(57)【要約】【課題】カーボンナノチューブをチャネル部とする電界効果型トランジスタの単位ゲート幅あたりの電流量を増加し高速動作を可能とするため、一組の突起パターンの頂部にある、触媒機能金属領域の間で、効果的の多数のカーボンナノチューブを架橋形成する。【解決手段】基板上に第１の絶縁層とその上にオーバーハング構造を有する第２の絶縁層とその上に触媒機能金属層とが積層された、所定の間隔をもって２列の突起パターンが形成され、その２列の突起パターンの触媒機能金属層のパターン領域間で、カーボンナノチューブの架橋成長を行う。オーバーハング部の存在により、一方の触媒機能金属層のパターン領域から成長を開始したカーボンナノチューブが、下層の絶縁層や基板との接触するのを大幅に防ぐことが可能となり、架橋を効果的に行うことができる。【選択図】図６
2008084892.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面上に、第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層よりもエッチングレートの低い第２の絶縁層と、触媒金属層とを順次積層する工程と、
前記触媒金属層と前記第２の絶縁層と前記第１の絶縁層をエッチングして、少なくとも２列の突起パターンを形成する工程と、
前記２列の突起パターン間に電界を印加してカーボンナノチューブを成長する工程と
を含むことを特徴とするカーボンナノチューブの成長方法。
【請求項２】
前記第１の絶縁層は窒化シリコン膜であり、前記第２の絶縁層は酸化シリコン膜であることを特徴とする請求項１記載のカーボンナノチューブの成長方法。
【請求項３】
前記エッチングのためのエッチャントは、緩衝フッ酸水溶液であることを特徴とする請求項１または２記載のカーボンナノチューブの成長方法。
【請求項４】
基板と、
前記基板表面上に、少なくとも第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に触媒金属層と、が積層された少なくとも２列の突起パターンと、
互いに隣り合う前記２列の突起パターンの間に形成されたカーボンナノチューブと
からなることを特徴とするカーボンナノチューブの構造体。
【請求項５】
基板と、
前記基板表面上に、少なくとも第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に触媒金属層と、が積層された少なくとも２列の突起パターンと、
互いに隣り合う前記２列の突起パターンの間に架橋状に形成されたカーボンナノチューブからなるチャネル部と、
前記カーボンナノチューブの両端部の一方に形成されたソース電極及び他方の形成されたドレイン電極と
前記カーボンナノチューブの略中央部の上方で、かつ前記ソース電極及びドレイン電極との間に形成されたゲート電極と
からなることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カーボンナノチューブの成長方法、それによって形成されるカーボンナノチューブの構造体及びその構造体を用いた電界効果型トランジスタに関する。特に、カーボンナノチューブをチャネルとする電界効果型トランジスタにおける大電流化、高電流密度化を進めるのに適したカーボンナノチューブ成長のための触媒金属近傍領域に特徴をもつカーボンナノチューブの成長方法、それによって形成した構造体及びそれによる電界効果型トランジスタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブをチャネルに用いた電界効果型（ＦＥＴ）トランジスタが検討され、報告例も多く見られるようになった。しかし、そのほとんどがＤＣ動作確認にとどまっており、高周波回路への応用を意図した高速動作が十分可能なトランジスタの形成といった報告は見られない。これはチャネルとなるカーボンナノチューブの径が数ｎｍと非常に小さいため、体積に対する表面積の割合が大きく、周辺の影響を受けやすいこと、またチャネルとなるカーボンナノチューブの本数が従来は数本程度であり、駆動できる電流が１０μＡ程度と小さいことによる。つまり、従来のカーボンナノチューブ電界効果型トランジスタは、例えばＭＯＳトランジスタなどと比べて、真性容量に対する寄生容量比が非常に大きくなり高速動作ができないといった課題を有している（例えば、非特許文献１）。
【０００３】
このトランジスタの単位ゲート幅あたりの電流駆動能力を増加させるためには、単位ゲート幅あたりのチャネルとなるカーボンナノチューブの本数を増加させることで駆動可能電流量を増加し、結果的に寄生容量を減らすことが可能となる。即ち、単位ゲート幅あたりのカーボンナノチューブの本数の増大ということが、高速動作実現の鍵となる。
【０００４】
カーボンナノチューブをチャネルに用いた電界効果型トランジスタを作製するためには、先ず、絶縁層上に所定の間隔を有して突出形成された一組のカーボンナノチューブ成長用の触媒金属パターンの間で、カーボンナノチューブを架橋形成する必要がある。
【０００５】
図７に、従来検討されてきた、カーボンナノチューブを架橋形成する構成例の断面模式図を示す。図７（ａ）で示す例は、例えばシリコン基板やサファイア基板などの基板１０１上に、例えば酸化シリコン膜などの絶縁層１０２を形成し、その上に、例えば鉄などのカーボンナノチューブ成長用の触媒金属からなる、所定の間隔を有する２列一組の触媒機能金属領域１０３を形成する。また、図示する様に、２列の触媒機能金属領域１０３の外側に、２列一組の、例えばチタンなどにより、電界印加成長用電極１０４が形成されている（非特許文献１）。
【０００６】
ここで、後に詳述する様に、高温状態で例えばアセチレンガスなどの成長用ガスを流し、同時に電界印加成長用電極１０４間に直流電圧を印加することによって、触媒機能金属領域１０３間に、架橋状に複数本のカーボンナノチューブが成長することとなる。より具体的には、一方の触媒機能金属領域１０３の表面やその断面部からの成長と他方の触媒機能金属領域１０３の表面やその断面部との架橋がなされる。
【０００７】
しかし、この例の様な構成の場合、通常、触媒機能金属領域１０３の膜厚は薄く（例えば１nmないしそれ以下）、カーボンナノチューブを架橋するためにカーボンナノチューブが成長を開始する触媒機能金属領域１０３の表面などと、基板１０１上の絶縁層１０２の面が非常に近いため、２列の触媒機能金属領域１０３の間隔が一定程度（例えば、後述の１μｍ前後と、ゲート電極を十分試作形成できる間隔程度）レベルとなると、図示するように、成長したカーボンナノチューブ１０５が成長方向性や相互作用（ファンデルワールス力）などで基板に接触してしまい、成長が停止し、他方の媒機能金属領域１０３にほとんど達しない、つまり架橋形成がほとんどできない。勿論、この場合において、一方の媒機能金属領域１０３（この場合は左側）からは多数のカーボンナノチューブが成長開始しており、２列の触媒機能金属領域１０３の間隔が短ければ、それなりの本数のものが他方の媒機能金属領域１０３（この場合は右側）に達し、架橋が成立しうる。しかし、この例の場合は、架橋が成立する可能性は確率的に非常に低いといえる。
【０００８】
そこで、図７（ｂ）に示す様に、２列の触媒機能金属領域１０３の基板１０１からの高さをより高くし、図７（ａ)の例で見られた、基板側との接触を避けるようにすることを検討した。図示する様に、具体的には、基板１０１上に製膜した厚いＳｉＯ2膜（例えば２００ｎｍ厚程度）を用いて、これをウエットエッチングのパターニングで２列の所定の高さをもったウエットエッチ絶縁段差パターン１０６を形成した。同様に、頂部に触媒機能金属領域１０３が形成されているが、これが、上記のウエットエッチング時のマスクとなっている。（なお、その後の、電界印加成長用電極１０４形成プロセスは本検討に直接関係が無いので述べない。）
こうして形成された２列の触媒機能金属領域１０３は、基板１０１からは距離をもって形成されているが、ウエットエッチ絶縁段差パターン１０６は、図示する様にテーパを持つ構造となっている。この状況で、上記と同様にカーボンナノチューブの成長を行うと、多くのカーボンナノチューブは、左側の触媒機能金属領域１０３からの架橋成長の初期において、このテーパ形状との相互作用（ファンデルワールス力）が働き、テーパに沿って成長が進むようになる。そして多くのカーボンナノチューブは、右側の触媒機能金属領域１０３と架橋成長する前に、図示する様に基板１０１と接触してしまい、成長が停止してしまうことが解った。このような構成においては、架橋するカーボンナノチューブの数はかなり限定される。
【０００９】
そこで、この様なテーパの無い絶縁段差を用いるべく、図７（ｃ）に示す構成を検討した。基板１０１上に厚い絶縁膜を積層し、次いでこれに触媒機能金属膜を積層形成した後、カーボンナノチューブ架橋成長用の２列の突起パターンを形成するため、フォトリソグラフィによってフォトレジストパターンを所定の箇所に残し、このレジストパターンをマスクとして、ドライエッチングにより、触媒機能金属膜、次いで厚い絶縁膜をエッチングし、レジストマスクをドライプロセスで剥離後、ドライエッチング絶縁段差パターン１０７とその頂部の触媒機能金属領域１０３を得た。（その後の、電界印加成長用電極１０４形成プロセスは割愛する。）
こうして、テーパの無い、ドライエッチング絶縁段差パターン１０７を作製できた。しかし、上記の各絶縁膜のドライエッチングプロセスによって、マスクのレジストがダメージを受けて変質し、この変質したレジストを剥離処理を実施しても、残渣が十分に取りきれない状況となっている。この様な結果、上記と同様のカーボンナノチューブ架橋成長プロセスを行っても、触媒機能金属領域１０３からカーボンナノチューブの成長が期待したほどの数を観察し得ない状況となることが解った。勿論。この場合、残渣の残り具合によって架橋状況が大きく左右されるため、作製サンプル毎の再現性上の問題も残る。
【非特許文献１】J.Appenzeller et al.; IEEE Transaction on Nanotechnology, Vol.1, No.4, Dec. 2002, pp184-189
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記の様に、カーボンナノチューブをチャネルとする、高速動作可能な、即ち単位ゲート幅あたりの電流駆動能力の高い電界効果型トランジスタを作製する上でポイントとなる、２列の触媒機能金属領域の間に効率良く多くのカーボンナノチューブを架橋成長するためには、先ず、触媒機能金属領域とその下部の基板との、あるいは触媒機能金属領域を基板から離すように形成する絶縁段差との相互作用が生じないような構成とする必要があることが解った。また同時にそれを実現する上で、架橋成長を阻害するようなプロセスを回避する必要もある。
【００１１】
そこで、本発明の課題は、カーボンナノチューブをチャネルとする、高電流密度化でき、高速動作する電界効果型トランジスタを作製する上で、触媒機能金属領域とその近傍の構成間で相互作用が生じないこと、またその際に架橋成長を阻害するようなプロセスを回避できるカーボンナノチューブの成長方法、構造体、そしてそれを用いた電界効果型トランジスタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的の成長方法は、
基板表面上に、第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層よりもエッチングレートの低い第２の絶縁層と、触媒金属層とを順次積層する工程と、
前記触媒金属層と前記第２の絶縁層と前記第１の絶縁層をエッチングして、少なくとも２列の突起パターンを形成する工程と、
前記２列の突起パターン間に電界を印加してカーボンナノチューブを成長する工程と
を含むことを特徴とするカーボンナノチューブの成長方法、によって可能となる。
【００１３】
また、上記の目的の構造体は、
基板と、
前記基板表面上に、少なくとも第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に触媒金属層と、が積層された少なくとも２列の突起パターンと、
互いに隣り合う前記２列の突起パターンの間に形成されたカーボンナノチューブと
からなることを特徴とするカーボンナノチューブの構造体、によって可能となる。
【００１４】
そして、上記の目的の電界効果型トランジスタは、
基板と、
前記基板表面上に、少なくとも第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に触媒金属層と、が積層された少なくとも２列の突起パターンと、
互いに隣り合う前記２列の突起パターンの間に架橋状に形成されたカーボンナノチューブからなるチャネル部と、
前記カーボンナノチューブの両端部の一方に形成されたソース電極及び他方の形成されたドレイン電極と
前記カーボンナノチューブの略中央部の上方で、かつ前記ソース電極及びドレイン電極との間に形成されたゲート電極と
からなることを特徴とする電界効果型トランジスタ、によって可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の方法、構造体そしてＦＥＴにより、突起パターン間のカーボンナノチューブの架橋数が大幅に増大し、その結果、この構造を用いたカーボンナノチューブをチャネルとするＦＥＴは、単位ゲート幅あたりの電流駆動能力の高い、そのため、高速動作が可能な電界効果型トランジスタを作製することができる。
【００１６】
また、採用された方法は、特殊な装置を用いる必要も無いため、容易に作製プロセスに適用できるといった利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に、本発明の実施の形態を、添付図を参照しつつ説明する。
【００１８】
（実施例）
図１〜６に、本発明による、カーボンナノチューブをチャネルに用いた電界効果型トランジスタ（ＣＮＴ−ＦＥＴ）を作製する工程を説明する、模式的な断面図を示す。
【００１９】
図１（１）に示す様に、サファイア板からなる基板１上に、ＳｉＮ層２を形成する。このＳｉＮ層２は、モノシラン、アンモニア、窒素を反応ガスとするプラズマＣＶＤ装置を用い、基板温度を約２５０℃、圧力約１Ｔｏｒｒの条件のもと、約２００ｎｍの膜厚で形成された。
【００２０】
次に、ＳｉＯ2層３をその上に積層する。このＳｉＯ2層３は、モノシランと酸素を反応ガスとするＬＰ（低圧）−ＣＶＤ装置を用い、基板温度を約３００℃、圧力約０．１５Ｔｏｒｒの条件のもと、約２０ｎｍの膜厚で形成された。
【００２１】
次に、その上に、カーボンナノチューブ成長の触媒作用を有する触媒金属であるＦｅ（鉄）層４を、スパッタ装置を用い、０．５ｎｍの膜厚で積層した。
【００２２】
そして、図１（２）に示す様に、前記の積層膜の上に、所定の間隔を有する一組２列（Ａ及びＢ）のレジストパターン５を、既知のフォトリソグラフィー法を用いて形成する。このレジストパターン５Ａ及Ｂの間隔は、ＣＮＴ−ＦＥＴのチャネル長を決める一つの設計ファクターであり、複数のカーボンナノチューブが架橋される間隔となる（例えば２〜３μｍ程度）。図１（２）では、各レジストパターン５の断面が、メサ状構造（断面が上に凸の台形形状の構造）に示されているが、必ずしもこれに限られる必要は無く、垂直断面構造（断面が矩形形状の構造）であっても構わない。
【００２３】
次に、図１（３）に示すように、Ａ及びＢのレジストパターン５をマスクとして用い、ウエットエッチングによって、基板１上に一組２列（Ａ及びＢ）の突起パターンを形成する。本例の場合、ウエットエッチングのエッチャントとして緩衝フッ酸水溶液を用いることで、先ずこれでＦｅ層４がパターニングされてＦｅパターン６が形成され、次いで、Ｆｅパターン６をマスクとして、このＳｉＯ2層３がパターニングされたＳｉＯ2パターン７が形成され、そしてＳｉＮ層２がパターニングされたＳｉＮパターン８が形成され、Ａ及びＢの突起パターンが形成される。
【００２４】
このとき、エッチャントとである緩衝フッ酸水溶液に対するＳｉＮ膜とＳｉ2膜とのエッチングレートは、ＳｉＮ膜の方が、およそ１０倍程度早いため、エッチングプロセスが進むに従って、ＳｉＮパターン８の方が先に細り、エッチングレートの低いＳｉＯ2パターン７がＳｉＮパターン８にオーバーハングした形状にすることができる。
【００２５】
なお、本例では触媒金属としてＦｅ膜を用いたため、緩衝フッ酸水溶液をエッチャントとして使用し、先ずこの膜をエッチングし、引き続き同一エッチャントで、ＳｉＯ2膜がＳｉＮ膜にオーバーハングするようにＳｉＯ2膜／ＳｉＮ膜の積層膜のエッチングを実施した。しかし、触媒金属はこれに限られず、例えば、バナジウム、マンガン、コバルト、ニッケル、モリブデン、タンタルなども適用可能であり、従って、必ずしも、緩衝フッ酸水溶液でそれらの膜のエッチングが可能でパターニングできるとは限らない。この場合は、他の適したエッチャントによって、先ずその適用触媒金属膜をパターニングした後、この金属膜をマスクに緩衝フッ酸水溶液で、ＳｉＯ2膜がＳｉＮ膜にオーバーハングするようにＳｉＯ2膜／ＳｉＮ膜の積層膜のエッチングをすれば良い。
【００２６】
また、同図に示されているように、下の絶縁膜パターンに上の絶縁膜パターンがオーバーハングする様にウエットエッチング形成する膜の組み合わせは、上述のＳｉＯ2膜／ＳｉＮ膜の様な組み合わせ限らず、またこれに用いるエッチャントは上述の緩衝フッ酸水溶液に限らないのは言うまでも無く、それぞれの膜の組み合わせとオーバーハングのエッチングに適したエッチャントを適用すれば良い。
【００２７】
また、同図において、ＳｉＯ2パターン７がＳｉＮ８パターンにオーバーハングしているおり、かつメサ状構造（断面が上に凸の台形形状の構造）に示されているが、オーバーハングしていれば、必ずしもメサ状構造である必要は無く、垂直断面構造（断面が矩形形状の構造）であっても構わない。ただし、ＳｉＯ2パターン７の上面の幅が、Ｆｅパターン６の幅とほぼ同一に（さらにより狭くなっているように）形成された図が示されているが、この様な状況の方が、Ｆｅ膜の上や側面からカーボンナノチューブが成長を開始するため、持続的なカーボンナノチューブの成長の上から、下側の膜との相互作用をできるだけ避ける意味で好ましいが、必ずしもその様である必要は無い。
【００２８】
次に、図２（４）に示す様に、突起パターンＡ及びＢの上のレジストパターン５を、既知の有機溶媒を用いたウエットプロセスで除去する。
【００２９】
そして、２つの突起パターンＡ及びＢの両外側に、カーボンナノチューブを電界印加しながら成長するための、一組の電界印加要電極パターンを、ベンゼンを用いたレジストのリフトオフ法により形成する。
【００３０】
そのために、まず、図２（５）に示す様に、ベンゼン処理したレジストを使用して、コンタクト露光装置を用いて電界印加用電極パターンを、先の突起パターンＡ及びＢを有する基板１上に転写し、既知のフォトリソグラフィー法を適用して、図示するように、電界印加用電極パターンをリフトオフにて形成するためにリフトオフ用レジストパターン９を形成する。
【００３１】
そして、図２（６）に示す様に、このリフトオフ用レジストパターン９を有する基板１上にスパッタ法を用いて、厚さ１０ｎｍのＴａ（タンタル）膜１０を堆積する。
【００３２】
次いで、図３（７）に示す様に、有機溶媒を用いてリフトオフ用レジストパターン９を除去することで必要としないＴａ膜を同時に除き、Ｃ及びＤ一組のＴａ膜からなる、電界印加用電極１０を形成する。
【００３３】
次に、図３（８）に示す様に、ＣＶＤ法を用い、プロセスガスとしてアセチレンガスを、またキャリアガスとしてＡｒガスもしくは水素ガスを使用し、頂部に触媒金属のＦｅパターン６が形成されたＡ及びＢ一組の突起パターンの両端外側に形成された電界印加用電極１０に直流電界を印加した状態で、例えば、１００Ｐａの圧力下、６００℃の成長温度にて、Ａ及びＢ突起パターンの頂部触媒金属のＦｅパターン６間を架橋する様に、複数のカーボンナノチューブ１２を成長させる。
【００３４】
次に、ソース・ドレイン電極をカーボンナノチューブ１２の両端に形成する。そのために、図２（５）、（６）で説明したものと同様に、ベンゼンを用いたレジストのリフトオフ法により形成する。図３（９）に示す様に、ベンゼン処理したレジストを使用して、コンタクト露光装置を用いてソース・ドレイン電極のパターンを、先のカーボンナノチューブ１２を形成した基板１上に転写し、既知のフォトリソグラフィー法を適用して、図示するように、ソース・ドレイン電極をリフトオフにて形成するためにリフトオフ用レジストパターン１３を形成する。
【００３５】
そして、図４（１０）に示す様に、このリフトオフ用レジストパターン１３を有する基板１上にＥＢ蒸着法を用いて、厚さ１００ｎｍのＰｄ（パラジュウム）、１０ｎｍのＴｉ（チタン）、２００ｎｍのＰｔ（白金）からなる、Ｐｄ／Ｔｉ／Ｐｔ膜１４を堆積する。
【００３６】
次いで、図４（１１）に示す様に、有機溶媒を用いてリフトオフ用レジストパターン１２を除去することで必要としないＰｄ／Ｔｉ／Ｐｔ膜を同時に除き、Ｅ及びＦの一組のＰｄ／Ｔｉ／Ｐｔ膜からなる、ソース・ドレイン電極１５（ソース・ドレイン電極Ｅ、Ｆ間の距離を例えば、１〜２μｍ程度）を形成する。
【００３７】
次に、ゲート電極を、カーボンナノチューブ１２上方に形成する。そのために、先ず、図４（１２）に示す様に、パッシベーション膜として用いるＳｉＮ膜１６を、ソース・ドレイン電極形成後の基板１上に堆積する。（勿論、図示する様に、架橋した複数のカーボンナノチューブ１２の間を通過して、カーボンナノチューブ１２の下側にもＳｉＮ膜１６は堆積する。）このＳｉＮ膜１６は、モノシラン、アンモニア、窒素を反応ガスとするプラズマＣＶＤ法を用い、基板温度約２５０℃、圧力約１Ｔｏｒｒの条件下で、膜厚約４００ｎｍ形成した。
【００３８】
そして、図５（１３）に示す様に、パッシベーション膜であるＳｉＮ膜１６上に、ゲート電極パターンをコンタクト露光装置を用いてレジストに転写し、現像処理後、開口部１８を有するレジストパターン１７を形成する。
【００３９】
次いで、この開口部１８から、ＳｉＮ膜１６を深さ方向にエッチングし、チャネル部となるカーボンナノチューブ１２とゲート電極の間のゲート酸化膜に相当する箇所の酸化膜（残存酸化膜）を十分な薄さ（例えば、５０ｎｍ程度）に制御する必要がある。一方、ゲート電極のソース・ドレイン電極１５方向の幅も、狭いその電極Ｅ・Ｆ間隔の中で制御された値（例えば、１μｍ以下）を実現する必要もある。つまり、開口部１８からのＳｉＮ膜１６のエッチングは、微細な寸法制御を要することから、垂直制御性に優れたエッチング方法が必須となる。そこで、われわれは次の様な方法を用いてゲート電極を形成した。
【００４０】
図５（１４）に示す様に、まず開口部１８からＲＩＥ装置を用い、反応ガスにＣＦ4を、圧力１２ｍＴｏｒｒの条件下で、ＳｉＮ膜１６を３００ｎｍほどドライエッチングし、次いで、緩衝フッ酸水溶液で５０ｎｍほどの追加ウエットエッチングを行い、残存膜厚を制御すると共に、この結果、同図に示すとおり、開口部１８のレジストパターン１７のエッジを起点に、開口部１８のＳｉＮ１６の側にオーバーハング形状が形成される。
【００４１】
このオーバーハング形状を利用して、スペーサリフトオフ法を適用する。即ち、図５（１５）に示した様に、開口部１８を含む基板１上に、ＥＢ蒸着法によって厚さ１０ｎｍのＴｉ（チタン）、１００ｎｍのＡｕ（金）からなるＴｉ／Ａｕ膜１９を堆積させる。
【００４２】
そして、図６（１６）に示す様に、有機溶剤を用いてレジストごと必要無いＴｉ／Ａｕ膜１９を除去し、開口部１８の底部にゲート電極２０（例えば、幅０．５〜１μｍ程度）が形成される。
【００４３】
以上の様にして、本発明のカーボンナノチューブの形成方法・カーボンナノチューブの架橋構造を用いることによって、確実に、複数でかつ多くの架橋が行われたカーボンナノチューブ１２をチャネルとし、ソース・ドレイン電極１５（Ｅ及びＦ）とゲート電極２０からなる電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）が形成された。
【００４４】
本発明の有効性を確かめるために、本願発明の方法・構造で作製された、つまり、本発明のオーバーハングを有する突起パターンにて架橋されたカーボンナノチューブをチャネル部とするＦＥＴ（サンプルＮｏ．ＴＲ−０７１、ソース・ドレイン間距離１．５μｍ）のドレイン電流を測定したところ、３２μＡであった。
【００４５】
他方、オーバーハングを持たない、垂直断面形状の突起パターン（図７（ｃ）に例示したような突起パターン）を用い、それ以外の作製条件は同等のカーボンナノチューブをチャネル部とするＦＥＴ（サンプルＮｏ．ＴＲ−０５２、ソース・ドレイン間距離１．５μｍ）のドレイン電流は、１３μＡであった。
【００４６】
上記の様に、この場合、ドレイン電流として凡そ２．５倍程度の電流増加が見られ、本発明の方法によれば、単なる架橋成長するための突起パターン形状にくらべ、ソース・ドレイン電極間（つまり突起パターン間）に架橋されているカーボンナノチューブの数が大幅に増えたことを示しており、本発明の方法、構造、ＦＥＴの有効性が確かめられた。
【００４７】
また、本発明の方法は、この方法特有な装置やプロセスを必要とせず、作製プロセスに導入が容易であるといった利点もある。また、同様な作製条件で行えば、その中でのばらつきも大きくないことも解かった。
【００４８】
なお、本実施例で記述した製作条件や製作方法、ディメンジョンなどは、説明を行うための一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲でのそれらの変更は可能である。
【００４９】
以上の実施例を含む実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【００５０】
（付記１）
基板表面上に、第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層よりもエッチングレートの低い第２の絶縁層と、触媒金属層とを順次積層する工程と、
前記触媒金属層と前記第２の絶縁層と前記第１の絶縁層をエッチングして、少なくとも２列の突起パターンを形成する工程と、
前記２列の突起パターン間に電界を印加してカーボンナノチューブを成長する工程と
を含むことを特徴とするカーボンナノチューブの成長方法。
【００５１】
（付記２）
前記第１の絶縁層は窒化シリコン膜であり、前記第２の絶縁層は酸化シリコン膜であることを特徴とする付記１記載のカーボンナノチューブの成長方法。
【００５２】
（付記３）
前記エッチングのためのエッチャントは、緩衝フッ酸水溶液であることを特徴とする付記１または２記載のカーボンナノチューブの成長方法。
【００５３】
（付記４）
基板と、
前記基板表面上に、少なくとも第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に触媒金属層と、が積層された少なくとも２列の突起パターンと、
互いに隣り合う前記２列の突起パターンの間に形成されたカーボンナノチューブと
からなることを特徴とするカーボンナノチューブの構造体。
【００５４】
（付記５）
前記第１の絶縁層は窒化シリコン膜であり、前記第２の絶縁層は酸化シリコン膜であることを特徴とする付記４記載のカーボンナノチューブの構造体。
【００５５】
（付記６）
前記基板はサファイア基板であることを特徴とする付記４または５記載のカーボンナノチューブの構造体。
【００５６】
（付記７）
基板と、
前記基板表面上に、少なくとも第１の絶縁層と、前記第１の絶縁層上に第２の絶縁層と、前記第２の絶縁層上に触媒金属層と、が積層された少なくとも２列の突起パターンと、
互いに隣り合う前記２列の突起パターンの間に架橋状に形成されたカーボンナノチューブからなるチャネル部と、
前記カーボンナノチューブの両端部の一方に形成されたソース電極及び他方の形成されたドレイン電極と
前記カーボンナノチューブの略中央部の上方で、かつ前記ソース電極及びドレイン電極との間に形成されたゲート電極と
からなることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
【００５７】
（付記８）
前記第１の絶縁層は窒化シリコン膜であり、前記第２の絶縁層は酸化シリコン膜であることを特徴とする付記７記載の電界効果型トランジスタ。
【００５８】
（付記９）
前記基板はサファイア基板であることを特徴とする付記７または８記載の電界効果型トランジスタ。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の電界効果トランジスタの作製工程を説明する図（その１）
【図２】本発明の電界効果トランジスタの作製工程を説明する図（その２）
【図３】本発明の電界効果トランジスタの作製工程を説明する図（その３）
【図４】本発明の電界効果トランジスタの作製工程を説明する図（その４）
【図５】本発明の電界効果トランジスタの作製工程を説明する図（その５）
【図６】本発明の電界効果トランジスタの作製工程を説明する図（その６）
【図７】従来のカーボンナノチューブ架橋構造を説明する図
【符号の説明】
【００６０】
１、１０１    基板
２    ＳｉＮ層
３    ＳｉＯ2層
４    Ｆｅ層
５、１７    レジストパターン
６    Ｆｅパターン
７    ＳｉＯ2１パターン
８    ＳｉＮパターン
９、１３    リフトオフ用レジストパターン
１０  Ｔａ膜
１１  電界印加用電極
１２、１０５  カーボンナノチューブ
１４  Ｐｄ／Ｔｉ／Ｐｔ膜
１５  ソース・ドレイン電極
１６  ＳｉＮ膜
１８  開口部
１９  Ｔｉ／Ａｕ膜  
２０  ゲート電極
１０２  絶縁層
１０３  触媒金属形成領域
１０４  電界印加成長用電極
１０６  ウエットエッチ絶縁段差パターン
１０７  ドライエッチ絶縁段差パターン
【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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