(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生長基板を提供する第一ステップと、
前記生長基板の表面に触媒層を形成する第二ステップと、
前記触媒層が形成された生長基板を反応炉に置き、保護ガスの雰囲気で加熱した後で、体積比が１００：１〜１００：１０の水素ガス及びカーボンを含むガスを導入して、カーボンナノチューブ構造体を生長させ、該カーボンナノチューブ構造体を薄膜トランジスタの半導体層とする第三ステップと、
前記半導体層にソース電極及びドレイン電極を分離して形成し、該ソース電極及びドレイン電極を前記半導体層に電気的に接続させる第四ステップと、
前記半導体層に絶縁層を形成する第五ステップと、
前記絶縁層の表面にゲート電極を形成し、薄膜トランジスタを形成する第六ステップと、
を含む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】
生長基板を提供する第一ステップと、
前記生長基板の表面に触媒層を形成する第二ステップと、
前記触媒層が形成された生長基板を反応炉に置き、保護ガスの雰囲気で加熱した後で、体積比が１００：１〜１００：１０の水素ガス及びカーボンを含むガスを導入して、カーボンナノチューブ構造体を生長させる第三ステップと、
絶縁基板を提供し、該絶縁基板の表面にゲート電極を形成する第四ステップと、
前記ゲート電極を被覆するように絶縁層を形成する第五ステップと、
前記カーボンナノチューブ構造体を前記絶縁層の表面に転写し、半導体層を形成する第六ステップと、
前記半導体層にソース電極及びドレイン電極を分離して形成し、該ソース電極及び該ドレイン電極を前記半導体層に電気的に接続させる第七ステップと、
を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３】
前記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、単層カーボンナノチューブ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】
前記カーボンナノチューブ構造体が、互いに絡み合った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１〜３のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項５】
前記保護ガスの雰囲気で前記触媒層が形成された生長基板を５００℃〜７４０℃に加熱した後、前記反応炉にカーボンを含むガス及び水素ガスを導入して、５分〜３０分間反応を行うことを特徴とする、請求項１から４のいずれか一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項６】
前記カーボンナノチューブ構造体における金属性のカーボンナノチューブを除去する工程を含むことを特徴とする、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の製造方法。
【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
トランジスタの製造方法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、薄膜トランジスタの半導体層の材料は、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る（非特許文献１を参照）。アモルファスシリコンを半導体層とする薄膜トランジスタにおいて、該半導体層で多くのダングリングボンド（ＤａｎｇｌｉｎｇＢｏｎｄ）を含むので、キャリヤーの移動度は、小さくなる。該キャリヤーの移動度が一般的に１ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１より小さいので、前記薄膜トランジスタの応答速度は、遅い。多結晶シリコンを半導体層とする薄膜トランジスタにおいて、キャリヤーの移動度は、大きくなる。該キャリヤーの移動度が一般的に１０ｃｍ２Ｖ−１ｓ−１ほどであるので、前記薄膜トランジスタの応答速度は、速い。しかし、多結晶シリコンを半導体層とする薄膜トランジスタは、方法が複雑し、コストが高く、大面積製造が難しく、オフ電流が大きい。従来の無機薄膜トランジスタと比べて、有機半導体重合体を半導体層とする有機薄膜トランジスタは、コストが低く、製造の温度が低く、高い強靭性を有する長所がある。しかし、有機薄膜トランジスタは、室温でジャンプ伝導するので、抵抗率が高く、キャリヤーの移動度が小さくなる。従って、前記有機薄膜トランジスタの応答速度は、遅いという課題がある。
【０００５】
前記課題を解決するために、半導体性を有するカーボンナノチューブ構造体を半導体層とする薄膜トランジスタを提供する。従来の薄膜トランジスタの製造方法は、複数のカーボンナノチューブを有機溶剤に混合して混合物を形成する第一ステップと、前記混合物を基板に塗布する第二ステップと、前記基板に塗布された混合物の有機溶剤を蒸発させてカーボンナノチューブ構造体を形成する第三ステップと、該カーボンナノチューブ構造体にソース電極及びドレイン電極を形成する第四ステップと、該カーボンナノチューブ構造体に窒化ケイ素からなる絶縁層を形成し、該絶縁層にゲート電極を形成する第五ステップと、を含む。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【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
【非特許文献２】Ｋａｉｌｉ  Ｊｉａｎｇ、Ｑｕｎｑｉｎｇ  Ｌｉ、Ｓｈｏｕｓｈａｎ  Ｆａｎ、“Ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ  ｃａｒｂｏｎ  ｎａｎｏｔｕｂｅ  ｙａｒｎｓ”、Ｎａｔｕｒｅ、２００２年、第４１９巻、ｐ．８０１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記混合物において、カーボンナノチューブが凝集しやすいので、前記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の分布が不均一になるという課題がある。また、前記有機溶剤を完全に除去できないので、前記カーボンナノチューブ構造体に不純物が残るという課題もある。また、前記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不均一に配列されているので、カーボンナノチューブの大きなキャリア移動度が十分に利用できないという課題もある。
【０００８】
従って、本発明は、前記課題を解決するために、薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
薄膜トランジスタの製造方法は、生長基板を提供する第一ステップと、前記生長基板の表面に触媒層を形成する第二ステップと、前記触媒層が形成された生長基板を反応炉に置き、保護ガスの雰囲気で加熱した後で、体積比が１００：１〜１００：１０のキャリヤーガス及びカーボンを含むガスを導入して、カーボンナノチューブ構造体を生長させ、該カーボンナノチューブ構造体を薄膜トランジスタの半導体層とする第三ステップと、前記半導体層にソース電極及びドレイン電極を分離して形成し、該ソース電極及びドレイン電極を前記半導体層に電気的に接続させる第四ステップと、前記半導体層に絶縁層を形成する第五ステップと、前記絶縁層の表面にゲート電極を形成し、薄膜トランジスタを形成する第六ステップと、を含む。
【００１０】
生長基板を提供する第一ステップと、前記生長基板の表面に触媒層を形成する第二ステップと、前記触媒層が形成された生長基板を反応炉に置き、保護ガスの雰囲気で加熱した後で、体積比が１００：１〜１００：１０のキャリヤーガス及びカーボンを含むガスを導入して、カーボンナノチューブ構造体を生長させる第三ステップと、絶縁基板を提供し、該絶縁基板の表面にゲート電極を形成する第四ステップと、前記ゲート電極を被覆するように絶縁層を形成する第五ステップと、前記カーボンナノチューブ構造体を前記絶縁層の表面に転写し、半導体層を形成する第六ステップと、前記半導体層にソース電極及びドレイン電極を分離して形成し、該ソース電極及び該ドレイン電極を前記半導体層に電気的に接続させる第七ステップと、を含む。
【００１１】
前記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、単層カーボンナノチューブである。
【００１２】
前記カーボンナノチューブ構造体は、互いに絡み合った複数のカーボンナノチューブを含む。
【００１３】
前記保護ガスの雰囲気で前記触媒層が形成された生長基板を５００℃〜７４０℃に加熱した後、前記反応炉にカーボンを含むガス及びキャリヤーガスが導入して、５分〜３０分間反応を行う。
【００１４】
前記カーボンナノチューブ構造体における金属性のカーボンナノチューブを除去する工程を含む。
【発明の効果】
【００１５】
従来の薄膜トランジスタの製造方法と比べて、本発明の薄膜トランジスタの製造方法において、直接生長されたカーボンナノチューブ構造体を薄膜トランジスタの半導体層とするので、該薄膜トランジスタの製造方法は、複数のカーボンナノチューブを有機溶剤に混合して混合物を形成するステップを含まないので、簡単である。かつ、前記半導体層にカーボンナノチューブが均一に配列され、有機溶剤を含まない。前記キャリヤーガス及び前記カーボンを含むガスの体積比を制御することにより、単層カーボンナノチューブ構造体が生長されることができる。該単層カーボンナノチューブ構造体が半導体性を有し、大きなキャリヤーの移動度を有するので、前記製造方法で製造された薄膜トランジスタは、大きなキャリヤーの移動度を有し、速い応答速度を有する。前記カーボンナノチューブ構造体が配向せず配列され、互いに絡み合ったカーボンナノチューブを含むので、該カーボンナノチューブ構造体が優れた強靭性と機械強度を有する。従って、前記カーボンナノチューブ構造体を半導体層とする薄膜トランジスタは、更に優れた強靭性及び機械強度を有する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例１に係る薄膜トランジスタの製造方法のフローチャートである。
【図２】本発明の実施例１に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す図である。
【図３】カーボンナノチューブ構造体のＳＥＭ写真である。
【図４】本発明の実施例２に係る薄膜トランジスタの製造方法のフローチャートである。
【図５】本発明の実施例２に係る薄膜トランジスタの製造方法を示す図である。
【図６】本発明の実施例３に係る薄膜トランジスタアレイの製造方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して、本発明の実施例について説明する。
【００１８】
（実施例１）
図１と図２を参照すると、本発明の実施例１は、トップゲート型(Ｔｏｐ  Ｇａｔｅ  Ｔｙｐｅ)薄膜トランジスタ１０の製造方法を提供する。該製造方法は、下記のステップを含む。
【００１９】
第一ステップでは、生長基板１１０を提供する。
【００２０】
前記生長基板１１０は、耐熱性を有し、絶縁基板である。該生長基板１１０の形状及び寸法は、実際の応用に応じて選択することができる。該生長基板はＰ型のシリコン基材、Ｎ型のシリコン基材、酸化層が形成されたシリコン基材、透明の石英基材、酸化層が形成された透明の石英基材のいずれか一種である。本実施例において、４インチの、酸化層が形成されたシリコン基材を選択することが好ましい。
【００２１】
第二ステップでは、前記生長基板１１０の表面に触媒層を形成する。
【００２２】
本実施例において、電子ビーム蒸着の方法で前記生長基板１１０の表面に触媒層を形成する。該触媒層は、金属からなる。該触媒層の材料は、鉄、コバルト、ニッケル、マグネシウム及びその二種以上の合金のいずれか一種である。前記触媒層の厚さは、数ナノメートル〜数百ナノメートルである。
【００２３】
本実施例において、前記触媒層は、鉄金属層を採用する。具体的には、電子ビーム蒸着の方法で前記生長基板１１０の表面に鉄金属層を形成する。該鉄金属層の厚さは０．１ナノメートル〜３ナノメートルである。前記触媒層は非常に薄く形成することにより、単層カーボンナノチューブを成長しやすくすることができる。
【００２４】
第三ステップでは、前記触媒層が形成された生長基板１１０を反応炉に置き、保護ガスの雰囲気で５００℃〜７４０℃に加熱した後で、体積比が１００：１〜１００：１０のキャリヤーガス及びカーボンを含むガスを導入して、カーボンナノチューブ構造体を生長させ、該カーボンナノチューブ構造体を薄膜トランジスタ１０の半導体層１４０とする。
【００２５】
具体的には、まず、前記触媒層が形成された生長基板１１０を反応炉に置く。次に、前記反応炉に保護ガスを導入して、前記触媒層が形成された生長基板１１０を５００℃〜７４０℃に加熱する。最後に、前記反応炉にカーボンを含むガス及びキャリヤーガスを導入して、５分〜３０分間反応を行う。
【００２６】
前記カーボンを含むガスの流量は、５ｓｃｃｍ〜５０ｓｃｃｍであり、好ましくは、２０ｓｃｃｍである。前記キャリヤーガスの流量は、５００ｓｃｃｍである。前記カーボンを含むガスとしては、例えば、アセチレン、エチレン、メタンなどの活性な炭化水素が選択され、保護ガスとしては、窒素ガスと不活性ガスなどが選択される。本実施例において、該カーボンを含むガスは、アセチレンであることが好ましく、該保護ガスは、アルゴンガスであることが好ましく、該キャリヤーガスは、水素ガスであることが好ましい。
【００２７】
前記生長された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の層数は、前記キャリヤーガス及びカーボンを含むガスの体積比と関係がある。前記キャリヤーガス及びカーボンを含むガスの体積比を１００：１〜１００：１０にする場合、前記生長された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、単層のカーボンナノチューブである。かつ、前記カーボンナノチューブの直径を０．５ナノメートル〜１０ナノメートルに制御することができる。本実施例において、前記カーボンナノチューブの直径は、２ナノメートルであり、前記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。
【００２８】
図３を参照すると、前記カーボンナノチューブ構造体は、配向せず配列され、互いに絡み合って半導体性を有するカーボンナノチューブを含む。生長の条件を制御することによって、前記カーボンナノチューブ構造体は、例えば、アモルファスカーボン及び触媒の残留物である金属粒子などの不純物を含まなくなる。該カーボンナノチューブ構造体において、半導体性を有するカーボンナノチューブの数量は、全てのカーボンナノチューブの数量の２／３である。該カーボンナノチューブ構造体を薄膜トランジスタ１０の半導体層１４０とする。
【００２９】
第四ステップでは、前記半導体層１４０にソース電極１５１及びドレイン電極１５２を分離して形成し、該ソース電極１５１及びドレイン電極１５２を前記半導体層１４０に電気的に接続させる。
【００３０】
前記ソース電極１５１及び前記ドレイン電極１５２は、導電材料からなる。該ソース電極１５１及び該ドレイン電極１５２の材料は、金属、合金、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）フィルム、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ）、銀ペースト、導電重合体又は導電性カーボンナノチューブなどである。前記金属は、アルミニウム、銅、タングステン、モリブデン、金、チタン、ネオジム、パラジウム又はセシウムなどである。前記合金は、前記金属の合金である。前記ソース電極１５１及び前記ドレイン電極１５２が形成された材料によって、異なる方法で該ソース電極１５１及び該ドレイン電極１５２を形成することができる。具体的には、前記ソース電極１５１及び前記ドレイン電極１５２の材料が金属、合金、ＩＴＯ又はＡＴＯである場合、スパッタリング、エッチング、蒸着などの方法で前記ソース電極１５１及び前記ドレイン電極１５２を形成することができる。前記ソース電極１５１及び前記ドレイン電極１５２の材料が銀ペースト、導電重合体又は導電カーボンナノチューブフィルムである場合、印刷塗布又は接着の方法で該導電銀コロイド、導電重合体又は導電性カーボンナノチューブフィルムを前記半導体層１４０の表面に塗布又は接着し、前記ソース電極１５１及び前記ドレイン電極１５２を形成することができる。該ソース電極１５１及び該ドレイン電極１５２の厚さは、０．５ナノメートル〜１００マイクロメートルであり、該ソース電極１５１と該ドレイン電極１５２との距離は、１マイクロメートル〜１００マイクロメートルである。
【００３１】
本実施例において、前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２の材料は、金属である。該ソース電極１５１と該ドレイン電極１５２とを形成する方法は、次の二種がある。次に、該二種の方法について詳しく説明する。
【００３２】
第一の方法において、まず、前記半導体層１４０の表面にフォトレジスト層を形成する。次に、前記フォトレジスト層に露光、現像を行うことにより、前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２との領域のフォトレジスト層を除去する。その後で、磁気スパッター又は電子ビーム蒸着などの方法で前記フォトレジスト層及び、前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２との領域に金属層を形成し、該金属層がパラジウム、チタン及びニッケルなどの金属層であることが好ましい。最後に、アセトンなどの有機溶剤で前記フォトレジスト層及びそれに形成された金属層を除去し、前記半導体層１４０にソース電極１５１とドレイン電極１５２を形成する。
【００３３】
第二の方法において、まず、前記半導体層１４０の表面に金属層を形成する。次に、前記金属層の表面にフォトレジストを塗布し、フォトレジスト層を形成する。その後、前記フォトレジスト層に露光、現像を行うことにより、前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２との領域の以外のフォトレジスト層を除去する。最後に、プラズマエッチングの方法で前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２との領域以外の金属層を除去し、アセトンなどの有機溶剤で前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２との領域のフォトレジスト層を除去し、前記半導体層１４０にソース電極１５１とドレイン電極１５２を形成する。本実施例において、前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２とは、厚さが１マイクロメートルであり、該ソース電極１５１と該ドレイン電極１５２との距離が５０マイクロメートルである。
【００３４】
前記第四ステップは、優れた半導体性を有する半導体層１４０を形成するために、前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２を形成した後、更に、前記半導体層１４０における、金属性を有するカーボンナノチューブを除去する工程を含む。まず、電源を提供する。次に、前記電源の正極及び負極を前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２にそれぞれ、接続する。最後に、前記電源により前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２に電圧を印加すると、金属性を有するカーボンナノチューブを焼切り、優れた半導体性を有する半導体層１４０を形成する。
【００３５】
また、前記半導体層１４０における、金属性を有するカーボンナノチューブを除去する方法は、前記方法に制限されず、水素プラズマ、マイクロ波、テラヘルツ波、赤外光、紫外光又は可視光で前記半導体層１４０を照射し、金属性を有するカーボンナノチューブを焼切り、優れた半導体性を有する半導体層１４０を形成する。
【００３６】
第五ステップでは、前記半導体層１４０に絶縁層１３０を形成する。
【００３７】
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の材料により、異なる方法で前記絶縁層１３０を形成することができる。具体的には、前記絶縁層１３０の材料が窒化珪素又は酸化珪素である場合、堆積の方法で絶縁層１３０を形成することができる。前記絶縁層１３０の材料がベンゾシクロブテン又はアクリル酸樹脂である場合、印刷塗布の方法で絶縁層１３０を形成することができる。該絶縁層１３０は、厚さが０．５ナノメートル〜１００マイクロメートルである。
【００３８】
本実施例において、前記半導体層１４０及び、該半導体層１４０に形成されたソース電極１５１及びドレイン電極１５２を被覆するように、プラズマ化学気相推積法で窒化珪素の絶縁層１３０を形成する。該絶縁層１３０は、厚さが１マイクロメートルである。
【００３９】
第六ステップでは、絶縁層１３０の表面にゲート電極１２０を形成し、薄膜トランジスタ１０を形成する。
【００４０】
前記ゲート電極１２０は、導電材料からなる。該ゲート電極１２０の材料は、金属、合金、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）フィルム、酸化アンチモンスズ（ＡＴＯ）、銀ペースト、導電重合体又はカーボンナノチューブフィルムなどである。前記金属は、アルミニウム、銅、タングステン、モリブデン、金、チタン、ネオジム、パラジウム又はセシウムなどである。前記合金は、前記金属の合金である。前記ゲート電極１２０が形成された材料によって、異なる方法で該ゲート電極１２０を形成することができる。具体的には、前記ゲート電極１２０の材料が金属、合金、ＩＴＯ又はＡＴＯである場合、スパッタリング、エッチング、蒸着などの方法で前記ゲート電極１２０を形成することができる。前記ゲート電極１２０の材料が銀ペースト、導電重合体又はカーボンナノチューブフィルムである場合、印刷塗布又は接着の方法で前記ゲート電極１２０を形成することができる。該ゲート電極１２０は、厚さが０．５ナノメートル〜１００マイクロメートルである。
【００４１】
本実施例において、前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２を形成する方法で前記絶縁層１３０の、前記ソース電極１５１と前記ドレイン電極１５２との間の半導体層１４０に対向する領域にゲート電極１２０を形成する。該ゲート電極１２０は、前記絶縁層１３０により前記半導体層１４０に絶縁的に設置され、材料がアルミニウムであり、厚さが１マイクロメートルである。
【００４２】
また、柔らかな薄膜トランジスタ１０を形成するように、前記生長基板１１０に生長されたカーボンナノチューブ構造体を柔らかな基板に転写した後、該柔らかな基板にソース電極、ドレイン電極、絶縁層及びゲート電極を形成する。
【００４３】
（実施例２）
図４と図５を参照すると、本実施例は、ボトムゲート型(Ｂｏｔｔｏｍ  Ｇａｔｅ  Ｔｙｐｅ)薄膜トランジスタ２０の製造方法を提供する。該製造方法は、前記実施例１の薄膜トランジスタ１０の製造方法と基本的に同じである。
【００４４】
前記薄膜トランジスタ２０の製造方法は、下記のステップを含む。
【００４５】
第一ステップでは、生長基板を提供する。
【００４６】
第二ステップでは、前記生長基板の表面に触媒層を形成する。
【００４７】
第三ステップでは、前記触媒層が形成された生長基板を反応炉に置き、保護ガスの雰囲気で５００℃〜７４０℃に加熱した後で、体積比が１００：１〜１００：１０のキャリヤーガス及びカーボンを含むガスを導入して、カーボンナノチューブ構造体を生長させる。
【００４８】
第四ステップでは、絶縁基板２１０を提供し、該絶縁基板２１０の表面にゲート電極を形成する。
【００４９】
第五ステップでは、前記ゲート電極２２０を被覆するように絶縁層２３０を形成する。
【００５０】
第六ステップでは、前記カーボンナノチューブ構造体を前記絶縁層２３０の表面に転写し、半導体層２４０を形成する。まず、前記生長基板に形成されたカーボンナノチューブ構造体と、前記絶縁層２３０とを接触させるように、前記生長基板を前記絶縁層２３０に設置する。次に、前記構造を熱プレス加工する。その後で、前記生長基板を除去し、前記絶縁層２３０に半導体層２４０を形成する。
【００５１】
第七ステップでは、前記半導体層２４０にソース電極１５１及びドレイン電極１５２を分離して形成し、該ソース電極１５１及びドレイン電極１５２を前記半導体層２４０に電気的に接続させる。
【００５２】
（実施例３）
図６を参照すると、本施例は、トップゲート型薄膜トランジスタアレイの製造方法を提供する。該製造方法は、前記実施例１の薄膜トランジスタの製造方法と基本的に同じである。本実施例と前記実施例１と異なる所は、本実施例が一つの絶縁基板に複数の薄膜トランジスタを形成し、薄膜トランジスタアレイを形成する。具体的には、下記のステップを含む。
【００５３】
第一ステップでは、生長基板を提供する。
【００５４】
第二ステップでは、前記生長基板の表面に少なくとも一つの触媒層を形成する。複数の触媒層を形成するようになる場合、前記生長基板の表面に大きな面積の触媒層を形成した後、レーザーで切る方法などの方法を利用して前記触媒層をパターン化し、それぞれ、所定の位置に触媒層を形成する。
【００５５】
第三ステップでは、前記少なくとも一つの触媒層が形成された生長基板を反応炉に置き、保護ガスの雰囲気で５００℃〜７４０℃に加熱した後で、体積比が１００：１〜１００：１０のキャリヤーガス及びカーボンを含むガスを導入して、少なくとも一つのカーボンナノチューブ構造体を生長させ、該カーボンナノチューブ構造体を薄膜トランジスタの半導体層とする。
【００５６】
具体的には、前記第二ステップで複数の触媒層を形成する場合、前記第三ステップで複数のカーボンナノチューブ構造体を形成する。即ち、前記各々の触媒層にそれぞれ、カーボンナノチューブ構造体を形成する。前記第二ステップで一つの触媒層を形成する場合、前記第三ステップで前記触媒層に一つのカーボンナノチューブ構造体を形成する。その後で、レーザーで切る方法を利用して、前記カーボンナノチューブ構造体を切り、前記生長基板に複数のカーボンナノチューブ構造体を形成する。
【００５７】
第四ステップでは、前記の各々の半導体層にソース電極及びドレイン電極を分離して形成し、各々のソース電極及びドレイン電極を前記半導体層に電気的に接続させる。本実施例のソース電極及びドレイン電極の形成方法は、実施例１の薄膜トランジスタ１０におけるソース電極１５１及びドレイン電極１５２の形成方法と基本的に同じである、本実施例において、まず、複数の半導体層が形成された絶縁基板の表面に金属フィルムを堆積し、エッチングの方法で前記金属フィルムをパターン化し、所定の位置に複数のソース電極及びドレイン電極を形成する。前記ソース電極及びドレイン電極の材料は、ＩＴＯフィルム、ＡＴＯフィルム、銀ペースト、導電重合体フィルム又はカーボンナノチューブフィルムなどである。
【００５８】
第五ステップでは、各々の半導体層に絶縁層を形成する。該絶縁層の形成方法は、実施例１の薄膜トランジスタ１０の絶縁層１３０の形成方法と基本的に同じである。具体的には、まず、ソース電極、ドレイン電極及び半導体層が形成された絶縁基板の表面に窒化珪素フィルムを堆積し、エッチングの方法で該窒化珪素フィルムをパターン化し、所定の位置に複数の絶縁層を形成する。前記絶縁層の材料は、酸化珪素などの硬性材料又はベンゾシクロブテン、アクリル酸樹脂などの柔らかな材料である。
【００５９】
第六ステップでは、各々の絶縁層の表面にゲート電極を形成し、トップゲート型薄膜トランジスタアレイを形成する。
【００６０】
（実施例４）
本実施例は、ボトムゲート型薄膜トランジスタアレイの製造方法を提供する。該製造方法は、前記実施例２の製造方法と基本的に同じで、具体的には、下記のステップを含む。
【００６１】
生長基板を提供する第一ステップと、前記生長基板の表面に触媒層を形成する第二ステップと、前記触媒層が形成された生長基板を反応炉に置き、保護ガスの雰囲気で５００℃〜７４０℃に加熱した後で、体積比が１００：１〜１００：１０のキャリヤーガス及びカーボンを含むガスを導入して、カーボンナノチューブ構造体を生長させる第三ステップと、絶縁基板を提供し、該絶縁基板の表面に複数のゲート電極を形成する第四ステップと、複数の前記ゲート電極を被覆するように少なくとも一つの絶縁層を形成する第五ステップと、前記カーボンナノチューブ構造体を前記絶縁層の表面に転写し、該カーボンナノチューブ構造体をパターン化し、前記絶縁層により複数の前記ゲート電極と絶縁状態で設置された複数の半導体層を形成する第六ステップと、前記各々の半導体層２４０にそれぞれ、ソース電極１５１及びドレイン電極１５２を分離して形成し、該ソース電極１５１及びドレイン電極１５２を前記半導体層２４０に電気的に接続させる第七ステップと、を含む。
【００６２】
本発明の薄膜トランジスタの製造方法は次の優れた点がある。第一は、直接生長されたカーボンナノチューブ構造体を薄膜トランジスタの半導体層とするので、該薄膜トランジスタの製造方法は、複数のカーボンナノチューブを有機溶剤に混合して混合物を形成するステップを含まないので、簡単である。かつ、前記半導体層にカーボンナノチューブが均一に配列され、有機溶剤を含まない。第二は、前記キャリヤーガス及び前記カーボンを含むガスの体積比を制御することにより、単層カーボンナノチューブ構造体が生長されることができる。該単層カーボンナノチューブ構造体が半導体性を有し、大きなキャリヤーの移動度を有するので、前記製造方法で製造された薄膜トランジスタは、大きなキャリヤーの移動度を有し、速い応答速度を有する。第三は、前記カーボンナノチューブ構造体が配向せず配列され、互いに絡み合ったカーボンナノチューブを含むので、該カーボンナノチューブ構造体が優れた強靭性と機械強度を有する。従って、前記カーボンナノチューブ構造体を半導体層とする薄膜トランジスタは、更に優れた強靭性及び機械強度を有する。
【符号の説明】
【００６３】
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
１５１、２５１  ソース電極
１５２、２５２  ドレイン電極
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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