(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性粒子含有層に電磁波を照射する工程を有する機能性層の製造方法において、
導電体の上に、該導電性粒子含有層を１ｍｍ以下の距離で該導電体から離隔して配置した後、該電磁波を照射する工程を有することを特徴とする機能性層の製造方法。
【請求項２】
前記導電性粒子含有層は、基板上に形成され、該基板を介して前記導電体の上に配置されることを特徴とする請求項１記載の機能性層の製造方法。
【請求項３】
前記電磁波は、大気雰囲気と比較して酸素過剰雰囲気中で照射されることを特徴とする請求項１又は２記載の機能性層の製造方法。
【請求項４】
前記機能性層の少なくとも１層が、導電層であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の機能性層の製造方法。
【請求項５】
前記機能性層の少なくとも１層が、半導体活性層であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の機能性層の製造方法。
【請求項６】
前記導電性粒子含有層の表面積が、前記導電体の表面積以下であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の機能性層の製造方法。
【請求項７】
前記導電性粒子含有層が少なくともＩｎ、ＺｎまたはＳｎの酸化物を含むことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の機能性層の製造方法。
【請求項８】
前記電磁波がマイクロ波であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の機能性層の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機能性層の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の情報端末の急速な小型化に伴い、それに搭載されるプリント配線板の配線ピッチの狭小化も進み、具体的には、半導体内回路のファイン化に伴い、プリント配線板上に形成される回路パターンの最小線幅、膜厚もますます狭くなっている。【０００３】
このような状況の中、特開２００２−３２４９６６号公報には、平均粒径数ｎｍ〜数１００ｎｍの金属超微粒子をインクジェット法で基板上にパターン印刷し、該回路パターンを、２００℃以上の温度で焼成し、導電性回路パターンを得る方法が開示されている。【０００４】
また、特開２００６−３２３２６号公報には、平均粒径１ｎｍ〜４０ｎｍ金属超微粒子を溶媒に分散した溶液を、基板上にスピンコートまたはスプレーコートによって均一塗膜を形成し４００℃〜９００℃で焼成して、薄膜電極及び薄膜素子（例えば誘電体素子）を得る方法が開示されている。【０００５】
しかし、これらの方法は比較的低温な焼成ではあるが、ガラス転移温度、融解温度が低いプラスチック基板を用いようとすると、更に低温での焼成が求められるため、実際には高い導電性や目的の素子特性を得ることはできなかった。【０００６】
また、特開２００４−５５３６３号公報には、このような耐熱性の低い基板上に薄膜導電性層を得る方法として、平均粒径１ｎｍ〜２０ｎｍの特定金属化合物ナノ粒子を含有するコロイド分散物を、インクジェット法により描画し、赤外光または紫外光から選ばれたいずれかのレーザーを用いて焼成する方法が開示されている。【０００７】
この方法は、耐熱性の低い基板に対して効果的な方法ではあるが、ビーム径が１０μｍ〜数十μｍのレーザーを走査するため、実際にパターン化した電極を焼成しようとすると、長い時間を要すること、表面抵抗が数百Ω／□程度までしか抵抗が下がらないこと、また、金属酸化物からなる透明導電膜についての記載はあるが、微細な金属パターンにいての焼成については詳細な記載がされていない。【０００８】
また、特開２００５−２９４０５３号公報には、マイクロ波を用いた焼成方法も開示されており、この方法は熱分解性を有し、且つ、高周波電磁波を吸収する粒子を、各種基板上に表面塗布を行った後に、高周波電磁波照射を行うことで、熱分解性粒子を選択的に加熱し、分解、融着することで低抵抗な金属パターンが得られるものである。【０００９】
しかも、高周波電磁波を吸収する粒子自身が分解して金属となることから、電磁波吸収能が消失し自発的に加熱が終了する利点がある。【００１０】
しかしながら、この方法で効率よく導電性パターンを作製するためには、高い電磁波吸収能（誘電損失）と低い分解温度の両方を併せ持つ材料を選択する必要があり、実質的には、高い誘電損失と低温分解（還元反応）性を有する酸化銀、窒化銀、ハロゲン化銀を用いなければ効率が低く、中でも高い誘電損失をもつ酸化銀を用いないと実用可能な導電率を得ることは難しかった。【００１１】
また、一方で、マイクロ波照射時に放電現象がおこり、結果的にマイクロ波照射が行われる部位での熱暴走がおこり、照射部位に亀裂が発生する等の問題点が指摘されていた。【００１２】
それに対して、例えば、導電性発泡シートを塗膜の下に敷くことで放電を電磁波照射時の放電を防止する（例えば、特許文献１参照。）、また、透明導電性膜の表面に、酸化チタンの微粒子のペーストを塗布して酸化チタン粒子集合体薄膜を設け、導電体の上側に、酸化チタン粒子集合体薄膜側が下になるような姿勢で載置してマイクロ波を照射して放電を防止する（例えば、特許文献２参照。）等の技術がある。【００１３】
しかしながら、上記特許文献１及び２に記載の導電性薄膜前駆体からの放電をアースする目的で、導電体を導電性薄膜前駆体に直接密着させる必要があり、密着性が保たれないとアースできなくなり放電するという問題点があった。【００１４】
更に、マイクロ波照射の対象物の損失係数に応じて出力調整することで放電を防止するという技術が開示されている（例えば、特許文献３参照。）。【００１５】
しかしながら、高温に昇温した場合、マイクロ波の出力が上げられなくなる場合があり、また、高温が必要な導電層の形成には出力調整のみでは所定温度まで昇温できないという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２００１−９１１２６号公報
【特許文献２】特開２００６−６００６４号公報
【特許文献３】特開２００１−５４７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明の目的は、マイクロ波照射による異常放電にもとづく、照射領域での亀裂発生や構成材料の炭化等による劣化を防止した機能性層の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成された。【００１９】
１．導電性粒子含有層に電磁波を照射する工程を有する機能性層の製造方法において、導電体の上に、該導電性粒子含有層を１ｍｍ以下の距離で該導電体から離隔して配置した後、該電磁波を照射する工程を有することを特徴とする機能性層の製造方法。
２．前記導電性粒子含有層は、基板上に形成され、該基板を介して前記導電体の上に配置されることを特徴とする前記１記載の機能性層の製造方法。
３．前記電磁波は、酸素過剰雰囲気中で照射されることを特徴とする前記１又は２記載の機能性層の製造方法。
【００２０】
４．前記機能性層の少なくとも１層が、導電層であることを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の機能性層の製造方法。
【００２１】
５．前記機能性層の少なくとも１層が、半導体活性層であることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の機能性層の製造方法。
【００２２】
６．前記導電性粒子含有層の表面積が、前記導電体の表面積以下であることを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の機能性層の製造方法。
【００２３】
７．前記導電性粒子含有層が少なくともＩｎ、ＺｎまたはＳｎの酸化物を含むことを特徴とする前記１〜６のいずれか１項に記載の機能性層の製造方法。
【００２４】
８．前記電磁波がマイクロ波であることを特徴とする前記１〜７のいずれか１項に記載の機能性層の製造方法。
【発明の効果】
【００２７】
本発明により、マイクロ波照射による異常放電にもとづく、照射領域での亀裂発生や構成材料の炭化等による劣化を防止した機能性層の製造方法を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の薄膜トランジスタ素子の構成例を示す断面図である。
【図２】本発明の薄膜トランジスタ素子が複数配置される薄膜トランジスタシートの一例の概略等価回路図である。
【図３】マイクロ波照射時における、導電性粒子含有層と導電体との位置関係を示す概略断面図である。
【図４】本発明の薄膜トランジスタ素子作製工程の模式図である。
【図５】本発明の薄膜トランジスタ素子作製工程の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の機能性層の製造方法においては、請求項１〜７のいずれか１項に記載の構成により、マイクロ波照射による異常放電にもとづく、照射領域での亀裂発生や構成材料の炭化等による劣化を防止した機能性層の製造方法を提供することができた。
【００３０】
また、該製造方法により製造した機能性層や電子デバイスを提供することができた。
【００３１】
以下、本発明を実施するための形態について説明するが、本発明はこれらにより限定されない。
【００３２】
セラミクスの分野では、本発明に係る電磁波を焼結に利用することが既に公知となっている。磁性を含む材料に電磁波を照射する、その物質の複素透磁率の損失部の大きさに応じて発熱することを利用し、短時間で均一に、且つ、高温にすることができる。
【００３３】
一方で、金属に電磁波を照射すると自由電子が高い周波数で運動を始めるためアーク放電が発生し、加熱できないこともよく知られている。
【００３４】
このような技術背景のもとに、本発明者等は上記の問題点を鋭意検討した結果、例えば、導電体の上に、導電性粒子含有層を直接または間接的に配置した後、電磁波を照射する工程を設けることにより、マイクロ波照射による異常放電にもとづく、照射領域での亀裂発生や構成材料の炭化等による劣化を防止した機能性層の製造方法を提供することができた。
【００３５】
また、該製造方法を用いた機能性層や電子デバイスを得ることができた。
【００３６】
《機能性層の製造方法》
本発明の機能性層の製造方法について説明する。
【００３７】
本発明は、導電性粒子含有層（金属酸化物導電膜ともいう）に電磁波を照射する工程を有する機能性層の製造方法において、導電体の上に、導電性粒子含有層を直接または間接的に配置した後、該導電性粒子含有層に電磁波を照射することにより、マイクロ波照射による異常放電にもとづく、照射領域での亀裂発生や構成材料の炭化等による劣化を防止した機能性層の製造方法を提供することができた。
【００３８】
また、導電性粒子含有層に電磁波を照射することにより得られる本発明に係る機能性層としては、後述するように、半導体活性層または導電層が好ましい。
【００３９】
以下、順をおって説明する。
【００４０】
（導電性粒子含有層（金属酸化物導電膜ともいう））
本発明に係る導電性粒子含有層について説明する。
【００４１】
導電性粒子含有層が導電層の形成に用いられる場合、本発明に係る導電性粒子含有層に含有される導電性粒子としては、金属酸化物粒子が好ましく、例えば、酸化インジウム、酸化スズ、酸化亜鉛、ＩＺＯ、ＩＴＯ等が好ましく、少なくともＩｎ、ＺｎまたはＳｎの酸化物を含むことが好ましい。
【００４２】
導電性粒子含有層の一例として、酸化インジウムに錫をドーピングして得られるＩＴＯ層においては、得られるＩＴＯ層のＩｎ：Ｓｎの原子数比が好ましくは、１００：０．５〜１００：１０の範囲が好ましい。
【００４３】
Ｉｎ：Ｓｎの原子数比はＸＰＳ（Ｘ線光電子スペクトロスコピー）測定により求めることができる。
【００４４】
また、酸化錫にフッ素をドーピング（Ｓｎ：Ｆの原子数比が１００：０．０１〜１００：５０の範囲）して得られる透明導電膜（ＦＴＯ膜という）、Ｉｎ２Ｏ３−ＺｎＯ系アモルファス導電膜（Ｉｎ：Ｚｎの原子数比が１００：５０〜１００：５の範囲）等を用いることができる。原子数比はＸＰＳ測定により求めることができる。
【００４５】
金属酸化物粒子からなる導電性粒子含有層の形成は、真空蒸着やスパッタ法等を用いることにより、また、インジウム、スズ等の金属アルコキシド、アルキル金属等の有機金属化合物を用いてプラズマＣＶＤ法により形成することも好ましい。
【００４６】
また、インジウム、スズ等の金属アルコキシド等を用いたゾルゲル法等塗布法によっても製造でき、比抵抗値で１０−４Ω・ｃｍオーダーの優れた導電性を有するＩＴＯ層を得ることができる。また、適当なパターニング方法と組み合わせることにより電極パターンを得ることができる。
【００４７】
少なくともＩｎ、Ｓｎの酸化物を含む金属酸化物微粒子の分散体としては、特にＩＴＯ微粒子が非常に微細、且つ、高分散であり好ましい。Ｓｎ酸化物は電磁波吸収能が高く、Ｓｎ酸化物を含む電極パターン部が最初に高温になるので、これを電極材料前駆体を含む場合、電極パターン部の近傍も高温となるために好ましく用いることができる。
【００４８】
これらの金属酸化物微粒子は、例えば、ｐＨを調製した溶液を加熱して得たゲル状物から、これを加熱、低温焼結する等の方法により得られるもので、これらを水またはアルコール等の適宜な溶媒に分散させた塗料（インク）は、塗布、インクジェットまた印刷法等に用いても凝集等による目詰まりが発生しない微粒子、高分散である。
【００４９】
このような粒子の粒径は、５ｎｍ〜５０ｎｍの範囲が好ましい。
【００５０】
これらは市販されており、市場から直接入手することもできる。シーアイ化成社製、ＮａｎｏＴｅｋ  Ｓｌｕｒｒｙ  ＩＴＯ、ＵＬＶＡＣ社製ＩＴＯ分散液また、ＳｎＯ２などが挙げられる。
【００５１】
これら粒子分散液を、後述する導電層を形成するための前駆体として用いると、スパッタ法等によらず、ＩＴＯ等の電極材料がインクジェット法等、塗布法により容易にパターニング形成でき、且つ、薄膜の表面温度が２００℃〜６００℃という比較的低温の熱処理または焼結により、微粒子の結晶化が起こり導電性の高い薄膜が得られる。
【００５２】
また、電極材料前駆体としては、少なくともＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎ原子含有化合物が挙げられ、これらの金属原子を含む、金属塩、ハロゲン化金属化合物、有機金属化合物等を挙げることができる。
【００５３】
少なくともＩｎ、Ｓｎ、Ｚｎを含む金属塩としては、硝酸塩、酢酸塩等を、ハロゲン金属化合物としては塩化物、ヨウ化物、臭化物等を好適に用いることができる。
【００５４】
以上の電極材料前駆体のうち、好ましいのは、インジウム、錫、亜鉛の硝酸塩、ハロゲン化物、アルコキシド類である。具体例としては、硝酸インジウム、硝酸スズ、硝酸亜鉛、塩化インジウム、塩化スズ（２価）、塩化スズ（４価）、塩化亜鉛、トリ−ｉ−プロポキシインジウム、ジエトキシ亜鉛、ビス（ジピバロイルメタナト）亜鉛、テトラエトキシスズ、テトラ−ｉ−プロポキシスズなどが挙げられる。
【００５５】
また、導電層の形成に用いられる導電性粒子含有層には、下記のような金属微粒子を含有していることが好ましい。
【００５６】
（金属微粒子）
本発明に係る導電性粒子含有層が電磁波の照射により機能性層に変換し、該機能性層が導電層を形成する場合には、導電性粒子含有層に、平均粒径１ｎｍ〜１００ｎｍの金属微粒子を好適に用いることができる。
【００５７】
金属微粒子としては、白金、金、銀、ニッケル、クロム、銅、鉄、錫、アンチモン鉛、タンタル、インジウム、パラジウム、テルル、レニウム、イリジウム、アルミニウム、ルテニウム、ゲルマニウム、モリブデン、タングステン、酸化スズ・アンチモン、酸化インジウム・スズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化亜鉛、亜鉛、炭素、グラファイト、グラッシーカーボン、銀ペースト及びカーボンペースト、リチウム、ベリリウム、ナトリウム、マグネシウム、カリウム、カルシウム、スカンジウム、チタン、マンガン、ジルコニウム、ガリウム、ニオブ、ナトリウム、ナトリウム−カリウム合金、マグネシウム、リチウム、アルミニウム、マグネシウム／銅混合物、マグネシウム／銀混合物、マグネシウム／アルミニウム混合物、マグネシウム／インジウム混合物、アルミニウム／酸化アルミニウム混合物、リチウム／アルミニウム混合物等を用いる。
【００５８】
本発明に係る金属微粒子の平均粒径は、分散液を用いて導電層を塗布・成膜するとき、金属微粒子の分散性を良好に保ち、凝集体生成を防止し、均一組成の分散液を調製する観点、及び、低温での焼結を容易にする観点から、平均粒径が１ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に調整したものを用いることが好ましく、更に好ましくは、１ｎｍ〜４０ｎｍの範囲であり、特に好ましくは、２ｎｍ〜１０ｎｍの範囲である。
【００５９】
また、平均粒径１ｎｍ〜１００ｎｍの金属微粒子として安定に得られる、例えば、Ｐｄ系合金、Ｐｔ系合金、Ａｕ系合金、Ａｇ系合金、Ｎｉ系合金、またはこれらの金属の単体微粒子を用いることが好ましい。
【００６０】
（半導体活性層の形成に用いられる導電性粒子含有層）
本発明に係る導電性粒子含有層が半導体活性層の形成に用いられる場合、本発明に係る導電性粒子含有層は、半導体前駆体として、金属酸化物半導体前駆体を用いることが好ましく、また、有機半導体前駆体材料を併用してもよい。
【００６１】
金属酸化物半導体前駆体としては、金属原子含有化合物が挙げられ、金属原子含有化合物には、金属原子を含む、金属塩、ハロゲン化金属化合物、有機金属化合物等を挙げることができる。
【００６２】
金属塩、ハロゲン金属化合物、有機金属化合物の金属としては、Ｌｉ、Ｂｅ、Ｂ、Ｎａ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｋ、Ｃａ、Ｓｃ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｒｂ、Ｓｒ、Ｙ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｃｄ、Ｉｎ、Ｉｒ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｌａ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ等を挙げることができる。
【００６３】
それらの金属塩のうち、インジウム、錫、亜鉛のいずれかの金属イオンを含むことが好ましく、それらを併用して混合させてもよい。
【００６４】
また、その他の金属として、ガリウムまたはアルミニウムを含むことが好ましい。
【００６５】
金属塩としては、硝酸塩、酢酸塩等を、ハロゲン金属化合物としては塩化物、ヨウ化物、臭化物等を好適に用いることができる。
【００６６】
有機金属化合物としては、下記の一般式（Ｉ）で示すものが挙げられる。
【００６７】
一般式（Ｉ）  Ｒ１ｘＭＲ２ｙＲ３ｚ
式中、Ｍは金属、Ｒ１はアルキル基、Ｒ２はアルコキシ基、Ｒ３はβ−ジケトン錯体基、β−ケトカルボン酸エステル錯体基、β−ケトカルボン酸錯体基及びケトオキシ基（ケトオキシ錯体基）から選ばれる基であり、金属Ｍの価数をｍとした場合、ｘ＋ｙ＋ｚ＝ｍであり、ｘ＝０〜ｍ、またはｘ＝０〜ｍ−１であり、ｙ＝０〜ｍ、ｚ＝０〜ｍで、いずれも０または正の整数である。
【００６８】
Ｒ１のアルキル基としては、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等を挙げることができる。
【００６９】
Ｒ２のアルコキシ基としては、メトキシ基、エトキシ基、プロポキシ基、ブトキシ基、３，３，３−トリフルオロプロポキシ基等を挙げることができる。またアルキル基の水素原子をフッ素原子に置換したものでもよい。
【００７０】
Ｒ３で表される、β−ジケトン錯体基、β−ケトカルボン酸エステル錯体基、β−ケトカルボン酸錯体基及びケトオキシ基（ケトオキシ錯体基）から選ばれる基としては、β−ジケトン錯体基として、例えば、２，４−ペンタンジオン（アセチルアセトンまたはアセトアセトンともいう）、１，１，１，５，５，５−ヘキサメチル−２，４−ペンタンジオン、２，２，６，６−テトラメチル−３，５−ヘプタンジオン、１，１，１−トリフルオロ−２，４−ペンタンジオン等を挙げることができ、β−ケトカルボン酸エステル錯体基として、例えばアセト酢酸メチルエステル、アセト酢酸エチルエステル、アセト酢酸プロピルエステル、トリメチルアセト酢酸エチル、トリフルオロアセト酢酸メチル等を挙げることができ、β−ケトカルボン酸として、例えば、アセト酢酸、トリメチルアセト酢酸等を挙げることができ、また、ケトオキシとして、例えば、アセトオキシ基（またはアセトキシ基）、プロピオニルオキシ基、ブチリロキシ基、アクリロイルオキシ基、メタクリロイルオキシ基等を挙げることができる。
【００７１】
これらの基の炭素原子数は１８以下が好ましい。また直鎖または分岐のもの、また水素原子をフッ素原子にしたものでもよい。
【００７２】
有機金属化合物の中では、分子内に少なくとも１つ以上の酸素を有するものが好ましい。このようなものとしてＲ２のアルコキシ基を少なくとも１つを含有する有機金属化合物、また、Ｒ３のβ−ジケトン錯体基、β−ケトカルボン酸エステル錯体基、β−ケトカルボン酸錯体基及びケトオキシ基（ケトオキシ錯体基）から選ばれる基を少なくとも１つ有する金属化合物が最も好ましい。
【００７３】
金属塩の中では、硝酸塩が好ましい。硝酸塩は高純度品が入手しやすく、また使用時の媒体として好ましい水に対する溶解度が高い。硝酸塩としては、硝酸インジウム、硝酸錫、硝酸亜鉛、硝酸ガリウム等が挙げられる。
【００７４】
以上の金属酸化物半導体前駆体のうち、好ましいのは、金属の硝酸塩、金属のハロゲン化物、アルコキシド類である。具体例としては、硝酸インジウム、硝酸亜鉛、硝酸ガリウム、硝酸スズ、硝酸アルミニウム、塩化インジウム、塩化亜鉛、塩化スズ（２価）、塩化スズ（４価）、塩化ガリウム、塩化アルミニウム、トリ−ｉ−プロポキシインジウム、ジエトキシ亜鉛、ビス（ジピバロイルメタナト）亜鉛、テトラエトキシスズ、テトラ−ｉ−プロポキシスズ、トリ−ｉ−プロポキシガリウム、トリ−ｉ−プロポキシアルミニウムなどが挙げられる。
【００７５】
（導電性粒子含有層の形成方法）
本発明に係る導電性粒子含有層の形成方法について説明する。
【００７６】
本発明において、導電性粒子含有層を形成するためには、公知の成膜法（例えば、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法等）、塗布による成膜方法（ウェットプロセスともいう）を用いることができるが、基板上に連続的に塗布により成膜する方法（ウェットプロセスともいう）が好ましい。
【００７７】
塗布（ウェットプロセス）により導電性粒子含有層を成膜する方法としては、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法、ミスト法、等、凸版、凹版、平版、スクリーン印刷、インクジェット等の印刷法等、広い意味での塗布による方法が挙げられ、また、これによりパターン化する方法等が挙げられる。塗布膜からフォトリソグラフ法、レーザーアブレーション等によりパターン化してもよい。
【００７８】
塗布による導電性粒子含有層の形成方法の中でも、より好ましいのは薄膜の塗布が可能な、インクジェット法、スプレーコート法であり、特に好ましくは、微細回路パターニング、オンデマンド性の観点からインクジェット法が最も好ましい。
【００７９】
例えば、インクジェット法を用いて導電性粒子含有層を成膜する場合、導電性粒子を含む分散液を滴下して、１５０℃程度で溶媒を揮発させることにより薄膜パターンを形成することができる。
【００８０】
尚、分散液を滴下する際、基板自体を１５０℃程度に加熱しておくと、塗布、乾燥の２プロセスを同時に行えるため好ましい。
【００８１】
また、導電性粒子含有層の膜厚としては、１ｎｍ〜２００ｎｍの範囲に調整することが好ましく、更に好ましくは、５ｎｍ〜１００ｎｍの範囲に調整することである。
【００８２】
導電性粒子含有層を塗布（ウェットプロセス）により成膜する場合に用いる溶媒としては、水や、エタノール、プロパノール、エチレングリコール等のアルコール類、テトラヒドロフラン、ジオキサン等のエーテル系、酢酸メチル、酢酸エチル等のエステル系、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等のケトン系、ジエチレングリコールモノメチルエーテル等グリコールエーテル系、また、アセトニトリル等、更に、キシレン、トルエン等の芳香族炭化水素系溶媒、ｏ−ジクロロベンゼン、ニトロベンゼン、ｍ−クレゾール等の芳香族系溶媒、ヘキサン、シクロヘキサン、トリデカン等の脂肪族炭化水素溶媒、α−テルピネオール、また、クロロホルムや１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化アルキル系溶媒、Ｎ−メチルピロリドン、２硫化炭素等が好ましく用いられる。
【００８３】
また、比較的極性の高い溶媒が好ましく、中でも沸点が１００℃以下の水、エタノール、プロパノール等のアルコール類、アセトニトリル、またはこれらの混合物を用いると乾燥温度を低くすることができため、樹脂基板に塗設することが可能となり、より好ましい。特に、水またはアルコール類を５０質量％以上含有すること溶媒が好ましい。
【００８４】
また、溶媒中に金属アルコキシドと種々のアルカノールアミン、α−ヒドロキシケトン、β−ジケトン等の多座配位子であるキレート配位子を添加すると、金属アルコキシドを安定化させ、または、カルボン酸塩の溶解度を増加させることができ、悪影響が出ない範囲で添加することが好ましい。
【００８５】
（導電層粒子含有層形成用分散液の調製）
本発明に係る導電層粒子含有層の形成を塗布（ウェットプロセス）で行う場合には、上記の導電性粒子を適当な分散媒に分散させることによりコロイド分散液を得ることができる。
【００８６】
分散媒としては水、アルコール類、グリコール類等が挙げられ、分散液中には、吸着性化合物（分散剤）または界面活性剤等の有機化合物を含有することが好ましい。
【００８７】
前記吸着性化合物及び界面活性剤は、コロイド粒子の表面に吸着し、表面修飾することにより、分散液の安定性を向上することができる。
【００８８】
吸着性化合物としては、−ＳＨ、−ＣＮ、−ＮＨ２、−ＳＯ２ＯＨ、−ＳＯＯＨ、−ＯＰＯ（ＯＨ）２、−ＣＯＯＨを含有する化合物等があり、これらのうち−ＳＨまたは−ＣＯＯＨ含有化合物が好ましい。親水性コロイドの場合には、親水性基｛例えば、−ＳＯ３Ｍや−ＣＯＯＭ（Ｍは水素原子、アルカリ金属原子またはアンモニウム分子等）｝を有する吸着性化合物を使用するのが好ましい。
【００８９】
また、アニオン性界面活性剤（例えば、ビス（２−エチルヘキシル）スルホコハク酸やドデシルベンゼンスルホン酸ナトリウム等）、ノニオン性界面活性剤（例えば、ポリアルキルグリコールのアルキルエステルやアルキルフェニルエーテル等）、フッ素系界面活性剤、親水性高分子（例えば、ヒドロキシエチルセルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリエチレングリコール、ゼラチン等）を分散液中に含有させることも好ましい。
【００９０】
導電層粒子含有層形成用分散液は、前記吸着性化合物等の有機化合物の他にも帯電防止剤、ＵＶ吸収剤、可塑剤、高分子バインダー、カーボンナノ粒子、色素等の各種添加剤を目的に応じて添加してもよい。物性調整した後、インクジェット用のインクとして用いるのが好ましい。
【００９１】
導電性粒子含有層形成用分散液中の粒子濃度としては、０．５質量％以上であることが好ましく、更に好ましくは、１質量％〜３０質量％である。
【００９２】
（導電性粒子含有層から機能性層に変換する工程）
導電性粒子含有層に電磁波を照射することにより、焼成が行われ、機能性層を得ることができる。電磁波としては、後述するマイクロ波照射を行うことが好ましい。
【００９３】
本発明に係る機能性層としては、導電性粒子含有層を変換処理（具体的には、焼成処理である）して得られた導電層や、半導体活性層が好ましい。
【００９４】
本発明に係る導電層としては、例えば、電極であり、本発明の電子デバイスの好ましい一例である、薄膜トランジスタ素子を構成するゲート電極、ソース電極、ドレイン電極等を具体的に挙げることができる。
【００９５】
また、本発明に係る半導体活性層は、本発明の電子デバイスの好ましい一例である、薄膜トランジスタ素子を構成する半導体活性層として用いることができる。
【００９６】
本発明に係る導電性粒子含有層から機能性層への変換工程について、図３（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を用いて説明する。
【００９７】
図３（ａ）は、導電体２１の上に、導電性粒子含有層（金属酸化物導電膜ともいう）２２が配置されていることを示す模式図である。本発明の機能性層の製造方法においては、導電体２１の上に、導電性粒子含有層２２が直接または間接的に配置された後、図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように電磁波２３が照射される。
【００９８】
本発明では、導電性粒子含有層（金属酸化物導電膜）２２の表面積が、導電体２１の表面積以下であることが好ましい。
【００９９】
図３（ｂ）は、導電体２１上に導電性粒子含有層（金属酸化物導電膜）２２が直接配置されている一例を示す概略図である。
【０１００】
図３（ｂ）では、電磁波２３は、基材２０を介して導電性粒子含有層（金属酸化物導電膜）２２に照射され、本発明に係る機能性層（例えば、導電層や半導体活性層等）に変換される。
【０１０１】
図３（ｃ）は、導電体２１上に基材２０を介して導電性粒子含有層（金属酸化物導電膜）２２が配置されている一例を示す概略図である。
【０１０２】
図３（ｃ）では、電磁波２３は、導電性粒子含有層２２（金属酸化物導電膜）に直に照射され、本発明に係る機能性層（例えば、導電層や半導体活性層等）に変換される。
【０１０３】
本発明では、導電性粒子含有層（金属酸化物導電膜）２２と導電体２１との構成を図３（ａ）または図３（ｂ）に記載のようにして、電磁波２３を照射することにより、従来、電磁波照射時の放電などにより膜の亀裂発生などを効果的に防止することができた。
【０１０４】
また、電磁波２３を照射時の放電を防止する観点からは、本発明では、導電体２１と導電性粒子含有層（金属酸化物導電膜）２２との距離が１ｍｍ以下に配置されることが好ましい。
【０１０５】
（導電体）
本発明の機能性層の製造方法に係る導電体について説明する。
【０１０６】
本発明に係る導電体とは、金属酸化物材料が好ましく、中でも、高い導電性を持ちかつ電磁波を吸収する材料が好ましい。
【０１０７】
また、本発明に係る導電体は、例えば、図３（ａ）〜（ｃ）に示されるように、導電性粒子含有層（図３（ｂ）、図３（ｃ）においては、金属酸化物導電膜と記載される）に対して、対向配置される。
【０１０８】
また、本発明に係る導電体の好ましい比抵抗としては、１×１０−４Ωｃｍ〜１×１０２Ωｃｍの範囲であることが好ましく、更に好ましくは、１×１０−２Ωｃｍ〜１Ωｃｍの範囲に調整することである。
【０１０９】
理由は定かではないが、本発明の導電体は、マイクロ波により形成しようとする機能層自身にマイクロ波が必要以上に集中してしまうことを防ぎ、尚且つ自ら吸収した余分なマイクロ波エネルギーを熱変換及び／またはアースすることより機能層からの放電を防止していると考えている。
【０１１０】
その様な観点から、導電性が高くとも束縛の緩い自由電子をもつ金属は、自身が放電してしまう可能性が高いことや自由電子の運動のため電磁波を反射してしまうことから本発明の導電体には含まれない。
【０１１１】
また、同様の観点から縮退伝導により室温から高温域まで比較的高い導電性を示す、ドープされたＳｉ、Ｉｎ酸化物、Ｚｎ酸化物、Ｓｎ酸化物等のいわゆる導電性金属酸化物が好ましい。
【０１１２】
更には、これら導電性金属酸化物の内部に粒界等の抵抗が高い部分があると、その部分で放電を起こす危険性があるので単結晶で作成されたものが好ましい。
【０１１３】
また、このような電磁波吸収能を有する導電体の上に、本発明に係る導電性粒子含有層（例えば、導電層の前駆体層、半導体活性層の前駆体層等が挙げられる）を直接または間接的に配置した後に、電磁波の照射を行うことで、導電性粒子含有層を導電層に変換するのみでなく、その近傍も高温に調整できるので、例えば、金属酸化物半導体の前駆体を含む導電性粒子含有層を半導体活性層への変換などを進行させることも可能である。
【０１１４】
（電磁波の照射）
本発明に係る電磁波について説明する。
【０１１５】
本発明に係る電磁波の照射による導電性粒子含有層を機能性層に変換する工程においては、マイクロ波照射が好ましく、更に好ましくは、酸素の存在下にてマイクロ波を照射がすることが好ましい。
【０１１６】
マイクロ波としては、０．３ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの周波数を持つマイクロ波等が挙げられ、携帯通信で用いられる０．８ＭＨｚ及び１．５ＧＨｚ帯、２ＧＨｚ帯、アマチュア無線、航空機レーダー等で用いられる１．２ＧＨｚ帯、電子レンジ、構内無線、ＶＩＣＳ等で用いられる２．４ＧＨｚ帯、船舶レーダー等に用いられる３ＧＨｚ帯、その他ＥＴＣの通信に用いられる５．６ＧＨｚ等は全て電磁波の範疇に入る電磁波等が好ましいが、特に好ましく用いられるのは、周波数０．３ＧＨｚ〜５０ＧＨｚのマイクロ波である。
【０１１７】
金属塩材料を含む導電性粒子含有層にマイクロ波を照射することで、金属塩材料中の電子が振動し、ジュール熱が発生して導電性粒子含有層が内部から、均一に加熱される。
【０１１８】
本発明に係る機能性層の製造方法においては、例えば、ガラスや樹脂等の基板の上に、本発明に係る導電性粒子含有層を形成してもよいが、その場合、マイクロ波領域に吸収が殆どないいため、基板自体は、ほとんど発熱せずに薄膜部のみを選択的に加熱し熱酸化、半導体活性層（金属酸化物半導体を含む層である）または導電層（導電性材料を含む層である）に変換することが可能である。
【０１１９】
マイクロ波加熱においては一般的に、マイクロ波吸収は吸収が強い物質に集中し、且つ、非常に短時間で５００℃〜６００℃まで昇温することが可能なため、本発明にマイクロ波照射を適用した場合には、基材自身には、ほとんど電磁波による加熱の影響を与えず、短時間で導電性粒子含有層のみを酸化反応が起きる温度まで昇温でき、導電性粒子含有層を本発明に係る機能性層に変換することができる。
【０１２０】
また、加熱温度、加熱時間は照射するマイクロ波の出力、照射時間で制御することが可能であり、前駆体材料、基板材料に合わせて調整することが可能である。
【０１２１】
この様に、本発明に係る導電性粒子は、セラミクスと同様に選択的に短時間で均一に、且つ、高温まで加熱できる。
【０１２２】
導電性粒子を含有する導電性粒子含有層に酸素の存在下で、マイクロ波照射を行って、機能性層（例えば、半導体活性層や導電層等）への変換を行う方法は、短時間で選択的に加熱酸化反応を進行させる観点から好ましい方法である。
【０１２３】
但し、熱伝導により少なからず基材にも熱が伝わるため、特に樹脂基板等の耐熱性の低い基材の場合は、マイクロ波の出力、照射時間、更には照射回数を制御し、基板温度が５０℃〜２００℃、前駆体を含有する薄膜の表面温度が２００℃〜６００℃の範囲に調整することが好ましい。
【０１２４】
電磁波を照射する工程における、導電性粒子含有層の表面の温度、基板の温度等は熱電対を用いた表面温度計、また非接触の表面温度計により測定が可能である。
【０１２５】
（導電層）
本発明に係る導電層について説明する。
【０１２６】
本発明に係る前駆体層が、電磁波を吸収する粒子と上記の金属微粒子を含有している場合には、電磁波照射により変換処理して得られた機能性層は導電層として好ましく用いることができる。
【０１２７】
本発明に係る導電層としては、本発明の電子デバイス、該電子デバイスの一例である薄膜トランジスタ素子等の電極として好ましく用いられる。
【０１２８】
具体的には、本発明の電子デバイスの好ましい一例である薄膜トランジスタ素子を構成するソース電極、ドレイン電極、ゲート電極等の電極に用いられる導電性材料を含有する導電層であることが好ましい。
【０１２９】
本発明に係る導電層は、構成材料として、硝酸塩、硫酸塩、燐酸塩、炭酸塩、酢酸塩または蓚酸塩から選ばれる金属塩及び／または金属ナノ粒子と金属酸化物微粒子を含む前駆体層に電磁波照射を行い、機能性層として、導電性材料を含む導電層に変換されたものである。
【０１３０】
また、電磁波を照射し、電磁波を吸収する粒子が発熱することにより加熱処理がされるわけであるが、酸化による金属酸化物半導体や導電性材料への変換を迅速に行う観点からは、酸素存在下、マイクロ波の照射により加熱及び酸化処理が行われることが好ましい。
【０１３１】
（半導体活性層）
本発明に係る半導体活性層について説明する。
【０１３２】
本発明に係る半導体活性層とは、金属酸化物半導体の前駆体として硝酸塩、硫酸塩、燐酸塩、炭酸塩、酢酸塩または蓚酸塩から選ばれる金属塩及び金属酸化物の金属成分を含む導電性粒子を用いて、金属酸化物半導体の前駆体となる導電性粒子含有層を設けた後、該導電性粒子含有層に電磁波を照射することにより金属酸化物半導体を含有する層（半導体活性層）に変換したものが好ましい。
【０１３３】
（金属酸化物半導体）
半導体活性層の含有される金属酸化物半導体としては、単結晶、多結晶、非晶質のいずれの状態も使用可能であるが、好ましくは非晶質の酸化物が用いられる。
【０１３４】
金属酸化物半導体の前駆体となる金属化合物材料から形成された、本発明に係る金属酸化物である非晶質酸化物の電子キャリア濃度は１０１８／ｃｍ３未満が実現されていればよい。
【０１３５】
形成された金属酸化物半導体に含まれる金属原子は、上記の前駆体（前駆体材料等ともいう）の記述に挙げたものと同様に、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）、亜鉛（Ｚｎ）、また、その他の金属として、ガリウム（Ｇａ）をその組成に含むものが好ましい。
【０１３６】
また、これらの金属を成分として含む前駆体溶液を作製する場合、好ましい金属の組成比としては、Ｉｎ、Ｓｎの金属塩から選ばれる塩に含有される金属（金属Ａ）と、Ｇａ、Ａｌの金属塩から選ばれる塩に含有される金属（金属Ｂ）と、Ｚｎの金属塩に含有される金属（金属Ｃ＝Ｚｎ）とのモル比率（金属Ａ：金属Ｂ：金属Ｃ）が、以下の関係式を満たすことが好ましい。
【０１３７】
金属Ａ：金属Ｂ：金属Ｃ＝１：０．２〜１．５：１〜５
金属塩としては、硝酸塩が最も好ましいので、Ｉｎ、Ｓｎ（金属Ａ）と、Ｇａ、Ａｌ（金属Ｂ）と、Ｚｎ（金属Ｃ）とのモル比率（Ａ：Ｂ：Ｃ）が、上記の関係式を満たすように、各金属の硝酸塩を、水を主成分とした溶媒に溶解・形成した塗布液を用いて金属無機塩を含む前駆体薄膜を塗布により形成することが好ましい。
【０１３８】
電子キャリア濃度は室温で測定する場合の値である。室温とは、例えば２５℃であり、具体的には０℃〜４０℃程度の範囲から適宜選択されるある温度である。
【０１３９】
尚、本発明に係るアモルファス酸化物の電子キャリア濃度は、０℃〜４０℃の範囲全てにおいて、１０１８／ｃｍ３未満を充足していなくてもよい。
【０１４０】
例えば、２５℃において、キャリア電子密度１０１８／ｃｍ３未満が実現されていればよい。また、電子キャリア濃度を更に下げ、１０１７／ｃｍ３以下、より好ましくは１０１６／ｃｍ３以下にするとノーマリーオフのＴＦＴが歩留まり良く得られる。
【０１４１】
電子キャリア濃度の測定は、ホール効果測定により求めることができる。
【０１４２】
金属酸化物半導体を含有する半導体活性層の膜厚としては、得られたトランジスタの特性は、半導体膜の膜厚に大きく左右される場合が多く、その膜厚は、半導体により異なるが、一般に１μｍ以下が好ましく、特に好ましくは１０ｎｍ〜３００ｎｍの範囲である。
【０１４３】
また、本発明においては、前駆体材料（金属塩）、組成比、製造条件などを制御して、例えば、電子キャリア濃度を、１０１２／ｃｍ３以上１０１８／ｃｍ３未満であることが好ましく、更に好ましくは１０１３／ｃｍ３以上１０１７／ｃｍ３以下であり、１０１５／ｃｍ３以上１０１６／ｃｍ３以下の範囲にすることが特に好ましい。
【０１４４】
（半導体活性層または導電層の膜厚）
金属イオンの酸化処理により形成される、金属酸化物半導体を含む半導体活性層または導電性材料を含む導電層の膜厚は１ｎｍ〜２００ｎｍ、より好ましくは５ｎｍ〜１００ｎｍが好ましい。
【０１４５】
（電子デバイス）
本発明の電子デバイスについて説明する。
【０１４６】
本発明に係導電性粒子含有層は、各種の素子、また電子回路等の形成に用いることができ、基板上に導電性粒子含有層を直接または間接的に塗布等により形成後、機能性層への変換を行うことによって低温プロセスでの半導体活性層や導電層の製造が可能であり、樹脂基板を用いる電子デバイス、中でも、特に薄膜トランジスタ素子（ＴＦＴ素子）の製造に好ましく適用することができる。
【０１４７】
また、導電性粒子含有層は、形成後、電磁波照射の前に、例えば、酸素プラズマ、ＵＶオゾン洗浄等のドライ洗浄プロセスによって洗浄し、導電性粒子含有層の中または前記導電性粒子層中の表面に存在し、不純物の原因となる有機物を分解、洗浄して、金属成分以外の有機物を排除しておくことも好ましい。
【０１４８】
次に、本発明の機能性層の製造方法により製造された電子デバイスの中でも、特に好ましく用いられる薄膜トランジスタ素子を例に挙げて説明する。
【０１４９】
《薄膜トランジスタ素子》
本発明の電子デバイスの好ましい一例である薄膜トランジスタ素子について図１を用いて説明する。
【０１５０】
本発明の機能性層の製造方法で得られた導電層を有する電子デバイスは、半導体活性層を有する薄膜トランジスタ素子に好適に用いることができる。
【０１５１】
（素子構成）
図１は、本発明の薄膜トランジスタ素子の構成例を示す断面図である。
【０１５２】
本発明の電極の製造方法により製造した回路パターンを用いた薄膜トランジスタ素子の構成例を、断面図にて図１（ａ）〜（ｆ）に示す。図１において、半導体層１は、ソース電極２、ドレイン電極３が、これをチャネルとして連結するよう構成されることが好ましい。
【０１５３】
同図（ａ）は、基板６上に本発明の方法によりソース電極２及びドレイン電極３を形成した後、両電極間に半導体層１を形成し、その上にゲート絶縁層５を形成し、更にその上にゲート電極４を形成して薄膜トランジスタ素子を形成したものである。同図（ｂ）は、半導体層１を、（ａ）では両電極間に形成したものを、コート法等を用いて電極及び支持体表面全体を覆うように形成して、薄膜トランジスタ素子を形成したものである。同図（ｃ）は、基板６上に先ず半導体層１を形成し、その後、本発明の方法によりソース電極２、ドレイン電極３を形成し、その上にゲート絶縁層５、ゲート電極４を形成して、薄膜トランジスタ素子を形成したものである。同図（ｄ）は、基板６上にゲート電極４を金属箔等で形成した後、絶縁層５を形成し、その上に本発明の方法によりソース電極２及びドレイン電極３を形成し、該電極間に半導体層１を形成して、薄膜トランジスタ素子を形成したものである。その他、同図（ｅ）、（ｆ）に示すような構成を取ることもできる。尚、本発明に置いては基板に熱的なダメージを伝えにくくする目的で、基板と半導体層の間にゲート絶縁膜が構成される、例えば図１（ｄ）〜（ｆ）の構成が好ましい。
【０１５４】
図２は、本発明の薄膜トランジスタ素子が複数配置される薄膜トランジスタシートの一例の概略等価回路図である。
【０１５５】
薄膜トランジスタシート１０はマトリクス配置された多数の薄膜トランジスタ素子１４を有する。１１は各薄膜トランジスタ素子１４のゲート電極のゲートバスラインであり、１２は各薄膜トランジスタ素子１４のソース電極のソースバスラインである。各薄膜トランジスタ素子１４のドレイン電極には、出力素子１６が接続され、この出力素子１６は例えば液晶、電気泳動素子等であり、表示装置における画素を構成する。図示の例では、出力素子１６として液晶が、抵抗とコンデンサからなる等価回路で示されている。１５は蓄積コンデンサ、１７は垂直駆動回路、１８は水平駆動回路である。
【０１５６】
このような、基板上にＴＦＴ素子を２次元的に配列した薄膜トランジスタシートの作製に本発明の方法を用いることができる。
【０１５７】
また、本発明の薄膜トランジスタ素子上には、保護層を設けることも可能である。保護層としては後述する無機酸化物または無機窒化物等が挙げられ、上述した大気圧プラズマ法で形成するのが好ましい。
【０１５８】
以下、薄膜トランジスタ素子を構成する各要素について説明する。
【０１５９】
《基板（基盤、基材等ともいう）》
本発明に用いられる基板について説明する。
【０１６０】
基板を構成する支持体材料としては、種々の材料が利用可能であり、例えば、ガラス、石英、酸化アルミニウム、サファイア、チッ化珪素、炭化珪素等のセラミック基板、シリコン、ゲルマニウム、ガリウム砒素、ガリウム燐、ガリウム窒素等半導体基板、紙、不織布等を用いることができるが、本発明において支持体は樹脂からなることが好ましく、例えばプラスチックフィルムシートを用いることができる。プラスチックフィルムとしては、例えば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）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンスルフィド、ポリアリレート、ポリイミド、ボリカーボネート（ＰＣ）、セルローストリアセテート（ＴＡＣ）、セルロースアセテートプロピオネート（ＣＡＰ）等からなるフィルム等が挙げられる。プラスチックフィルムを用いることで、ガラス基板を用いる場合に比べて軽量化を図ることができ、可搬性を高めることができるとともに、衝撃に対する耐性を向上できる。
【０１６１】
《ゲート絶縁層》
本発明の薄膜トランジスタ素子のゲート絶縁層（膜）としては、種々の絶縁膜を用いることができるが、特に、比誘電率の高い無機酸化物皮膜が好ましい。無機酸化物としては、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化スズ、酸化バナジウム、チタン酸バリウムストロンチウム、ジルコニウム酸チタン酸バリウム、ジルコニウム酸チタン酸鉛、チタン酸鉛ランタン、チタン酸ストロンチウム、チタン酸バリウム、フッ化バリウムマグネシウム、チタン酸ビスマス、チタン酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ストロンチウムビスマス、タンタル酸ニオブ酸ビスマス、トリオキサイドイットリウム等が挙げられる。それらのうち好ましいのは、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタンである。窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の無機窒化物も好適に用いることができる。
【０１６２】
上記皮膜の形成方法としては、真空蒸着法、分子線エピタキシャル成長法、イオンクラスタービーム法、低エネルギーイオンビーム法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、大気圧プラズマ法等のドライプロセスや、スプレーコート法、スピンコート法、ブレードコート法、ディップコート法、キャスト法、ロールコート法、バーコート法、ダイコート法等の塗布による方法、印刷やインクジェット等のパターニングによる方法等のウェットプロセスが挙げられ、材料に応じて使用できる。
【０１６３】
ウェットプロセスは、無機酸化物の微粒子を、任意の有機溶剤あるいは水に必要に応じて界面活性剤等の分散補助剤を用いて分散した液を塗布、乾燥する方法や、酸化物前駆体、例えばアルコキシド体の溶液を塗布、乾燥する、いわゆるゾルゲル法が用いられる。これらのうち好ましいのは、大気圧プラズマ法である。
【０１６４】
ゲート絶縁層（膜）が陽極酸化膜または該陽極酸化膜と絶縁膜とで構成されることも好ましい。陽極酸化膜は封孔処理されることが望ましい。陽極酸化膜は、陽極酸化が可能な金属を公知の方法により陽極酸化することにより形成される。
【０１６５】
陽極酸化処理可能な金属としては、アルミニウムまたはタンタルを挙げることができ、陽極酸化処理の方法には特に制限はなく、公知の方法を用いることができる。
【０１６６】
また有機化合物皮膜としては、ポリイミド、ポリアミド、ポリエステル、ポリアクリレート、光ラジカル重合系、光カチオン重合系の光硬化性樹脂、あるいはアクリロニトリル成分を含有する共重合体、ポリビニルフェノール、ポリビニルアルコール、ノボラック樹脂等を用いることもできる。
【０１６７】
無機酸化物皮膜と有機酸化物皮膜は積層して併用することができる。またこれら絶縁膜の膜厚としては、一般に５０ｎｍ〜３μｍの範囲が好ましく、更に好ましくは、１００ｎｍ〜１μｍの範囲である。
【０１６８】
《有機エレクトロルミネッセンス素子（有機ＥＬ素子ともいう）》
本発明の電子デバイスの好ましい一例である薄膜トランジスタ素子は、有機エレクトロルミネッセンス素子に好ましく用いることができる。次に、有機ＥＬ素子の作製方法について説明する。
【０１６９】
薄膜トランジスタ素子（有機ＥＬ素子の場合、スイッチング薄膜トランジスタ素子や、駆動薄膜トランジスタ素子等が一般的に具備される）を有する基板上に、電極用物質、例えば陽極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは１０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように、蒸着やスパッタリング等の方法により陽極を作製する。
【０１７０】
該陽極上に正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層等からなる各層薄膜を形成した後、その上に陰極用物質からなる薄膜を１μｍ以下、好ましくは５０ｎｍ〜２００ｎｍの範囲の膜厚になるように形成し、陰極を設けることにより、有機ＥＬ素子が得られる。
【０１７１】
本発明に用いられる有機ＥＬ素子は、陰極形成を本発明の電極の製造方法で行うことにより、有機物層にダメージを与えることなく、より簡便に有機物上に陰極を形成することが可能となる。更には、正孔注入層、正孔輸送層、発光層、正孔阻止層、電子輸送層、電子注入層からなる各有機薄膜層を全て塗布で形成し、更には、陰極も本発明の機能性層の製造方法で製造することにより、飛躍的に生産効率を高めることが可能となる。
【０１７２】
このようにして得られた有機ＥＬ素子に、直流電圧を印加する場合には、陽極を＋、陰極を−の極性として電圧５Ｖ〜４０Ｖ程度を印加すると、発光が観測できる。また、逆の極性で電圧を印加しても電流は流れずに発光は全く生じない。
【０１７３】
更に、交流電圧を印加する場合には、陽極が＋、陰極が−の状態になったときのみ発光する。尚、印加する交流の波形は任意でよい。
【実施例】
【０１７４】
以下、本発明を具体的に説明するが、本発明の態様はこれらに限定されない。【０１７５】
尚、実施例に用いる化合物の構造を下記に示す。【０１７６】
【化１】
0005578078.tif 000002
【０１７７】
実施例１
《薄膜トランジスタ素子１の製造》：ボトムゲート・トップコンタクト構成
本発明の薄膜トランジスタの製造プロセスの一例について図４を基に説明する。【０１７８】
支持体６（ガラス基板）を用いてスパッタにてＩＴＯ膜を作製、パターニングしてゲート電極４とした（厚み１００ｎｍ）。【０１７９】
次いで、大気圧プラズマＣＶＤ法により、厚さ２００ｎｍの酸化珪素からなるゲート絶縁膜５を形成した（図４（１））。【０１８０】
尚、大気圧プラズマ処理装置は、特開２００３−３０３５２０号公報に記載の図６に準じた装置を用いた。【０１８１】
（使用ガス）
不活性ガス：ヘリウム９８．２５体積％
反応性ガス：酸素ガス１．５体積％
反応性ガス：テトラエトキシシラン蒸気（ヘリウムガスにてバブリング）０．２５体積％
（放電条件）
高周波電源：１３．５６ＭＨｚ
放電出力：１０Ｗ／ｃｍ２
（電極条件）
電極は、冷却水による冷却手段を有するステンレス製ジャケットロール母材に対して、セラミック溶射によるアルミナを１ｍｍ被覆し、その後、テトラメトキシシランを酢酸エチルで希釈した溶液を塗布乾燥後、紫外線照射により封孔処理を行い、表面を平滑にしてＲｍａｘ５μｍとした誘電体（比誘電率１０）を有するロール電極であり、アースされている。一方、印加電極としては、中空の角型のステンレスパイプに対し、上記同様の誘電体を同条件にて被覆した。【０１８２】
次ぎに、半導体前駆体材料として、下記ビシクロポルフィリン化合物の０．８ｇをクロロホルム１．２５ｇに溶解した溶液をインクとして用いてインクジェット法によりゲート絶縁膜上のチャネル形成部に吐出、乾燥して成膜し、膜厚３０ｎｍの導電性粒子含有層（半導体活性層の形成に用いられる）１′を形成した（図４（２））。【０１８３】
その後、支持体６のもう一方の面（導電性粒子含有層１′を有する面の反対側）に導電体７（Ｓｂ３＋イオンを重ドープしたシリコンウエハー（比抵抗：２×１０−２Ωｃｍ））を配置し、次いで、酸素と窒素の分圧が１：１の雰囲気下、大気圧条件で、５００Ｗの出力でマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を照射した。マイクロ波の照射は、電磁波出力を調整しながら２００℃で１５分間保持した。【０１８４】
マイクロ波を照射することで、導電性粒子含有層（半導体活性層の形成に用いられる）１′は、ＩＴＯから形成されたゲート電極４が最初に高温まで昇温し、ゲート絶縁層５上のチャネル形成部の導電性粒子含有層（半導体活性層の形成に用いられる）１′（ビシクロポルフィリン化合物の含有層である）も電極部と同程度まで加熱され、熱分解することで（ＴＢＰ：テトラベンゾポルフィリン銅錯体）膜に変換され、厚さ５０ｎｍの半導体活性層１が形成された（図４（３））。【０１８５】
次に、導電体７（Ｓｂ３＋イオンを重ドープしたシリコンウエハー（比抵抗：２×１０−２Ωｃｍ））と支持体６とを離し、マスクを介して金を蒸着することで、ソース電極２、ドレイン電極３を形成し薄膜トランジスタ素子１を製造した（図４（４））。【０１８６】
それぞれのサイズは、幅１０μｍ、長さ５０μｍ（チャネル幅）厚さ５０ｎｍであり、ソース電極、ドレイン電極の距離（チャネル長）は１５μｍとなるようにした。【０１８７】
得られた薄膜トランジスタ素子１は、ｐ型のエンハンスメント動作を示した。ドレインバイアスを−１０Ｖとし、ゲートバイアスを＋１０Ｖから−４０Ｖまで掃引時、ドレイン電流の増加（伝達特性）が観測された。【０１８８】
その飽和領域から見積もられた移動度は１．０ｃｍ２／Ｖｓ、Ｏｎ／Ｏｆｆ比は６桁であり、良好に駆動し、ｐ型のエンハンスメント動作を示した。【０１８９】
上記のドレイン電流の増加から、本発明の機能性層の製造方法を用いて得られた半導体活性層１は、マイクロ波照射による異常放電にもとづく、照射領域での亀裂発生や構成材料の炭化等による劣化が適切に防止されていることが明らかである。【０１９０】
実施例２
《薄膜トランジスタ素子２の製造》：ボトムゲート・トップコンタクト構成
本発明の薄膜トランジスタの製造例の一例について図５を基に説明する。【０１９１】
支持体６（ガラス基板）を用い、基板温度を１００℃に保って、金ナノ粒子インク（特開平１１−８０６４７号公報に記載の方法に準じた方法で作製）をインクジェット法にてゲート電極様にパターニングし、膜厚１００ｎｍの電極形成用の導電性粒子含有層４′を形成した（図５（１））。【０１９２】
次いで、（ゲート）電極形成用の導電性粒子含有層４′上にＩＴＯナノ微粒子インク（シーアイ化成  ＮａｎｏＴｅｋ  Ｓｌｕｒｒｙ  ＩＴＯ（トルエン））を用い同様にしてインクジェット法にてＩＴＯ微粒子からなる電磁波吸収層４″をパターニング成膜した（厚み５０ｎｍ）（図５（２））。【０１９３】
次いで、アクアミカＮＮ１１０（パーヒドロポリシラザン／キシレン溶液：ＡＺエレクトロニックマテリアル製）を用いて絶縁膜前駆体材料層５′を形成し（厚み２００ｎｍ）、更に乾燥後、チャネル形成部に、Ｉｎ、Ｚｎ、Ｇａ塩を混合した、半導体活性層形成用の導電性粒子含有層１′をインクジェット法によりパターニング形成し、更に、ソース電極、ドレイン電極パターンに従い、前記ＩＴＯ微粒子ナノインクを用いてインクジェット法により、ソース電極前駆体膜２′、ドレイン電極前駆体膜３′を各々形成した（図５（３））。【０１９４】
次いで、電極形成用の導電性粒子含有層４′、電磁波吸収層４″、絶縁膜前駆体材料層５′、半導体活性層形成用の導電性粒子含有層１′、ソース電極前駆体膜２′、ドレイン電極前駆体膜３′が形成された支持体６（ガラス基板）のもう一方の面に導電体７を配置した後、下記のようにマイクロ波照射を行った。【０１９５】
尚、導電体７は、マイクロ波照射時のみ、支持体６（ガラス基板）に配置され、マイクロ波照射後は、導電体７は分離される。【０１９６】
即ち、酸素と窒素の分圧が１：１の雰囲気下、大気圧条件で、５００Ｗの出力でマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を照射した。マイクロ波の照射は、１サイクルを９０ｓｅｃとし、４サイクル行った。【０１９７】
前記電磁波吸収層４″（ゲート電極）また、ＩＴＯからなるソース電極前駆体膜２′、ドレイン電極前駆体膜３′はマイクロ波の吸収によって発熱し、電極形成用の導電性粒子含有層４′、絶縁膜前駆体材料層５′、半導体活性層形成用の導電性粒子含有層１′、ソース電極前駆体膜２′及びドレイン電極前駆体膜３′は、各々ゲート電極、ゲート絶縁層５、半導体活性層１、ソース電極２及びドレイン電極３に同時に変換され、薄膜トランジスタ素子２が形成された（図５（４））。【０１９８】
作製した薄膜トランジスタ素子２は、移動度は５ｃｍ２／Ｖｓ以上であり、Ｏｎ／Ｏｆｆ比は５桁以上であり、良好に駆動し、ゲート電極、絶縁層、半導体活性層、ソース電極及びドレイン電極への変換が行われたことがわかる。【０１９９】
本発明の薄膜トランジスタ素子２が良好な特性を示していることから、本発明の機能性層の製造方法を用いて得られた、ゲート電極、ゲート絶縁層５、半導体活性層１、ソース電極２及びドレイン電極３の各々が、製造時のマイクロ波照射による異常放電にもとづく、照射領域での亀裂発生が適切に防止されていることが明らかである。
【符号の説明】
【０２００】
１  半導体活性層
２  ソース電極
３  ドレイン電極
４  ゲート電極
５  ゲート絶縁層
１０  薄膜トランジスタシート
１１  ゲートバスライン
１２  ソースバスライン
１４  薄膜トランジスタ素子
１５  蓄積コンデンサ
１６  出力素子
１７  垂直駆動回路
１８  水平駆動回路
【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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