(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソース電極と、
前記ソース電極と分離して設置されるドレイン電極と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極に電気的に接続される半導体層と、
絶縁層と、
前記絶縁層により、前記半導体層と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と絶縁状態で設置されるゲート電極と、を含む薄膜トランジスタにおいて、
前記ソース電極、前記ドレイン電極及びゲート電極の少なくとも一つが複数のカーボンナノチューブからなる金属性のカーボンナノチューブ構造体からなり、
前記金属性のカーボンナノチューブ構造体が、少なくとも一枚の金属性のカーボンナノチューブフィルムを含むことを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項２】
前記金属性のカーボンナノチューブ構造体が、複数枚のカーボンナノチューブフィルムを含み、該カーボンナノチューブフィルムがいずれか方向に沿って、積層して設置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。
【請求項３】
前記金属性のカーボンナノチューブフィルムが、同じ方向に沿って配列され、金属性を有する複数のカーボンナノチューブを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４】
前記金属性のカーボンナノチューブフィルムが、絡み合って、金属性を有する複数のカーボンナノチューブを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項５】
前記金属性のカーボンナノチューブフィルムが、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列され、金属性を有する複数のカーボンナノチューブを含むことを特徴とする、請求項１または２に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項６】
前記ソース電極、前記ドレイン電極及び前記ゲート電極が、全て金属性のカーボンナノチューブ構造体であることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタに関し、特にカーボンナノチューブを含む薄膜トランジスタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ  Ｆｉｌｍ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、ＴＦＴ）は、パネル表示装置に広く応用される。従来の薄膜トランジスタは、主に、ゲート電極、絶縁層、半導体層、ソース電極及びドレイン電極を含む。前記ソース電極及び前記ドレイン電極は、分離して設置され、前記半導体層と電気的に接続される。前記ゲート電極は、前記絶縁層に設置され、該絶縁層により前記半導体層、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と分離して絶縁する。前記半導体層の、前記ソース電極とドレイン電極との間に位置される領域には、チャンネル領域が形成される。
【０００３】
前記薄膜トランジスタのゲート電極、ソース電極及びドレイン電極は、導電材料からなる。該導電材料は、金属又は合金である。前記ゲート電極に電圧を印加すると、前記絶縁層により該ゲート電極と分離して設置された前記半導体層におけるチャンネル領域で、キャリヤーが蓄積することができる。該キャリヤーが所定の程度に蓄積する場合、前記半導体層に電気的に接続される前記ソース電極及び前記ドレイン電極が電気的に接続されるので、前記ソース電極から前記ドレイン電極に流れる電流がある。
【０００４】
従来技術として、薄膜トランジスタは、半導体層の材料がアモルファスシリコン、多結晶シリコン又は有機半導体重合体であり、絶縁層の材料が窒化珪素などの絶縁材料であり、ソース電極、ドレイン電極及びゲート電極が導電金属層である（非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】“Ｎｅｗ  ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ  ｉｎ  ｔｈｉｎ  ｆｉｌｍ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ  ｒｅｓｅａｒｃｈ”、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｎｏｎ−Ｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ  Ｓｏｌｉｄｓ、２００２年、第２９９−３０２巻、第１３０４〜１３１０頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、導電金属層のソース電極、ドレイン電極及びゲート電極は機械強度が良くなく、靭性を有する薄膜トランジスタに応用される場合、前記導電金属層は基板が曲がることにより落ち、壊れやすいので、前記薄膜トランジスタは、耐用性が良くなく、寿命が短いという欠点がある。また、導電金属層のソース電極、ドレイン電極及びゲート電極は耐熱性が良くないので、前記薄膜トランジスタは、壊れやすいという欠点がある。
【０００７】
従って、本発明は、大きなキャリヤーの移動度を有し、速い応答速度を有し、高い強靭性及び耐熱性を有する薄膜トランジスタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
薄膜トランジスタは、ソース電極と、前記ソース電極と分離して設置されるドレイン電極と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極に電気的に接続される半導体層と、絶縁層と、前記絶縁層により、前記半導体層と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極と絶縁状態で設置されるゲート電極と、を含む。前記ソース電極、前記ドレイン電極及びゲート電極の少なくとも一つは金属性のカーボンナノチューブ構造体を含む。
【０００９】
前記金属性のカーボンナノチューブ構造体は、少なくとも一枚の金属性のカーボンナノチューブフィルム又は少なくとも一つの金属性のカーボンナノチューブワイヤを含む。
【００１０】
前記金属性のカーボンナノチューブフィルムは、同じ方向に沿って配列され、金属性を有する複数のカーボンナノチューブを含む。
【００１１】
前記金属性のカーボンナノチューブフィルムは、絡み合って、金属性を有する複数のカーボンナノチューブを含む。
【００１２】
前記金属性のカーボンナノチューブフィルムは、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列され、金属性を有する複数のカーボンナノチューブを含む。
【００１３】
前記金属性のカーボンナノチューブワイヤは、束状構造又はねじれたワイヤ構造である。
【発明の効果】
【００１４】
従来の薄膜トランジスタと比べると、本発明の薄膜トランジスタにおいて、金属性を有するカーボンナノチューブが優れた力学性能を有するので、該金属性を有するカーボンナノチューブからなる金属性のカーボンナノチューブ構造体は、優れた靭性と機械強度を有する。従って、金属性のカーボンナノチューブ構造体からなる前記ソース電極、前記ドレイン電極及び／又は前記ゲート電極を採用した薄膜トランジスタは、優れた靭性及び耐用性を有する。
【００１５】
前記金属性のカーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが高温で影響を受けないので、該カーボンナノチューブ構造体からなる前記ソース電極、前記ドレイン電極及び／又は前記ゲート電極は、高温で正常に作動することができる。従って、前記薄膜トランジスタは、優れた耐熱性を有する。
【００１６】
前記金属性のカーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが優れた導電性を有し、該金属性のカーボンナノチューブ構造体に均一的に配列されるので、該カーボンナノチューブ構造体からなる前記ソース電極、前記ドレイン電極及び／又は前記ゲート電極は、均一な抵抗及び優れた導電性を有する。
【００１７】
前記金属性を有するカーボンナノチューブが大きな熱伝導率を有するので、前記薄膜トランジスタの作動において発生する熱量を放出することができる。従って、前記薄膜トランジスタを、大規模集積回路に応用する場合の放熱の問題を解決することができる。
【００１８】
前記半導体層が半導体性のカーボンナノチューブ構造体を採用する場合、該カーボンナノチューブ構造体において、半導体性を有する複数のカーボンナノチューブを含むので、前記薄膜トランジスタは、大きなキャリヤーの移動度を有し、該薄膜トランジスタの応答速度は、速くなる。更に、前記半導体層の材料と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の材料とが同じであるので、前記半導体層と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極との間の接触抵抗が小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施例１に係る薄膜トランジスタの断面図である。
【図２】本発明の実施例１に係る薄膜トランジスタにおけるカーボンナノチューブフィルムのＳＥＭ写真である。
【図３】図２に示すカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブセグメントの構造を示す図である。
【図４】本発明の実施例１に係る薄膜トランジスタが作動する時の構造を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る薄膜トランジスタの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【００２１】
（実施例１）
図１を参照すると、本発明の実施例１は、薄膜トランジスタ１０を提供する。該薄膜トランジスタ１０は、トップゲート型(Ｔｏｐ  Ｇａｔｅ  Ｔｙｐｅ)薄膜トランジスタであり、絶縁基板１１０の一つの表面に形成される。該薄膜トランジスタ１０は、ゲート電極１２０、絶縁層１３０、半導体層１４０、ソース電極１５１及びドレイン電極１５２を含む。
【００２２】
前記半導体層１４０は、前記絶縁基板１１０の表面に設置され、前記ソース電極１５１及び前記ドレイン電極１５２は、それぞれ前記半導体層１４０の表面に分離して設置され、該半導体層１４０に電気的に接続されている。前記絶縁層１３０は、前記半導体層１４０の表面に設置されている。前記ゲート電極１２０は、前記絶縁層１３０の表面に設置されている。該絶縁層１３０により、前記ゲート電極１２０を、前記半導体層１４０、前記ソース電極１５１及び前記ドレイン電極１５２と絶縁状態に設置する。前記半導体層１４０の、前記ソース電極１５１とドレイン電極１５２との間に位置される領域に、チャンネル１５６が形成される。
【００２３】
前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２は、前記半導体層１４０の、前記絶縁基板１１０に隣接する表面の反対側に分離して設置され、前記絶縁層１３０と前記半導体層１４０との間に位置される。この場合、前記ソース電極１５１、前記ドレイン電極１５２及び前記ゲート電極１２０は、前記半導体層１４０の同一側に位置され、コープレーナー型（Ｃｏｐｌａｎａｒ  Ｔｙｐｅ）薄膜トランジスタ１０を形成する。或いは、前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２は、それぞれ前記絶縁基板１１０及び前記半導体層１４０の間に分離して設置される。この場合、前記ソース電極１５１及び前記ドレイン電極１５２と、前記ゲート電極１２０とは、前記半導体層１４０の異なる側に位置され、スタガード型（Ｓｔａｇｇｅｒｅｄ  Ｔｙｐｅ）薄膜トランジスタ１０を形成する。前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２は、位置が制限されず、該ソース電極１５１と該ドレイン電極１５２が分離して設置し、前記半導体層１４０と電気的に接続することができる。例えば、前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２は前記半導体層１４０と同じ平面に設置されることができる。
【００２４】
前記絶縁基板１１０の材料は、例えば、シリコン、石英、セラミック、ガラス及びダイヤモンドなどの硬性材料又は例えば、プラスチック及び樹脂などの柔らかな材料である。本実施例において、前記絶縁基板１１０の材料は、ガラスであることが好ましい。該絶縁基板１１０は、前記薄膜トランジスタ１０を支持することに用いられる。
【００２５】
前記半導体層１４０の材料は、アモルファスシリコン、多結晶シリコン、有機半導体重合体又は半導体性のカーボンナノチューブ構造体などである。好ましくは、前記半導体層１４０は半導体性のカーボンナノチューブ構造体である。該半導体性のカーボンナノチューブ構造体は、複数の単層カーボンナノチューブ又は複数の二層カーボンナノチューブを含む。前記単層カーボンナノチューブの直径は、０．５ナノメートル〜５０ナノメートルであり、前記二層カーボンナノチューブの直径は、１．０ナノメートル〜５０ナノメートルである。好ましくは、前記カーボンナノチューブの直径は、１０ナノメートル以下である。
【００２６】
具体的には、前記の半導体性のカーボンナノチューブ構造体は、一枚のカーボンナノチューブフィルム又は積層された複数のカーボンナノチューブフィルムを含む。該カーボンナノチューブフィルムは、同じ方向に沿って配列され、半導体性を有する複数のカーボンナノチューブを含む。前記カーボンナノチューブフィルムは、カーボンナノチューブアレイから伸び出すことによって、形成されるものである。或いは、該カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で互いに引き付けあい絡み合って、半導体性を有する複数のカーボンナノチューブを含む。或いは、前記半導体性のカーボンナノチューブフィルムは、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列され、半導体性を有する複数のカーボンナノチューブを含む。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用して、カーボンナノチューブアレイを同じ方向又は異なる方向に沿って押して形成するものである。前記半導体性のカーボンナノチューブ構造体は、複数枚のカーボンナノチューブフィルムを含む場合、該カーボンナノチューブフィルムがいずれか方向に沿って、積層して設置することができる。
【００２７】
また、前記半導体のカーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブワイヤを含む。該カーボンナノチューブワイヤは、複数のカーボンナノチューブ束からなる束状構造のカーボンナノチューブワイヤ又は複数のカーボンナノチューブ束からなるねじれたワイヤ構造のカーボンナノチューブワイヤである。隣接するカーボンナノチューブ束は分子間力（ファンデルワールス力）で接続される。各々のカーボンナノチューブ束では、端と端が接続され、所定の方向に配列され、半導体性を有する複数のカーボンナノチューブを含む。
【００２８】
前記半導体層１４０は、長さが１．０マイクロメートル〜１００マイクロメートルであり、幅が１マイクロメートル〜１ミリメートルであり、厚さが０．５ナノメートル〜１００マイクロメートルである。前記チャンネル１５６は、長さが１マイクロメートル〜１００マイクロメートルであり、幅が１マイクロメートル〜１ミリメートルである。
【００２９】
本実施例において、前記半導体性のカーボンナノチューブ構造体は、積層された二枚のカーボンナノチューブフィルムを含む。隣接するカーボンナノチューブフィルムは分子間力で緊密に連接される。各々のカーボンナノチューブフィルムは、端と端とが分子間力で接続され、同じ方向に沿って配列され、半導体性を有する複数のカーボンナノチューブを含む。隣接するカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、配列される方向が角度αを成し、該角度αが０°である。該角度αはこれに制限されず、０°以上９０°以下でもよい。前記カーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、前記ソース電極１５１から前記ドレイン電極１５２への方向に沿って配列され、その両端がそれぞれ、前記ソース電極１５１及び前記ドレイン電極１５２に電気的に接続される。該半導体層１４０は、長さが５０マイクロメートルであり、幅が３００マイクロメートルであり、厚さが１マイクロメートルである。前記チャンネル１５６は、長さが４０マイクロメートルであり、幅が３００マイクロメートルである。
【００３０】
前記絶縁層１３０の材料は、窒化珪素、酸化珪素などの硬性材料又はベンゾシクロブテン（Ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、アクリル酸樹脂などの柔らかな材料である。前記絶縁層１３０の厚さは、５ナノメートル〜１００マイクロメートルである。本実施例において、前記絶縁層１３０は窒化珪素からなり、その厚さは２００ナノメートルである。勿論、前記半導体層１４０、前記ソース電極１５１及び前記ドレイン電極１５２と、ゲート電極１２０とを絶縁状態に設置することに限り、前記絶縁層１３０は、完全に前記ソース電極１５１、前記ドレイン電極１５２及び半導体層１４０を被覆しないように設置してもよい。例えば、前記ソース電極１５１及び前記ドレイン電極１５２は、前記半導体層１４０の前記絶縁基板１１０と隣接する表面の反対側に設置される場合、前記絶縁層１３０は、前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２との間に設置し、前記半導体層１４０だけを被覆してもよい。
【００３１】
前記ソース電極１５１、前記ドレイン電極１５２及び前記ゲート電極１２０の少なくとも一つは、金属性のカーボンナノチューブ構造体を含み、該金属性のカーボンナノチューブ構造体は、複数の金属性を有するカーボンナノチューブを含む。好ましくは、前記ソース電極１５１、前記ドレイン電極１５２及び前記ゲート電極１２０は、全て金属性のカーボンナノチューブ構造体である。
【００３２】
具体的には、前記金属性のカーボンナノチューブ構造体は、一枚のカーボンナノチューブフィルム又は積層された複数のカーボンナノチューブフィルムを含む。該カーボンナノチューブフィルムは、同じ方向に沿って配列され、金属性を有する複数のカーボンナノチューブを含む。前記カーボンナノチューブフィルムは、カーボンナノチューブアレイから伸び出すことによって、形成されるものである。或いは、該カーボンナノチューブフィルムは、分子間力で互いに絡み合って、金属性を有する複数のカーボンナノチューブを含む。或いは、前記金属性のカーボンナノチューブフィルムは、所定の方向に沿って配列されているか、または、異なる複数の方向に沿って配列され、金属性を有する複数のカーボンナノチューブを含む。前記カーボンナノチューブフィルムは、押し器具を利用して、カーボンナノチューブアレイを同じ方向又は異なる方向に沿って押して形成するものである。前記金属性のカーボンナノチューブ構造体は、複数枚のカーボンナノチューブフィルムを含む場合、該カーボンナノチューブフィルムがいずれか方向に沿って、積層して設置することができる。該金属性のカーボンナノチューブ構造体の厚さは、０．５ナノメートル〜１００マイクロメートルである。
【００３３】
また、前記金属性のカーボンナノチューブ構造体は、複数のカーボンナノチューブワイヤを含む。該カーボンナノチューブワイヤは、複数のカーボンナノチューブ束からなる束状構造のカーボンナノチューブワイヤ又は複数のカーボンナノチューブ束からなるねじれたワイヤ構造のカーボンナノチューブワイヤである。隣接するカーボンナノチューブ束は分子間力（ファンデルワールス力）で接続される。各々のカーボンナノチューブ束では、端と端とが接続され、所定の方向に配列され、金属性を有する複数のカーボンナノチューブを含む。
【００３４】
本実施例において、前記金属性のカーボンナノチューブ構造体は、積層された二枚のカーボンナノチューブフィルムを含み、隣接するカーボンナノチューブフィルムが分子間力で緊密に連接される。図２と図３を参照すると、各々のカーボンナノチューブフィルムにおいて、端と端で接続され、基本的に同じ長さの複数のカーボンナノチューブセグメント１４３を含む。各々のカーボンナノチューブセグメント１４３は、同じ方向に沿って、均一に配列され、金属性を有する複数のカーボンナノチューブ１４５からなり、各々の前記カーボンナノチューブ１４５が分子間力で緊密に連接される。前記二枚の積層されたカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブが配列される方向は、０°の角度を成す。該角度はこれに制限されず、０°以上９０°以下でもよい。前記の金属性のカーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブは、複数の単層カーボンナノチューブ、複数の二層カーボンナノチューブ又は複数の多層カーボンナノチューブを含む。前記単層カーボンナノチューブの直径は、０．５ナノメートル〜５０ナノメートルであり、前記二層カーボンナノチューブの直径は、１．０ナノメートル〜５０ナノメートルであり、前記多層カーボンナノチューブの直径は、１．５ナノメートル〜５０ナノメートルである。
【００３５】
前記カーボンナノチューブフィルムは、カーボンナノチューブアレイから伸び出すことによって、形成される。該カーボンナノチューブフィルムは、接着性を有するので、前記半導体層１４０及び前記絶縁層１３０の表面に直接接着することができる。具体的には、前記ソース電極１５１及び前記ドレイン電極１５２の前記半導体層１４０との位置が異なることによって、薄膜トランジスタを製造する工程が異なる。まず、前記絶縁基板１１０の表面に半導体層１４０を設置し、その後、金属性のカーボンナノチューブ構造体を前記半導体層１４０の表面に接着し、ソース電極１５１及びドレイン電極１５２を分離させ、ソース電極１５１及びドレイン電極１５２を形成するようになる。或いは、金属性のカーボンナノチューブ構造体を前記絶縁基板１１０の表面に接着し、ソース電極１５１及びドレイン電極１５２を分離させ、ソース電極１５１及びドレイン電極１５２を形成し、その後、前記ソース電極１５１から前記ドレイン電極１５２への方向に沿って、半導体層１４０を前記絶縁基板１１０の表面に設置し、該半導体層１４０で前記ソース電極１５１及び前記ドレイン電極１５２を被覆させる。前記ゲート電極１２０は、金属性のカーボンナノチューブ構造体を採用する場合、金属性のカーボンナノチューブ構造体を前記絶縁層１３０の表面に直接接着し、金属性のカーボンナノチューブ構造体を前記ソース電極１５１及びドレイン電極１５２に絶縁させ、ゲート電極１２０を形成するようになる。
【００３６】
図４を参照すると、前記薄膜トランジスタ１０の前記ソース電極１５１を接地し、前記ドレイン電極１５２に電圧Ｖｄｓを印加し、前記ゲート電極１２０に電圧Ｖｇを印加する場合、前記ゲート電極１２０に電圧Ｖｇを印加することにより、前記半導体層１４０におけるチャンネル１５６に電界を形成させると同時に、該チャンネル１５６の、前記ゲート電極１２０に隣接する領域においてキャリヤーが形成される。前記ゲート電極電圧Ｖｇの増加に伴って、前記チャンネル１５６の、前記ゲート電極１２０に隣接する領域においてキャリヤーが蓄積される。該キャリヤーが所定の程度に蓄積される場合、前記ソース電極１５１とドレイン電極１５２との間に電流を形成することができる。前記ソース電極１５１とドレイン電極１５２とは、前記トランジスタ１０を応用する電子設備の素子に電気的に接続され、前記ゲート電極１２０は、前記チャンネル１５６で電界を形成し、前記半導体層１４０にキャリヤーを蓄積させることに用いられるので、前記ソース電極１５１、ドレイン電極１５２及び前記ゲート電極１２０は、優れた導電性を有するべきである。金属性を有するカーボンナノチューブは優れた導電性を有するので、金属性を有するカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ構造体をゲート電極１２０として、前記薄膜トランジスタ１０に安定的なゲート電圧を提供することができ、該薄膜トランジスタ１０の応答速度を高めることができる。金属性を有するカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ構造体をソース電極１５１及びドレイン電極１５２として、前記薄膜トランジスタ１０に優れた出入力性能を有させる。
【００３７】
また、前記半導体層１４０に半導体性のカーボンナノチューブ構造体を採用する場合、該カーボンナノチューブ構造体は、複数の半導体性を有するカーボンナノチューブを含むので、前記薄膜トランジスタ１０は、大きなキャリヤーの移動度を有し、該薄膜トランジスタ１０の応答速度は、速くなる。本実施例において、前記薄膜トランジスタ１０のキャリヤーの移動度は、１０ｃｍ２／Ｖｓ〜１５００ｃｍ２／Ｖｓであり、オン／オフ電流比は、１．０×１０２〜１．０×１０６である。
【００３８】
（実施例２）
図５を参照すると、本発明の実施例２は、薄膜トランジスタ２０を提供する。該薄膜トランジスタ２０は、ボトムゲート型(Ｂｏｔｔｏｍ  Ｇａｔｅ  Ｔｙｐｅ)薄膜トランジスタであり、絶縁基板２１０の一つの表面に形成される。該薄膜トランジスタ２０は、ゲート電極２２０、絶縁層２３０、半導体層２４０、ソース電極２５１、ドレイン電極２５２を含む。
【００３９】
本実施例の薄膜トランジスタ２０の構造と実施例１の薄膜トランジスタ１０の構造とは、基本的に同じである。本実施例と実施例１と異なる所は、前記ゲート電極２２０が前記絶縁基板２１０の一つの表面に設置され、前記絶縁層２３０が前記ゲート電極２２０の、前記絶縁基板２１０に隣接する表面との反対側に設置され、前記半導体層２４０が前記絶縁層２３０の前記ゲート電極２２０に隣接する表面との反対側に設置される。該絶縁層２３０により、前記ゲート電極２２０と前記半導体層２４０とを絶縁させる。前記ソース電極２５１と前記ドレイン電極２５２とが前記半導体層２４０の前記絶縁層２３０に隣接する表面との反対側に分離して設置され、前記半導体層２４０に電気的に接続される。前記絶縁層２３０により、前記ソース電極２５１及び前記ドレイン電極２５２と、前記半導体層２４０と、を前記ゲート電極２２０から絶縁させるので、前記半導体層２４０の、前記ソース電極２５１と前記ドレイン電極２５２との間の領域にチャンネル２５６を形成する。前記ゲート電極２２０は、前記絶縁基板２１０の、前記チャンネル２５６に対向する領域に設置し、前記絶縁層２３０により、前記ソース電極２５１、前記ドレイン電極２５２及び前記半導体層２４０から絶縁することが好ましい。
【００４０】
本実施例の薄膜トランジスタ２０におけるゲート電極２２０、ソース電極２５１、ドレイン電極２５２及び絶縁層２３０の材料は、実施例１の薄膜トランジスタ１０におけるゲート電極１２０、ソース電極１５１、ドレイン電極１５２及び絶縁層１３０の材料と同じである。本実施例の薄膜トランジスタ２０におけるチャンネル２５６及び半導体層２４０の形状、面積は、実施例１の薄膜トランジスタ１０におけるチャンネル１５６及び半導体層１４０の形状、面積と同じである。
【００４１】
前記ソース電極２５１と前記ドレイン電極２５２は、前記半導体層２４０又は絶縁層２３０の表面に設置されることができる。さらに、前記ソース電極２５１と前記ドレイン電極２５２は、前記半導体層２４０の、前記絶縁層２３０に隣接する表面との反対側に分離して設置される場合、前記ソース電極２５１及び前記ドレイン電極２５２と、前記ゲート電極２２０とは、前記半導体層２４０の異なる側に位置され、インバーテッド・スタガード型（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ  Ｓｔａｇｇｅｒｅｄ  Ｔｙｐｅ）薄膜トランジスタが形成される。或いは、前記ソース電極２５１と前記ドレイン電極２５２は、前記半導体層２４０の前記絶縁層２３０に隣接する表面に分離して設置され、即ち、前記絶縁層２３０と前記半導体層２４０との間に位置される場合、前記ソース電極２５１及び前記ドレイン電極２５２と、前記ゲート電極２２０とは、前記半導体層２４０の同じ側に位置され、インバーテッド・コープレーナー型（Ｉｎｖｅｒｔｅｄ  Ｃｏｐｌａｎａｒ  Ｔｙｐｅ）薄膜トランジスタが形成される。
【００４２】
本発明の薄膜トランジスタにおいて、金属性を有するカーボンナノチューブが優れた力学性能を有するので、該金属性を有するカーボンナノチューブからなる金属性のカーボンナノチューブ構造体は、優れた靭性と機械強度を有する。従って、金属性のカーボンナノチューブ構造体からなる前記ソース電極、前記ドレイン電極及び／又は前記ゲート電極を採用した薄膜トランジスタは、優れた靭性及び耐用性を有する。
【００４３】
前記金属性のカーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが高温で影響を受けないので、該カーボンナノチューブ構造体からなる前記ソース電極、前記ドレイン電極及び／又は前記ゲート電極は、高温で正常に作動することができる。従って、前記薄膜トランジスタは、優れた耐熱性を有する。
【００４４】
前記金属性のカーボンナノチューブ構造体におけるカーボンナノチューブが優れた導電性を有し、該金属性のカーボンナノチューブ構造体に均一に配列されるので、該カーボンナノチューブ構造体からなる前記ソース電極、前記ドレイン電極及び／又は前記ゲート電極は、均一な抵抗及び優れた導電性を有する。
【００４５】
前記金属性を有するカーボンナノチューブが大きな熱伝導率を有するので、前記薄膜トランジスタの作動において発生する熱量を放出することができる。従って、前記薄膜トランジスタを、大規模集積回路に応用する場合の放熱の問題を解決することができる。  
【００４６】
前記半導体層が半導体性のカーボンナノチューブ構造体を採用する場合、該カーボンナノチューブ構造体において、半導体性を有する複数のカーボンナノチューブを含むので、前記薄膜トランジスタは、大きなキャリヤーの移動度を有し、該薄膜トランジスタの応答速度は、速くなる。更に、前記半導体層の材料と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の材料とが同じであるので、前記半導体層と、前記ソース電極及び前記ドレイン電極との間の接触抵抗が小さくなる。
【符号の説明】
【００４７】
１０、２０  薄膜トランジスタ
１１０、２１０  絶縁基板
１２０、２２０  ゲート電極
１３０、２３０  絶縁層
１４０、２４０  半導体層
１４３  カーボンナノチューブセグメント
１４５  カーボンナノチューブ
１５１、２５１  ソース電極
１５２、２５２  ドレイン電極
１５６、２５６  チャンネル
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図２】
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