(57)【要約】【課題】  ナノサイズの間隙部を有する電極構造体を、生産性よく、確実に製造することのできる電極構造体の製造方法、及びその製造方法によって作製される電極構造体並びに電子デバイスを提供すること。【解決手段】  まず、絶縁性基板１に細線２を配置する。次に、絶縁性基板１の、細線２の側方に位置する領域を被覆するように、導電性微粒子３からなる導電性微粒子層４を配置する。導電性微粒子層４は、単粒子層であるのが望ましく、例えばラングミュア−ブロジェット（ＬＢ）法を用いて形成する。次に、電極５および６を形成する領域に存在する導電性微粒子３に電子線を照射して、導電性微粒子３同士を融着させ、細線２を間に挟んで対向する２つの電極５および６を形成する。次に、細線２を除去して、２つの電極５および６間に間隙部７を形成する。【選択図】          図２
2008124188.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙部を間に挟んで対向する２つの電極からなる電極構造体の製造方法であって、
絶縁性基体に細線を配置する工程と、
前記絶縁性基体の、前記細線の側方に位置する領域を被覆するように、導電性材料を  配置する工程と、
この導電性材料から、前記細線を間に挟んで対向する２つの前記電極を形成する工程  と、
前記細線を除去して、２つの前記電極間に前記間隙部を形成する工程と
を有する、電極構造体の製造方法。
【請求項２】
前記細線として、線径がナノサイズである細線を用いる、請求項１に記載した電極構造体の製造方法。
【請求項３】
前記絶縁性基体の、前記細線の側方に位置する領域を被覆するように、前記導電性材  料として導電性微粒子を配置し、
前記電極を形成する領域に存在する前記導電性微粒子同士を融着させ、前記細線を間  に挟んで対向する２つの前記電極を形成する、
請求項１に記載した電極構造体の製造方法。
【請求項４】
前記電極を形成する工程において、融解した前記導電性微粒子が前記細線の側部の一部を被覆するように前記電極を形成し、２つの前記電極間の間隔を前記細線の線径よりも狭くする、請求項３に記載した電極構造体の製造方法。
【請求項５】
絶縁性細線又は半導体性細線を間に挟んで対向する２つの電極からなる電極構造体の製造方法であって、
絶縁性基体に前記絶縁性細線又は前記半導体性細線を配置する工程と、
前記絶縁性基体の、前記前記絶縁性細線又は前記半導体性細線の側方に位置する領域  を被覆するように、導電性材料を配置する工程と、
この導電性材料から、前記前記絶縁性細線又は前記半導体性細線を間に挟んで対向す  る２つの前記電極を形成する工程と
を有する、電極構造体の製造方法。
【請求項６】
前記絶縁性細線又は前記半導体性細線として、線径がナノサイズである細線を用いる、請求項５に記載した電極構造体の製造方法。
【請求項７】
前記絶縁性基体の、前記絶縁性細線又は前記半導体性細線の側方に位置する領域を被  覆するように、前記導電性材料として導電性微粒子を配置し、
前記電極を形成する領域に存在する前記導電性微粒子同士を融着させ、前記前記絶縁  性細線又は前記半導体性細線を間に挟んで対向する２つの前記電極を形成する、
請求項５に記載した電極構造体の製造方法。
【請求項８】
前記電極を形成する工程において、融解した前記導電性微粒子が前記絶縁性細線又は前記半導体性細線の側部の一部を被覆するように前記電極を形成し、２つの前記電極間の間隔を前記絶縁性細線又は前記半導体性細線の線径よりも狭くする、請求項７に記載した電極構造体の製造方法。
【請求項９】
前記細線、又は、前記絶縁性細線又は前記半導体性細線として、線径がナノサイズである細線を用い、前記導電性微粒子として、粒径がナノサイズである微粒子を用いる、請求項３又は７に記載した電極構造体の製造方法。
【請求項１０】
前記導電性微粒子として、金Ａu、銀Ａg、白金Ｐt、銅Ｃu、パラジウムＰd、鉄Ｆe、ニッケルＮi、コバルトＣo、アルミニウムＡl、チタンＴi、クロムＣr、又はこれらの合金からなる微粒子を用いる、請求項３又は７に記載した電極構造体の製造方法。
【請求項１１】
前記導電性微粒子にチオール基−ＳＨ、ジスルフィド基−Ｓ−Ｓ−、アミノ基−ＮＨ2、シアノ基−ＣＮ、イソシアノ基−ＮＣ、又はカルボキシル基−ＣＯＯＨによって結合する保護分子によって表面を被覆した状態で、前記導電性微粒子を配置する、請求項１０に記載した電極構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記電極を形成する工程において、電子線照射又は光照射による加熱によって前記導電性微粒子を融解させる、請求項３又は７に記載した電極構造体の製造方法。
【請求項１３】
前記電極を形成する工程の後に、前記電極を形成する領域以外に存在する前記導電性微粒子を除去する工程を行う、請求項３又は７に記載した電極構造体の製造方法。
【請求項１４】
間隙部を間に挟んで対向する２つの電極からなる電極構造体であって、
細線が配置された絶縁性基体の、前記細線の側方に位置する領域を被覆するように配  置された導電性材料が、加工されることによって、２つの前記電極が形成されており、
前記細線を除去することによって前記間隙部が形成されている、
電極構造体。
【請求項１５】
前記細線の線径がナノサイズであり、前記電極間の間隔がナノサイズである、請求項１４に記載した電極構造体。
【請求項１６】
前記導電性材料として導電性微粒子が配置され、前記導電性微粒子が互いに融着されることによって、２つの前記電極が形成されている、請求項１４に記載した電極構造体。
【請求項１７】
前記電極が前記細線の側部の一部を被覆するように形成され、２つの前記電極間の間隔が前記細線の線径よりも狭くなっている、請求項１６に記載した電極構造体。
【請求項１８】
絶縁性細線又は半導体性細線を間に挟んで対向する２つの電極からなる電極構造体であって、
前記絶縁性細線又は前記半導体性細線が配置された絶縁性基体の、この細線の側方に  位置する領域を被覆するように配置された導電性材料が、加工されることによって、２  つの前記電極が形成されている、
電極構造体。
【請求項１９】
前記絶縁性細線又は前記半導体性細線の線径がナノサイズであり、前記電極間の間隔がナノサイズである、請求項１８に記載した電極構造体。
【請求項２０】
前記導電性材料として導電性微粒子が配置され、前記導電性微粒子が互いに融着されることによって、２つの前記電極が形成されている、請求項１８に記載した電極構造体。
【請求項２１】
前記電極が前記絶縁性細線又は前記半導体性細線の側部の一部を被覆するように形成されることによって、２つの前記電極間の間隔が前記絶縁性細線又は前記半導体性細線の線径よりも狭くなっている、請求項２０に記載した電極構造体。
【請求項２２】
対向する２つの電極間に機能性材料が配置された電子デバイスであって、
細線が配置された絶縁性基体の、前記細線の側方に位置する領域を被覆するように配  置された導電性材料が、加工されることによって、２つの前記電極が形成されており、
前記細線が除去されて２つの前記電極間に形成された間隙部に、前記機能性材料が配  置されている、
電子デバイス。
【請求項２３】
対向する２つの電極間に機能性材料が配置された電子デバイスであって、
細線が配置された絶縁性基体の、前記細線の側方に位置する領域を被覆するように配  置された導電性材料が、加工されることによって、２つの前記電極が形成されており、
前記細線が前記機能性材料からなり、２つの前記電極間に残されている、
電子デバイス。
【請求項２４】
前記電極間の間隔がナノサイズである、請求項２２又は２３に記載した電子デバイス。
【請求項２５】
前記導電性材料として導電性微粒子が配置され、前記導電性微粒子が互いに融着されることによって、２つの前記電極が形成されている、請求項２２又は２３に記載した電子デバイス。
【請求項２６】
前記電極が前記細線の側部の一部を被覆するように形成されることによって、２つの前記電極間の間隔が前記細線の線径よりも狭くなっている、請求項２５に記載した電子デバイス。
【請求項２７】
前記機能性材料が抵抗体材料又は誘電体材料であって、受動素子として形成されている、請求項２２又は２３に記載した電子デバイス。
【請求項２８】
前記機能性材料が半導体材料であって、この半導体材料によって形成された導電路の導電性が電界によって制御されるように構成されている、請求項２２又は２３に記載した電子デバイス。
【請求項２９】
前記電界を形成するゲート電極が設けられ、前記２つの電極をソース電極及びドレイン電極とする絶縁ゲート型電界効果トランジスタとして構成されている、請求項２８に記載した電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極構造体及びその製造方法、並びに電子デバイスに関するものであり、より詳しくは、ナノサイズのギャップを製造可能にする電極構造体の製造方法、及びその製造方法によって作製される電極構造体並びに電子デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
間隙部を間に挟んで対向する２つの電極からなる電極構造体は、電子デバイスの基本構造であり、間隙部に種々の機能性材料を配置することによって様々な電子デバイスを構成することができる。例えば、間隙部に抵抗体材料または誘電体材料を配置すれば抵抗素子または容量素子を構成することができる。また、間隙部に半導体材料を配置して、この半導体材料によって形成される導電路の導電性を電界によって制御するように構成すれば、電界効果トランジスタなどを作製することができる。
【０００３】
従来、マイクロプロセッサやメモリなどの半導体チップは、微細化および高集積化の道をたどって来ており、それに応じて上記電極構造体にも更なる微細化が求められている。
【０００４】
また、分子エレクトロニクスの分野では、その究極の目標の１つとして、分子１個を機能素子として用いる単一分子デバイス、例えば分子スイッチなどが検討されている。このような単一分子デバイスでは、分子を少なくとも２箇所で外界と電気的に接続することが必要になるため、その分子の長さ程度の大きさの間隙部を間に挟んで対向する２つの電極が必要となる。
【０００５】
このような、大きさがナノメートルサイズの微小構造体を観察・作製・利用する技術は、ナノテクノロジーと呼ばれている。なお、本明細書では、サブｎｍ〜数十ｎｍ、典型的には数ｎｍ〜１０数ｎｍ程度の大きさをナノサイズと呼び、ナノサイズの大きさをもつ部材を、例えばナノ粒子というように、接頭辞「ナノ」を付して呼ぶことにする。
【０００６】
１９８０年代後半に走査型トンネル顕微鏡が発明され、原子１個、分子１個を観察したり、操作したりすることが可能になった。しかし、原子や分子を操作できると言っても、走査型トンネル顕微鏡を用いて、莫大な個数の原子や分子を１個ずつ操作して、ナノサイズの構造体を組み立てるのは実際的ではない。
【０００７】
ナノサイズの構造体を作製するには、それを可能にする新しい超精密加工技術が必要である。そのようなナノメートル精度の微細加工技術として、大きく分けて２つの方式が知られている。
【０００８】
１つは、従来から様々な半導体デバイスの製造に用いられてきた方法で、例えば大きなシリコンウエーハを限界まで小さく精密に削り込んで行き、集積回路を作り込むような、所謂トップダウン型の方法である。他の１つは、原子や分子やナノメートルサイズの微粒子を部品として、これらの小さな部品を組み上げて目的のナノ構造体を作製する、所謂ボトムアップ型の方法である。
【０００９】
トップダウン方式の中心的な技術の１つは、リソグラフィとエッチング処理である。リソグラフィでは、例えば、シリコンウエーハ上にフォトレジスト層を形成し、このフォトレジスト層に回路パターンを焼き付けた後、現像処理を行い、目的とする回路パターンに対応したパターンを有するレジストマスクを形成する。次に、このレジストマスクをマスクとしてシリコンウエーハをエッチング処理して、目的とする回路パターンを有する半導体チップを作製する。
【００１０】
この方法では、より微細な構造体を作製するためには、フォトレジスト層を露光してパターニングする際の解像度を向上させる必要があり、解像度を向上させるためには、より波長の短い光を用いて露光する技術を実用化させなければならない。現在では、ＡrＦエキシマレーザーによる１９３ｎｍの波長の光で、線幅８０〜１００ｎｍの回路を描く技術が開発されている。
【００１１】
光の代わりに電子線を用いて露光する電子線リソグラフィでは、パターンを一括露光することができず、パターンを線書きする必要があるので、フォトリソグラフィに比べると描画時間は長くなるものの、波長の短い電子線を用いることで解像度を向上させることができる。例えば、後述の非特許文献１には、制御性よく、サブ１０ｎｍのナノギャップを形成した例が報告されている。
【００１２】
しかしながら、リソグラフィ技術のみでは、ナノサイズの間隙部を間に挟んで対向する２つの電極からなる電極構造体（以下、簡単にナノギャップと呼ぶ。）を作製することはできない。そこで、１ｎｍ〜約１０ｎｍのナノギャップを作る数々のプロセスが９０年代から提案されてきている。
【００１３】
代表的な例としては、後述の非特許文献２などでも用いられている「mechanically controllable break junctions（ＭＣＢＪ）」がある。この方法は、細い金線をフレキシブルな基板に貼り付け、基板の曲がりによって金線を切断し、その切断された２本の金線間の距離を基板の曲がりによって制御する方法である。その他に、「nanopore」を利用する方法（後述の非特許文献３）、「電気分解」を利用する方法（後述の非特許文献４）、「斜め蒸着」を利用する方法（後述の非特許文献５）、「エレクトロマイグレーション」を利用する方法（後述の非特許文献６）などが提案されているが、これらは概して非常に複雑なプロセスをへて作られるものであり、制御が難しく、応用は研究用途に限られる。
【００１４】
一方、電極や配線をボトムアップ方式で作製する方法は、産業レベルで既に非常に長い歴史がある。この方法では導電性微粒子を適当な溶媒に分散させて導電性ペーストを作製し、このペーストを塗布または印刷した後、焼成して電極や配線を形成する。しかしながら、通常の方法で作製された金属層と同程度の電気伝導度を実現するためには、従来、５００℃を超える高温で焼成することが必要であった。２００℃程度の低温で焼成するタイプの導電性ペーストも存在するが、この導電性ペーストによって形成される電極や配線の電気伝導度は、通常の方法で作製された金属層のバルクにおける電気伝導度に比べて、１桁から２桁小さい。
【００１５】
しかしながら、ナノメートルサイズの導電性微粒子を用いた導電性ペーストでは、焼成温度は低いまま、非常に高い伝導度を有する電極や配線を得ることができることが明らかになった（「ナノ粒子・ナノペースト」、第２章第３節および第４章第２節、（情報機構、2004））。
【００１６】
例えば、後述の非特許文献７および８には、凝集を防ぐための保護膜分子で表面が被われているが、余計な添加物は入っていない金ナノ粒子からなるコロイド溶液を塗布した後、アルゴンイオンレーザー（波長 ４８８〜５１５ｎｍ、出力 約１０〜６００ｍＷ）を照射して、電極様のマイクロ構造を作製した例が報告されている。但し、レーザー描画では、照射領域を波長程度の大きさ以下に絞ることができないため、描画できる細線の幅をサブミクロン以下に狭めることができないという問題点がある。
【００１７】
そこで、後述の非特許文献９には、照射領域をより絞ることのできる描画手段として、電子線を用いてナノ粒子膜に直接描画する方法が報告されている。そして、加速電圧６ｋＶ、ドーズ量約１０ｍＣ／ｃｍ2で幅２６ｎｍの極細の金線を形成した例が報告されている。
【００１８】
容易に想像されるように、描画に必要なドーズ量は、基板の構造（例えば基板の材質や、表面絶縁層の厚み等）や電子線の加速電圧、そしてナノ粒子のサイズ・構造等、色々な条件によって違ってくるが、概して１〜１０ｍＣ／ｃｍ2がその最低ラインのようである（勿論、ドーズ量をそれよりも上げれば、描画される線幅は増加する。）。これらの値は、電子線描画によく用いられるレジストであるＰＭＭＡと比べると大体４０倍感度が低いことに相当する。
【００１９】
【非特許文献１】K. Liu et al., Appl. Phys. Lett. 80, 865 (2002)、およびこの文献中で引用されている参考文献８−１０
【非特許文献２】M. A. Reed et al.，Science，278，252 (1997)
【非特許文献３】M. A. Reed，NY Acad. Sci.，852，133 (1998)
【非特許文献４】M. A. Reed et al.，Appl. Phys. Lett.，74，2084 (1999)
【非特許文献５】G. Philipp et al.，Microelectron.，Eng，46, 157 (1999)
【非特許文献６】H. Park et al.，Appl. Phys. Lett.，75，301 (1999)
【非特許文献７】N. R. Bieri et al., Appl. Phys. Lett.，82，3529 (2003)
【非特許文献８】T. Y. Choi et al., Appl. Phys. Lett.，85，13 (2004)
【非特許文献９】Y. Chen and R. E. Palmer, “Electron Beam Writing in Nanoparticle Films”，Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology，3，17-28 (2004)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
非特許文献２〜６で報告されている方法は、複雑すぎて、電極構造体や電子デバイスの実用的な製造方法としては適していない。非特許文献１、７〜９で報告されている方法は、いずれも絞った電子線又はレーザー光による加工である。このようなエネルギービームによる加工は、パターンを形成する際の解像度がビーム径、詳しくはビーム強度分布によって決まるので、微細なパターンを形成しようとすると、ビーム径を絞らざるを得ない。他方、ビーム径を絞ると一回の走査で描画できる面積が減少するので、パターンを形成するためにビームを走査する回数が増加して、生産性が低下する。解像度は、今後の技術の発展によっており、短波長のエネルギービームを用いることで向上していくと思われるが、上記した解像度の向上と生産性の維持とが相反する関係にあるのは、エネルギービームによる加工の本質であり、容易には解決できない問題点である。
【００２１】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、その目的は、ナノサイズの間隙部を有する電極構造体を、生産性よく、確実に製造することのできる電極構造体の製造方法、及びその製造方法によって作製される電極構造体並びに電子デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
即ち、本発明は、間隙部を間に挟んで対向する２つの電極からなる電極構造体の製造方法であって、
絶縁性基体に細線を配置する工程と、
前記絶縁性基体の、前記細線の側方に位置する領域を被覆するように、導電性材料を  配置する工程と、
この導電性材料から、前記細線を間に挟んで対向する２つの前記電極を形成する工程  と、
前記細線を除去して、２つの前記電極間に前記間隙部を形成する工程と
を有する、電極構造体の第１の製造方法に係わるものである。
【００２３】
また、絶縁性細線又は半導体性細線を間に挟んで対向する２つの電極からなる電極構造体の製造方法であって、
絶縁性基体に前記絶縁性細線又は前記半導体性細線を配置する工程と、
前記絶縁性基体の、前記絶縁性細線又は前記半導体性細線の側方に位置する領域  を被覆するように、導電性材料を配置する工程と、
この導電性材料から、前記絶縁性細線又は前記半導体性細線を間に挟んで対向する２  つの前記電極を形成する工程と
を有する、電極構造体の第２の製造方法に係わるものである。
【００２４】
また、間隙部を間に挟んで対向する２つの電極からなる電極構造体であって、
細線が配置された絶縁性基体の、前記細線の側方に位置する領域を被覆するように配  置された導電性材料が、加工されることによって、２つの前記電極が形成されており、
前記細線を除去することによって前記間隙部が形成されている、
第１の電極構造体に係わり、また、絶縁性細線又は半導体性細線を間に挟んで対向する２つの電極からなる電極構造体であって、
前記絶縁性細線又は前記半導体性細線が配置された絶縁性基体の、この細線の側方に  位置する領域を被覆するように配置された導電性材料が、加工されることによって、２  つの前記電極が形成されている、
第２の電極構造体に係わるものである。
【００２５】
また、対向する２つの電極間に機能性材料が配置された電子デバイスであって、
細線が配置された絶縁性基体の、前記細線の側方に位置する領域を被覆するように配  置された導電性材料が加工されることによって、２つの前記電極が形成されており、
前記細線が除去されて２つの前記電極間に形成された間隙部に、前記機能性材料が配  置されている、
第１の電子デバイスに係わり、また、対向する２つの電極間に機能性材料が配置された電子デバイスであって、
細線が配置された絶縁性基体の、前記細線の側方に位置する領域を被覆するように配  置された導電性材料が加工されることによって、２つの前記電極が形成されており、
前記細線が前記機能性材料からなり、２つの前記電極間に残されている、
第２の電子デバイスに係わるものである。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の電極構造体の第１の製造方法及び第２の製造方法は、いずれも、
絶縁性基体に細線、又は、絶縁性細線又は半導体性細線を配置する工程と、
前記絶縁性基体の、前記細線、又は、前記絶縁性細線又は前記半導体性細線の側方に  位置する領域を被覆するように、導電性材料を配置する工程と、
この導電性材料から、前記細線を間に挟んで対向する２つの前記電極を形成する工程  と
を有する。この後、前記第１の製造方法では、前記細線を除去して、２つの前記電極間に前記間隙部を形成する工程を有するのに対し、前記第２の製造方法では、前記絶縁性細線又は前記半導体性細線前記細線をそのまま残す違いはあるものの、いずれの方法でも、前記細線、又は、前記絶縁性細線又は前記半導体性細線を一種の「マスク」として用いている点は同じである。このため、２つの前記電極間の距離は、いずれの方法でも、前記細線、又は、前記絶縁性細線又は前記半導体性細線の線径によって規定され、その後の前記電極を形成する工程とは基本的に無関係である。このため、例えばナノサイズの間隙部を有する電極構造体を、簡易な工程で、生産性よく、確実に製造することができる。
【００２７】
本発明の第１の電極構造体及び第２の電極構造体は、それぞれ、本発明の電極構造体の第１の製造方法及び第２の製造方法によって作製される電極構造体であって、これらの製造方法と表裏一体の関係にあり、製造方法に基づく形状的特徴、例えば、前記細線と同形の、例えばナノサイズの前記間隙部を有することなどの特徴を有する。
【００２８】
本発明の第１の電子デバイス及び第２の電子デバイスは、それぞれ、本発明の電極構造体の第１の製造方法によって作製される第１の電極構造体、及び、本発明の電極構造体の第２の製造方法によって作製される第２の電極構造体を電極構造として有し、これらの製造方法に基づく形状的特徴、すなわち、前記細線と同形の、例えばナノサイズの前記機能性材料の配置部を有することなどの特徴を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の電極構造体の第１及び第２の製造方法において、前記細線、又は、前記絶縁性細線又は前記半導体性細線として、線径がナノサイズである細線を用いるのがよい。本発明は、２つの前記電極間の距離がナノサイズであって、従来の方法で形成することが難しい電極構造体の作製に効果的に用いられる。
【００３０】
また、
前記絶縁性基体の、前記細線、又は、前記絶縁性細線又は前記半導体性細線の側方に  位置する領域を被覆するように、前記導電性材料として導電性微粒子を配置し、
前記電極を形成する領域に存在する前記導電性微粒子同士を融着させ、前記細線を間  に挟んで対向する２つの前記電極を形成する
のがよい。前記導電性微粒子、特に前記導電性微粒子が単一層に配列した単層膜を用いれば、前記細線、又は、前記絶縁性細線又は前記半導体性細線を一種の「マスク」として、その側方に位置する領域を被覆するように、前記導電性微粒子を配置することができる。
【００３１】
その後、前記電極を形成する領域に存在する前記導電性微粒子同士を融着させることで、上記細線を間に挟んで対向する２つの前記電極を形成することができるが、前述したように、２つの前記電極間の距離は、「マスク」である前記細線、又は、前記絶縁性細線又は前記半導体性細線の線径によって規定され、前記導電性微粒子同士を融着させ、２つの前記電極を形成する工程で用いられるエネルギービームのビーム径や照射方法とは基本的に無関係である。従ってエネルギービームを絞る必要はなく、少ない走査回数でパターンを描画できる。また、必要なエネルギー密度を確保できるのであれば、前記電極の全パターンを一括露光することもできる。このため、例えばナノサイズの間隙部を有する電極構造体を、簡易な工程で、生産性よく、確実に製造することができる。
【００３２】
この際、前記電極を形成する工程において、融解した前記導電性微粒子が前記細線、又は、前記絶縁性細線又は前記半導体性細線の側部の一部を被覆するように前記電極を形成することによって、２つの前記電極間の間隔を前記細線の線径よりも狭くすることもできる。
【００３３】
また、前記電極を形成する工程において、上述したように前記細線、又は、前記絶縁性細線又は前記半導体性細線として、線径がナノサイズである細線を用いる際に、前記導電性微粒子として、粒径がナノサイズである微粒子を用いるのがよい。また、前記導電性微粒子として、金Ａu、銀Ａg、白金Ｐt、銅Ｃu、パラジウムＰd、鉄Ｆe、ニッケルＮi、コバルトＣo、アルミニウムＡl、チタンＴi、クロムＣr、又はこれらの合金からなる微粒子を用いるのがよい。この際、この導電性微粒子にチオール基−ＳＨ、ジスルフィド基−Ｓ−Ｓ−、アミノ基−ＮＨ2、シアノ基−ＣＮ、イソシアノ基−ＮＣ、又はカルボキシル基−ＣＯＯＨによって結合する保護分子によって表面を被覆した状態で、前記導電性微粒子を配置するのがよい。
【００３４】
また、前記電極を形成する工程において、電子線照射又は光照射による加熱によって前記導電性微粒子を融解させるのがよい。
【００３５】
また、前記電極を形成する工程の後に、前記電極を形成する領域以外に存在する前記導電性微粒子を除去する工程を行うのがよい。
【００３６】
前述したように、本発明の第１の電極構造体及び第２の電極構造体は、それぞれ、前記電極構造体の第１の製造方法及び前記電極構造体の第２の製造方法と表裏一体の関係にあり、前記細線、又は、前記絶縁性細線又は前記半導体性細線の線径がナノサイズであり、従来の方法で形成することが難しい、前記電極間の間隔がナノサイズである電極構造体であるのがよい。
【００３７】
また、本発明の第１の電極構造体及び第２の電極構造体は、前記導電性材料として導電性微粒子が配置され、前記導電性微粒子が互いに融着されることによって、２つの前記電極が形成されているのがよい。この際、前記電極が、前記細線、又は、前記絶縁性細線又は前記半導体性細線の側部の一部を被覆するように形成されることによって、２つの前記電極間の間隔が前記細線の線径よりも狭く形成されることも可能である。
【００３８】
本発明の第１の電子デバイス及び第２の電子デバイスは、従来の方法で形成することが難しい、前記電極間の間隔がナノサイズである電子デバイスであるのがよい。これらの電子デバイスの電極構造は、それぞれ、線径がナノサイズである前記細線を用いた前記電極構造体の第１の製造方法、及び、線径がナノサイズである前記絶縁性細線又は前記半導体性細線を用いた前記電極構造体の第２の製造方法によって、簡易な工程で、生産性よく、確実に製造することができる。
【００３９】
また、前記導電性材料として導電性微粒子が配置され、前記導電性微粒子が互いに融着されることによって、２つの前記電極が形成されているのがよい。この際、前記電極が前記細線の側部の一部を被覆するように形成されることによって、２つの前記電極間の間隔が前記細線の線径よりも狭く形成されることも可能である。
【００４０】
また、前記機能性材料が抵抗体材料又は誘電体材料であって、抵抗又はコンデンサなどの受動素子として形成されているのがよい。
【００４１】
また、前記機能性材料が半導体材料であって、この半導体材料によって形成された導電路の導電性が電界によって制御されるように構成されているのがよい。例えば、前記電界を形成するゲート電極が設けられ、前記２つの電極をソース電極及びドレイン電極とする絶縁ゲート型電界効果トランジスタとして構成されているのがよい。
【００４２】
次に、本発明の好ましい実施の形態を図面参照下に具体的かつ詳細に説明する。
【００４３】
実施の形態１
実施の形態１では、主として、請求項１および２に記載した電極構造体の第１の製造方法と、請求項１０および１１に記載した第１の電極構造体の例として、例えばナノギャップを作製する例について説明する。
【００４４】
図１および図２は、実施の形態１に基づく電極構造体、例えばナノギャップを作製する工程のフローを示す斜視図および断面図である。
【００４５】
まず、図１（ａ）に示すように、絶縁性基板１の上に細線２を配置する。細線２の直径は、形成しようとする間隙部（ギャップ）の大きさに対応した大きさとする。絶縁性基板１の材料は特に限定されるものではないが、例えば、耐熱性に優れた酸化シリコンＳiＯ2基板などが好適である。また、基板全体が絶縁体である必要はなく、表面が絶縁性であればよいので、例えば、シリコン基板の表面に酸化シリコンなどからなる絶縁層が形成されたものでもよい。
【００４６】
細線２の材料も特に限定されるものではないが、例えば、シリコンのナノワイヤなどが好適である。ナノワイヤは、シリコン、ゲルマニウム、銀などの単体からなるものや、酸化アルミニウムＡl2Ｏ3などの酸化物や、窒化物、硫化物、炭化物など、種々のものが合成されている（前述の非特許文献１、K. Liu et al., Appl. Phys. Lett. 80, 865 (2002)参照。）。これらの中から、必要に応じて適当なものを選んで用いればよい。また、カーボンナノチューブのように中空のものであってよく、断面の形状も円形や、三角形、四角形、六角形などの多角形であってよい。
【００４７】
注意すべき点は、細線２は、電子線描画によって溶け出して、隣接する導電性微粒子３と混ざってしまうようなものであってはいけないことである。また、間隙部を明確に規定できるように、剛直のものが望ましい。また、有機物による細線は一般に剛直でなく、そして無機物による細線に比べて細すぎ、且つ、電子線描画に耐えることができないので、本実施の形態のプロセスには不向きのものが多いと思われる。
【００４８】
次に、図１（ｂ）に示すように、細線２が配置されて絶縁性基板１の上に、導電性微粒子３からなる導電性微粒子層４を形成する。導電性微粒子３の材料は特に限定されるものではないが、例えば、表面がアルカンチオール保護膜によって被覆された、平均粒径５ｎｍ程度の金のナノ粒子などが好適である。導電性微粒子層４は、絶対にそうでなければならないということではないが、導電性微粒子の単層膜であるのが望ましく、例えばラングミュア−ブロジェット（ＬＢ）法を用いて形成する。
【００４９】
導電性微粒子３の材料としては、金Ａuの他に、銀Ａg、白金Ｐt、銅Ｃu、パラジウムＰd、鉄Ｆe、ニッケルＮi、コバルトＣo、アルミニウムＡl、チタンＴi、およびクロムＣrなど、並びにこれらの合金を挙げることができる。導電性微粒子３は、導電性微粒子３同士が凝集するのを防止するために、保護膜で被覆して安定化する必要がある。保護膜を形成する保護膜分子としては、例えば、導電性微粒子３と結合しやすい官能基が末端に導入されたアルカンの誘導体などを挙げることができる。導電性微粒子３と結合しやすい官能基は、導電性微粒子３の材料によって変化するが、例えば、チオール基−ＳＨ、ジスルフィド基−Ｓ−Ｓ−、アミノ基−ＮＨ2、シアノ基−ＣＮ、イソシアノ基−ＮＣ、またはカルボキシル基−ＣＯＯＨなどである。保護膜分子の導電性微粒子３表面に対する結合力によって、保護膜分子を除去し、導電性微粒子３同士を融着させる条件の詳細が変化するので、適切な保護膜分子を選択することも重要である。
【００５０】
導電性微粒子３と保護膜分子がもつ官能基との好適な組み合わせの例を挙げると、下記の通りである。
Ａｕ微粒子の場合…−ＳＨ、−Ｓ−Ｓ−、−ＮＨ2、−ＣＮ、−ＮＣ
Ａｇ微粒子の場合…−ＳＨ、−Ｓ−Ｓ−、−ＣＯＯＨ
Ｐｔ微粒子の場合…−ＳＨ、−Ｓ−Ｓ−
Ｃｕ微粒子の場合…−ＳＨ、−Ｓ−Ｓ−
【００５１】
さて、ＬＢ法では、まず、金のナノ粒子などの導電性微粒子３をトルエンやクロロフォルムなどの溶媒に分散させた分散液を静置した水面上に展開し、導電性微粒子の単層膜からなる導電性微粒子層４を形成する。次に、水面下降法などにより導電性微粒子層４を絶縁性基板１の上に転写し、導電性微粒子の単層膜からなる導電性微粒子層４を形成する。
【００５２】
図１（ｃ）は、導電性微粒子層４が形成された絶縁性基板１の状態を示す斜視図、平面図および断面図である。なお、平面図および断面図は要部を拡大して示しており、断面図は、平面図に１ｃ−１ｃ線で示した位置における断面図である。
【００５３】
ＬＢ法において上方から徐々に下降してきた導電性微粒子層４は、まず、細線２の最上部とぶつかり、ここで２つの単層膜に分割され、それぞれが細線２の両側部に堆積する。この際に重要なことは、導電性微粒子層４が、細線２の左側部に下降、堆積する層と、細線２の右側部に下降、堆積する層とにきれいに二分され、細線２の上に乗り上げてしまう粒子が多く発生しないことである。この成否は、導電性微粒子層４を下降させる速度や、細線２の線径と導電性微粒子３の粒径との相対的な大小関係に依存する。
【００５４】
図１（ｃ）は、細線２の線径が導電性微粒子３の粒径よりやや大きい場合を想定して描かれているが、この方が望ましい。後述の実施形態３で述べるように、逆に細線２の線径が導電性微粒子３の粒径より小さい場合には、導電性微粒子３が細線２の上に乗り上げた状態で取り残される危険性が増大する。つまり、粒径がワイヤの径よりも小さい場合の方が、溶けたナノ粒子がまたいでしまう危険性は少ない。
【００５５】
次に、図２（ｄ）に示すように、電子線描画装置を用いて、導電性微粒子層４のうち、電極５および電極６を形成する領域を電子線で走査し、電極５および電極６となる領域の導電性微粒子３を電子線照射によって加熱して、互いに融着させる。このとき導電性微粒子３に与えるエネルギーの大小によって、導電性微粒子３を内部まで完全に融解させてしまうのか、表面だけを融解させるのか、選択することができる。
【００５６】
電子線による走査は、図２（ｄ）に示すように、細線２の存在を気にすることなく、細線２をまたいで、電極５および電極６を形成する領域を一気に塗りつぶすように描画する。一例を挙げれば、エリオニクス社製の電子線描画装置ELS-7500を用い、加速電圧５０ｋＶ、描画解像度１０ｎｍ／ｄｏｔ、描画電流１００ｐＡ、ドーズ速度５０μｓ／ｄｏｔ（５ｍＣ／ｃｍ2に相当）で描画する。
【００５７】
この工程では、電極５および電極６を形成する領域に存在する導電性微粒子３に、選択的にエネルギーを付与できればよいので、加熱方法は電子線照射に限られるものではなく、レーザー光などの光照射でもよい。また、ビームを絞る必要はないので、十分なエネルギー密度が確保されるなら、加工面全面を一括処理するようにすれば生産性が向上する。
【００５８】
また、この工程で細線２を昇華させてしまうなどの方法で取り除き、且つ、その両側の融解した導電性微粒子３が融合して短絡するのを防止するように照射条件を最適化することができれば、細線２を除去する工程を省略できるのでプロセスを簡略化することができ、好都合である。
【００５９】
図２（ｅ）は、電子線加熱後の絶縁性基板１の状態を示す斜視図および断面図である。なお、断面図は要部を拡大して示しており、図１（ｃ）に示した断面図と同じ位置における断面図である。図２（ｅ）は、導電性微粒子３の中心部を固体のまま残し、表面領域を融解させた場合を示し、導電性微粒子３の形状はほぼ失われているが、表面は平坦ではなく、完全な融解状態には到っていないことを示している。
【００６０】
次に、図２（ｆ）に示すように、電極５および電極６を形成する領域以外に存在する導電性微粒子３を適当な溶媒、例えばトルエンを用いて洗い流す。必要ならば超音波洗浄を施す。この工程で、細線２が取り除かれ、電極構造体が完成する場合がある。
【００６１】
そうでない場合には、次に、図２（ｇ）に示すように、細線２を取り除く。例えば、細線２がシリコンナノワイヤである場合には、アルカリ系エッチャントであるＴＭＡＨ（tetramethylammonium hydroxide）、もしくは水酸化カリウムＫＯＨによるエッチング処理によって取り除く。
【００６２】
化学的にエッチング処理で細線２を溶かすことで取り除くのならば、エッチング用の溶剤が基板そして電極自体を侵すものであってはいけない。上に例として挙げたＴＭＡＨやＫＯＨはシリコンＳiは溶かすが、酸化シリコンＳiＯ2（そして窒化シリコンＳiＮx）そして金粒子は溶かさない。更に詳しく言うと、ＴＭＡＨもしくはＫＯＨは、シリコンナノワイヤ（結晶性は高い）に対してエッチング異方性を示す。異方性の度合いは、(110)面に対するエッチング速度は、(100)面に対するエッチング速度より大きいか、または同程度であり、(100)面に対するエッチング速度は、(111)面に対するエッチング速度よりはるかに大きい。従って、シリコンナノワイヤは軸方向（成長軸の方向）が＜110＞もしくは＜100＞のものがエッチングの見地からいくと望ましい。
【００６３】
細線２を取り除く方法も、化学的エッチングに限らず、他の方法、例えば反応性イオンエッチングなど、ドライエッチングも可能である。
【００６４】
本実施の形態によるナノギャップの作製方法は、様々なバリエーションが考えられる。例えば、細線２と導電性微粒子３との相対的また絶対的な大きさ、細線２の形状（細線２の断面形状は、円に限らず、三角形や四角形や六角形などでもよい。）、絶縁性基板１、細線２、および導電性微粒子３などの材料や表面処理などである。それぞれの場合に応じて、電子線やレーザー光による描画条件、および細線２を取り除く方法などのプロセス条件を調整（最適化）するのが望ましい。
【００６５】
図３は、実施の形態１に基づく電極構造体の一例を示す概略断面図である。図３（ａ）は、断面が円形の細線を用いて断面が円形の空隙部７ａを形成した例を示し、図３（ｂ）は、断面が正方形の細線を用いて断面が正方形の空隙部７ｂを形成した例を示し、図３（ｃ）は、断面が三角形の細線を用いて断面が台形の空隙部７ｃを形成した例を示す。特に、断面が三角形の細線を用いると、比較的径の大きな細線２を用いながら、電極５および６間の距離の小さい電極構造体を形成できる利点がある。
【００６６】
図３に示した電極構造体は、後述する電子デバイスを構成する電極構造として有用であるが、そればかりでなく、間隙部７ａ〜７ｃに被測定物を捕捉したり、配置したりして、電極５と電極６の間の抵抗や容量を測定することによって、物質を検知したり、識別したりする物質センサとしても、用いることができる。
【００６７】
なお、図１（ａ）に示した工程で、絶縁性基板１の上に細線２を配置する方法は特に限定されるものではないが、比較的少数の細線を一本ずつ正確な位置に配置するには、走査型プローブ顕微鏡を用いるのがよい。多数の細線を一括して配置する方法として、下記にいくつかの例を示しておく。
【００６８】
一般的に適用できる方法として、前述したＬＢ法を応用した方法がある（ Son Jin et al.，Nano Letters，4，915-919（2004）、D. Whang et al.，Nano Letters，3，1255-1259（2003）、Andrea Tao et al.，Nano Letters，3，1229-1233（2003））。この方法では、まず、ナノワイヤを水面に浮かべ、次に、ナノワイヤを浮かべた水面をナノワイヤの幅方向に圧縮することで、ナノワイヤの向きを揃え、かつ、ナノワイヤ間の間隔を調整する。その後、前述したと同様にして、このナノワイヤの配列を基板上に転写する。リソグラフィと組み合わせることで、ある間隔で並べたナノワイヤの配列を他の領域から分離して孤立化するようにパターニングすることもできる。
【００６９】
前もって基板に加工を施しておき、流れを利用する方法として、「Flow alignment」法がある（ Yu Huang et al.，Science，291，630-633（2001）、米国特許  US6,872,645）。この方法では、まず、ＰＤＭＳ（poly(dimethylsiloxane)）からなるゴム状シートに流体が流れる流路（fluidic channel）を形成する。次に、このシートを基板上に貼り付け、その流路の中にナノワイヤが分散したエタノールなどの溶液を流す。この結果、ナノワイヤは、軸方向の向きが流れ方向に揃う形で基板に配置される。この際、流速や基板の表面状態を制御することで、ナノワイヤ間の間隔や、ナノワイヤが基板に付着する割合（deposition rate）なども制御できる。ナノワイヤとしては、１００ｎｍ〜１０μｍの長さのものを使うことができ、間隔を１００ｎｍ〜１μｍの間で調節可能であり、１ｍｍ程度の領域にナノワイヤを配置することができる。
【００７０】
また、ナノワイヤの向きを揃える方法として、イオンビームによる配向の制御法がある（ T. I. Kamins et al.，Physica E 13，995-998（2002）。この方法では、シリコンナノワイヤを基板上に堆積させておき、これらのシリコンナノワイヤに対してアルゴンイオンビームを照射して、イオンビームがワイヤに衝突することによって、イオンビームの方向に運動量を与え、シリコンナノワイヤの軸方向の向きをイオンビームの照射方向へ揃える。この際、イオンビームとしては、例えば、加速電圧 ５ｋＶ、ビーム強度 約６×１０15イオン／ｃｍ2、入射角 約４５度程度のイオンビームが用いられる。
【００７１】
また、基板上にナノワイヤを配置するのではなく、位置と向きを制御しながらナノワイヤを形成する方法もある（「Guided Self-Assembly」法； B. Erdem Alaca et al.，Applied Physics Letters，84，4669-4671（2004））。
【００７２】
この方法では、まず、シリコンの単結晶基板の表面を、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）の１種（inductively coupled plasma-deep reactive ion etching）によってエッチングする。この際、ナノワイヤの始点を形成したい位置に鋭いかど（sharp corners）をもつ図形、例えば三角形や四角形を、ナノワイヤの終点を形成したい位置に鋭いかどをもたない別の図形、例えば円を、それぞれ、厚さ１０μｍ程度に形成しておくのがよい。
【００７３】
次に、プラズマエンハンストＣＶＤ法によってシリコン単結晶基板の表面に酸化シリコン膜を形成し、続いて、この酸化膜をアニール処理して、酸化膜にクラック（隙間）を形成する。このクラックは、基板であるシリコン結晶の結晶軸＜１００＞に沿う方向に形成される。また、上述したように、シリコン結晶表面の所定の位置に予め三角形や四角形や円などの図形を形成しておくと、クラックは、三角形や四角形などの鋭いかどを起点として＜１００＞方向に形成され、円などの鋭いかどをもたない別の図形に出会ったところで停止するので、クラックの配置を制御することができる。
【００７４】
次に、例えば、無電解ニッケルめっき法によってクラック内にニッケルを堆積させ、クラックを埋設し、ニッケルのナノワイヤを形成するする。その後、ウェットエッチングによって酸化シリコン膜を取り除き、ニッケルのナノワイヤを露出させる。
【００７５】
実施の形態２
実施の形態２では、主として、請求項４および５に記載した電極構造体の第２の製造方法と、請求項１３および１４に記載した第２の電極構造体の例として、電極間の距離がナノサイズの電極構造体を作製する例について説明する。
【００７６】
実施の形態２による電極構造体の第２の製造方法は、図１および図２に示した実施の形態１による電極構造体の第１の製造方法と基本的には同じである。但し、図２（ｆ）に示した工程で作製を終了し、図２（ｇ）に示した細線２を取り除く工程を行わないことのみが異なっている。その他は同じであるので、ここでの説明は省略する。
【００７７】
図４は、実施の形態２に基づく電極構造体の一例を示す概略断面図である。図４（ａ）は、断面が円形の細線２ａを用いた例を示し、図４（ｂ）は、断面が正方形の細線２ｂを用いた例を示し、図４（ｃ）は、断面が三角形の細線２ｃを用いた例を示す。特に、断面が三角形の細線を用いると、比較的径の大きな細線２を用いながら、電極５および６間の距離の小さい電極構造体を形成できる利点がある。
【００７８】
図４に示した電極構造体は、後述する電子デバイスを構成する電極構造として有用であるが、そればかりでなく、細線２ａ〜２ｃ上に被測定物を捕捉し、電極５と電極６の間の抵抗や容量を測定することによって、物質を検知したり、識別したりする物質センサとしても、用いることができる。この場合、細線２ａ〜２ｃの材料として、被測定物を特異的に吸着する材料を用いれば、特定の物質のみを高感度で検出する物質センサを構成することができる。
【００７９】
実施の形態３
実施の形態３は、細線２の線径が導電性微粒子３の粒径よりやや小さい場合を説明する。図１（ｃ）の説明でも述べたように、一般的には、細線２の線径が導電性微粒子３の粒径よりやや大きい方が望ましい。但し、請求項３、６、１２、１５および２０に記載したように、本実施の形態を応用すれば、２つの電極間の間隔が細線の線径よりも狭い電極構造を、形成することができる。
【００８０】
図５（ａ−１）および（ａ−２）は、実施の形態３における電極作製工程を説明する断面図または平面図である。細線２ｂの線径が導電性微粒子３の粒径よりやや小さい場合には、電子線の照射条件を適切に選択して、電極５と電極６が細線２ｂをまたいで短絡しないようにする必要がある。
【００８１】
また、平面図である図５（ｂ−１）、および、その５Ｂ−５Ｂ線の位置における断面図である図５（ｂ−２）に点線で示すように、導電性微粒子３が細線２ｂの上に乗り上げた状態で取り残される危険性が増大する。このような場合にも、電子線の照射条件を適切に選択して、電極５と電極６が細線２ｂをまたぐようにつながって短絡しないようにする必要がある。
【００８２】
図６は、請求項３、６、１２、１５および２０に対応して、導電性微粒子３の粒径よりやや小さい線径の細線２を用いる利点を説明する断面図である。図６（ａ）に示すように、電子線の照射条件を適切に選択して、融解した導電性微粒子３が細線２ａまたは２ｂの側部の一部を被覆するように電極５および６を形成すると、２つの電極５および６の間の間隔を細線２ａまたは２ｂの線径よりも狭くすることができる。電子線による描画の後に溶け出した両側の金同士がブリッジしてしまうのではなく、ナノワイヤの上表面が開いた形で残るような構成にする。ナノワイヤは取り除かずにそのまま残し、その上表面と、その両脇に盛り上がって出ている電極によってナノギャップが形成されることとなる。この場合の電子線の照射条件は、図５（ａ）に示した例よりドーズ量をやや多くする。
【００８３】
図６（ｂ）に示すようにワイヤの断面が四角形でなく、円であっても、最終的にナノギャップとして残る空間が明確な形で残されるようであれば、それはそれで構わない。用意したナノワイヤの大きさよりも小さなナノギャップが必要とされる場合、プロセス条件を更に詰めることで、図６（ｂ）のように、ナノワイヤのサイズよりも小さいギャップを作ることも可能である（その場合、ギャップの底面形状は平らではなくなる。）。
【００８４】
実施の形態４
実施の形態４では、主として、請求項１７および１８に記載した電子デバイスの例について説明する。
【００８５】
図７は、実施の形態４に基づく、受動素子として構成された電子デバイスの構造を示す断面図であり、図７（ａ）は抵抗素子を示し、図７（ｂ）は容量素子を示す。図７（ａ）および図７（ｂ）に示す受動素子の電極構造は、実施の形態１の方法で作製された第１の電極構造体、または実施の形態２の方法で作製された第２の電極構造体と同一のものである。
【００８６】
実施の形態１と同じ方法で電極構造を作製する場合には、電極構造作製後に、間隙部７に適当な抵抗体１２または誘電体１３を配置して、抵抗素子または容量素子を形成する。この場合、間隙部７を形成する細線２の材料と、抵抗体１２または誘電体１３の材料とを独立に選択でき、それぞれ、広範な材料の中から最適の材料を選択できる利点がある。
【００８７】
他方、実施の形態２と同じ方法で電極構造を作製する場合には、電極構造作製後に、細線２をそのまま残し、抵抗体１２または誘電体１３として用いる。この場合、細線２の材料と、抵抗体１２または誘電体１３の材料とが共通であるので、材料選択は難しくなるが、作製工程が短縮される利点がある。
【００８８】
図８は、ボトムゲート型の絶縁ゲート型電界効果トランジスタの例を示す。この絶縁ゲート型電界効果トランジスタでは、例えば、表面に酸化シリコンからなる絶縁層２２が形成されたシリコン基板２１を基板として用いる。基板２１は、例えばｎ型の不純物のドーピングによってｎ型の導電性を有し、ゲート電極を兼ねている。絶縁層２２の上にはソース電極２４およびドレイン電極２５が対向して設けられており、この電極構造が、実施の形態１の方法で作製された第１の電極構造体、または実施の形態２の方法で作製された第２の電極構造体と同一のものである。
【００８９】
図８（ａ）は、実施の形態１と同じ方法で電極構造を作製し、電極構造作製後に、間隙部７に有機半導体材料２３を配置し、チャネル領域を形成した例である。この場合、従来の有機トランジスタに比べてチャネル長が著しく短いため、キャリアの移動度が小さいことによる有機トランジスタの欠点が、大きく補われることになる。また、多様な有機半導体材料を用いて、特殊な機能を有する新規な電子デバイスを構成できる可能性もある。
【００９０】
図８（ｂ）は、実施の形態２と同じ方法で電極構造を作製し、電極構造作製後に、例えばｎ型シリコンナノワイヤからなる細線２６をそのまま残し、チャネル領域として用いる例である。シリコンは有機半導体に比べて移動度が大きい利点がある。
【００９１】
近年、カーボンナノチューブなどのナノ細線を用いた電子デバイスが盛んに研究されているが、これらはいずれも細線の軸方向を導電方向として用いるものである。このため、１本の細線からは、通常１個のトランジスタしか製造することができない。また、導電路の断面積は細線の線径によって制限され、流すことのできる電流は小さく制限される。チャネル長は、本発明の電極構造体の製造方法を用いれば、数ｎｍも可能であるが、電極と細線の電気的接続をどのようにして形成するかといった問題もある。
【００９２】
これに対し、図８（ｂ）に示した電子デバイスは、細線の幅方向を導電方向として用いるものである。このため、チャネル長は、細線の線径によって決まり、細線を細くすることで、原理的にはいくらでも小さくすることができる。このように、本電子デバイスのチャネル長は他のいかなるデバイスのチャネル長よりも短くすることができ、しかも、再現性よく、精度よく作製することが可能である。また、導電路の断面積は細線の長さに比例するので、細線の長さを長くすることによって、原理的にはいくらでも大きな電流を流すことができる。また、リソグラフィ技術によって、細線の長さ方向（軸方向）において、細線および電極を小トランジスタに分割すれば、多数の小トランジスタからなるトランジスタアレイを容易に形成することができる。
【００９３】
なお、ここでは、ボトムゲート型トランジスタの例を示したが、トップゲート型トランジスタまたはデュアルゲート型トランジスタであってもよい。また、ダイオードやスイッチング素子など、他の能動素子であってもよい。
【００９４】
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれらの例に何ら限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明の電極構造体の製造方法、および電極構造体並びに電子デバイスは、従来困難であったナノメートルサイズの電子デバイス、例えば、抵抗、スイッチ、トランジスタなどの作製を可能にし、ナノメートルサイズの次世代機能性デバイスの実現に寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の実施の形態１に基づく電極構造体の作製工程のフローを示す斜視図および断面図である。
【図２】同、電極構造体の作製工程のフローを示す斜視図および断面図である。
【図３】同、電極構造体の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に基づく電極構造体の構造を示す断面図である。
【図５】本発明の実施の形態３に基づく電極構造体の作製工程の一部を示す断面図である。
【図６】同、電極構造体の構造を示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態４に基づく電子デバイスの構造を示す断面図である。
【図８】同、電子デバイスの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００９７】
１…絶縁性基板（ＳiＯ2など）、
２、２ａ、２ｂ、２ｃ…細線（シリコンのナノワイヤなど）、
３…導電性微粒子（金のナノ粒子など）、４…導電性微粒子層、５、６…電極、
７、７ａ、７ｂ、７ｃ…間隙部（ナノギャップなど）、１１…電子線
１２…抵抗体、１３…誘電体、
２１…基板（ｎ型シリコン基板など、ゲート電極を兼ねる。）、
２２…絶縁層（ＳiＯ2など）、２３…有機半導体、２４…ソース電極、
２５…ドレイン電極、２６…細線（ｎ型シリコンのナノワイヤなど）
【図１】
2008124188.tif 000003
【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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