(57)【要約】【課題】本発明はインジウムナノワイヤ、インジウムナノワイヤ素子及びインジウムナノワイヤの製造方法に関する。【解決手段】本発明は、基板と、上記基板上に形成されるインジウム薄膜と、上記インジウム薄膜上に形成され、パターン形成により少なくとも一つの貫通孔を有する絶縁膜と、上記インジウム薄膜から上記貫通孔を通じて垂直に突出形成されるインジウムナノワイヤと、を含むインジウムナノワイヤを提供する。【選択図】図１ｇ
2014101570.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されるインジウム薄膜と、
前記インジウム薄膜上に形成され、パターン形成により少なくとも一つの貫通孔を有する絶縁膜と、
前記インジウム薄膜から前記貫通孔を通じて垂直に突出形成されるインジウムナノワイヤと、
を含むインジウムナノワイヤ。
【請求項２】
前記インジウム薄膜の熱膨脹係数は、前記基板及び前記絶縁膜の熱膨脹係数より高いことを特徴とする請求項１に記載のインジウムナノワイヤ。
【請求項３】
前記インジウム薄膜は２．５×１０−６／℃〜３．３×１０−６／℃の熱膨脹係数を有し、前記基板は３．２×１０−６／℃〜８．５×１０−６／℃の熱膨脹係数を有し、前記絶縁膜は３．０×１０−６／℃〜６．５×１０−６／℃の熱膨脹係数を有するカーボンからなることを特徴とする請求項１に記載のインジウムナノワイヤ。
【請求項４】
前記インジウム薄膜の厚さは、２００〜４００ｎｍであることを特徴とする請求項１に記載のインジウムナノワイヤ。
【請求項５】
前記基板は、シリコンまたはガラス基板からなることを特徴とする請求項１に記載のインジウムナノワイヤ。
【請求項６】
前記絶縁膜は、ダイヤモンド状カーボンで形成されることを特徴とする請求項１に記載のインジウムナノワイヤ。
【請求項７】
基板と、
前記基板上に形成されるインジウム薄膜と、
前記インジウム薄膜上に形成され、パターン形成により少なくとも一つの貫通孔を有する絶縁膜と、
前記インジウム薄膜から前記貫通孔を通じて垂直に突出形成されるインジウムナノワイヤと、
前記インジウムナノワイヤ上に形成される電極層と、
を含むインジウムナノワイヤ素子。
【請求項８】
前記インジウム薄膜の熱膨脹係数は、前記基板及び前記絶縁膜の熱膨脹係数より高いことを特徴とする請求項７に記載のインジウムナノワイヤ素子。
【請求項９】
前記インジウム薄膜は２．５×１０−６／℃〜３．３×１０−６／℃の熱膨脹係数を有し、前記基板は３．２×１０−６／℃〜８．５×１０−６／℃の熱膨脹係数を有し、前記絶縁膜は３．０×１０−６／℃〜６．５×１０−６／℃の熱膨脹係数を有するカーボンからなることを特徴とする請求項７に記載のインジウムナノワイヤ素子。
【請求項１０】
前記インジウム薄膜の厚さは、２００〜４００ｎｍであることを特徴とする請求項７に記載のインジウムナノワイヤ素子。
【請求項１１】
前記基板は、シリコンまたはガラス基板からなることを特徴とする請求項７に記載のインジウムナノワイヤ素子。
【請求項１２】
前記絶縁膜は、ダイヤモンド状カーボンで形成されることを特徴とする請求項７に記載のインジウムナノワイヤ素子。
【請求項１３】
前記インジウムナノワイヤの間には、絶縁物質からなる充填材が充填されることを特徴とする請求項７に記載のインジウムナノワイヤ素子。
【請求項１４】
前記素子は、電界効果トランジスター（ＦＥＴ：ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）用発光素子であることを特徴とする請求項７に記載のインジウムナノワイヤ素子。
【請求項１５】
基板上にインジウム薄膜をスパッタリング装備で蒸着して形成する段階と、
前記インジウム薄膜上に絶縁膜を形成し、前記絶縁膜上にパターニングにより前記インジウム薄膜が露出するように少なくとも一つの貫通孔を形成する段階と、
前記パターニングが完了した基板を熱処理し、前記インジウム薄膜から前記それぞれの貫通孔を通じて垂直に突出してインジウムナノワイヤを成長させる段階と、
を含むインジウムナノワイヤの製造方法。
【請求項１６】
前記インジウム薄膜形成段階は、前記基板上に前記基板より熱膨脹係数の高いインジウム薄膜をスパッタリング装備で蒸着してインジウム薄膜を形成し、前記絶縁膜形成段階は、前記インジウム薄膜上に前記インジウム薄膜より熱膨脹係数の低い物質を蒸着して絶縁膜を形成し、前記インジウムナノワイヤ成長段階は、前記基板を熱処理する時、前記インジウム薄膜と前記基板及び前記絶縁膜との熱膨脹係数の差により前記インジウム薄膜から前記それぞれの貫通孔を通じてインジウムナノワイヤが垂直に突出することを特徴とする請求項１５に記載のインジウムナノワイヤの製造方法。
【請求項１７】
前記基板は３．２×１０−６／℃〜８．５×１０−６／℃の熱膨脹係数を有するシリコンまたはガラス基板からなり、前記インジウム薄膜は前記基板上に２．５×１０−６／℃〜３．３×１０−６／℃の熱膨脹係数を有するインジウムを蒸着して形成し、前記絶縁膜は前記インジウム薄膜上に３．０×１０−６／℃〜６．５×１０−６／℃の熱膨脹係数を有するカーボンを蒸着して形成することを特徴とする請求項１５に記載のインジウムナノワイヤの製造方法。
【請求項１８】
前記インジウム薄膜形成段階において、前記インジウム薄膜は、前記基板上にその厚さが２００〜４００ｎｍになるようインジウムを蒸着して形成することを特徴とする請求項１５に記載のインジウムナノワイヤの製造方法。
【請求項１９】
前記絶縁膜形成段階において、前記絶縁膜は、前記インジウム薄膜上にダイヤモンド状カーボンを蒸着して形成することを特徴とする請求項１５に記載のインジウムナノワイヤの製造方法。
【請求項２０】
前記絶縁膜を形成した後、前記絶縁膜上に白金（Ｐｔ）からなる保護層をさらに形成し、パターニングを行ってから前記絶縁膜が露出するようにその上に形成された保護層を除去する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のインジウムナノワイヤの製造方法。
【請求項２１】
前記絶縁膜形成段階において、前記絶縁膜は集束イオンビームで一部を研磨し、複数の貫通孔をパターニングして形成することを特徴とする請求項１５に記載のインジウムナノワイヤの製造方法。
【請求項２２】
前記パターニングが完了した基板を真空チャンバ内で熱処理することを特徴とする請求項１５に記載のインジウムナノワイヤの製造方法。
【請求項２３】
前記インジウムナノワイヤ成長段階後に、前記インジウムナノワイヤをプラズマ処理する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のインジウムナノワイヤの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はインジウムナノワイヤ、インジウムナノワイヤ素子及びインジウムナノワイヤの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナノワイヤとは、直径がナノメートル領域で、長さが直径より遥かに大きい数百ナノメートル、マイクロメートルまたはさらに大きいミリメートル単位を有する一次元構造の線形材料を総称する。
【０００３】
上記ナノワイヤは、小さなサイズにより微細素子に多様に応用することができ、特に、特定方向による電子の移動特性や偏光現象を示す光学特性を利用することができるという長所を有するため、レーザーのような光素子、トランジスター及びメモリー素子などの多様な分野で広く応用することができる。
【０００４】
既存のナノワイヤを製造する方法には、一種の上向き式接近方法であって、気体−液体−固体方式を順に経る化学気相蒸着方法、及び鋳型を利用するナノワイヤ蒸着方法などがある。
【０００５】
しかし、上記上向き式接近方法の場合、１マイクロメートル以下の遷移金属パーティクルを触媒として合成する元素と触媒との気体−液体−固体過程を経てナノワイヤを生成するため、その製造工程が複雑である上、製造時間も長いという短所があった。
【０００６】
また、遷移金属を必須構成要素とするため、ナノワイヤを生成した後、ナノワイヤの頂点または底に遷移金属が存在し、このように残留する遷移金属が半導体製品内でバンドギャップに影響を与え、素子の誤作動を起こす原因となった。
【０００７】
その他、ナノワイヤを製造する方法には、鋳型を利用したナノワイヤ合成方法、電気メッキを利用したナノワイヤ合成方法、集束イオンビームの照射を利用したナノワイヤ合成方法などがある。
【０００８】
しかし、上記方法は、全て上向き式接近方法に基づいたものであり、大面積で製作することが困難であるだけでなく、工程数及び合成時間が増加し、製造時間及び製造費用が増加し得るという問題点があった。
【０００９】
特に、インジウムナノワイヤを製造するにおいて、従来技術は、集束イオンビームをＩｎＧａＮ（インジウムガリウム窒素）基板に照射し選択的にインジウムナノワイヤを成長させる方法が開示されているが、母材であるＩｎＧａＮ基板を生産することが容易でなく、このような方法では大面積でナノワイヤを製作するのに限界があった。
【００１０】
下記先行技術文献１は、バッファー層をスパッタリング装備を用いて基板上に蒸着する内容、及び熱処理によりナノワイヤを成長させる内容を開示しておらず、単に、複数の開口が形成されている選択的成長マスクをバッファー層上に形成した後、該開口を通じてナノワイヤを形成する内容のみを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】韓国公開特許第１０−２００９−０００８１８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
当技術分野では、簡単な工程で、より簡単、且つ早くインジウムナノワイヤを製造する方案が求められてきた。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一側面は、基板と、上記基板上に形成されるインジウム薄膜と、上記インジウム薄膜上に形成され、パターン形成により少なくとも一つの貫通孔を有する絶縁膜と、上記インジウム薄膜から上記貫通孔を通じて垂直に突出形成されるインジウムナノワイヤと、を含むインジウムナノワイヤを提供する。
【００１４】
本発明の他の側面は、基板と、上記基板上に形成されるインジウム薄膜と、上記インジウム薄膜上に形成され、パターン形成により少なくとも一つの貫通孔を有する絶縁膜と、上記インジウム薄膜から上記貫通孔を通じて垂直に突出形成されるインジウムナノワイヤと、上記インジウムナノワイヤ上に形成される電極層と、を含むインジウムナノワイヤ素子を提供する。
【００１５】
本発明における上記インジウム薄膜の熱膨脹係数は、上記基板及び上記絶縁膜の熱膨脹係数より高くてよい。
【００１６】
本発明における上記インジウム薄膜は２．５×１０−６／℃〜３．３×１０−６／℃の熱膨脹係数を有し、上記基板は３．２×１０−６／℃〜８．５×１０−６／℃の熱膨脹係数を有し、上記絶縁膜は３．０×１０−６／℃〜６．５×１０−６／℃の熱膨脹係数を有するカーボンからなってよい。
【００１７】
本発明における上記インジウム薄膜の厚さは、２００〜４００ｎｍであってよい。
【００１８】
本発明における上記基板は、シリコンまたはガラス基板からなってよい。
【００１９】
本発明における上記絶縁膜は、ダイヤモンド状カーボンで形成されてよい。
【００２０】
本発明における上記インジウムナノワイヤの間には、絶縁物質からなる充填材が充填されてよい。
【００２１】
本発明におけるナノワイヤ素子は、電界効果トランジスター（ＦＥＴ：ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）用発光素子で構成されてよい。
【００２２】
本発明のさらに他の側面は、基板上にインジウム薄膜をスパッタリング装備で蒸着して形成する段階と、上記インジウム薄膜上に絶縁膜を形成し、上記絶縁膜上にパターニングにより上記インジウム薄膜が露出するように少なくとも一つの貫通孔を形成する段階と、上記パターニングが完了した基板を熱処理し、上記インジウム薄膜から上記それぞれの貫通孔を通じて垂直に突出してインジウムナノワイヤを成長させる段階と、を含むインジウムナノワイヤの製造方法を提供する。
【００２３】
本発明において、上記インジウム薄膜形成段階は、上記基板上に上記基板より熱膨脹係数の高いインジウム薄膜をスパッタリング装備で蒸着してインジウム薄膜を形成し、上記絶縁膜形成段階は、上記インジウム薄膜上に上記インジウム薄膜より熱膨脹係数の低い物質を蒸着して絶縁膜を形成し、上記インジウムナノワイヤ成長段階は、上記基板を熱処理する時、上記インジウム薄膜と上記基板及び上記絶縁膜との熱膨脹係数の差により上記インジウム薄膜から上記それぞれの貫通孔を通じてインジウムナノワイヤが垂直に突出するように実施してよい。
【００２４】
本発明において、上記基板は３．２×１０−６／℃〜８．５×１０−６／℃の熱膨脹係数を有するシリコンまたはガラス基板からなり、上記インジウム薄膜は上記基板上に２．５×１０−６／℃〜３．３×１０−６／℃の熱膨脹係数を有するインジウムを蒸着して形成し、上記絶縁膜は上記インジウム薄膜上に３．０×１０−６／℃〜６．５×１０−６／℃の熱膨脹係数を有するカーボンを蒸着して形成してよい。
【００２５】
本発明において、上記絶縁膜を形成した後、上記絶縁膜上に白金（Ｐｔ）からなる保護層をさらに形成し、パターニングを行ってから上記絶縁膜が露出するようにその上に形成された保護層を除去する段階をさらに含んでよい。
【００２６】
本発明において、上記絶縁膜形成段階における上記絶縁膜は、集束イオンビームで一部を研磨し、複数の貫通孔をパターニングして形成してよい。
【００２７】
本発明において、上記パターニングが完了した基板は、真空チャンバ内で熱処理してよい。
【００２８】
本発明において、上記インジウムナノワイヤ成長段階後に、上記インジウムナノワイヤをプラズマ処理する段階をさらに含んでよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によると、下向き式接近方法により、スパッタリング蒸着、パターニング及び熱処理の段階を経てインジウムナノワイヤを製造することで、既存の工程より簡単、且つ早くナノワイヤを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１ａ】本発明の一実施形態によるナノワイヤの製造方法を概略的に示した断面図である。
【図１ｂ】本発明の一実施形態によるナノワイヤの製造方法を概略的に示した断面図である。
【図１ｃ】本発明の一実施形態によるナノワイヤの製造方法を概略的に示した断面図である。
【図１ｄ】本発明の一実施形態によるナノワイヤの製造方法を概略的に示した断面図である。
【図１ｅ】本発明の一実施形態によるナノワイヤの製造方法を概略的に示した断面図である。
【図１ｆ】本発明の一実施形態によるナノワイヤの製造方法を概略的に示した断面図である。
【図１ｇ】本発明の一実施形態によるナノワイヤの製造方法を概略的に示した断面図である。
【図２ａ】本発明の一実施形態によるナノワイヤの製造方法において、絶縁膜がダイヤモンド状カーボンで形成されることを示した写真である。
【図２ｂ】本発明の一実施形態によるナノワイヤの製造方法において、絶縁膜がダイヤモンド状カーボンではないカーボンで形成されることを示した写真である。
【図３ａ】本発明の一実施形態によるナノワイヤの製造方法において、インジウム薄膜の厚さが２００ｎｍ未満であるときの様子を示した写真である。
【図３ｂ】本発明の一実施形態によるナノワイヤの製造方法において、インジウム薄膜の厚さが４００ｎｍを超えるときの様子を示した写真である。
【図４】本発明の一実施形態によるナノワイヤの製造方法において、初期のシリコン基板上に蒸着されたインジウム薄膜、ダイヤモンド状炭素薄膜及び保護層の断面を示した電子顕微鏡写真である。
【図５】本発明の一実施形態によるインジウムナノワイヤを示した電子顕微鏡写真である。
【図６】本発明の一実施形態によるインジウムナノワイヤの断面イメージを示した電子顕微鏡写真である。
【図７】本発明の一実施形態によるインジウムナノワイヤの断面を化学分析した結果を示した電子顕微鏡写真である。
【図８】本発明の一実施形態によるインジウムナノワイヤの成長原理を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下では、添付の図面を参照し、本発明の好ましい実施形態について説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲は以下で説明する実施形態に限定されない。また、本発明の実施形態は、当該技術分野で平均的な知識を有する者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。
【００３２】
本実施形態では、説明の便宜のために基板が位置した方向を下側方向と設定し、これと垂直に交差する方向を左右方向と設定して説明する。
【００３３】
図１ａ〜図１ｇを参照すると、本実施形態によるナノワイヤ素子は、基板１０と、基板１０上に形成されるインジウム薄膜２０と、インジウム薄膜２０上に形成され、複数の貫通孔３１を有する絶縁膜３０と、インジウム薄膜２０の上面からそれぞれの貫通孔３１を通じて垂直に上向き突出形成される複数のナノワイヤ４０と、を含む。
【００３４】
このとき、それぞれのナノワイヤ４０上には電極層７０が形成されてナノワイヤ素子を構成することができる。
【００３５】
また、それぞれのナノワイヤ４０の間には充填材６０が充填されることができ、充填材６０は絶縁材であればよく、本発明はこれに対して特に制限しない。
【００３６】
また、インジウム薄膜２０の熱膨脹係数は、基板１０と絶縁膜３０の熱膨脹係数より相対的に高くなるように基板１０と絶縁膜３０の材料を選択的に構成することができる。
【００３７】
例えば、インジウム薄膜２０は２．５×１０−６／℃〜３．３×１０−６／℃の熱膨脹係数を有し、基板１０はインジウム薄膜２０の熱膨脹係数より小さい３．２×１０−６／℃〜８．５×１０−６／℃の熱膨脹係数を有するシリコンまたはガラス基板からなってよい。
【００３８】
また、絶縁膜３０はダイヤモンド状カーボン（ｄｉａｍｏｎｄ  ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）で形成されてよい。このとき、上記ダイヤモンド状カーボンの熱膨脹係数は、インジウム薄膜２０の熱膨脹係数より小さい３．０×１０−６／℃〜６．５×１０−６／℃の数値を有することができる。
【００３９】
図２ａにはダイヤモンド状カーボンで形成された絶縁膜３０が、図２ｂにはダイヤモンド状カーボンではないカーボンで形成された絶縁膜３０がそれぞれ示されている。
【００４０】
また、インジウム薄膜２０の厚さは２００〜４００ｎｍであってよい。図３ａ及び図３ｂを参照すると、インジウム薄膜２０の厚さが２００ｎｍ未満では、後述する熱処理工程において上下部の基板に対する圧縮応力が印加されることができる最小厚さが確保されないため、インジウムナノワイヤ４０がうまく成長しないという問題が発生する可能性があり、インジウム薄膜２０の厚さが４００ｎｍを超えると、上下部で印加する圧縮応力を超えるバルク体積の膨脹が起こり、インジウムナノワイヤ４０の成長が困難であるという問題が発生する可能性がある。
【００４１】
以下、本発明の一実施形態によるインジウムナノワイヤ４０の製造方法を説明する。
【００４２】
図１ａを参照すると、まず、基板１０を設ける。
【００４３】
基板１０としてはシリコン、サファイア、ガラスまたはガラス上にシリコンをコートした基板など様々なものを用いることができ、本実施形態ではシリコン基板を用いることが好ましいが、本発明はこれに限定されない。
【００４４】
次いで、図１ｂを参照すると、基板１０上に、基板１０を構成するシリコンより熱膨脹係数の高いインジウムを高周波スパッタリング装備を用いて、例えば、ＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：超高周波帯域）ｐｏｗｅｒ  １０Ｗ、気圧５×１０−３ｔｏｒｒの条件下で蒸着し、インジウム薄膜２０を形成することができる。ここで、本発明のインジウム薄膜２０の形成条件は上記内容に限定されない。
【００４５】
このとき、インジウム薄膜２０は、シリコン基板１０上にその厚さが２００〜４００ｎｍになるよう形成してよい。
【００４６】
インジウム薄膜２０の厚さが２００ｎｍ未満では、後述する熱処理工程において、上下部の基板に対する圧縮応力が印加されることができる最小厚さが確保されないため、インジウムナノワイヤ４０がうまく成長しないという問題が発生する可能性があり、インジウム薄膜２０の厚さが４００ｎｍを超えると、上下部で印加する圧縮応力を超えるバルク体積の膨脹が起こり、インジウムナノワイヤ４０の成長が困難であるという問題が発生する可能性がある。
【００４７】
次に、図１ｃを参照すると、インジウム薄膜２０上にインジウム薄膜２０より熱膨脹係数の低い物質、例えば、ダイヤモンド状カーボン（ｄｉａｍｏｎｄ  ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）のような物質を蒸着して絶縁膜３０を形成する。
【００４８】
このとき、絶縁膜３０はインジウム薄膜２０上にその厚さが２０〜４０ｎｍになるよう、例えば、ＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ：超高周波帯域）ｐｏｗｅｒ  １５Ｗ、気圧５×１０−３ｔｏｒｒの条件下で形成することができる。ここで、本発明の絶縁膜３０の形成条件は上記内容に限定されない。
【００４９】
図１ｄは、本実施形態によるパターニング前の基板１０、インジウム薄膜２０、絶縁膜３０及び保護層５０が順に積層された薄膜構造を示す。
【００５０】
図１ｄを参照すると、絶縁膜３０上には、後述するパターニング時に絶縁膜３０とインジウム薄膜２０が損傷されることを防止するために白金（Ｐｔ）のような物質からなる一定厚さの保護層５０をさらに形成してよい。
【００５１】
次に、図１ｅを参照すると、保護層５０及び絶縁膜３０を同時にパターニングして絶縁膜３０に複数の貫通孔３１を一定間隔で形成する。
【００５２】
このとき、保護層５０は上記パターニングが完了した後、絶縁膜３０から除去し、絶縁膜３０の上面は外部に露出することができる。
【００５３】
また、それぞれの貫通孔３１は約２００〜４００ｎｍで形成することができ、本発明はこれに限定されない。
【００５４】
上記パターニングは、例えば、集束イオンビームのような方法で保護層５０及び絶縁膜３０を研磨して行うことができ、本発明はこれに限定されない。
【００５５】
また、上記パターニング時、貫通孔３１の間隔を規則的に調節すると、インジウムナノワイヤ４０に光結晶（ｐｈｏｔｏｎｉｃ  ｃｒｙｓｔａｌ）特性が現われ、特定波長の増幅効果などをさらにもたらすことができる。
【００５６】
図４は本発明の一実施形態によるナノワイヤの製造方法において、初期のシリコン基板上に蒸着されたインジウム薄膜、ダイヤモンド状炭素薄膜及び保護層の断面を示した電子顕微鏡写真であり、図５は本発明の一実施形態によるインジウムナノワイヤを示した電子顕微鏡写真である。
【００５７】
次に、図１ｆ、図４及び図５を参照すると、このようにパターニングが完了した基板１０をチャンバ（不図示）内で、例えば、ＲＦ  ｐｏｗｅｒ  １０Ｗ、気圧５×１０−３ｔｏｒｒの条件下で熱処理し、インジウムナノワイヤ４０を成長させることができるが、本発明の熱処理条件はこれに限定されない。
【００５８】
即ち、インジウム薄膜２０と該インジウム薄膜２０の下部に位置した基板１０及びインジウム薄膜２０の上部に位置した絶縁膜３０の熱膨脹係数の差により、インジウム薄膜２０のインジウム（Ｉｎ）が貫通孔３１を通じて外に引き出され垂直に上向き突出してインジウムナノワイヤ４０が成長されることができる。
【００５９】
図７は本実施形態の熱処理工程後の薄膜構造を示したもので、図示された電子顕微鏡写真を見ると、（ａ）インジウムはその成長が明らかに観察されるが、（ｂ）炭素、（ｃ）プラチナ及び（ｄ）シリコンの場合、その形状がかすかにしか現われず、本実施形態の熱処理工程によりインジウムナノワイヤ４０がうまく形成されたことが確認できる。
【００６０】
図８を参照すると、本実施形態によるインジウムナノワイヤの生成原理が分かる。
【００６１】
インジウム薄膜２０を構成するインジウムの熱膨脹係数は約３３ｐｐｍ／℃で、基板１０を構成するシリコンの熱膨脹係数は約４．６８ｐｐｍ／℃で、絶縁膜３０を構成するダイヤモンド状カーボンの熱膨脹係数は約２．３ｐｐｍ／℃である。即ち、インジウム薄膜２０の熱膨脹係数がシリコン基板１０及びダイヤモンド状カーボン絶縁膜３０より相対的に高い。
【００６２】
従って、絶縁膜３０に複数の貫通孔３１がパターニングされた薄膜構造で熱処理を施すと、インジウム薄膜２０は、上下部のシリコン及びダイヤモンド状カーボンで構成された基板１０及び絶縁層３０より膨脹しようとする。
【００６３】
しかし、インジウム薄膜２０は熱膨脹係数の小さい基板１０及び絶縁膜３０との間で圧縮応力を受ける。これによってインジウム薄膜２０のインジウム成分が絶縁膜３０に開口されたそれぞれの貫通孔３１を通じて外に抜け出て垂直に突出することで、複数のインジウムナノワイヤ４０が成長される。
【００６４】
逆に、冷却が行われると、これと反対の現象によりインジウムナノワイヤ４０が収縮しようとする性質に反する力を受けるようになって引張応力を受ける。
【００６５】
従って、一定高さにインジウムナノワイヤ４０が成長したら、熱処理を止めて冷却させ、インジウムナノワイヤ４０の成長を終了させる。これで、一定高さのインジウムナノワイヤ４０の製造が完了する。
【００６６】
このように製作されたインジウムナノワイヤ４０は、先パターニング工程と後熱処理工程からなるため、インジウムナノワイヤ４０のそれぞれの成長位置を正確に設定することができ、大面積基板で活用できる。
【００６７】
一方、このように形成されたインジウムナノワイヤ４０は、必要に応じて、窒素（Ｎ）プラズマ処理をさらに施してよい。
【００６８】
このように窒素プラズマ処理をさらに施すと、成長したインジウム（Ｉｎ）ナノワイヤは窒化インジウム（ＩｎＮ）に変形されることができる。
【００６９】
従って、このような窒化インジウムナノワイヤ素子を、半導体ナノ線として複数種の発光素子に活用し、ディスプレー用に適用することができる。
【００７０】
上記素子には、電界効果トランジスター（ＦＥＴ：ｆｉｅｌｄ  ｅｆｆｅｃｔ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）、センサー、光検出素子、発光ダイオード、レーザーダイオード、ＥＬ（ｅｌｅｃｔｒｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子、ＰＬ（ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子及びＣＬ（Ｃａｔｈｏｄｅｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）素子などがあり、本発明はこれに限定されない。
【００７１】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されず、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想から外れない範囲内で多様な修正及び変形が可能であるということは、当技術分野の通常の知識を有する者には明らかである。
【符号の説明】
【００７２】
１０  基板
２０  インジウム薄膜
３０  絶縁膜
４０  ナノワイヤ
５０  保護層
６０  充填材
７０  電極層
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図１ｃ】
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【図１ｄ】
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【図１ｅ】
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【図１ｆ】
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【図１ｇ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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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８】
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