(57)【要約】【課題】基板上の単結晶成長において細長い管状のものを得ることである。【解決手段】まずシリコン基板１０上に成長種を形成する。成長種は、シリコン単結晶の島層２２と、島層の中央に突き出たシリコン単結晶の柱層２４と、島層２２の上で柱層２４の周囲を囲む環状の金層から構成されている。この成長種を有するシリコン基板１０を気相成長装置にセットし、高温下でシリコン気相成長ガスを導入すると、環状の金層の部分はＳｉ−Ａｕ合金２８の液滴となる。気相成長ガスの熱分解により、シリコンが雰囲気中より液滴中に取り込まれ、液状体は固体状態に比べシリコン原子を取り込みやすいので、Ｓｉ−Ａｕ合金２８の液滴中には次第にシリコンが過剰となり、シリコン単結晶が管状に成長する。こうして、中空部３２を有する管状シリコン単結晶３０が得られる。【選択図】図２
2005067969.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高融点基板の表面の所定単結晶の上に所定単結晶の成長温度より低温下で所定単結晶と合金を形成する合金形成金属層を配置し、合金形成金属層を溶融させつつ所定単結晶と合金形成金属層との界面で所定単結晶を成長させる方法において、
所定単結晶を成長させるための成長種を高融点基板の表面に形成する工程であって、成長種は、成長する所定単結晶の外周形状を規定する外周バリアと、成長する所定単結晶の内周形状を規定する内周バリアとの間に囲まれた環状領域において所定単結晶の上に合金形成金属層を配置する成長種形成工程と、
所定単結晶の気相成長ガスを用い、環状領域をなす成長種における所定単結晶と合金形成金属層との界面に所定単結晶を成長させる成長工程と、
を備え、環状領域の形状を断面形状とする管状単結晶を成長させることを特徴とする基板上の管状単結晶成長方法。
【請求項２】
高融点基板の表面の所定単結晶の上に所定単結晶の成長温度より低温下で所定単結晶と合金を形成する合金形成金属層を配置し、合金形成金属層を溶融させつつ所定単結晶と合金形成金属層との界面で所定単結晶を成長させる方法において、
所定単結晶を成長させるための成長種を高融点基板の表面に形成する工程であって、成長種は、任意の外周形状を有する所定単結晶の島層と、島層の上に突き出した所定単結晶の柱層と、島層の上で柱層の周囲を囲む合金形成金属層とを含む成長種形成工程と、
所定単結晶の気相成長ガスを用い、成長種の所定単結晶島層と合金形成金属層との界面に所定単結晶を成長させる成長工程と、
を備え、柱層の周囲を囲む合金形成金属層の形状を断面形状とする管状単結晶を成長させることを特徴とする基板上の管状単結晶成長方法。
【請求項３】
請求項２に記載の基板上の管状単結晶成長方法において、所定単結晶はシリコン単結晶であり、合金形成金属は金であることを特徴とする基板上の管状単結晶成長方法。
【請求項４】
請求項３に記載の基板上の管状単結晶成長方法において、
成長種形成工程は、
シリコン単結晶層に環状の溝を形成する環状溝形成工程と、
全面に金薄膜を形成する金薄膜成膜工程と、
全面金薄膜の上に、環状溝の深さ未満の厚みで環状溝の中に選択的に金層を形成する環状金層形成工程と、
環状溝の外側の領域における金薄膜を除去する外側金薄膜除去工程と、
残された金薄膜及び環状状金層をマスクとしてシリコン単結晶を選択除去し、環状金層の外周を外形とする円筒状島層を金層の下層として形成する島層形成工程と、
環状金層の内周部に突き出る部分を覆う金薄膜を除去し、柱層の頂部を露出させる柱部露出工程と、
を含むことを特徴とする基板上の管状単結晶成長方法。
【請求項５】
高融点基板と、
高融点基板上に結晶成長により形成された管状シリコン単結晶と、
を有し、
管状シリコン単結晶は、
任意形状のシリコン単結晶の島層と、島層の上に突き出したシリコン単結晶の柱層と、島層の上で柱層の周囲を囲む金層を含む成長種を用いて結晶成長し、突き出した柱層の上部が管状の中空部として構成されることを特徴とする基板上に形成された管状単結晶。
【請求項６】
請求項５に記載の基板上に形成された管状単結晶において、
管状シリコン単結晶は、高融点基板上に２次元配置された複数の成長種を用いて形成され、高融点基板上に２次元配置された管状シリコン単結晶であることを特徴とする基板上に形成された管状単結晶。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板上の単結晶成長方法に係り、特に基板上に管状のシリコン単結晶を成長させる単結晶成長方法と、その方法により得られる基板上に形成された管状のシリコン単結晶に関する。
【背景技術】
【０００２】
小さな細管は、例えばディスペンサの針等のように気体又は液状物質の微小量供給のために用いられ、あるいは容器として検体検査処理のために用いられる。また、その中空のために軽量の割に剛性が高いことから心材に用いることもできる。小さな筒を平面状に並べて、例えば多数の検体処理の効率化を図ることができる。このように、筒状のもの単体、あるいはこれらを２次元的に配列したものは、さまざまな用途に用いられる。そして、近年のマイクロテクノロジーあるいはナノテクノロジーの進展に伴い、より微小な寸法の細管あるいはその２次元配置の要望が高まってきている。
【０００３】
これらの微小細管や微小容器の２次元配置等の製造において、径がサブｍｍの寸法のものは、例えば注射針に代表されるような精密機械加工や、精密プレスあるいはエッチング技術による多数のくぼみの一括生成法が知られる。また、径が数μｍからサブμｍの寸法のものは、半導体製造技術のフォトリソグラフィ（写真蝕刻）を利用していわゆるナノ構造の容器を作りマイクロアレイとし、例えばそこにＤＮＡを装着してＤＮＡチップとするもの等が提案されている。
【０００４】
細長い管及びその２次元配置については、精密機械加工では細径化及び２次元配置に限度があり、精密エッチングや半導体製造技術のフォトリソグラフィでは細長くすることに限度がある。微小径で細長いものを形成でき、また２次元配置の可能性がある関連技術として、針状結晶成長技術が知られている。
【０００５】
例えば、シリコン基板上に針状単結晶を成長させる技術が非特許文献１に開示されている。この技術は、表面が（１１１）面であるシリコン単結晶の所定の位置に金粒子を載置し、これをＳｉＨ4等のシリコンを含むガスの雰囲気中で、Ｓｉ−Ａｕ合金の融点以上に加熱する。Ｓｉ−Ａｕ合金はその融点が低いため、金粒子が載置された部分にこの合金の液滴ができる。このときガスの熱分解により、シリコンが雰囲気中より取り込まれるが、液状体は固体状態に比べシリコン原子を取り込みやすく、Ｓｉ−Ａｕ合金の液滴中には次第にシリコンが過剰となる。この過剰シリコンはシリコン基板上にエピタキシャル成長し、[１１１]軸方向に沿って針状結晶が成長する。この技術に基づいて、特許文献１には、直径５０μｍ、相互間隔１００μｍ、長さ１−２ｍｍの針状単結晶を基板上に成長させてプローブカードとなすことが開示され、特許文献２には、直径３０μｍ、長さ約１ｍｍの針状結晶を基板面の法線方向と５度傾けて結晶成長させ、これをプローブカードに用いることが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−１９８６３６号公報
【特許文献２】特開平５−２１８１５６号公報
【非特許文献１】ワグナー・エリス（Ｒ．Ｓ．Ｗａｇｎｅｒ  ａｎｄ  Ｗ．Ｃ．Ｅｌｌｉｓ），アプライド・フイジクス・レター（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ），４（１９６４），ｐ８９
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この針状単結晶成長技術によれば、機械加工やエッチング技術あるいはフォトリソグラフィ技術によっては得ることの困難な細長い微小針状のものを得ることができる。しかしながら、細長い微小管状のものを生成することができない。
【０００８】
本発明の目的は、かかる従来技術の課題を解決し、細長い管状のものを得ることができる基板上の単結晶成長方法及び基板上に形成された管状単結晶を提供することである。他の目的は、基板上に２次元配置された管状単結晶を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る基板上の管状単結晶成長方法は、高融点基板の表面の所定単結晶の上に所定単結晶の成長温度より低温下で所定単結晶と合金を形成する合金形成金属層を配置し、合金形成金属層を溶融させつつ所定単結晶と合金形成金属層との界面で所定単結晶を成長させる方法において、所定単結晶を成長させるための成長種を高融点基板の表面に形成する工程であって、成長種は、成長する所定単結晶の外周形状を規定する外周バリアと、成長する所定単結晶の内周形状を規定する内周バリアとの間に囲まれた環状領域において所定単結晶の上に合金形成金属層を配置する成長種形成工程と、所定単結晶の気相成長ガスを用い、環状領域をなす成長種における所定単結晶と合金形成金属層との界面に所定単結晶を成長させる成長工程と、を備え、環状領域の形状を断面形状とする管状単結晶を成長させることを特徴とする。
【００１０】
また、本発明に係る基板上の管状単結晶成長方法は、高融点基板の表面の所定単結晶の上に所定単結晶の成長温度より低温下で所定単結晶と合金を形成する合金形成金属層を配置し、合金形成金属層を溶融させつつ所定単結晶と合金形成金属層との界面で所定単結晶を成長させる方法において、所定単結晶を成長させるための成長種を高融点基板の表面に形成する工程であって、成長種は、任意の外周形状を有する所定単結晶の島層と、島層の上に突き出した所定単結晶の柱層と、島層の上で柱層の周囲を囲む合金形成金属層とを含む成長種形成工程と、所定単結晶の気相成長ガスを用い、成長種の所定単結晶島層と合金形成金属層との界面に所定単結晶を成長させる成長工程と、を備え、柱層の周囲を囲む合金形成金属層の形状を断面形状とする管状単結晶を成長させることを特徴とする。
【００１１】
また、所定単結晶はシリコン単結晶であり、合金形成金属は金であることが好ましい。
【００１２】
また、本発明に係る基板上の管状単結晶成長方法において、成長種形成工程は、シリコン単結晶層に環状の溝を形成する環状溝形成工程と、全面に金薄膜を形成する金薄膜成膜工程と、全面金薄膜の上に、環状溝の深さ未満の厚みで環状溝の中に選択的に金層を形成する環状金層形成工程と、環状溝の外側の領域における金薄膜を除去する外側金薄膜除去工程と、残された金薄膜及び環状金層をマスクとしてシリコン単結晶を選択除去し、環状金層の外周を外形とする円筒状島層を金層の下層として形成する島層形成工程と、環状金層の内周部に突き出る部分を覆う金薄膜を除去し、柱層の頂部を露出させる柱部露出工程と、を含むことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明に係る基板上に形成された管状単結晶は、高融点基板と、高融点基板上に結晶成長により形成された管状シリコン単結晶と、を有し、管状シリコン単結晶は、任意形状のシリコン単結晶の島層と、島層の上に突き出したシリコン単結晶の柱層と、島層の上で柱層の周囲を囲む金層を含む成長種を用いて結晶成長し、突き出した柱層の上部が管状の中空部として構成されることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明に係る基板上に形成された管状単結晶において、管状シリコン単結晶は、高融点基板上に２次元配置された複数の成長種を用いて形成され、高融点基板上に２次元配置された管状シリコン単結晶であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
上記構成により、外周バリアと内周バリアとの間に囲まれた環状領域に、所定単結晶の上に合金形成金属層を配置し、これを環状の成長種とする。この環状の成長種においては、合金形成金属層を溶融させつつ気相成長ガスを供給することで、所定単結晶と合金形成金属層との界面で所定単結晶が成長し、細長い環状となる。したがって、基板上に細長い管状単結晶を成長させることができる。
【００１６】
上記構成の少なくとも１つにより、成長種は、任意の外周形状を有する所定単結晶の島層と、島層の上に突き出した所定単結晶の柱層と、島層の上で柱層の周囲を囲む合金形成金属層とを含む。ここで、島層の外周と柱層の外周とで合金形成金属層の領域が制限され、環状の合金形成金属層となっている。そしてこの環状の合金形成金属層の下層は所定単結晶であるので、合金形成金属層を溶融させつつ気相成長ガスを供給することで、基板上に細長い管状単結晶を成長させることができる。
【００１７】
所定単結晶をシリコンとし、合金形成金属層を金とすることで、シリコン単結晶基板そのものが高融点基板となり、よく知られているＳｉ−Ａｕ合金形成とシリコンの気相成長技術を用いることで、シリコン基板上に細長い管状シリコン単結晶を成長させることができる。
【００１８】
上記構成の少なくとも１つにより、成長種は、金の成膜技術と、シリコンや金のエッチング等を用いて形成することができる。すなわち、シリコンを環状に除去して環状溝を形成し、その上に金薄膜を成膜し、環状溝の深さの一部を厚い金層で埋め中央部は突き出るようにする。そして、環状溝の内側のみ金を残し、その金をマスクにして外側のシリコンを除去する。その後突き出た部分の金薄膜を除去すれば、シリコン島層の上に突き出したシリコン柱層と、島層の上で柱層の周囲を囲む環状の金層が形成され、これらが環状成長種を構成する。
【００１９】
また、シリコン単結晶の島層と、島層の上に突き出したシリコン単結晶の柱層と、島層の上で柱層の周囲を囲む金層を含む成長種を用いて基板上に成長させた管状単結晶は、柱層の上には金層がないため、その部分が管状の中空部となる。つまり、中空部の底は、基板と同じ高さでなく、柱層の高さだけ上げ底となる。
【００２０】
また、成長種を基板上に２次元配置することで、基板上に２次元配置された管状シリコン単結晶を得ることができる。すなわち、基板上に、微小寸法で細長い管状のものを一括２次元配置したものを得ることができる。
【００２１】
このように、本発明に係る基板上の管状単結晶成長方法及び基板上に形成された管状単結晶によれば、微小寸法の細長い管状のものを得ることができる。また、基板上に微小寸法の細長い管状のものが２次元配置されたものを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下に図面を用いて、本発明に係る実施の形態につき、詳細に説明する。以下において、シリコン基板に環状の金層を形成し、Ｓｉ−Ａｕ合金を用いた管状シリコン単結晶の成長について述べるが、成長する材料としてはシリコンに限られず成長を制御できる材料であればよく、また、合金を形成する材料は金に限られず、基板より低融点下において合金を形成するものであればよい。例えば、単結晶材料（合金形成材料）という表現で他の組み合わせを示すと、ＳｉＣ（Ｓｉ）、Ｚｎ（Ｚｎ−Ｂｉ）、Ｃｄ（Ｃｄ−Ｐｂ，Ｃｄ−Ｓｎ）、Ｎｉ基板上のＴｉＣ（Ｎｉ−Ｔｉ−Ｃ），ＣｄＴｅ（ＮＨ4Ｃｌ）、ＧａＡｓ（Ｇａ）、ＧａＰ（Ｇａ）等であってもよい。また、以下に述べる方法の条件や構造の寸法は、単なる例示であって、所望の管状単結晶の寸法等に応じて適宜変更が可能である。
【００２３】
図１は、シリコン基板１０上に形成した成長種２０の様子を示す斜視図である。成長種２０は、外径３０μｍ、厚み３．５μｍのシリコン単結晶の島層２２と、島層の中央に外径１０−１５μｍ、高さ２．５μｍで突き出したシリコン単結晶の柱層２４と、島層２２の上で柱層２４の周囲を囲む厚さ２μｍの金層２６から構成されている。つまり、金層２６は外径３０μｍが島層２２の段差で境界付けられ、内径１０−１５μｍが柱層の外周で境界付けられて、厚み２μｍの環状となっている。そしてその下層は、シリコン単結晶層である。
【００２４】
図２は、図１で説明した成長種２０を用いて、島層２２のシリコン単結晶層と、環状の金層２６との境界でシリコンの気相成長を行わせ、管状シリコン単結晶３０を成長させた様子を示す図である。シリコン単結晶の成長は、環状のＳｉ−Ａｕ界面で順次進行するので、環状の成長層が伸びてゆくにつれ管状のシリコン単結晶３０の高さが高くなる。環状の金層２６の部分はＳｉ−Ａｕ合金２８の液滴となってシリコン単結晶３０の頂上にあり、その環状のＳｉ−Ａｕ合金２８の液滴界面において最新のシリコン単結晶の成長が行われている。すなわち、管状シリコン単結晶３０は、外径３０μｍ、内径１０−１５μｍで成長し、その高さは約１ｍｍのものを得ることができる。
【００２５】
シリコン基板１０から見ると、厚さ３．５μｍの島層２２があり、その中央に高さ２．５μｍで突き出した柱層２４があって、島層２２の上に管状シリコン単結晶３０が形成される。したがって、管状シリコン単結晶３０の中空部の底は、島層２２の上面から柱層の高さだけ上方にあり、さらにシリコン基板１０から見ると、島層２２の厚み＋柱層２４の高さ＝３．５μｍ＋２．５μｍ＝６μｍの上げ底となっている。
【００２６】
かかる管状シリコン単結晶３０の製造手順について、図３のフローチャートと、図４の部分断面図を用いて説明する。最初に表面が（１１１）面であるシリコン単結晶を用意する。例えば外径が約２００ｍｍのいわゆる８インチウエファを用いることができる。このウエファを洗浄する（Ｓ１０）。洗浄法としては、いわゆるＲＣＡ洗浄法を用いることができる。例えば、（１）アンモニア＋過酸化水素水＋水で８０℃、１０分、（２）純水流水５分、（３）希弗酸３０秒、（４）純水流水５分、（５）塩酸＋過酸化水素水＋水で８０℃、１０分、（６）純水流水５分、（７）希弗酸３０秒、（８）純水流水５分の順に洗浄する。ここで図４（ａ）に示すように、清浄なシリコン基板１０が得られる。
【００２７】
次に、環状溝４０を形成する（Ｓ１２）。具体的には、環状部分を露出させ残りを覆うエッチングマスクをシリコン基板１０の表面に形成し、これを用いて反応性イオンエッチング法でシリコン基板の表面をマスクのパターンどおりにエッチングする。エッチングマスクには金を用いることができる。エッチングに用いるガスとしては例えば（ＳＦ6＋Ｏ2）ガス等を用いることができる。環状溝の外径、内径はマスクのパターンで決まり、深さは反応性イオンエッチングの時間等で制御できる。ここで、環状溝の大きさは、外径３０μｍ、内径１０−１５μｍ、深さ２．５μｍとする。エッチングが完了したあとは、エッチングマスクを除去し洗浄を行う。これにより、図４（ｂ）に示すように、環状溝４０がシリコン基板１０の表面に形成される。
【００２８】
その後金薄膜４２を全面に成膜する（Ｓ１４）。具体的には金スパッタにより厚さ約１００ｎｍの金層を堆積させる。スパッタ法を用いるのは、ステップカバレージがよいため、薄膜であっても溝の段差において金層の連続した成膜が可能なためである。これにより、図４（ｃ）に示すように、環状溝４０の内側も含めて金薄膜４２がほぼ均一に形成される。
【００２９】
次に、環状金メッキを行う（Ｓ１６）。具体的には、環状溝４０の部分を露出し他を覆うメッキレジストを金薄膜の上に形成し、これを用いて金薄膜４２を電極として電解メッキを行い、メッキレジストのパターンどおりに環状溝４０の中に金を厚く形成する。メッキの厚さはメッキ時間等で制御できる。メッキの厚さは、環状溝４０を全部埋めない程度にする。例えば、環状溝４０の深さを２．５μｍとして、２μｍとする。メッキが完了したあとは、メッキレジストを除去し洗浄を行う。こうして図４（ｄ）に示すように、環状溝４０の中に環状の金層２６が形成される。
【００３０】
その後、周辺金薄膜の除去を行う（Ｓ１８）。周辺とは、環状溝４０の外側の領域である。具体的には、環状溝４０の内側領域を覆うエッチングレジストを形成し、エッチング液を用いて、エッチングレジストで覆われていない部分の金薄膜４６を除去する。金のエッチング液としては、例えば（Ｉ＋ＫＩ＋水）を用いることができる。エッチングの後は洗浄し、エッチングレジストを除去し、再度洗浄する。こうして、図４（ｅ）に示すように、環状溝４０の内側に金が残された状態になる。
【００３１】
ここで、シリコン島エッチングを行う（Ｓ２０）。具体的には、環状溝４０の内側に残された金をエッチングマスクとして、反応性イオンエッチング法でシリコン基板の表面をマスクのパターンどおりにエッチングする。すなわち、環状溝４０の外側のシリコン４８を除去し、環状溝４０の外径を島の外径とするシリコン島を残すようにエッチングが行われる。エッチングに用いるガスとしては例えば（ＳＦ6＋Ｏ2）ガス等を用いることができる。島の厚さは反応性イオンエッチングの時間等で制御できる。島の厚さは、例えば３．５μｍとする。これにより、図４（ｆ）に示すように、シリコン単結晶の島層２２が環状溝４０の土台として形成される。
【００３２】
次に柱層２４を露出させる（Ｓ２２）。具体的には、金薄膜４２の厚み分の金エッチングを行う。このことで、環状溝４０の内側で、環状の金層２６より突き出していた部分の頂上にある金薄膜５０が除去される。金のエッチング液としては、例えば（Ｉ＋ＫＩ＋水）を用いることができる。エッチングの後は洗浄が行われる。こうして、シリコン基板１０の表面に成長種２０が形成される（Ｓ２４）。
【００３３】
形成された成長種２０は、図４（ｇ）に示すように、シリコン基板１０の上に直径３０μｍ、厚み３．５μｍのシリコン単結晶の島層２２と、島層２２の中央部に突き出した直径１０−１５μｍ、高さ２．５μｍのシリコン単結晶の柱層２４と、島層２２の上で柱層２４の周囲を囲む厚さ２μｍの金層２６から構成される。すなわち、金層２６は、外径３０μｍ、内径１０−１５μｍの環状をなし、その厚み２μｍの下層は、シリコン単結晶である。
【００３４】
かかる成長種２０が形成されたシリコン基板１０を用いて気相成長を行う（Ｓ２６）。具体的には、気相成長装置に成長種２０付きシリコン基板１０をセットし、約９５０℃に加熱し、（ＳｉＣｌ4＋Ｈ2）等の気相成長ガスを導入する。Ｓｉ−Ａｕ合金の融点は９５０℃より低いので、環状の金層２６の部分はＳｉ−Ａｕ合金２８の液滴となる。この液滴は、島層２２の外周の段差により外側に広がることができず、柱層２４により内側に広がることが規制される。したがって、環状領域にＳｉ−Ａｕ合金２８の液滴が保持され、気相成長ガスの熱分解により、シリコンが雰囲気中より液滴中に取り込まれる。上記のように、液状体は固体状態に比べシリコン原子を取り込みやすく、Ｓｉ−Ａｕ合金２８の液滴中には次第にシリコンが過剰となり、シリコン単結晶が管状に成長をはじめる。
【００３５】
このようにして気相成長を続けることで、管状シリコン単結晶が成長し、図２に示すように高さ約１ｍｍ、管の外径３０μｍ、内径１０−１５μｍの微小寸法の細長い管状のものを得ることができる。
【００３６】
成長種２０の形成技術は、上記の説明から理解できるように一般的な半導体製造技術を適用できる。したがって、マスク等のパターンを２次元配置することで、２次元配置された複数の成長種を形成することができる。例えば、上記の例で、各成長種の間隔を５０μｍ程度として２次元配置できる。これを用いて気相成長を行えば、２次元配置された各成長種の上にそれぞれ管状シリコン単結晶が成長する。
【００３７】
この管状シリコン単結晶を根元から切り取り、両端が開口の微小寸法パイプ状のもの、片側のみが開口の微小試験管状のものを多数得ることができる。また、シリコン基板に２次元配置した形態で、微小試験管状のものがアレイ状に配置されたいわゆるマイクロアレイとして用いることもできる。
【００３８】
上記において、成長種における環状の金層が溶融して周囲に流れ出すのを止めるバリアとしては、島層の外周の段差と、柱層とを用いるものとして説明した。環状の金層を形成する際に、その外周形状を規定する外周バリアと、内周形状を規定する内周バリアは、これ以外のものでもよい。例えば、外周バリアを空間的な段差とせずに、融点の高い材料を配置し、外周形状に該当する開口部を設け、融点の高い材料の壁で外周バリアとしてもよい。例えば、Ｗ等を外周バリアの材料に用いることができる。内周形状を規定する柱層の材料にも同様な融点の高い材料を用いてもよい。
【００３９】
また、成長種を形成する基板としてシリコン基板を用いるものとして説明したが、基板としては気相成長の温度に耐える高融点基板であって、その上に気相成長を制御できる単結晶材料を形成できるものであればよい。一例としては、サファイアを基板とし、その上にシリコン単結晶層を形成したもの、いわゆるＳＯＳ基板を用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
微小寸法の細長い管状のものとして、微小容器、微小工具等に用いることができる。微小寸法の細長い管状のものが２次元に配置されたものとして、微小検体の検査用のマイクロアレイ等に用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明に係る実施の形態における成長種の様子を示す斜視図である。
【図２】本発明に係る実施の形態における管状単結晶を示す図である。
【図３】本発明に係る実施の形態における管状単結晶製造の手順を示すフローチャートである。
【図４】本発明に係る実施の形態における管状単結晶製造の手順を示す部分断面図である。
【符号の説明】
【００４２】
１０  シリコン基板、２０  成長種、２２  島層、２４  柱層、２６  金層、２８  Ｓｉ−Ａｕ合金、３０  管状シリコン単結晶、３２  中空部、４０  環状溝、４２  金薄膜、４６，５０  除去金薄膜、４８  除去シリコン。
【図１】
2005067969.tif 000003
【図２】
2005067969.tif 000004
【図３】
2005067969.tif 000005
【図４】
2005067969.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成15年9月17日(2003.9.17)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項４】
請求項３に記載の基板上の管状単結晶成長方法において、
成長種形成工程は、
シリコン単結晶層に環状の溝を形成する環状溝形成工程と、
全面に金薄膜を形成する金薄膜成膜工程と、
全面金薄膜の上に、環状溝の深さ未満の厚みで環状溝の中に選択的に金層を形成する環状金層形成工程と、
環状溝の外側の領域における金薄膜を除去する外側金薄膜除去工程と、
残された金薄膜及び環状金層をマスクとしてシリコン単結晶を選択除去し、環状金層の外周を外形とする円筒状島層を金層の下層として形成する島層形成工程と、
環状金層の内周部に突き出る部分を覆う金薄膜を除去し、柱層の頂部を露出させる柱部露出工程と、
を含むことを特徴とする基板上の管状単結晶成長方法。