(57)【要約】【課題】十分な機械強度を有し、高周波特性に優れたナノワイヤダイオードを備えた信頼性の高い半導体装置を実現する。【解決手段】電子デバイスは、ナノワイヤダイオード３と、ナノワイヤダイオード２から離間しており、表面が絶縁膜４ｂで被覆された複数のナノワイヤ４ａからなるナノワイヤ集合体４と、ナノワイヤダイオード３の頭頂部に電気的に接続された一端部６ａと、ナノワイヤ集合体４を構成する少なくとも一部のナノワイヤ４ａの頭頂部の絶縁膜４ｂに接触する他端部６ｂとを架橋する電極６とを備えている。【選択図】図１
2018056377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ナノワイヤダイオードと、
前記ナノワイヤダイオードから離間しており、表面が絶縁膜で被覆された複数のナノワイヤからなるナノワイヤ集合体と、
前記ナノワイヤダイオードの頭頂部に電気的に接続された一端部と、前記ナノワイヤ集合体を構成する少なくとも一部の前記ナノワイヤの頭頂部の前記絶縁膜に接触する他端部とを架橋する電極と
を含むことを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
前記電極の前記一端部と前記他端部の間の第１距離は、前記ナノワイヤ集合体において隣り合う前記ナノワイヤ間の第２距離よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス。
【請求項３】
前記電極の前記一端部と前記他端部の間に、表面を他の絶縁材料で覆われた他のナノワイヤが配置されており、
前記他のナノワイヤは、頭頂部の前記他の絶縁材料を介して前記電極と接触していることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子デバイス。
【請求項４】
前記ナノワイヤ集合体を構成する前記ナノワイヤは、前記ナノワイヤダイオードよりも高いことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項５】
前記ナノワイヤダイオードの周囲に、複数の他のナノワイヤが各々離間して設けられた他のナノワイヤ集合体が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【請求項６】
ナノワイヤダイオードと、前記ナノワイヤダイオードから離間しており、複数の縦型のナノワイヤが各々離間して設けられたナノワイヤ集合体とを形成する工程と、
前記ナノワイヤ集合体の前記ナノワイヤの表面を絶縁膜で被覆する工程と、
前記ナノワイヤダイオードの頭頂部に電気的に接続された一端と、前記ナノワイヤ集合体を構成する少なくとも一部の前記ナノワイヤの頭頂部の前記絶縁膜に接触する他端とを架橋する電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項７】
前記電極の前記一端部と前記他端部の間の第１距離は、前記ナノワイヤ集合体において隣り合う前記ナノワイヤ間の第２距離よりも大きいことを特徴とする請求項６に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項８】
前記電極の前記一端部と前記他端部の間に他のナノワイヤを形成し、
前記ナノワイヤ集合体の前記ナノワイヤと共に、前記他のナノワイヤの表面を前記絶縁膜で被覆することを特徴とする請求項６又は７に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記ナノワイヤ集合体を構成する前記ナノワイヤは、前記ナノワイヤダイオードよりも高いことを特徴とする請求項６〜８のいずれか１項に記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記ナノワイヤダイオードの周囲に、複数の他のナノワイヤが各々離間して設けられた他のナノワイヤ集合体を少なくとも１つ形成することを特徴とする請求項６〜９のいずれか１項に記載の電子デバイスの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子デバイス及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信をはじめとする、電波を受信する電子デバイスとして、トンネル接合を有するｐ−ｎ半導体からなるバックワードダイオードが用いられている。損失を抑えて高周波を扱うために、バックワードダイオードは、通常、ｐ−ｎ半導体積層薄膜をメサ状に加工して小型化することで低容量化している。バックワードダイオードの電極としては、表面側電極に対してエアブリッジ構造（エアブリッジ電極）が用いられる。
【０００３】
バックワードダイオード部分の周波数特性を上げる方法として、従来のマイクロメートルオーダーサイズのメサ状のバックワードダイオードに代えて、直径がサブミクロンスケールの縦型のバックワード型のナノワイヤダイオードが提案されている。このバックワード型のナノワイヤダイオードでは、メサ状のバックワードダイオードに比較して、ｐ−ｎ接合面積が大幅な低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５２４７４号公報
【特許文献２】特表２０１５−５２９００６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来型のエアブリッジ電極をバックワード型のナノワイヤダイオードにそのまま適用しようとすると、以下のような問題が生じる。
先ず、基板上に立設された極めて細いナノワイヤダイオードの頭頂部と基板上との間に延伸するエアブリッジ電極を形成することは、製造プロセス上、極めて困難である。更に、このようなエアブリッジ電極を形成した場合、エアブリッジ電極の応力や重みによる大きな負荷がナノワイヤダイオードにかかり、ナノワイヤダイオードの強度が保たれない、或いは著しい特性劣化をもたらす。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、十分な機械強度を有し、高周波特性に優れたナノワイヤダイオードを備えた信頼性の高い電子デバイス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】
【０００７】
電子デバイスの一態様は、ナノワイヤダイオードと、前記ナノワイヤダイオードから離間しており、表面が絶縁膜で被覆された複数のナノワイヤからなるナノワイヤ集合体と、前記ナノワイヤダイオードの頭頂部に電気的に接続された一端部と、前記ナノワイヤ集合体を構成する少なくとも一部の前記ナノワイヤの頭頂部の前記絶縁膜に接触する他端部とを架橋する電極とを含む。
【０００８】
電子デバイスの製造方法の一態様は、ナノワイヤダイオードと、前記ナノワイヤダイオードから離間しており、複数の縦型のナノワイヤが各々離間して設けられたナノワイヤ集合体とを形成する工程と、前記ナノワイヤ集合体の前記ナノワイヤの表面を絶縁膜で被覆する工程と、前記ナノワイヤダイオードの頭頂部に電気的に接続された一端と、前記ナノワイヤ集合体を構成する少なくとも一部の前記ナノワイヤの頭頂部の前記絶縁膜に接触する他端とを架橋する電極を形成する工程とを含む。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、十分な機械強度を有し、高周波特性に優れたナノワイヤダイオードを備えた信頼性の高い半導体装置が実現する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態による電子デバイスの概略構成を示す模式図である。
【図２】本実施形態による電子デバイスの奏する作用効果について、比較例との比較に基づいて説明するための概略斜視図である。
【図３】第１の実施形態による電子デバイスの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図４】図３に引き続き、第１の実施形態による電子デバイスの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
【図５】第１の実施形態の変形例１による電子デバイスの概略構成を示す模式図である。
【図６】第１の実施形態の変形例２による電子デバイスの概略構成を示す模式図である。
【図７】第１の実施形態の変形例３による電子デバイスの概略構成を示す模式図である。
【図８】第２の実施形態による電波受信機の概略構成を示す模式図である。
【図９】第３の実施形態による発電機の概略構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
（第１の実施形態）
本実施形態では、電子デバイス及びその製造方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
［電子デバイスの構成］
図１は、第１の実施形態による電子デバイスの概略構成を示す模式図であり、（ａ）が斜視図、（ｂ）が平面図、（ｃ）が断面図である。図１（ｃ）では、図面の見易さを考慮して、下部電極の一部の図示を省略している。
【００１３】
この電子デバイスは、例えば半絶縁性の基板１の上方にｎ型半導体層２及び成長用マスク１０を介して、バックワード型のナノワイヤダイオード３、ナノワイヤ集合体４、下部電極５、及び上部電極６を有して構成されている。ナノワイヤダイオード３及び下部電極５は、ｎ型半導体層２と電気的に接続されている。図１（ａ）では、成長用マスク１０の図示を省略している。
【００１４】
バックワード型のナノワイヤダイオード３は、例えばｎ−ＩｎＧａＡｓであるｎ型ナノワイヤ３ａと例えばｐ−ＧａＡｓＳｂであるｐ型ナノワイヤ３ｂとがｐｎ接合してなる縦型構造のナノワイヤである。ナノワイヤダイオードとしては、ｐｎ接合の代わりに、ｉ型の半導体を介するｐｉｎ接合に構成しても良い。
【００１５】
ナノワイヤ集合体４は、表面が絶縁膜４ｂで被覆された複数の縦型構造のナノワイヤ４ａが集合してなるものである。各ナノワイヤ４ａは、ナノワイヤダイオード３と同時に形成され、ナノワイヤダイオード３と同じ材質及び形状とされており、それぞれ離間して立設されている。各ナノワイヤ４ａは、表面が絶縁膜４ｂで被覆されているため、ナノワイヤダイオード３の電気的特性に影響を及ぼすことはない。各ナノワイヤ４ａは、ナノワイヤダイオード３と同様の構造であることから、両者は同じ高さとされており、絶縁膜４ｂの厚み分だけナノワイヤダイオード３よりも高くされている。各ナノワイヤをナノワイヤダイオード３と別工程で形成し、ナノワイヤダイオード３とは異なるナノワイヤの構造としても良い。
【００１６】
下部電極５は、例えば金（Ａｕ）を材料として、ｎ型半導体層２上に形成されている。ナノワイヤダイオード３は、下部電極５に接触して立設されて下部電極４と電気的に接続されている。
【００１７】
上部電極６は、ナノワイヤダイオード３の頭頂部に電気的に接続された一端部６ａと、ナノワイヤ集合体４を構成する少なくとも一部のナノワイヤ４ａの頭頂部の絶縁膜４ｂに接触固定された他端部６ｂとを架橋するエアブリッジ構造の電極である。他端部６ｂが上部電極６の電極パッドとされている。上部電極６の一端部６ａと他端部６ｂとの間の下方には、空隙６ｃが形成されている。ナノワイヤ集合体４は、エアブリッジ構造の上部電極６の他端部６ｂを支持する支持部材として機能する。そのため、上部電極６の一端部６ａと他端部６ｂとの間の第１距離は、ナノワイヤ集合体４において隣り合うナノワイヤ４ａ間の第２距離よりも大きい。
【００１８】
ここで、本実施形態による電子デバイスの奏する作用効果について、比較例との比較に基づいて説明する。図２は、当該作用効果を説明するための斜視図であり、（ａ）が比較例の電子デバイスを、（ｂ）が本実施形態の電子デバイスをそれぞれ示している。
【００１９】
比較例の電子デバイスは、基板１０１の上方にｎ型半導体層１０２を介して、バックワード型のナノワイヤダイオード１０３、下部電極１０４、及び上部電極１０５を有して構成されている。
ナノワイヤダイオード１０３及び下部電極１０４は、本実施形態のナノワイヤダイオード３及び下部電極５０と同様に形成されている。上部電極１０５は、ナノワイヤダイオード１０３の頭頂部に電気的に接続された一端部１０５ａと、ｎ型半導体層１０２上に接触固定された他端部１０５ｂとを架橋するエアブリッジ構造の電極である。上部電極１０５の一端部１０５ａと他端部１０５ｂとの間の下方には、空隙１０５ｃが形成されている。
【００２０】
鋭意検討により、比較例における電子デバイスの特性劣化をもたらす負荷の主要因が、ナノワイヤダイオード１０３に対して働く下向きの応力成分であることが見出された。比較例においては、上部電極１０５の電極パッドである他端部１０５ｂが、基板１０１の表面に形成されていることで、上部電極１０５はナノワイヤダイオード１０３上の一端部１０５ａから斜め下方向に引き出される。その結果、上部電極１０５の収縮時に下向きの応力が働き、当該応力がナノワイヤダイオード１０３に対して曲げ応力として作用する。
【００２１】
これに対して、本実施形態の電子デバイスでは、ナノワイヤ集合体４を設けることにより、ナノワイヤダイオード３の頭頂部よりも絶縁膜３ｂの厚み分だけ高い位置に他端部６ｂの電極パッドが配置される。上部電極６は、ナノワイヤダイオード３の頭頂部からナノワイヤ集合体４の頭頂部に架けて架橋形成される。この構造では、図２（ｂ）のように、下向きの応力成分が消失し、ナノワイヤダイオード３に曲げ応力が印加されることはない。
【００２２】
本実施形態の電子デバイスでは、ナノワイヤ集合体４が複数のナノワイヤ４ａで構成されており、ナノワイヤダイオード３のみならず各ナノワイヤ４ａも弾性変形することが可能である。そのため、ナノワイヤダイオード３に対する横方向成分の応力負荷も大幅に低減する。
【００２３】
以上のように、本実施形態では、ナノワイヤダイオード３に曲げ応力が印加されることがなく、横方向成分の応力負荷も大幅に低減する。この構成により、横断面積が小さいナノワイヤダイオード３の優れた高周波特性を損なうことなく、ナノワイヤダイオード３の充分な機械的強度をもたらす高性能な電子デバイスが実現する。
【００２４】
［電子デバイスの製造方法］
次いで、本実施形態による電子デバイスの製造方法について説明する。図３〜図４は、本実施形態による電子デバイスの製造方法を工程順に示す概略断面図である。図３及び図４の各図では、図面の見易さを考慮して、下部電極の一部の図示を省略している。
【００２５】
先ず、図３（ａ）に示すように、基板１１上にｎ型半導体層１２、成長マスク１３、及び成長触媒１４を順次形成する。
詳細には、例えば半絶縁性（ＳＩ）−ＧａＡｓ（１１１）Ｂの基板１１を用意する。基板１１上に、例えば有機金属気相成長（Metal Organic Chemical Vapor Deposition：ＭＯＣＶＤ）法により、例えばｎ−ＩｎＧａＡｓ層を１００ｎｍ程度の厚みに成長する。ｎ型不純物のドーピングには、例えばＳｉを用い、Ｓｉ濃度を例えば１×１０18〜１×１０20ｃｍ-3程度とすれば良い。以上により、基板１１上にｎ型半導体層１２が形成される。
【００２６】
次に、例えばＣＶＤ法によりＳｉＮを５０ｎｍ程度の厚みに堆積する。ＳｉＮにおけるナノワイヤの成長箇所となる部分に、リソグラフィ及びエッチングによって開口１３ａ及び複数の開口１３ｂを形成する。開口１３ａはナノワイヤダイオードが、複数の開口１３ｂはナノワイヤ集合体のナノワイヤが形成される箇所である。開口１３ａ，１３ｂは同一のサイズ及び形状に形成される。各開口１３ｂは、間隔が1μｍ〜１０μｍ程度で開口数が例えば９〜１００程度とする。このように複数の開口１３ｂを形成することにより、後に形成されるエアブリッジ構造の上部電極の他端部となる電極パッドを１０×１０〜１００×１００μｍ2程度のサイズに形成することができる。開口１３ａ，１３ｂ間の距離は、例えば１０μｍ〜１００μｍ程度とする。以上により、成長マスク１３が形成される。
【００２７】
次に、成長マスク１３の開口１２ａ内に成長触媒１４となる金属材料を堆積する。金属材料のディスク直径は、２０ｎｍ〜１００ｎｍ程度のものが好ましく、金属材料には、例えば金（Ａｕ）を用いる。
【００２８】
続いて、図３（ｂ）に示すように、バックワード型のナノワイヤダイオード１５及び複数のナノワイヤ１６を同一工程で形成する。
詳細には、例えば有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ：Metal Organic Vapor Phase Epitaxy）法により、例えばｎ−ＩｎＧａＡｓ１５ａとｐ−ＧａＡｓＳｂ１５ｂとからなるヘテロ接合ナノワイヤを、例えば成長温度４５０℃〜５５０℃程度で成長する。原料には、トリメチインジウム（ＴＭＩｎ）、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、アルシン（ＡｓＨ3）、トリメチルアンチモン（ＴＭＳｂ）を用いる。ｎ型のドーピングには、成長時に硫化水素（Ｈ2Ｓ）を供給することによって硫黄（Ｓ）をドーピングする。Ｓ濃度は、例えば１×１０18〜１×１０20ｃｍ-3とする。ｐ型不純物のドーピングには、成長時にジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）を供給することによって亜鉛（Ｚｎ）をドーピングする。Ｚｎ濃度は例えば１×１０18〜１×１０20ｃｍ-3とする。ドーピング濃度及びバンドギャップを適切に制御することにより、トンネル接合が形成され、バックワードダイオードとして機能させることができる。以上により、成長マスク１３の開口１３ａにはナノワイヤダイオード１５が、複数の開口１３ｂにはナノワイヤ集合体となる複数のナノワイヤ１６が夫々形成される。
【００２９】
続いて、図３（ｃ）に示すように、複数のナノワイヤ１６の夫々を被覆する絶縁膜１７を形成する。
詳細には、先ず成長触媒１４をエッチングにより除去する。
次に、ナノワイヤダイオード１５を覆い、複数のナノワイヤ１６を露出させる開口を有するレジストマスクを形成する。このレジストマスクを用いて、例えば原子層堆積（Atomic Layer Deposition：ＡＬＤ）法により、絶縁材料として例えばＡｌ2Ｏ3を５ｎｍ程度の厚みに堆積する。薬液処理又は灰化処理によりレジストマスク及びその上のＡｌ2Ｏ3を除去する。以上により、複数のナノワイヤ１６の夫々を被覆する絶縁膜１７が形成される。絶縁膜１７で被覆された複数のナノワイヤ１６により、ナノワイヤ集合体１８が構成される。
【００３０】
続いて、図３（ｄ）に示すように、下部電極１９を形成する。
詳細には、先ずリソグラフィ及びエッチングにより成長マスク１３に開口１３ｃを形成する。
次に、ナノワイヤダイオード１５及びナノワイヤ集合体１８を覆い、開口１３ｃを含む下部電極の形成予定箇所を開口するレジストマスクを形成する。このレジストマスクを用いて、例えば蒸着法により電極金属、ここでは金（Ａｕ）を堆積する。薬液処理又は灰化処理によりレジストマスク及びその上のＡｕを除去する。以上により、ナノワイヤダイオード１５と電気的に接続された下部電極１９が形成される。
【００３１】
続いて、図４（ａ）に示すように、基板１１の全面を覆う樹脂２１を形成する。
続いて、図４（ｂ）に示すように、樹脂２１の表面からナノワイヤダイオード１５の頭頂部及びナノワイヤ集合体１８のうちの所期のナノワイヤ１６の頭頂部が露出するように、樹脂２１の表面を研磨する。
【００３２】
続いて、図４（ｃ）に示すように、上部電極２２を形成する。
詳細には、樹脂２１の表面全面に例えば蒸着法により電極金属、ここでは金（Ａｕ）を堆積する。リソグラフィ及びエッチングによりＡｕを加工する。以上により、樹脂２１上に上部電極２２が形成される。上部電極２２は、一端部２２ａがナノワイヤダイオード１５の頭頂部に電気的に接続され、他端部２２ｂがナノワイヤ集合体１８のうちの所期のナノワイヤ１６の頭頂部上の絶縁膜１７に接触固定されて、一端部２２ａと他端部２２ｂとの間を延伸している。
【００３３】
続いて、図４（ｄ）に示すように、不要な樹脂２１を除去する。これにより、上部電極２２の一端部２２ａと他端部２２ｂとの間の下方には、空隙２２ｃが形成され、上部電極２２がエアブリッジ構造となる。以上のようにして、本実施形態の電子デバイスが形成される。
【００３４】
本実施形態によれば、ナノワイヤ集合体１８の各ナノワイヤ１６をナノワイヤダイオード１５と同一工程で同時形成することができる。そのため、工程数を増加させることなく、容易にナノワイヤ集合体１８を形成することができる。
【００３５】
本実施形態においては、ナノワイヤダイオード１５は、１本のナノワイヤで構成されているが、これに限定されるものではなく、複数のヘテロ接合ナノワイヤからなるナノワイヤダイオードを用いても良い。ナノワイヤダイオード１５及びナノワイヤ集合体１８のナノワイヤ１６の構成材料としては、ｎ−ＩｎＧａＡｓとｐ−ＧａＡｓＳｂとのヘテロ接合に制限されるものではなく、既知の構成を用いることができる。例えば、ｐ−ＧａＳｂ／ｉ−ＧａＡｓ／ｎ−ＩｎＡｓのような構造も用いることができる。結晶成長を複数回行うことで、ナノワイヤダイオードとナノワイヤ集合体のナノワイヤの材料として、相異なる材料を用いることもできる。この場合、ナノワイヤ集合体のナノワイヤの材料としては、ＩｎＰやＧａＡｓ、ＩｎＮ等のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に加え、ＳｉやＧｅ等のＩＶ族半導体も用いることが可能である。基板についても同様の選択が可能である。また、ダイオード構造もバックワード型のナノワイヤダイオードに限定されるものではなく、例えばショットキーバリア型のナノワイヤダイオードを用いることも可能である。
【００３６】
（変形例）
以下、第１の実施形態の諸変形例について説明する。
【００３７】
−変形例１−
図５は、第１の実施形態の変形例１による電子デバイスの概略構成を示す模式図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が断面図である。図５（ｂ）では、図面の見易さを考慮して、下部電極の一部の図示を省略している。なお、第１の実施形態と同様の構成部材等については、同符号を付して詳しい説明を省略する。
【００３８】
この電子デバイスは、第１の実施形態と同様に、例えば半絶縁性の基板１の上方にｎ型半導体層２及び成長用マスク１０を介して、バックワード型のナノワイヤダイオード３、ナノワイヤ集合体４、下部電極５、及び上部電極６を有して構成されている。更に、他のナノワイヤとして、中間ナノワイヤ３１が設けられている。ナノワイヤダイオード３及び下部電極５は、ｎ型半導体層２と電気的に接続されている。
【００３９】
中間ナノワイヤ３１は、ナノワイヤ集合体４のナノワイヤ４ａと同じ材質及び形状とされており、上部電極６の一端部６ａと他端部６ｂとの間の空隙６ｃに立設けられている。中間ナノワイヤ３１は、ナノワイヤ集合体４のナノワイヤ４ａと同様に、表面が絶縁膜３２で被覆されている。上部電極６は、ナノワイヤダイオード３の頭頂部に電気的に接続された一端部６ａと、ナノワイヤ集合体４を構成する少なくとも一部のナノワイヤ４ａの頭頂部の絶縁膜４ｂに接触固定された他端部６ｂとを架橋するエアブリッジ構造の電極である。本実施形態では、一端部６ａと他端部６ｂとの間において、上部電極６の裏面が中間ナノワイヤ３１の頭頂部の絶縁膜３２に接触固定されて補強されている。
【００４０】
中間ナノワイヤ３１は、ナノワイヤダイオード３及びナノワイヤ集合体４のナノワイヤ４ａと同一工程で形成される。中間ナノワイヤ３１は、ナノワイヤ４ａの絶縁膜４ｂによる被覆と同一工程で絶縁膜３２により被覆される。
【００４１】
変形例１の電子デバイスでは、ナノワイヤダイオード３に曲げ応力が印加されることがなく、横方向成分の応力負荷も大幅に低減する。この構成により、横断面積が小さいナノワイヤダイオード３の優れた高周波特性を損なうことなく、ナノワイヤダイオード３の充分な機械的強度をもたらす高性能な電子デバイスが実現する。
【００４２】
エアブリッジ構造の上部電極の架橋距離が長くなると、上部電極の自重によりエアブリッジ部分に撓みが生じる。そのため、上部電極をナノワイヤダイオードとほぼ同じ長さのナノワイヤで支えたとしても、ナノワイヤダイオードに下向きの応力が発生することがある。変形例１では、上部電極６のエアブリッジ部分を中間ナノワイヤ３１で支持することにより、上部電極６の撓みを抑制し、良好なナノワイヤダイオードが得られる。ナノワイヤダイオード３との距離及びナノワイヤ４ａとの距離を１μｍ〜１０μｍ程度となるように中間ナノワイヤ３１を配置することにより、支持部としての充分な効果が得られる。
【００４３】
−変形例２−
図６は、第１の実施形態の変形例２による電子デバイスの概略構成を示す模式図であり、（ａ）が平面図、（ｂ）が断面図である。図６（ｂ）では、図面の見易さを考慮して、下部電極の一部の図示を省略している。なお、第１の実施形態と同様の構成部材等については、同符号を付して詳しい説明を省略する。
【００４４】
この電子デバイスは、例えば半絶縁性の基板１の上方にｎ型半導体層２及び成長用マスク１０を介して、バックワード型のナノワイヤダイオード３、ナノワイヤ集合体４１、下部電極５、及び上部電極６を有して構成されている。ナノワイヤダイオード３及び下部電極５は、ｎ型半導体層２と電気的に接続されている。
【００４５】
ナノワイヤ集合体４１は、表面が絶縁膜４１ｂで被覆された複数の縦型構造のナノワイヤ４１ａが集合してなるものである。各ナノワイヤ４１ａは、表面が絶縁膜４１ｂで被覆されているため、ナノワイヤダイオード３の電気的特性に影響を及ぼすことはない。各ナノワイヤ４１ａは、ナノワイヤダイオード３と同じ材質であるが、ナノワイヤダイオード３よりも高く（長く）形成されている。
【００４６】
上部電極６は、ナノワイヤダイオード３の頭頂部に電気的に接続された一端部６ａと、ナノワイヤ集合体４１を構成する少なくとも一部のナノワイヤ４１ａの頭頂部の絶縁膜４１ｂに接触固定された他端部６ｂとを架橋するエアブリッジ構造の電極である。ナノワイヤ集合体４１のナノワイヤ４１ａがナノワイヤダイオード３よりも高く形成されているため、上部電極６は、一端部６ａから他端部６ｂに架けて徐々に上がる斜面が形成される。
【００４７】
ナノワイヤダイオード３とナノワイヤ４１ａとは、異なる工程で結晶成長を分けて行って形成しても良いが、例えばナノワイヤダイオード３とナノワイヤ４１ａとで直径を変えることにより、同一工程で同時形成することも可能である。例えば、ナノワイヤダイオード３の直径を例えば５０ｎｍ程度、ナノワイヤ４１ａの直径を１００ｎｍ程度とし、原料の分解効率がマスク被覆率で制限されるような温度である４５０℃付近の低温成長条件で結晶成長する。すると、開口面積が大きく、半導体表面が露出したナノワイヤ４１ａの方がナノワイヤダイオード３よりも成長速度が速くなり、その結果、高さの異なるナノワイヤダイオード３及びナノワイヤ４１ａを同一工程で形成することができる。
【００４８】
変形例２の電子デバイスでは、ナノワイヤダイオード３に曲げ応力が印加されることがなく、横方向成分の応力負荷も大幅に低減する。この構成により、横断面積が小さいナノワイヤダイオード３の優れた高周波特性を損なうことなく、ナノワイヤダイオード３の充分な機械的強度をもたらす高性能な電子デバイスが実現する。
【００４９】
変形例２では、ナノワイヤ集合体４１のナノワイヤ４１ａをナノワイヤダイオード３よりも高く形成する。これにより、ナノワイヤダイオード３への下向き応力成分の印加が完全に消失する。また、ナノワイヤダイオード３の近傍にこれよりも高いナノワイヤ集合体４１が配置されるために、ナノワイヤダイオード３の頭頂部及び上部電極６が保護される。
【００５０】
−変形例３−
図７は、第１の実施形態の変形例３による電子デバイスの概略構成を示す平面図である。なお、第１の実施形態と同様の構成部材等については、同符号を付して詳しい説明を省略する。
【００５１】
この電子デバイスは、第１の実施形態と同様に、例えば半絶縁性の基板１の上方にｎ型半導体層２及び成長用マスク１０を介して、バックワード型のナノワイヤダイオード３、ナノワイヤ集合体４、下部電極５、及び上部電極６を有して構成されている。更に、他のナノワイヤ集合体として、ナノワイヤダイオード３の周囲を取り囲むように、複数、ここでは３つのナノワイヤ集合体５１，５２，５３が設けられている。ナノワイヤダイオード３及び下部電極５は、ｎ型半導体層２と電気的に接続されている。
【００５２】
ナノワイヤ集合体５１〜５３は、ナノワイヤ集合体４と共に、ナノワイヤダイオード３の四方を囲むように配置されている。ナノワイヤ集合体５１〜５３は、ナノワイヤ集合体４と同様の構造、即ちナノワイヤ集合体４のナノワイヤ４ａと同じ材質で同じ本数のナノワイヤ５１ａ，５２ａ，５３ａが絶縁膜５１ｂ，５２ｂ，５３ｂで被覆されている。ナノワイヤ集合体５１〜５３は、ナノワイヤ集合体４と同じ配列形態で配置されて構成されている。なお、この形態に限定されるものではなく、ナノワイヤ集合体の配置の仕方や他のナノワイヤ集合体のナノワイヤの材質・形状等について、適宜変更が可能である。
【００５３】
変形例３の電子デバイスでは、ナノワイヤダイオード３に曲げ応力が印加されることがなく、横方向成分の応力負荷も大幅に低減する。この構成により、横断面積が小さいナノワイヤダイオード３の優れた高周波特性を損なうことなく、ナノワイヤダイオード３の充分な機械的強度をもたらす高性能な電子デバイスが実現する。
【００５４】
変形例３では、ナノワイヤ集合体５１〜５３がナノワイヤ集合体４と共に、ナノワイヤダイオード３を囲むように配置されている。この構成により、電子デバイスが転倒等した場合でも、ナノワイヤダイオード３の頭頂部及び上部電極６がナノワイヤ集合体４，５１〜５３により保護され、ダメージを受けることが防止される。
【００５５】
（第２の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態又は諸変形例の１種による電子デバイスであるダイオード構造を備えた、いわゆる超大容量無線通信システムの電波受信機を例示する。図８は、本実施形態による電波受信機の概略構成を示す模式図である。
【００５６】
この電波受信機は、受信アンテナ６１、受信アンテナ６１に接続されたローノイズアンプ６２、ローノイズアンプ６２に接続されたダイオード６３、ローノイズアンプ６２に接続されたインダクタ６４、及び出力端子６５を備えて構成されている。ダイオード６３は、第１の実施形態又は諸変形例の１種によるダイオード構造である。
【００５７】
ナノワイヤダイオードは、従来のダイオードよりも接合容量が小さいため、テラヘルツ波帯領域までの電波を受信することができる。ダイオード６３に、ナノワイヤダイオードの優れた高周波特性を損なうことなく、ナノワイヤダイオードの充分な機械的強度をもたらす高性能なダイオード構造を適用することにより、信頼性の高い超大容量無線通信ネットワークシステムが実現する。
【００５８】
（第３の実施形態）
本実施形態では、第１の実施形態又は諸変形例の１種による電子デバイスであるダイオード構造を備えた、いわゆるＩｏＴ（Internet of Things）センサの発電機を例示する。図９は、本実施形態による発電機の概略構成を示す模式図である。
【００５９】
この発電機は、受信アンテナ７１、受信アンテナ７１と接続されたダイオード７２、ダイオード７２と接続された平滑キャパシタ７３、ダイオード７２と接続された電圧一定化回路７４、及び出力端子７５を備えて構成されている。
【００６０】
受信アンテナ７１は、エネルギーとして例えばマイクロ波を受信するアンテナである。ダイオード７２は、第１の実施形態又は諸変形例の１種によるダイオード構造であり、受信アンテナ７１から入射したマイクロ波を全波整流する。平滑キャパシタ７３により、安定したＤＣ（直流）出力が得られる。電圧一定化回路７４は、ＤＣ出力を一定値にする。出力端子７５は、ＩｏＴセンサの電源に接続されており、一定値とされたＤＣ出力が当該電源に供給される。
【００６１】
本実施形態による発電機では、ダイオード７２に、ナノワイヤダイオードの優れた高周波特性を損なうことなく、ナノワイヤダイオードの充分な機械的強度をもたらす高性能なダイオード構造が適用される。この構成により、エネルギー変換効率が向上し、マイクロ波等の微小電力の高効率なハーベスティングに寄与する。これにより、低電力で動作可能なＩｏＴセンサを、電池等を用いることなく高効率に駆動することができる。
【００６２】
以下、電子デバイス及びその製造方法、並びに電波受信機及び発電機の諸態様について、付記としてまとめて記載する。
【００６３】
（付記１）ナノワイヤダイオードと、
前記ナノワイヤダイオードから離間しており、表面が絶縁膜で被覆された複数のナノワイヤからなるナノワイヤ集合体と、
前記ナノワイヤダイオードの頭頂部に電気的に接続された一端部と、前記ナノワイヤ集合体を構成する少なくとも一部の前記ナノワイヤの頭頂部の前記絶縁膜に接触する他端部とを架橋する電極と
を含むことを特徴とする電子デバイス。
【００６４】
（付記２）前記電極の前記一端部と前記他端部の間の第１距離は、前記ナノワイヤ集合体において隣り合う前記ナノワイヤ間の第２距離よりも大きいことを特徴とする付記１に記載の電子デバイス。
【００６５】
（付記３）前記電極の前記一端部と前記他端部の間に、表面を他の絶縁材料で覆われた他のナノワイヤが配置されており、
前記他のナノワイヤは、頭頂部の前記他の絶縁材料を介して前記電極と接触していることを特徴とする付記１又は２に記載の電子デバイス。
【００６６】
（付記４）前記ナノワイヤ集合体を構成する前記ナノワイヤは、前記ナノワイヤダイオードよりも高いことを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【００６７】
（付記５）前記ナノワイヤダイオードの周囲に、複数の他のナノワイヤが各々離間して設けられた他のナノワイヤ集合体が少なくとも１つ設けられていることを特徴とする付記１〜４のいずれか１項に記載の電子デバイス。
【００６８】
（付記６）ナノワイヤダイオードと、前記ナノワイヤダイオードから離間しており、複数の縦型のナノワイヤが各々離間して設けられたナノワイヤ集合体とを形成する工程と、
前記ナノワイヤ集合体の前記ナノワイヤの表面を絶縁膜で被覆する工程と、
前記ナノワイヤダイオードの頭頂部に電気的に接続された一端と、前記ナノワイヤ集合体を構成する少なくとも一部の前記ナノワイヤの頭頂部の前記絶縁膜に接触する他端とを架橋する電極を形成する工程と
を含むことを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【００６９】
（付記７）前記電極の前記一端部と前記他端部の間の第１距離は、前記ナノワイヤ集合体において隣り合う前記ナノワイヤ間の第２距離よりも大きいことを特徴とする付記６に記載の電子デバイスの製造方法。
【００７０】
（付記８）前記電極の前記一端部と前記他端部の間に他のナノワイヤを形成し、
前記ナノワイヤ集合体の前記ナノワイヤと共に、前記他のナノワイヤの表面を前記絶縁膜で被覆することを特徴とする付記６又は７に記載の電子デバイスの製造方法。
【００７１】
（付記９）前記ナノワイヤ集合体を構成する前記ナノワイヤは、前記ナノワイヤダイオードよりも高いことを特徴とする付記６〜８のいずれか１項に記載の電子デバイスの製造方法。
【００７２】
（付記１０）前記ナノワイヤダイオードの周囲に、複数の他のナノワイヤが各々離間して設けられた他のナノワイヤ集合体を少なくとも１つ形成することを特徴とする付記６〜９のいずれか１項に記載の電子デバイスの製造方法。
【００７３】
（付記１１）受信アンテナと、
前記受信アンテナと接続された増幅器と、
前記増幅器と接続されたダイオード構造と、
前記増幅器と接続されたインダクタと
を含み、
前記ダイオード構造は、
ナノワイヤダイオードと、
前記ナノワイヤダイオードから離間しており、表面が絶縁膜で被覆された複数のナノワイヤからなるナノワイヤ集合体と、
前記ナノワイヤダイオードの頭頂部に電気的に接続された一端部と、前記ナノワイヤ集合体を構成する少なくとも一部の前記ナノワイヤの頭頂部の前記絶縁膜に接触する他端部とを架橋する電極と
を含むことを特徴とする電波受信装置。
【００７４】
（付記１２）受信アンテナと、
前記受信アンテナと接続されたダイオード構造と、
前記ダイオードと接続された平滑キャパシタと、
前記ダイオードと接続された電圧一定化回路と、
を含み、
前記ダイオード構造は、
ナノワイヤダイオードと、
前記ナノワイヤダイオードから離間しており、表面が絶縁膜で被覆された複数のナノワイヤからなるナノワイヤ集合体と、
前記ナノワイヤダイオードの頭頂部に電気的に接続された一端部と、前記ナノワイヤ集合体を構成する少なくとも一部の前記ナノワイヤの頭頂部の前記絶縁膜に接触する他端部とを架橋する電極と
を含むことを特徴とする発電装置。
【符号の説明】
【００７５】
１，１１，１０１  基板
２，１２，１０２  ｎ型半導体層
３，１５，１０３  ナノワイヤダイオード
３ａ  ｎ型ナノワイヤ
３ｂ  ｐ型ナノワイヤ
４，１８，４１，５１，５２，５３  ナノワイヤ集合体
４ａ，１６，４１ａ，５１ａ，５２ａ，５３ａ  ナノワイヤ
４ｂ，１７，３２，５１ｂ，５２ｂ，５３ｂ  絶縁膜
５，１９，１０４  下部電極
６，２２，１０５  上部電極
６ａ，２２ａ，１０５ａ  一端部
６ｂ，２２ｂ，１０５ｂ  他端部
６ｃ，２２ｃ，１０５ｃ  空隙
１０，１３  成長用マスク
１３ａ，１３ｂ  開口
１４  成長触媒
１５ａ  ｎ−ＩｎＧａＡｓ
１５ｂ  ｐ−ＧａＡｓＳｂ
２１  樹脂
３１  中間ナノワイヤ
６１，７１  受信アンテナ
６２  ローノイズアンプ
６３，７２  ダイオード
６４  インダクタ
６５，７５  出力端子
７３  平滑キャパシタ
７４  電圧一定化回路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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