(57)【要約】【課題】集束イオンビームによる局所励起反応で絶縁性被覆を有するナノワイヤを形成する方法および絶縁性被覆を有するナノワイヤ装置を提供する。【解決手段】Ａｕなどの金属元素を用いた集束イオンビームと芳香族炭化水素の化学分解生成反応によって形成される絶縁性被覆を有するナノワイヤ形成方法において、ナノワイヤ形成の開始点および終端点でその集束イオンビームのエネルギーを連続的に変化させるにより、絶縁性被覆を有するナノワイヤの導電性コア部の導電部を被覆外部に導く集束イオンビームを用いた。【選択図】図１
2005305568.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属元素を用いた集束イオンビームによる芳香族炭化水素の化学分解生成反応によって形成される、絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法において、
絶縁性被覆を有するナノワイヤ形成の開始部および終端部で前記集束イオンビームの加速エネルギーを連続的に変化させ、前記ナノワイヤの導電性コア部の導電部位を絶縁性被覆の外部にオーミックに接続することを特徴とする集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法。
【請求項２】
請求項１記載の集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法において、基板電極部に接して形成される前記ナノワイヤは、１ｋｅＶ程度の低加速集束イオンビームの照射で前記ナノワイヤの接続部が形成された後に、前記ナノワイヤの成長を継続しながらイオン加速エネルギーを上昇させ、所定のイオンエネルギーで前記ナノワイヤの成長を行うことで前記基板電極部と前記ナノワイヤの導電性コア部との電気的接続を得ることを特徴とする集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法。
【請求項３】
請求項１記載の集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法において、フェナントレン原料ガスの分解反応によって前記絶縁性被膜が形成されることを特徴とする集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法。
【請求項４】
請求項１記載の集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法において、絶縁性被覆を有するナノワイヤの終端部で、前記集束イオンの加速度を連続的に低減する制御によって、前記絶縁性被覆を有するナノワイヤの導電性コア部の導電性部位を前記絶縁性被覆を有するナノワイヤの終端部の接合部位に連結させることを特徴とする集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法。
【請求項５】
請求項１記載の集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法において、絶縁性被覆を有するナノワイヤの中間部に、該集束イオンビームで穴開け加工を施し、そこから低加速集束イオンビームによって絶縁性被覆を有するナノワイヤの導電性コア部との導電性接合部位を形成することで絶縁性被覆を有するナノワイヤの分岐構造を形成することを特徴とする集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法。
【請求項６】
請求項１〜５記載の集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法によって製造される絶縁性被覆を有するナノワイヤ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法およびそれによって製造される絶縁性被覆を有するナノワイヤ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本願発明者らは、これまでに、外形の大きさが数μｍからｎｍオーダーの立体構造物を、集束イオンビーム法を用いて製造することを提案している（下記特許文献１参照）。
【０００３】
集束イオンビームを用いたビーム励起反応は、ナノスケールの３次元構造体を作り出すことが可能なため、ナノデバイス、ナノメカニクスを構築する上で極めて重要な技術となっている。特に、近年の電子ビームやイオンビームを用いた電子・イオン励起反応によるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）分解生成物は、例えば、下記非特許文献１にあるように、その加工寸法を数ナノメートルで制御することが可能であり、さらに、３次元の中空構造をも作り出すことが可能であることが示され、きわめて重要なナノ加工技術となっている。
【０００４】
このようなイオンビームの分解生成物は硬さ、機械的強度の面においても大変優れた特性を示し、例えば、下記非特許文献２にあるように、イオンビームの制御によって製造されたそれら構造体のヤング率は８００ＧＰａに達する特性を持つ。さらに、下記非特許文献３にあるように、アモルファスカーボンの構造体の一部に鉄微粒子をドープして熱処理を行うことにより、アモルファス構造の中に、固相反応を用いてグラファイトチューブを形成することも可能となっており、ナノスケールでのメカニカルデバイス（ＮＥＭＳ）やバイオエレクトロニクスへの応用が考えられ、医療分野や、航空宇宙工学、量子演算コンピュータなどの次世代エレクトロニクスにいたる広範囲な分野での応用が期待される。
【特許文献１】特開２００１−１０７２５２号公報
【非特許文献１】ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジー誌、２０００年（Ｖｏｌ．６）ｐｐ．３１８１−３１８４
【非特許文献２】ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジー誌、２００１年（Ｖｏｌ．６）ｐｐ．２８３４−２８３７
【非特許文献３】ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジー誌、２００３年（Ｖｏｌ．６）ｐｐ．２９９１−２９９４
【非特許文献４】ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジー誌、２００３年（Ｖｏｌ．６）ｐｐ．２７３７−２７４１
【非特許文献５】ジャーナル・オブ・バキューム・サイエンス・アンド・テクノロジー誌、２００３年（Ｖｏｌ．６）ｐｐ．２７２８−２７３１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような優れた特性を持つナノ３次元構造体が合成できるようになってきた一方で、実際にナノメカニカルデバイス、バイオナノセンサーとして機能させるには、局所的な被覆配線が必要となる。このような例として、例えば、上記非特許文献４にあるように、アモルファスカーボンを主体としたワイヤリングが示されているが、これはワイヤの抵抗が高く、オーミックコンタクトが取りづらいなどの点が問題となっている。
【０００６】
一方で、例えば、上記非特許文献５にあるようにタングステンヘキサカルボニルを原料とした集束イオンビームの化学分解反応ではタングステンを母体とした導電性ピラーなどの構造体が形成される。有機金属ガスを原料としたイオンビーム励起反応では表面の形状に問題が残るものの、同イオンビームによる構造体形成後のトリミング等である程度表面形状の修復が可能である。しかしながら、この場合も、構造体の表面全体が導電性を有し、デバイス応用では表面被覆構造の形成が別途必要となってくる。
【０００７】
本発明者らは研究の結果、Ｇａイオンよりもさらに導電性の良好なＡｕイオンを用い、芳香族炭化水素ガスを原料とした分解生成反応プロセスによって、Ａｕがワイヤ構造中心部でパーコレーション的に繋がった、良好な導電性コアを有するワイヤが形成されることを見い出した。さらに、ワイヤ表面はアモルファスの絶縁性ＤＬＣで被覆され、良好な絶縁性を保つことを見い出した。しかし、このイオンビーム励起反応の物理的メカニズムに起因して、ワイヤ先端部もアモルファスＤＬＣ被覆膜で覆われてしまう。さらに、その既存ワイヤに第２のワイヤを接続する場合、また、ターゲットデバイスとの電気的接続を形成する場合、さらに分岐ワイヤを形成する場合においても、既存ワイヤの中心導電性コアとの間に被覆部分が残存し、良好な導電接合が形成できないなどの問題が残る。
【０００８】
本発明は、上記状況に鑑みて、絶縁性被覆を有するナノワイヤ形成の開始部と終端部で導電性コアとの良好な電気的オーミック接合を形成することができる集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法および絶縁性被覆を有するナノワイヤ装置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】
【０００９】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕金属元素を用いた集束イオンビームによる芳香族炭化水素の化学分解生成反応によって形成される、絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法において、絶縁性被覆を有するナノワイヤ形成の開始部および終端部で前記集束イオンビームのエネルギーを連続的に変化させ、前記ナノワイヤの導電性コア部の導電部位を絶縁性被覆の外部にオーミックに接続することを特徴とする。
【００１０】
〔２〕上記〔１〕記載の集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法において、基板電極部に接して形成される前記ナノワイヤは、１ｋｅＶ程度の低加速集束イオンビームの照射で前記ナノワイヤの接続部が形成された後に、前記ナノワイヤの成長を継続しながらイオン加速エネルギーを上昇させ、所定のイオンエネルギーで前記ナノワイヤの成長を行うことで電極部と前記ナノワイヤの導電性コア部との電気的接続を得ることを特徴とする。
【００１１】
〔３〕上記〔１〕記載の集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法において、フェナントレン原料ガスの分解反応によって絶縁性膜が形成されることを特徴とする。
【００１２】
〔４〕上記〔１〕記載の集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法において、絶縁性被覆を有するナノワイヤの終端部で、前記集束イオンの加速度を連続的に低減する制御によって、前記絶縁性被覆を有するナノワイヤの導電性コア部の導電性部位を前記絶縁性被覆を有するナノワイヤの終端部の接合部位に連結させることを特徴とする。
【００１３】
〔５〕上記〔１〕記載の集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法において、絶縁性被覆を有するナノワイヤの中間部に、この集束イオンビームで穴開け加工を施し、そこから低加速集束イオンビームによって絶縁性被覆を有するナノワイヤの導電性コア部との導電性接合部位を形成することで絶縁性被覆を有するナノワイヤの分岐構造を形成することを特徴とする。
【００１４】
〔６〕絶縁性被覆を有するナノワイヤ装置であって、上記〔１〕〜〔５〕記載の集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法によって製造される。
【００１５】
すなわち、本発明は、Ａｕ（金）などの金属元素を用いた集束イオンビームと芳香族炭化水素の化学分解生成反応によって形成される絶縁性の被覆を有するナノワイヤの形成方法において、ワイヤ形成の開始部および終端部で前記集束イオンビームのエネルギーを連続的に変化させることで、ナノワイヤの導電性コア部の導電部を絶縁性被覆の外部に導く集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成技術を提供する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、集束イオンビームを用いた芳香族炭化水素の化学分解生成反応によって形成されるナノワイヤの形成方法、および、ナノワイヤの導電性コア部の導電部を絶縁性の被覆の外部にオーミックに接続する方法を用いることで、ナノマシンやナノセンサの電気的接続を被覆ワイヤリングを用いてオーミックに接続することが可能となり、高機能ナノマシン、ナノセンサを容易に駆動し得るための基本的ワイヤリングを行うことができ、ナノデバイスにおける技術的産業的発展に寄与することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
絶縁性被覆用の原料ガスとして例えばフェナントレン（Ｃ14Ｈ10）およびピレン（Ｃ16Ｈ10）ガスを用い、基板近傍に局所的に高いガス分圧を維持させる。一方で、Ａｕ・シリコンの共晶合金を出発点にＥ×Ｂ〔電場（Ｅ）と磁場（Ｂ）によるクロスフィルタ〕を経由して得られたＡｕイオンを集束させ、原料ガス雰囲気中に照射すると、上記特許文献１に示されるＧａイオンの場合と同様に、イオン照射部位周辺にアモルファスカーボンの構造体が成長し、このＡｕイオンビームの照射の制御によりナノ３次元構造体を制御して形成することができる。典型的には３０ｋｅＶに加速されたＡｕイオンを用いると、約４０ｎｍの導電性コアと厚さが２０ｎｍ程度の絶縁性被覆が形成される。
【００１８】
このとき、例えばピラー中央部にはＡｕイオンが起源となったＡｕ微粒子が析出し、このＡｕ微粒子のパーコレーションで繋がったワイヤが形成される。一方で、Ａｕよりなる導電性コア部の周囲はアモルファスカーボン（ＤＬＣ）による被覆で覆われ、絶縁性が高い。Ａｕイオンの材料中への侵入長は２０ｎｍ以上であり、Ａｕイオンはこの距離をワイヤ表面から潜り込んでワイヤ中央にトラップされる。つまり通常のように被覆ナノワイヤを形成すると、ワイヤ終端部も絶縁性被覆で覆われてしまうため、電気的接合形成部位が絶縁性被覆で覆われていることになり、導通を取ることができない。
【００１９】
これに対して、例えばマイクロセンサーやアクチュエータと絶縁性被覆を有するＡｕワイヤを接合し、導通を得るために、本発明では、ワイヤ終端部で、Ａｕの集束イオンビームのエネルギーを、終端部形成に必要な時間（数秒から数十秒）の中でワイヤ成長時の加速エネルギーである３０ｋｅＶから約１ｋｅＶまで滑らかに低減させる。それにより、ワイヤの導電性コア部とワイヤ終端部の導電部位を接合させることが可能となる。これは、イオンの加速エネルギーによってＡｕイオンの侵入長が変わる、すなわち、低加速エネルギーではＡｕイオンの打ち込みがほとんどなく、表面近傍へのＡｕイオンの堆積および表面スパッタが起こることを利用したものである。この表面スパッタは、最終的な接合形成時に表面の余分な絶縁被膜を除去する上でも有効である。ただし、加速エネルギーを１ｋｅＶ以下にすると、Ａｕイオンの堆積は起こるが、同時に２次電子による表面吸着ガスの分解も起こるから、オーミックコンタクト形成には好ましくない。
【００２０】
以上、絶縁性被覆を有するナノワイヤの導電性コア部の導電部を絶縁性被覆外部に導く接合構造を有するナノワイヤの形成方法として、本発明は次の実施形態に基づくものである。すなわち、
（１）ワイヤ形成開始点および終端点でその集束イオンビームのエネルギーを連続的に変化させ、絶縁性被覆を有するナノワイヤの導電性コア部の導電部位を絶縁性被覆外部にオーミックに接続することを特徴とする。
（２）基板電極部に接して形成される絶縁性被覆を有するナノワイヤは、１ｋｅＶ程度の低加速集束イオンビームの照射で絶縁性被覆を有するナノワイヤの接続部を形成した後に、絶縁性被覆を有するナノワイヤの成長を継続しながらイオン加速エネルギーを上昇させ、所定のイオン加速エネルギーで絶縁性被覆を有するナノワイヤの成長を行うことで電極部と絶縁性被覆を有するナノワイヤの導電性コア部との電気的接続を得ることを特徴とする。
（３）フェナントレン原料ガスの分解反応によって絶縁性被膜が形成されることを特徴とする。
（４）絶縁性被覆を有するナノワイヤの終端部で、その集束イオンの加速度を連続的に低減制御することで、この絶縁性被覆を有するナノワイヤの導電性コア部の導電性部位を絶縁性被覆を有するナノワイヤの終端部の接合部位に連結させることを特徴とする。
（５）ナノ被覆ワイヤ中間部に、その集束イオンビームで穴開け加工を施し、そこから低加速集束イオンビームによって絶縁性被覆を有するナノワイヤの導電性コア部との導電性接合部位を形成することでナノ被覆ワイヤ分岐構造を形成することを特徴とする。
【実施例】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２２】
図１は本発明の実施例を示す絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成装置の模式図である。
【００２３】
この図において、１は基板、２は基板電極、３は外部リード線、４は絶縁性被覆を有するナノワイヤ、５はそのナノワイヤ４の導電性コア、６はそのナノワイヤ４の絶縁性被覆部であり、Ａｕイオンを、イオン光学系で数ナノメートルのビームスポットに集束させ、その照射装置７から照射する。８はガスノズルであり、原料ガスとして芳香族炭化水素であるフェナントレンをそのガスノズル８からイオン照射部位に同時に吹きつけ、フェナントレン雰囲気を形成する。
【００２４】
また、１０は制御装置であり、この制御装置１０は、ＣＰＵ（中央処理装置）１１、ナノワイヤ４を作製するための三次元モデルデータメモリ１２、データ入力装置１３、入出力インターフェース１４、表示装置１５を有している。
【００２５】
図２は本発明の実施例を示す絶縁性被覆を有するナノワイヤのコア部の導電部を被覆外部に導く接合構造を有する絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法の説明図である。
【００２６】
この図において、９は電極接合部位であり、その他の符号は図１と同様である。
【００２７】
イオン源としては、Ａｕ・シリコンの共晶合金を加熱して得られるＡｕ・シリコン共晶体のテーラーコーンから放出されるイオン流を出発点に、Ｅ×Ｂ（電場と磁場によるクロスフィルタ）によって選別されたＡｕイオンを、上記特許文献１に示したＧａイオンと同様のイオン光学系で数ナノメートルのビームスポットに集束させ、照射装置から基板１の成長部位である基板電極２上などに照射する。また、原料ガスとして芳香族炭化水素であるフェナントレンをガスノズルからイオン照射部位に同時に吹きつけ、フェナントレン雰囲気を形成する。このようなイオンビーム照射装置の環境において、基板１上の基板電極２に照射されたＡｕイオンが基板電極２上に吸着しているフェナントレンを直接分解するのではなく、Ａｕイオンが基板２電極材料中で非弾性散乱する過程で放出される２次電子が吸着したフェナントレン分子を分解することでアモルファスカーボン（ＤＬＣ）の成長が起こる。Ａｕイオンを同じスポット径で同じ位置に照射し続けると、Ａｕイオンは常に侵入長程度（イオン加速エネルギー３０ｋｅＶで約２０ｎｍ）侵入し、Ａｕイオンの照射位置においてもアモルファスカーボンの成長が起こる。同時に２次電子の散乱でＡｕイオンの照射位置から直径約４０ｎｍの範囲においてもアモルファスカーボンが成長する。すなわち、Ａｕイオンは約半径２０ｎｍ程度に散乱し、導電性コア５を形成し、その周りにさらに２０ｎｍ程度の厚さの、Ａｕイオンを余り含まないアモルファスカーボンよりなる絶縁性被覆部６が形成されることになる。この状態を保ったまま、絶縁性被覆を有するナノワイヤ４の終端部に行き着いても、その先端部分はアモルファスカーボンで覆われているから、目的デバイスとの間にオーミックコンタクトを得ることができない。しかし、ここで、Ａｕイオンの加速度を下げ、１ｋｅＶ程度まで滑らかに減速すると、ナノワイヤ４先端でのＡｕイオンの侵入長が徐々に少なくなり、最後は表面がＡｕイオンで覆われた良好な接合ワイヤ終端、つまり、図２に示すような電極接合部位９が形成される。
【００２８】
このような本発明の構成は、Ａｕイオンによる絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成をいくつかの作業工程に分割して立体的なワイヤリングを行う場合にも有効である。
【００２９】
図３は比較例としてのＴ字型のワイヤリングを行った時のワイヤ内部の構造を示した図である。
【００３０】
この図において、２１は基板、２２は基板電極、２３は外部リード線、２４は絶縁性被覆を有するナノワイヤ（垂直のナノワイヤ）、２５はそのナノワイヤ２４の導電性コア、２６はそのナノワイヤ２４の絶縁性被覆部、２７は絶縁性被覆からなるギャップ、２８は横方向（ラテラル）成長ワイヤ（ピラー）、２９はその横方向成長ワイヤ（ピラー）２８の導電性コア、３０はその横方向成長ワイヤ（ピラー）２８の絶縁性被覆部である。
【００３１】
通常通りのイオン加速エネルギーで、一度、ナノワイヤの成長を終端すると、前述したように、その終端部も絶縁性被覆で覆われてしまう。そこに横方向（ラテラル）に新しくワイヤを形成させても、図３に示すように、先に成長させた垂直のナノワイヤ２４の先端内部の導電性コア２５と、新しいラテラルワイヤ（ラテラル成長ピラー２８）の導電性コア２９の間に絶縁性被膜２６，３０からなるギャップ２７が生じてしまい、それらを接続することは難しい。
【００３２】
しかし、図４に示すように、本発明により終端部（終端点）および、成長開始部（開始点）でのイオン加速エネルギーの制御を行うことで、垂直のナノワイヤとラテラルワイヤの導電性コア間の滑らかな導電接続が可能となる。
【００３３】
図４は本発明の実施例を示す垂直方向の絶縁性被覆を有するナノワイヤに横方向の絶縁性被覆を有するナノワイヤを導電接続するワイヤリングの説明図である。
【００３４】
この図において、３１は基板、３２は基板電極、３３は外部リード線、３４は絶縁性被覆を有する第１のナノワイヤ（垂直のナノワイヤ）、３５はそのナノワイヤ３４の導電性コア、３６はそのナノワイヤ３４の絶縁性被覆部、３７は電極接合部位、３８は絶縁性被覆を有する第２のナノワイヤ（ラテラルワイヤ）、３９はそのナノワイヤ３８の導電性コア、４０はそのナノワイヤ３８の絶縁性被覆部、４１は先端接続部である。
【００３５】
この実施例では、図１の場合と同じようにして第１の絶縁性被覆を有するナノワイヤ３４を垂直に形成し、その終端部でイオンの加速エネルギーの滑らかな減衰を行い、終端部で導電性コア３５と電気的接続を保つ構造（電極接合部位３７）を形成し、一度ワイヤの成長を終了している。次にラテラル方向（横方向）の絶縁性被覆を有する第２のナノワイヤ３８をオーミックに接続しようとする場合、１ｋｅＶ程度の低加速イオンを用いて成長を開始する。イオンの加速エネルギーは数秒から数十秒の間に所定の加速エネルギー（例えば３０ｋｅＶ）に引上げ、イオンビームのラテラル走査で横方向に張り出した絶縁性被覆を有する第２のナノワイヤ（ラテラルワイヤ）３８を形成する。横方向の成長では、中央の導電性コア３９は若干中央より下方に偏る傾向があるが、垂直のナノワイヤ３４の場合と同様に、Ａｕイオンの散乱はワイヤ中央部に限定され、周囲を絶縁性被覆部（アモルファスカーボン）４０で覆われた被覆ピラーとなる。このような、ラテラルワイヤ３８の終端部も、通常は絶縁性被覆で覆われている。これは、ラテラル成長でも散乱イオン周辺から発生する２次電子によって表面吸着ガス分子の分解反応が進行するからであり、また、２次電子の散乱はイオンビームの走査方向に関わらず、ビームポイントの周辺全体に及ぶからである。そこで、ラテラル方向終端でオーミックコンタクトを形成しようとするには、垂直のナノワイヤ３４の場合と同様にラテラルワイヤ３８終端部で、イオンの加速エネルギーを１ｋｅＶ程度まで下げ、中央の導電性コア３９との先端接続部４１を形成するようにする。
【００３６】
図５は本発明の実施例を示す垂直方向の絶縁性被覆を有するナノワイヤから分岐を行う分岐部の形成工程を示す図であり、図５（ａ）はその前処理としての第１の工程断面図、図５（ｂ）はその第２の分岐部が形成された状態を示す図である。
【００３７】
これらの図において、５１は基板、５２は基板電極、５３は外部リード線、５４は絶縁性被覆を有するナノワイヤ（垂直のナノワイヤ）、５５はそのナノワイヤ５４の導電性コア、５６はそのナノワイヤ５４の絶縁性被覆部、５７はその先端部、５８はナノワイヤ５４の掘削穴（エッチング穴）、５９は絶縁性を有する分岐ナノワイヤ（水平のナノワイヤ）、６０は前記掘削穴５８に接続される接合部位、６１は分岐ナノワイヤ５９の導電性コア、６２は分岐ナノワイヤ５９の絶縁性被覆部である。
【００３８】
まず、図５（ａ）に示すように、垂直のナノワイヤ５４の側壁に分岐ナノワイヤ（水平のナノワイヤ）５９を接続するための、つまり、新たな第２のナノワイヤを分岐させるための、導電性コア５５に至る掘削穴５８を形成する。
【００３９】
この場合、既に形成されている垂直のワイヤ５４側壁の絶縁被覆５６の一部を削り取る必要があるが、被覆の原料ガス（フェナントレンなど）の供給を止め、適当な加速の集束イオンビームを照射することで、図５（ａ）に示すようなエッチング構造が簡単に形成できる。このような被覆除去を施した垂直のナノワイヤ５４に対して、被覆の原料ガスを供給しながら、前述のように集束したＡｕイオンのエネルギーを制御しながらラテラル走査でワイヤ成長を行うと、図５（ｂ）に示すような絶縁性被覆を有するワイヤの分岐構造を形成することができる。
【００４０】
このような被覆ワイヤの合成手法においては、ガス供給の安定性、ガス分圧もしくは吹きつけによるガス圧分布が、被覆膜厚の不均一性や被覆膜の絶縁特性分布を生じる原因になるので十分注意する必要がある。
【００４１】
また、本発明においては、芳香族炭化水素を被覆原料とした場合について記述したが、他の有機金属系材料やシラン等のＳｉ含有ガス、もしくはＧａ系有機ガスと窒素系ガスなどの複合原料の組合せにおいても、ビーム励起反応による成長では中央コア部にイオンが捕獲され、導電性コアが形成され、同時にワイヤ周辺には絶縁性もしくは半導体被覆が形成される。積極的に半導体材料の被覆を形成し、ナノサイズでのＰＮ接合を被覆部に形成し、このＰＮ接合とのオーミックコンタクトを形成する場合にも本発明によるオーミック接合形成方法は有効である。
【００４２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明の集束イオンビームを用いた絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法および絶縁性被覆を有するナノワイヤ装置は、集束イオンビームＣＶＤを用いたバイス作製におけるワイヤリングの基礎となる技術であり、ナノメカニカルデバイス、バイオナノセンサーなどへの利用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施例を示す絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成装置の模式図である。
【図２】本発明の実施例を示す絶縁性被覆を有するナノワイヤのコア部の導電部を被覆外部に導く接合構造を有する絶縁性被覆を有するナノワイヤの形成方法の説明図である。
【図３】比較例としてのＴ字型のワイヤリングを行った時のワイヤ内部の構造を示した図である。
【図４】本発明の実施例を示す垂直方向の絶縁性被覆を有するナノワイヤに横方向の絶縁性被覆を有するナノワイヤを導電接続するワイヤリングの説明図である。
【図５】本発明の実施例を示す垂直方向の絶縁性被覆を有するナノワイヤから分岐を行う分岐部の形成工程を示す図である。
【符号の説明】
【００４５】
１，２１，３１，５１    基板
２，２２，３２，５２    基板電極
３，２３，３３，５３    外部リード線
４    絶縁性被覆を有するナノワイヤ
５，２５，３５，３９，５５    ナノワイヤの導電性コア
６，２６，３６，４０，５６    ナノワイヤの絶縁性被覆部
７    照射装置
８    ガスノズル
９，３７    電極接合部位
１０    制御装置
１１    ＣＰＵ（中央処理装置）
１２    三次元モデルデータメモリ
１３    データ入力装置
１４    入出力インターフェース
１５    表示装置
２４，３４，５４    絶縁性被覆を有するナノワイヤ（垂直のナノワイヤ）
２７    絶縁被覆からなるギャップ
２８    横方向（ラテラル）成長ワイヤ（ピラー）
２９    横方向成長ワイヤ（ピラー）の導電性コア
３０    横方向成長ワイヤ（ピラー）の絶縁性被覆部
３８    第２の絶縁性被覆を有するナノワイヤ
４１    先端接続部
５７    先端部
５８    ナノワイヤの掘削穴（エッチング穴）
５９    絶縁性を有する分岐ナノワイヤ（水平のナノワイヤ）
６０    接合部位
６１    分岐ナノワイヤの導電性コア
６２    分岐ナノワイヤの絶縁性被覆部
【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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