びゲート絶縁層１３０は、すべてペロブスカイト構造を有する。
【００９３】
実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００においては、チャネル領域１４２のキャリア濃度及び層厚は、ゲート電極１２０にオフの制御電圧を印加したときに、チャネル領域１４２が空乏化するような値に設定されている。具体的には、チャネル領域１４２のキャリア濃度は、１×１０１５ｃｍ−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。
【００９４】
なお、実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００においては、ソース領域１４４及びドレイン領域１４６の層厚は、５０ｎｍ〜１０００ｎｍの範囲内にある。
【００９５】
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、例えば酸化ニッケルランタン（ＬＮＯ（ＬａＮｉＯ３））からなり、固体基板としての絶縁性基板１１０は、例えばＳｉ基板の表面にＳｉＯ２層及びＴｉ層を介してＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）層を形成した絶縁性基板からなる。
【００９６】
２．実施形態２に係る薄膜トランジスタの製造方法
実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００は、以下に示す薄膜トランジスタの製造方法（実施形態１に係る薄膜トランジスタの製造方法）により製造することができる。以下、工程順に説明する。
【００９７】
図１５〜図１７は、実施形態２に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するために示す図である。図１５（ａ）〜図１５（ｅ）、図１６（ａ）〜図１６（ｅ）及び図１７（ａ）〜図１７（ｅ）は各工程図である。なお、各工程図において、左側に示す図は図１４（ｂ）に対応する図であり、右側に示す図は図１４（ｃ）に対応する図である。
【００９８】
（１）ゲート電極１２０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（酸化ニッケルランタン）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する。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。
【００９９】
次に、図１５（ａ）及び図１５（ｂ）に示すように、絶縁性基板１１０における一方の表面に、スピンコート法を用いて機能性液体材料を塗布し（例えば、５００ｒｐｍ・２５秒）、その後、絶縁体基板１１０をホットプレート上に置き６０℃で１分間乾燥させることにより、機能性固体材料（酸化ニッケルランタン）の前駆体組成物層１２０’（層厚３００ｎｍ）を形成する。
【０１００】
次に、図１５（ｃ）及び図１５（ｄ）に示すように、ゲート電極１２０及びゲートパッド１２２に対応する領域が凹となるように形成された凹凸型Ｍ２（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層１２０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層１２０’に型押し構造（凸部の層厚３００ｎｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。これにより、１２０℃〜２００℃の範囲内にある第２温度に加熱することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととなるため、所望の型押し構造を高い精度で形成することが可能となる。
【０１０１】
次に、前駆体組成物層１２０’を全面エッチングすることにより、ゲート電極１２０に対応する領域以外の領域から前駆体組成物層を完全に除去する（全面エッチング工程）。全面エッチング工程は、ウェットエッチング技術を用いて真空プロセスを用いることなく行う。
【０１０２】
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１５（ｅ）に示すように、前駆体組成物層１２０’から、機能性固体材料層（酸化ニッケルランタン）からなるゲート電極１２０及びゲートパッド１２２を形成する。
【０１０３】
（２）ゲート絶縁層１３０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（ＰＺＴ）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する。具体的には、機能性液体材料として、金属アルコキシドを含有する溶液（三菱マテリアル株式会社製、ＰＺＴゾルゲル溶液）を準備する（第１工程）。
【０１０４】
次に、「絶縁性基板１１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し（例えば、２５００ｒｐｍ・２５秒）、その後、絶縁体基板１１０をホットプレート上に置き１５０℃で５分間乾燥させる操作」を３回繰り返すことにより、図１６（ａ）に示すように、機能性固体材料（ＰＺＴ）の前駆体組成物層１３０’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程〜第３工程）。
【０１０５】
次に、図１６（ｂ）及び図１６（ｃ）に示すように、スルーホール１５０に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型Ｍ３（高低差３００ｎｍ）を用いて、２２５℃で前駆体組成物層１３０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層１３０’にスルーホール１５０に対応する型押し構造を形成する（第４工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。これにより、１５０℃に加熱することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して２２５℃で型押し加工を施すこととなるため、所望の電気特性改善効果（例えば、高残留分極特性、低リーク電流特性。）を得ることが可能となる。
【０１０６】
最後に、前駆体組成物層１３０’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１６（ｄ）に示すように、機能性固体材料層（ＰＺＴ）からなるゲート絶縁層１３０を形成する（第５工程）。
【０１０７】
（３）酸化物導電体層１４０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（ＩＴＯ）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する。具体的には、機能性液体材料として、金属カルボン酸塩を含有する溶液（株式会社高純度化学研究所製の機能性液体材料（商品名：ＩＴＯ−０５Ｃ）、原液：希釈液＝１：１．５）を準備する。なお、当該機能性液体材料には、完成時にチャネル領域１４２のキャリア濃度が１×１０１５ｃｍ−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。
【０１０８】
次に、図１６（ｅ）に示すように、絶縁性基板１１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し（例えば、２０００ｒｐｍ・２５秒）、その後、絶縁体基板１１０をホットプレート上に置き１５０℃で３分間乾燥させることにより、機能性固体材料（ＩＴＯ）の前駆体組成物層１４０’（層厚３００ｎｍ）を形成する。
【０１０９】
次に、図１７（ａ）〜図１７（ｃ）に示すように、ソース領域１４４に対応する領域及びドレイン領域１４６に対応する領域よりもチャネル領域１４２に対応する領域が凸となるように形成され凹凸型Ｍ４（高低差３５０ｎｍ）を用いて、前駆体組成物層１４０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層１４０’に型押し構造（凸部の層厚３５０ｎｍ、凹部の層厚１００ｎｍ）を形成する。これにより、前駆体組成物層１４０’のうちチャネル領域１４２となる部分の層厚が他の部分よりも薄くなる。
【０１１０】
このとき、上記の工程においては、前駆体組成物層１４０’を１５０℃に加熱した状態で、かつ、１５０℃に加熱した型を用いて型押し加工を施すこととしている。この場合、型押し加工を施すときの圧力は、４ＭＰａ程度とする。
【０１１１】
なお、凹凸型Ｍ４は、チャネル領域１４２に対応する領域よりも素子分離領域１６０及びスルーホール１５０に対応する領域がさらに凸となるような構造を有しており、絶縁性基板１１０における一方の表面全面にウェットエッチングを施すことにより、チャネル領域１４２となる部分を所定の厚さにしつつも素子分離領域１６０及びスルーホール１５０に対応する領域から前駆体組成物層１４０’を完全に除去することができる（図１７（ｄ）参照。）。凹凸型Ｍ４は、素子分離領域に対応する領域部分が先細となった形状を有していてもよい。
【０１１２】
最後に、前駆体組成物層１４０’に熱処理を施す（ホットプレート上で４００℃・１０分の条件で前駆体組成物層１４０’の焼成を行い、その後、ＲＴＡ装置を用いて６５０℃・３０分（前半１５分酸素雰囲気、後半の１５分窒素雰囲気）の条件で前駆体組成物層１４０’を加熱する）ことにより、ソース領域１４４、ドレイン領域１４６及びチャネル領域１４２を含む酸化物導電体層１４０を形成し、図１７（ｅ）に示すようなボトムゲート構造を有する、実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００を製造することができる。
【０１１３】
３．実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００の効果
実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００によれば、前駆体組成物層を１２０℃〜３００℃の範囲内にある第１温度で乾燥させるとともに、前駆体組成物層を第１温度よりも高く、かつ、１５０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱した状態で前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことことにより形成された「優れた電気特性（例えば、高残留分極特性、低リーク電流特性など。）を備えるゲート絶縁層を備えるため、従来の薄膜トランジスタよりも優れた薄膜トランジスタとなる。
【０１１４】
また、実施形態２に係る薄膜トランジスタ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を形成するだけで薄膜トランジスタを製造することが可能となるため、従来の薄膜トランジスタの場合のようにチャネル領域とソース領域及びドレイン領域とを異なる材料から形成しなくてもよくなり、上記のように優れた薄膜トランジスタ９００を、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【０１１５】
また、実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００によれば、チャネル領域１４２を構成する材料として酸化物導電性材料を用いているためキャリア濃度を高くすることができ、また、ゲート絶縁層１３０を構成する材料として強誘電体材料を用いているため低い駆動電圧で高速にスイッチングすることができ、その結果、従来の薄膜トランジスタ９００の場合と同様に、大きな電流を低い駆動電圧で高速に制御することが可能となる。
【０１１６】
また、実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００によれば、チャネル領域１４２の層厚がソース領域１４４の層厚及びドレイン領域１４６の層厚よりも薄い酸化物導電体層１４０を形成するだけで薄膜トランジスタを製造することが可能となるため、従来の薄膜トランジスタ９００の場合のようにチャネル領域とソース領域及びドレイン領域とを異なる材料から形成しなくてもよくなり、上記のように優れた薄膜トランジスタを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【０１１７】
また、実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００によれば、酸化物導電体層、ゲート電極及びゲート絶縁層はすべて、機能性液体材料を用いて形成されたものであるため、型押し成形加工技術を用いて薄膜トランジスタを製造することが可能となり、上記のように優れた薄膜トランジスタを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【０１１８】
また、実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００によれば、酸化物導電体層、ゲート電極及びゲート絶縁層はすべて、真空プロセスを用いることなく形成されたものであるため、真空プロセスを用いることなしに薄膜トランジスタを製造することが可能となり、上記のように優れた薄膜トランジスタを、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【０１１９】
また、実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００によれば、ゲート電極及びゲート絶縁層はともにペロブスカイト構造を有するため、ゲート電極及びゲート絶縁層の界面で格子欠陥が少なくなり、高品質な薄膜トランジスタを製造することが可能となる。
【０１２０】
また、実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００によれば、チャネル領域１４２のキャリア濃度及び層厚は、ゲート電極１２０にオフの制御電圧を印加したときに、チャネル領域１４２が空乏化するような値に設定されているため、酸化物導電体層のキャリア濃度を高くしたとしてもオフ時に流れる電流量を十分低くでき、必要なオンオフ比を維持しつつ大きな電流を低い駆動電圧で制御することが可能となる。この場合において、薄膜トランジスタがエンハンスメント型のトランジスタである場合には、ゲート電極に０Ｖの制御電圧を印加したときに薄膜トランジスタがオフ状態となるため、このようなときにチャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていればよく、薄膜トランジスタがディプレッション型のトランジスタである場合には、ゲート電極に負の制御電圧を印加したときに薄膜トランジスタがオフ状態となるため、このようなときにチャネル領域全体が空乏化するような値に設定されていればよい。
【０１２１】
また、実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００によれば、チャネル領域１４２のキャリア濃度は、１×１０１５ｃｍ−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。
【０１２２】
［実施形態３］
１．実施形態３に係る薄膜トランジスタ２００
図１８は、実施形態３に係る薄膜トランジスタ２００を説明するために示す図である。図１８（ａ）は薄膜トランジスタ２００の平面図であり、図１８（ｂ）は図１８（ａ）のＡ１−Ａ１断面図であり、図１８（ｃ）は図１８（ａ）のＡ２−Ａ２断面図である。
【０１２３】
実施形態３に係る薄膜トランジスタ２００は、基本的には実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００と同様の構成を有するが、トップゲート構造を有する点で実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００の場合と異なる。すなわち、実施形態３に係る薄膜トランジスタ２００は、図１８に示すように、絶縁性基板２１０の上方に、酸化物導電体層２４０、ゲート絶縁層２３０及びゲート電極２２０とがこの順序で形成された構造を有する。なお、ソース領域２４４及びドレイン領域２４６は、図１８（ａ）及び図１８（ｂ）に示すように、それぞれスルーホール２５０を介して外部に露出している。
【０１２４】
このように、実施形態３に係る薄膜トランジスタ２００は、トップゲート構造を有する点で実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００の場合と異なるが、前駆体組成物層を１２０℃〜３００℃の範囲内にある第１温度で乾燥させるとともに、前駆体組成物層を第１温度よりも高く、かつ、１５０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱した状態で前駆体組成物層に対して型押し加工を施すことことにより形成された「優れた電気特性（例えば、高残留分極特性、低リーク電流特性など。）を備えるゲート絶縁層を備えるため、実施形態２に係る薄膜トランジスタ１００の場合と同様に、従来の薄膜トランジスタよりも優れた薄膜トランジスタとなる。
【０１２５】
なお、実施形態３に係る薄膜トランジスタ２００は、以下に示す薄膜トランジスタの製造方法により製造することができる。以下、工程順に説明する。
【０１２６】
図１９及び図２０は、実施形態３に係る薄膜トランジスタの製造方法を説明するために示す図である。図１９（ａ）〜図１９（ｆ）及び図２０（ａ）〜図２０（ｅ）は各工程図である。
【０１２７】
（１）酸化物導電体層２４０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（ＩＴＯ）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する。具体的には、機能性液体材料として、金属カルボン酸塩を含有する溶液（株式会社高純度化学研究所製の機能性液体材料（商品名：ＩＴＯ−０５Ｃ））を準備する。なお、当該機能性液体材料には、完成時にチャネル領域２４２のキャリア濃度が１×１０１５ｃｍ−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。
【０１２８】
次に、図１９（ａ）に示すように、絶縁性基板２１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し、その後、絶縁体基板２１０をホットプレート上に置き１５０℃で３分間乾燥させることにより、機能性固体材料（ＩＴＯ）の前駆体組成物層２４０’（層厚３００ｎｍ）を形成する。
【０１２９】
次に、図１９（ｂ）及び図１９（ｃ）に示すように、ソース領域２４４に対応する領域及びドレイン領域２４６に対応する領域よりもチャネル領域２４２に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型Ｍ５（高低差３５０ｎｍ）を用いて、前駆体組成物層２４０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層２４０’に型押し構造（凸部の層厚３５０ｎｍ、凹部の層厚１００ｎｍ）を形成する。これにより、前駆体組成物層２４０’のうちチャネル領域２４２となる部分の層厚が他の部分よりも薄くなる。
【０１３０】
このとき、上記の工程においては、前駆体組成物層２４０’を１５０℃に加熱した状態で、かつ、１５０℃に加熱した型を用いて型押し加工を施す。この場合、型押し加工を施すときの圧力は、４ＭＰａ程度とする。
【０１３１】
なお、凹凸型Ｍ５は、チャネル領域２４２に対応する領域よりも素子分離領域に対応する領域及びゲートパッド２２２に対応する領域がさらに凸となるような構造を有しており、絶縁性基板２１０における一方の表面全面にウェットエッチングを施すことにより、チャネル領域２４２となる部分を所定の厚さにしつつも素子分離領域２６０及びゲートパッド２２２に対応する領域上から前駆体組成物層２４０’を完全に除去することができる。凹凸型Ｍ５は、素子分離領域に対応する領域部分が先細となった形状を有していてもよい。
【０１３２】
最後に、前駆体組成物層２４０’に熱処理を施すことにより、図１９（ｄ）に示すように、ソース領域２４４、ドレイン領域２４６及びチャネル領域２４２を含む酸化物導電体層２４０を形成する。
【０１３３】
（２）ゲート絶縁層２３０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（ＰＺＴ）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、機能性液体材料として、金属アルコキシドを含有する溶液（三菱マテリアル株式会社製、ＰＺＴゾルゲル溶液）を準備する。
【０１３４】
次に、「絶縁性基板２１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し（例えば、２５００ｒｐｍ・２５秒）、その後、絶縁体基板２１０をホットプレート上に置き１５０℃で５分間乾燥させる操作」を３回繰り返すことにより、機能性固体材料（ＰＺＴ）の前駆体組成物層２３０’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程〜第３工程）。
【０１３５】
次に、図１９（ｅ）に示すように、スルーホール２５０に対応する領域が凸となるように形成された凹凸型Ｍ６（高低差３００ｎｍ）を用いて、２２５℃で前駆体組成物層２３０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層２３０’にスルーホール２５０に対応する型押し構造を形成する（第４工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。これにより、２２５℃に加熱することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととなるため、所望の電気特性改善効果を得ることが可能となる。
【０１３６】
最後に、前駆体組成物層２３０’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図１９（ｆ）に示すように、機能性固体材料層（ＰＺＴ）からなるゲート絶縁層２３０を形成する（第５工程）。
【０１３７】
（３）ゲート電極２２０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（酸化ニッケルランタン）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、金属無機塩（硝酸ランタン（六水和物）及び酢酸ニッケル（四水和物））を含有する溶液（溶媒：２ーメトキシエタノール）を準備する。
【０１３８】
次に、図２０（ａ）及び図２０（ｂ）に示すように、絶縁性基板２１０における一方の表面に、スピンコート法を用いて機能性液体材料を塗布し、その後、絶縁体基板２１０をホットプレート上に置き６０℃で１分間乾燥させることにより、機能性固体材料（酸化ニッケルランタン）の前駆体組成物層２２０’（層厚３００ｎｍ）を形成する（第２工程〜第３工程）。
【０１３９】
次に、図２０（ｃ）及び図２０（ｄ）に示すように、ゲート電極２２０に対応する領域及びゲートパッド２２２に対応する領域が凹となるように形成された凹凸型Ｍ７（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層２２０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層２２０’に型押し構造（凸部の層厚３００ｎｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第４工程）。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。これにより、８０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱することで高い塑性変形能力を得た前駆体組成物層に対して型押し加工を施すこととなるため、所望の型押し構造をより一層高い精度で形成することが可能となる。
【０１４０】
次に、前駆体組成物層２２０’を全面エッチングすることにより、ゲート電極２２０に対応する領域及びゲートパッド２２２に対応する領域以外の領域から前駆体組成物層２２０’を完全に除去する（全面エッチング工程）。全面エッチング工程は、ウェットエッチング技術を用いて真空プロセスを用いることなく行う。
【０１４１】
最後に、前駆体組成物層２２０’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、機能性固体材料層（酸化ニッケルランタン）からなるゲート電極２２０及びゲートパッド２２２を形成し（第５工程）、図２０（ｅ）に示すようなトップゲート構造を有する、実施形態３に係る薄膜トランジスタ２００を製造することができる。
【０１４２】
［実施形態４］
図２１は、実施形態４に係る圧電式インクジェットヘッド３００を説明するために示す図である。図２１（ａ）は圧電式インクジェットヘッド３００の断面図であり、図２１（ｂ）及び図２１（ｃ）は圧電式インクジェットヘッド３００がインクを吐出するときの様子を示す図である。
【０１４３】
１．実施形態４に係る圧電式インクジェットヘッド３００の構成
実施形態４に係る圧電式インクジェットヘッド３００は、図２１（ａ）に示すように、キャビティ部材３４０と、キャビティ部材３４０の一方側に取り付けられ、圧電体素子３２０が形成された振動板３５０と、キャビティ部材３４０の他方側に取り付けられ、ノズル孔３３２が形成されたノズルプレート３３０と、キャビティ部材３４０、振動板３５０及びノズルプレート３３０によって画成されるインク室３６０とを備える。振動板３５０には、インク室３６０に連通しインク室３６０にインクを供給するためのインク供給口３５２が設けられている。
【０１４４】
実施形態４に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、図２１（ｂ）及び図２１（ｃ）に示すように、圧電体素子３２０に適宜の電圧を印加することにより、振動板３５０を一旦上方に撓ませて図示しないリザーバからインクをインク室３６０に供給した後、振動板３５０を下方に撓ませることにより、ノズル孔３３２を介してインク室３６０からインク滴ｉを吐出させる。これによって、被印刷物に鮮やかな印刷を行うことができる。
【０１４５】
２．実施形態４に係る圧電式インクジェットヘッドの製造方法
このような構造を有する圧電式インクジェットヘッド３００は、圧電体素子３２０（第１電極層３２２、圧電体層３２４及び第２電極層３２６）及びキャビティ部材３４０がともに、型押し成形技術を用いて形成されたものである。以下、実施形態４に係る圧電式インクジェットヘッド３００の製造方法を工程順に説明する。
【０１４６】
図２２〜図２４は、実施形態４に係る圧電式インクジェットヘッドの製造方法を説明するために示す図である。図２２（ａ）〜図２２（ｆ）、図２３（ａ）〜図２３（ｄ）及び図２４（ａ）〜図２４（ｅ）は各工程図である。
【０１４７】
（１）圧電体素子３２０の形成
（１−１）第１電極層３２２の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（酸化ニッケルランタン）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する。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。
【０１４８】
次に、図２２（ａ）に示すように、ダミー基板３１０における一方の表面に、スピンコート法を用いて機能性液体材料を塗布し（例えば、５００ｒｐｍ・２５秒）、その後、ダミー基板３１０をホットプレート上に置き６０℃で１分間乾燥させることにより、機能性固体材料（酸化ニッケルランタン）の前駆体組成物層３２２’（層厚３００ｎｍ）を形成する。
【０１４９】
次に、図２２（ｂ）に示すように、第１電極層３２２に対応する領域が凹となるように形成された凹凸型Ｍ８（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層３２２’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層３２２’に型押し構造（凸部の層厚３００ｎｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。
【０１５０】
次に、前駆体組成物層３２２’を全面エッチングすることにより、第１電極層３２２に対応する領域以外の領域から前駆体組成物層３２２’を完全に除去する（全面エッチング工程）。全面エッチング工程は、ウェットエッチング技術を用いて真空プロセスを用いることなく行う。
【０１５１】
最後に、前駆体組成物層３２２’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図２２（ｃ）に示すように、前駆体組成物層３２６’から、機能性固体材料層（酸化ニッケルランタン）からなる第１電極層３２２を形成する。
【０１５２】
（１−２）圧電体層３２４の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（ＰＺＴ）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する（第１工程）。具体的には、機能性液体材料として、金属アルコキシドを含有する溶液（三菱マテリアル株式会社製、ＰＺＴゾルゲル溶液）を準備する（第１工程）。
【０１５３】
次に、図２２（ｄ）に示すように、「ダミー基板３１０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し、その後、ダミー基板３１０をホットプレート上に置き１５０℃で５分間乾燥させる操作を複数回繰り返すことにより、機能性固体材料（ＰＺＴ）の前駆体組成物層３２４’（例えば層厚１μｍ〜１０μｍ）を形成する（第２工程〜第３工程）。
【０１５４】
次に、図２２（ｅ）に示すように、圧電体層３２４に対応する領域が凹となるように形成された凹凸型Ｍ９（高低差５００ｎｍ）を用いて、前駆体組成物層３２４’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層３２４’に型押し構造（例えば凸部の層厚１μｍ〜１０μｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する（第４工程）。
【０１５５】
このとき、上記の工程においては、前駆体組成物層３２４’を２２５℃に加熱した状態で、かつ、２２５℃に加熱した型を用いて型押し加工を施す。型押し加工を施すときの圧力は、４ＭＰａ程度とする。
【０１５６】
次に、前駆体組成物層３２４’を全面エッチングすることにより、圧電体層３２４に対応する領域以外の領域から前駆体組成物層３２４’を完全に除去する（全面エッチング工程）。全面エッチング工程は、ウェットエッチング技術を用いて真空プロセスを用いることなく行う。
【０１５７】
最後に、前駆体組成物層３２４’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図２２（ｆ）に示すように、前駆体組成物層３２４’から、機能性固体材料層（ＰＺＴ）からなる圧電体層３２４を形成する（第５工程）。
【０１５８】
（１−３）第２電極層３２６の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（酸化ニッケルランタン）からなる機能性固体材料となる機能性液体材料を準備する。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。
【０１５９】
次に、図２３（ａ）に示すように、ダミー基板３１０における一方の表面に、スピンコート法を用いて機能性液体材料を塗布し（例えば、５００ｒｐｍ・２５秒）、その後、ダミー基板３１０をホットプレート上に置き６０℃で１分間乾燥させることにより、機能性固体材料（酸化ニッケルランタン）の前駆体組成物層３２６’（層厚３００ｎｍ）を形成する。
【０１６０】
次に、図２３（ｂ）に示すように、第２電極層３２６に対応する領域が凹となるように形成された凹凸型Ｍ１０（高低差３００ｎｍ）を用いて、１５０℃で前駆体組成物層３２６’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層３２６’に型押し構造（凸部の層厚３００ｎｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する。型押し加工を施すときの圧力は、５ＭＰａとする。
【０１６１】
次に、前駆体組成物層３２６’を全面エッチングすることにより、第２電極層３２６に対応する領域以外の領域から前駆体組成物層３２６’を完全に除去する（全面エッチング工程）。全面エッチング工程は、ウェットエッチング技術を用いて真空プロセスを用いることなく行う。
【０１６２】
最後に、前駆体組成物層３２６’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図２３（ｃ）に示すように、前駆体組成物層３２６’から、機能性固体材料層（酸化ニッケルランタン）からなる第２電極層３２６を形成する。これにより、第１電極層３２２，圧電体層３２４及び第２電極層３２６からなる圧電体素子３２０が完成する。
【０１６３】
（２）振動板３５０と圧電体素子３２０との貼り合わせ
図２３（ｄ）に示すように、インク供給口３５２を有する振動板３５０と圧電体素子３２０とを接着剤を用いて貼り合わせる。
【０１６４】
（３）キャビティ部材３４０の形成
まず、熱処理することにより金属酸化物セラミックス（石英ガラス）となる機能性液体材料を準備する。具体的には、機能性液体材料として、金属アルコキシド（イソプロピルシリケート（Ｓｉ（ＯＣ３Ｈ７）４）を含有する溶液を準備する。
【０１６５】
次に、図２４（ａ）に示すように、振動板３５０における一方の表面上に、スピンコート法を用いて上記した機能性液体材料を塗布し、その後、ダミー基板３１０をホットプレート上に置き１５０℃で５分間乾燥させることにより、機能性固体材料（石英ガラス）の前駆体組成物層３４０’（例えば層厚１０μｍ〜２０μｍ）を形成する。
【０１６６】
次に、図２４（ｂ）に示すように、インク室３６０等に対応する形状を有する凹凸型Ｍ１１を用いて、前駆体組成物層３４０’に対して型押し加工を施すことにより、前駆体組成物層３４０’に型押し構造（例えば凸部の層厚１０μｍ〜２０μｍ、凹部の層厚５０ｎｍ）を形成する。
【０１６７】
このとき、上記の工程においては、前駆体組成物層３４０’を１５０℃に加熱した状態で、かつ、１５０℃に加熱した型を用いて型押し加工を施す。型押し加工を施すときの圧力は、４ＭＰａ程度とする。
【０１６８】
最後に、前駆体組成物層３４０’をＲＴＡ装置を用いて高温で（６５０℃、１０分間）熱処理することにより、図２４（ｃ）に示すように、前駆体組成物層３４０’から、機能性固体材料層（石英ガラス）からなるキャビティ部材３４０を形成する。
【０１６９】
（４）キャビティ部材３４０とノズルプレート３３０との貼り合わせ
図２４（ｄ）に示すように、キャビティ部材３４０と、ノズル孔３３２を有するノズルプレート３３０とを接着剤を用いて貼り合わせる。
【０１７０】
（５）ダミー基板３１０の取り外し
図２４（ｅ）に示すように、圧電体層３２０からダミー基板３１０を取り外す。これにより、実施形態４に係る圧電式インクジェットヘッド３００が完成する。
【０１７１】
３．実施形態４に係る圧電式インクジェットヘッド３００の効果
実施形態４に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、前駆体組成物層３２４’を１２０℃〜３００℃の範囲内にある第１温度で乾燥させるとともに、前駆体組成物層３２４’を第１温度よりも高く、かつ、１５０℃〜３００℃の範囲内にある第２温度に加熱した状態で前駆体組成物層３２４’に対して型押し加工を施すことことにより形成された「優れた電気特性（例えば、高残留分極特性、低リーク電流特性など。）を備える圧電体層を備えるため、従来の圧電式インクジェットヘッドよりも優れた圧電式インクジェットヘッドとなる。
【０１７２】
また、実施形態４に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、第１電極層３２２、圧電体層３２４及び第１電極層３２６並びにキャビティ部材３４０がともに、液体材料を用いて形成されたものであることから、型押し成形加工技術を用いて圧電式インクジェットヘッドを製造することが可能となるため、上記のように優れた圧電式インクジェットヘッドを、従来よりも大幅に少ない原材料及び製造エネルギーを用いて製造することが可能となる。
【０１７３】
また、実施形態４に係る圧電式インクジェットヘッド３００によれば、第１電極層３２２、圧電体層３２４及び第１電極層３２６並びにキャビティ部材３４０がともに、真空プロセスを用いることなく形成されたものであるため、上記のように優れた圧電式インクジェットヘッドを、従来よりも大幅に少ない製造エネルギーを用いて、かつ、従来よりも短工程で製造することが可能となる。
【０１７４】
以上、本発明の強誘電体材料層の製造方法、薄膜トランジスタ及び圧電式インクジェットヘッド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。
【０１７５】
（１）上記実施形態１〜４においては、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。
【０１７６】
（２）上記実施形態１〜４においては、また、本発明の強誘電体材料層の製造方法においては、平板状の基材に対して型を垂直方向に型押しする型押し成形加工装置７００を用いて強誘電体材料層に対して型押し加工を施しているが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、ローラーの表面に型を取り付け、当該ローラーを回転させながら、平板状の基材に対して型押しする型押し成形加工装置、あるいはローラーの表面に基材を取り付け、平面上の型に対して、当該ローラーを回転させながら、基材に対して型押しする型押し成形加工装置、を用いて強誘電体材料層に対して型押し加工を施してもよい。ローラーの表面に型を取り付ける場合、型をローラーの表面に取り付ける代わりに、ローラーの表面自体に型を形成してもよい。
【０１７７】
（３）上記実施形態２及び３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。
【０１７８】
（４）上記実施形態２及び３においては、ゲート電極に用いる材料として、酸化ニッケルランタン（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、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及びアモルファス導電性酸化物を用いることもできる。
【０１７９】
（５）上記実施形態２及び３においては、絶縁性基板として、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を用いたが、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、ＳｉＯ２／Ｓｉ基板、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）基板、ＳＴＯ（ＳｒＴｉＯ）基板又はＳＲＯ（ＳｒＲｕＯ３）基板を用いることもできる。
【０１８０】
（６）上記実施形態１はキャパシタを、実施形態２及び３は薄膜トランジスタを、実施形態４は圧電式インクジェットヘッドを例にとって本発明を説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、本発明の強誘電体材料層の製造方法は、これら以外の各種機能性デバイスを製造する際にも適用可能である。
【符号の説明】
【０１８１】
１２…キャパシタ（中央部、実施形態１）、１４…キャパシタ（周辺部、比較例）、２０…基材、２２…絶縁性基板、２４…下電極、３０…強誘電体材料層、３２…強誘電体材料層（中央部、実施形態１）、３４…強誘電体材料層（周辺部、比較例）、３０ａ，３０ｂ，３０ｃ…前駆体組成物層、４２，４４…上電極、１００，２００，９００…薄膜トランジスタ、１１０，２１０，９１０…絶縁性基板、１２０，２２０，９２０…ゲート電極、１２０’，２２０’…前駆体組成物層（ゲート電極）、１３０，２３０，９３０…ゲート絶縁層、１３０’，２３０’…前駆体組成物層（ゲート絶縁層）、１４０，２４０…酸化物導電体層、１４０’，２４０’…前駆体組成物層（酸化物導電性層）、１４２，２４２…チャネル領域、１４４，２４４…ソース領域、１４６，２４６…ドレイン領域、３００…圧電式インクジェットヘッド、３１０…ダミー基板、３２０…圧電体素子、３２２…第１電極層、３２４…圧電体層、３２６…第２電極層、３３０…ノズルプレート、３３２…ノズル孔、３４０…キャビティ部材、３５０…振動板、３５２…インク供給口、３６０…インク室、９４０…チャネル層、９５０…ソース電極、９６０…ドレイン電極、Ｍ１，Ｍ２，Ｍ３，Ｍ４，Ｍ５，Ｍ６，Ｍ７，Ｍ８，Ｍ９，Ｍ１０，Ｍ１１…凹凸型
【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１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図８】
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