(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に、異方性を有する溝を少なくとも１つ形成する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後に、前記基板のうち前記溝以外の部分における表面よりも、前記溝の表面において、円柱状の微細構造体を含む液体に対する親和性を高くする工程（ｂ）と、
前記工程（ｂ）の後に、前記溝内に、前記液体を供給する工程（ｃ）と、
前記工程（ｃ）の後に、前記液体を蒸発させることにより、前記溝の長手方向に沿って前記微細構造体を配列させる工程（ｄ）と
を備え、
前記工程（ａ）では、まず前記基板上に第１の被覆膜である疎水性膜を形成し、次に前記疎水性膜をマスクとしてエッチング処理して溝を形成し、
前記工程（ｂ）では、さらに溝に対して前記第２の被覆膜である親水性膜を形成することにより、
前記基板のうち前記溝の表面に位置する部分を前記第２の被覆膜である親水性膜で覆うとともに前記基板のうち前記溝以外の部分を前記第１の被覆膜である疎水性膜で覆い、前記基板のうち前記溝以外の部分における表面よりも、前記溝の表面において、前記液体に対する親和性を高くする、
微細構造体を保持するための構造体の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の微細構造体を保持するための構造体の製造方法であって、
前記工程（ｃ）では、ナノ描画技術を用いて前記液体を供給する、微細構造体を保持するための構造体の製造方法。
【請求項３】
請求項２に記載の微細構造体を保持するための構造体の製造方法であって、
前記工程（ｃ）では、インクジェット技術を用いて前記液体を供給する、微細構造体を保持するための構造体の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の製造方法を含む半導体装置の製造方法であって、
前記基板の上に、前記微細構造体と接続される第１の電極および第２の電極を形成する工程（ｅ）をさらに備える、半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項４に記載の製造方法を含む半導体装置の製造方法であって、
前記工程（ｅ）では、前記第１の電極としてソース電極を、前記第２の電極としてドレイン電極を形成し、
前記基板の上に、前記微細構造体を覆うゲート絶縁膜を形成する工程と、
前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極を形成する工程とをさらに備える、半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の製造方法を含むセンサの製造方法であって、
前記基板は絶縁性基板であって、
前記基板の上に、前記微細構造体と接続される第１の電極および第２の電極を形成する工程をさらに備える、センサの製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の製造方法を含むセンサの製造方法であって、
前記微細構造体の表面を化学修飾する工程をさらに備える、センサの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微細構造体を保持するための構造体に関する。特に、基板に設けられた溝内に、ナノワイヤ又はナノチューブなどの微細構造体を配列させる方法と、その方法により作製された構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模集積回路（ＬＳＩ）におけるトランジスタや、フラットパネルディスプレイなどにおける薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）は、いずれも、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）であり、その高性能化は、素子を微細化することによって進められてきた。シリコン半導体プロセスでは、フォトリソグラフィ工程における露光用光源の波長を短くすることにより、最小寸法が０．１μｍ以下の微細加工を実現している。
【０００３】
しかしながら、フォトリソグラフィ技術による微細化は限界が迫ってきており、露光装置やフォトマスクの価格も増大している。
【０００４】
近年、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）や半導体ナノワイヤを用いて電子デバイスを製造する技術が注目されている。ＣＮＴやナノワイヤは、直径が数ｎｍの微細な柱状構造を有しているため、ナノメーターサイズの電子デバイスを実現できる可能性を有している。ＣＮＴを用いた不揮発性メモリの動作が報告され（非特許文献１参照）、また、ナノワイヤを用いたトランジスタの常温での動作も報告されている（非特許文献２参照）。しかし、これらの電子デバイスを実用化するためには、ＣＮＴやナノワイヤの配列位置、配列方向、直径及び配列密度を制御する必要がある。配列位置や配列方向を制御する方法としては、電場を用いてＣＮＴの配列方向を制御する方法（非特許文献３参照）やポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）の型を使用して流体流チャネルを形成する方法（フロー法、非特許文献４参照）などが報告されている。
【非特許文献１】T. Rueckers, et al., “Carbon Nanotube-Based Nonvolatile Random Access Memory for Molecular Computing,” Science vol. 289 pp.94, 2000
【非特許文献２】D. Wang, et al., “Germanium nanowire field-effect transistors with SiO2 and high-k HfO2 gate dielectric,” Appl. Phys. Lett. Vol. 83 pp.2432, 2003
【非特許文献３】Y. Zhang, et al., “Electric-field-directed growth of aligned single-walled carbon nanotubes,” Appl. Phys. Lett. Vol.79 pp.3155, 2001
【非特許文献４】Y. Huang, et al., “Directed Assembly of One-Dimensional Nanostructures into Functional Networks,” Science vol. 291 pp.630, 2001
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述したような配列位置や配列方向を制御する方法では、大面積の基板に安定した配列を形成するのは困難であり、工業的な応用展開がなされにくい。また、プロセスが煩雑になり、必要な設備も複雑になるため、コストが高くなるという不具合もある。
【０００６】
そこで本発明では、以上のような事情を鑑みて、大面積の基板上に容易なプロセスによりナノワイヤやナノチューブを配列させる方法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】
本発明の微細構造体を保持するための構造体の製造方法は、基板に設けられた異方性を有する溝内に、円柱状の微細構造体を含む液体を供給する工程（ａ）と、前記液体を蒸発させることにより、前記溝の長手方向に沿って前記微細構造体を配列させる工程（ｂ）とを備えることを特徴とする。ここで、「微細構造体」とは、具体的には、ナノチューブ、ナノワイヤ、ナノロッド、ナノリボンなどをいう。また、「円柱状」とは、中が空洞のチューブ状のものも含む。また、厳密に円柱の形状でなくてもよく、多角柱の形状や、円柱の一部が欠如したような形状も含むものとする。また、「異方性を有する」とは、具体的には、平面的な形状が方向によって異なることをいう。また、「長手方向に沿って配置する」とは、長手方向と平行に配置する場合だけでなく、長手方向から傾いた角度で配置する場合も含む。なお、この場合の長手方向からの傾きの角度は、長手方向に垂直な方向からの傾きの角度よりも小さいことが必要である。
【０００８】
本発明における製造方法では、大面積の基板にも、微細構造体を安定させて配列させることができる。そのため、微細構造体を保持する構造体を工業的な規模で製造することができる。また、この方法は簡便であって必要な設備も複雑でないため、低いコストで微細構造体を保持する構造体を形成することができる。
【０００９】
本発明の微細構造体を保持するための構造体の製造方法では、前記工程（ａ）の前に、前記基板に、前記溝を少なくとも１つ形成する工程（ｃ）をさらに備えていてもよい。
【００１０】
本発明の微細構造体を保持するための構造体の製造方法では、前記工程（ｃ）の後であって前記工程（ａ）の前に、前記基板のうち前記溝以外の部分における表面よりも、前記溝の表面において、前記液体に対する親和性を高くする工程（ｄ）をさらに備えていることが好ましい。この場合には、工程（ｂ）において、液体が溝の中になじみやすくなる。
【００１１】
本発明の微細構造体を保持するための構造体の製造方法において、前記工程（ｄ）では、前記基板のうち前記溝以外の部分を被覆膜で覆うことにより、前記基板のうち前記溝以外の部分における表面よりも、前記溝の表面において、前記液体に対する親和性を高くしてもよい。
【００１２】
本発明の微細構造体を保持するための構造体の製造方法において、前記工程（ｄ）では、前記基板のうち前記溝の表面に位置する部分を被覆膜で覆うことにより、前記基板のうち前記溝以外の部分における表面よりも、前記溝の表面において、前記液体に対する親和性を高くしてもよい。
【００１３】
本発明の微細構造体を保持するための構造体の製造方法において、前記工程（ｄ）では、前記基板のうち前記溝の表面に位置する部分を第１の被覆膜で覆い、前記基板のうち前記溝以外の部分を第２の被腹膜で覆うことにより、前記基板のうち前記溝以外の部分における表面よりも、前記溝の表面において、前記液体に対する親和性を高くしてもよい。
【００１４】
本発明の微細構造体を保持するための構造体の製造方法では、前記工程（ａ）において、ナノ描画技術を用いて前記液体を供給してもよい。この場合には、大面積の基板においても、適切な位置に適切な量の液体を供給することができる。
【００１５】
ナノ描画技術の具体的な例としては、インクジェット技術が挙げられる。
【００１６】
本発明の微細構造体を保持するための構造体の製造方法では、前記工程（ｃ）において、インプリントリソグラフィ法により前記溝を形成してもよい。この場合には、容易に微細な溝を形成することができる。
【００１７】
本発明の半導体装置の製造方法は、本発明の微細構造体を保持するための構造体の製造方法を含み、前記基板の上に、前記微細構造体と接続される第１の電極および第２の電極を形成する工程（ｅ）をさらに備えていてもよい。
【００１８】
本発明の半導体装置の製造方法において、前記工程（ｅ）では、前記第１の電極としてソース電極を、前記第２の電極としてドレイン電極を形成し、前記基板の上に、前記微細構造体を覆うゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の上にゲート電極を形成する工程とをさらに備えていてもよい。
【００１９】
本発明のセンサの製造方法は、本発明の微細構造を有する構造体の製造方法を含み、前記基板は絶縁性基板であって、前記基板の上に、前記微細構造体と接続される第１の電極および第２の電極を形成する工程をさらに備えていてもよい。
【００２０】
本発明のセンサの製造方法において、前記微細構造体の表面を化学修飾する工程をさらに備えていてもよい。
【００２１】
本発明における微細構造体を保持するための構造体は、異方性を有する少なくとも一つの溝を有する基板と、前記溝内において、前記溝の長手方向に沿って配置されている、円柱状の微細構造体とを備えることを特徴とする。
【００２２】
本発明における微細構造体を保持するための構造体は、微細構造体を含む液体を溝に供給した後に液体を蒸発させて、微細構造体が自己組織的に配列することにより得られる。この製法では、大面積の基板にも、微細構造体を安定させて配列させることができる。そのため、微細構造体を保持する構造体を工業的な規模で製造することができる。また、この方法は簡便であって必要な設備も複雑でないため、低いコストで微細構造体を保持する構造体を形成することができる。
【００２３】
本発明の微細構造体を保持するための構造体では、前記微細構造体の直径は、前記溝の深さより小さいことが好ましい。この場合には、構造体を溝の中に収めることができる。
【００２４】
本発明の微細構造体を保持するための構造体では、前記溝の長手方向における長さ（長さが一定でない場合には、最大の長さのことをいう）が前記微細構造体の長さよりも長く、且つ前記溝の前記長手方向と垂直な方向における長さ（長さが一定でない場合には、最小の長さのことをいう）が前記微細構造体の長さよりも短いことが好ましい。溝がこのような寸法を有していることにより、微細構造体が溝の長手方向に沿って自己組織的に配列するようになる。
【００２５】
本発明の微細構造体を保持するための構造体では、前記微細構造体は複数であってもよい。
【００２６】
本発明の微細構造体を保持するための構造体では、前記溝のうち長手方向と垂直な方向における長さは、深さが浅くなるにしたがって大きくなっていることが好ましい。この場合には、微細構造体が溝の中に入りやすくなる。
【００２７】
本発明の微細構造体を保持するための構造体では、前記溝における最深部が、前記溝の長手方向に伸びていることが好ましい。この場合には、最深部に沿って微細構造体を配列させることができる。なお、「最深部」とは、溝において必ずしも最も深い部分でなくてもよい。つまり、溝が複数の凹部からなる場合には、それぞれの凹部において最も深い部分（極小部）であればよい。
【００２８】
本発明の微細構造体を保持するための構造体では、前記溝における長手方向と垂直な方向に沿った断面形状は、Ｖ字形、Ｕ字形または矩形であってもよい。
【００２９】
本発明の微細構造体を保持するための構造体において、前記溝の表面では、前記基板のうち前記溝の表面以外の部分における表面よりも、前記微細構造体に親和性を示す液体に対する親和性が高いことが好ましい。この場合には、微細構造体を含む液体を溝内に供給するときに、溝内に液体がなじみやすくなる。
【００３０】
具体的には、前記基板のうち前記溝以外の部分が被腹膜によって覆われており、前記被腹膜では、前記溝の表面よりも前記液体に対する親和性が低いことにより、溝内の液体に対する親和性を相対的に高めることができる。なお、被覆膜はナノメートル膜厚を有していることが好ましい。この「ナノメートル膜厚」とは、ナノメートル単位の膜厚を有していることをいい、具体的には１〜１００ｎｍ程度の値をいう。
【００３１】
前記被覆膜は単分子膜であってもよい。前記液体は水であって、前記親和性とは親水性であってもよい。前記液体は脂質であって、前記親和性とは親油性であってもよい。
【００３２】
また、前記基板のうち前記溝が設けられている部分が被腹膜によって覆われており、前記被腹膜では、前記基板のうち前記溝以外の部分における表面よりも前記液体に対する親和性が高いことによっても、溝内の液体に対する親和性を相対的に高めることができる。なお、被覆膜はナノメートル膜厚を有していることが好ましい。この「ナノメートル膜厚」とは、ナノメートル単位の膜厚を有していることをいい、具体的には１〜１００ｎｍ程度の値をいう。
【００３３】
前記被覆膜は単分子膜であってもよい。前記液体は水であって、前記親和性とは親水性であってもよい。前記液体は脂質であって、前記親和性とは親油性であってもよい。
【００３４】
本発明の微細構造体を保持するための構造体において、前記基板のうち前記溝が設けられている部分が第１の被腹膜によって覆われており、前記基板のうち前記溝以外の部分が第２の被覆膜によって覆われており、前記第１の被腹膜の方が前記第２の被腹膜より前記液体に対する親和性が高くてもよい。
【００３５】
前記第１の被覆膜および前記第２の被腹膜は単分子膜であってもよい。
【００３６】
前記液体は水であって、前記親和性とは親水性であってもよく、この場合に、前記第１の被腹膜はシリコン酸化膜であって、前記第２の被覆膜はシリコン窒化膜であってもよい。または、前記第１の被腹膜はＮＨ２（ＣＨ２）ｎＳｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＯＯＨ（ＣＨ２）ｎＳｉ（ＯＣＨ３）３、ＮＨ２（ＣＨ２）ｎＳＨまたはＣＯＯＨ（ＣＨ２）ｎＳＨであって、前記第２の被覆膜はＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（Ｃ２Ｈ４）ｍＣＯＯＨ、ＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（Ｃ２Ｈ４）ｍＮＨ２、ＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（Ｃ２Ｈ４）ｍＯＨ、ＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（Ｃ２Ｈ４）ｍＳｉＣｌ３またはＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（Ｃ２Ｈ４）ｍ（ＳｉＯＣＨ３）３であってもよい。
【００３７】
本発明の微細構造体を保持するための構造体において、前記液体は脂質であって、前記親和性とは親油性であってもよく、この場合に、前記第１の被覆膜はシリコン窒化膜であって、前記第２の被覆膜はシリコン酸化膜であってもよい。または、前記第１の被覆膜はＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（Ｃ２Ｈ４）ｍＣＯＯＨ、ＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（Ｃ２Ｈ４）ｍＮＨ２、ＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（Ｃ２Ｈ４）ｍＯＨ、ＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（Ｃ２Ｈ４）ｍＳｉＣｌ３またはＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（Ｃ２Ｈ４）ｍ（ＳｉＯＣＨ３）３であって、前記第２の被覆膜はＮＨ２（ＣＨ２）ｎＳｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＯＯＨ（ＣＨ２）ｎＳｉ（ＯＣＨ３）３、ＮＨ２（ＣＨ２）ｎＳＨまたはＣＯＯＨ（ＣＨ２）ｎＳＨであってもよい。
【００３８】
本発明の微細構造体を保持するための構造体において、前記基板が、高分子材料、無機材料並びに高分子材料および無機材料の複合体から選択される材料から構成されていてもよい。
【００３９】
本発明の微細構造体を保持するための構造体は種々の半導体装置に用いることができる。この場合には、微細構造体は、第１の電極と第２の電極とを接続している。
【００４０】
より具体的には、半導体装置がＭＯＳＦＥＴである場合には、前記第１の電極はソース電極であって、前記第２の電極はドレイン電極であって、前記ソース電極および前記ドレイン電極は前記基板の上に形成され、前記基板のうち前記ソース電極と前記ドレイン電極との間に位置する部分の上に形成され、前記微細構造体を覆うゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜の上に形成されたゲート電極とをさらに備えていてもよい。
【００４１】
また、半導体装置がバイポーラトランジスタである場合には、エミッタ電極とコレクタ電極とを接続している。
【００４２】
また、半導体装置が抵抗体である場合には、第１の電極と第２の電極とを電気的に接続している。
【００４３】
また、本発明の半導体装置を備えたＴＦＴ駆動回路では、前記ソース電極に接続されるソース電極線と、前記ゲート電極に接続されるゲート電極線と、前記ドレイン電極に接続される画素電極とをさらに備えていてもよい。従来ではＴＦＴ駆動回路としてプラスチィックなどの有機物からなるトランジスタが開発されていたが、このようなトランジスタでは駆動力が低いといった不具合があった。本発明の半導体装置では、プラスチィック基板を用いて高い駆動力を実現することができるため、ＴＦＴ駆動回路などに用いた場合に高い効果を得ることができる。
【００４４】
また、本発明のＴＦＴ駆動回路は、パネルやディスプレイに用いることができる。本発明のパネルにおいて、前記基板はプラスティック基板であって、前記ＴＦＴ駆動回路は前記プラスティック基板にマトリクス状に配置し、前記プラスティック基板の上に形成されたＥＬ層と、前記ＥＬ層の上に形成された透明電極とをさらに備えていてもよい。
【００４５】
また、本発明の微細構造体を保持するための構造体は種々の配線にも用いることができる。この場合には、前記微細構造体は導体からなる配線となる。
【００４６】
また、本発明の微細構造体を保持するための構造体はセンサにも用いることができる。本発明のセンサにおいて、前記基板は絶縁性基板であって、前記絶縁性基板の上に形成された第１の電極と第２の電極とをさらに備え、前記微細構造体は、前記第１の電極と前記第２の電極とを接続していてもよい。このセンサにおいて、前記微細構造体の表面が化学修飾されていてもよい。
【発明の効果】
【００４７】
本発明によれば、微細構造体を保持する構造体を、低いコストで、かつ、工業的な規模で形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４８】
（微細構造体を保持するための構造体）
以下に、図１を参照しながら、本発明における構造体の基本的な構成について説明する。図１（ａ）は、本発明における微細構造体を保持するための構造体の一実施態様を示す概略平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ'線断面図である。
【００４９】
図１（ａ）、（ｂ）に示す微細構造体を保持するための構造体は、基板１と、基板１に互いに離間して設けられた複数の溝２と、溝２内に配置する微細構造体３とを備える。なお、微細構造体３とは、具体的には、ナノワイヤ、ナノチューブ、ナノロッド、ナノリボンなどのことをいう。
【００５０】
微細構造体３は、溝２の長手方向（図１のＡ-Ａ’線と垂直方向）に配置している。また、溝２の断面形状は、図１（ｂ）に示すようにＶ字型をしていることが好ましく、図１（ａ）に示すように、溝２の表面は、深さが最も深くなる最深部４を有していることが好ましい。この場合には、溝２内における微細構造体３の配置方向を、溝２の最深部４に沿わせることができるからである。
【００５１】
もちろん、溝２の形状は図１（ａ）、（ｂ）に示す形状には限られず、図２（ａ）〜（ｆ）に示す断面形状または図３（ａ）〜（ｄ）に示す平面形状を有していてもよい。図２（ａ）〜（ｆ）は、本発明における溝の形状の例を示す断面図であって、図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明における溝の形状の例を示す平面図である。具体的には、溝２は、図２（ａ）に示すようになだらかな傾斜のＶ字状の断面を有していてもよいし、図２（ｂ）に示すように最深部４が左右方向のどちらかに偏ったＶ字状の断面を有していてもよい。また、溝２は、図２（ｃ）に示すようにＵ字状の断面を有していてもよいし、図２（ｄ）に示すように多角状の断面を有していてもよい。さらに、溝２は、図２（ｅ）に示すように幅を有する最深部４’を有するトレンチ型の断面を有していてもよく、図２（ｆ）に示すように、最深部４が複数ある断面を有していてもよい。
【００５２】
一方、溝２は、図３（ａ）に示すように矩形の平面形状を有していてもよいし、図３（ｂ）に示すように楕円の平面形状を有していてもよい。なお、溝２は、図３（ｂ）に示す楕円でなくても、縁が曲線であって、方向異方性のある平面形状であってもよい。また、溝２は、図３（ｃ）に示すように左右対称の平面形状を有していてもよいし、図３（ｄ）に示すように上下対称（最深部４に対して対称）な平面形状を有していてもよい。また、溝２の平面形状は非対称なものであってもよい。つまり、溝２の平面形状は、平面的に方向異方性を有していればよく、これにより、微細構造体３が配置する方向が自ずから決まることとなる。
【００５３】
（製造方法）
本発明における微細構造体を保持するための構造体は、微細構造体を分散させた溶液を基板上の溝部に塗布し、溶媒が蒸発する際に働く力（例えば横毛管力）によってナノワイヤを溝の長手方向に自己組織的に配列することにより形成することができる。以下に、その基本的な方法について説明する。図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明における微細構造体を保持するための構造体の製造工程を示す断面図である。本発明の製造方法では、まず図４（ａ）に示す工程で、基板１の上にマスク部材５を形成し、溝２（図４（ｂ）等に示す）を形成する領域に開口を形成する。
【００５４】
次に、図４（ｂ）に示す工程で、基板１のうち開口に露出する部分を除去することにより、方向異方性を有する溝２を形成する。
【００５５】
次に、図４（ｃ）に示す工程で、マスク部材５を除去し、溝２に微細構造体３が分散された微細構造体分散溶液６を滴下する。なお、マスク部材５は必ずしも除去する必要はない。また、この微細構造体分散溶液６は、微細構造体を形成した後にその微細構造体を回収し、溶媒に分散することで形成している。
【００５６】
次に、図４（ｄ）に示す工程で、微細構造体分散溶液６を蒸発させることにより、微細構造体３が、その長手方向が溝２の長手方向とほぼ平行になるように自己整合的に配列される。
【００５７】
図５（ａ）〜（ｃ）は、溝内における微細構造体の配置の例を示す断面図および平面図である。図５（ａ）、（ｂ）に示すように、微細構造体３は溝２の最深部４に沿って配置することが好ましいが、微細構造体３の方向と最深部４の方向とが必ずしも一致していなくともよい。つまり、図５（ｃ）に示すように、微細構造体３が、最深部４の伸びる方向からある角度だけ傾いて伸びていてもよい。
【００５８】
以上では、微細構造体を保持するための構造体およびその製造方法の概略について説明した。以下では、それらのより詳細な実施形態について説明する。なお、以下の実施形態では、微細構造体がナノワイヤである場合の例について説明する。
【００５９】
（第１の実施形態）
図６（ａ）は、第１の実施形態における微細構造体を保持するための構造体の構成を模式的に示す上面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＤ−Ｄ’線断面図である。
【００６０】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態における微細構造体を保持するための構造体は、シリコン基板１０の上に形成されたＶ字溝１３にナノワイヤ１２が配列した構造体であり、ナノワイヤ１２は、Ｖ字溝１３の長手方向（図６（ａ）のＤ−Ｄ’線と垂直方向）に沿って配列している。なお、ナノワイヤ１２は、Ｖ字溝１３の長手方向から傾いた方向に沿って配置していてもよい。
【００６１】
Ｖ字溝１３は、シリコン基板１０の上における任意の位置に少なくとも１つ以上形成されており、Ｖ字溝１３の表面は親水性膜１１により覆われ、シリコン基板１０のうちＶ字溝１３以外の領域は、疎水性膜１４により覆われている。Ｖ字溝１３の表面エネルギーは４０dyne/cm以上であることが好ましく、さらに６０dyne/cm以上１００dyne/cm以下であればより好ましい。Ｖ字溝１３以外の領域の表面エネルギーは５dyne/cm以上４０dyne/cm以下であることが好ましく、さらに、５dyne/cm以上２５dyne/cm以下であることがより好ましい。
【００６２】
親水性膜１１としては例えば酸化膜を形成すればよい。この酸化膜は、プラズマＣＶＤ等によって堆積することにより形成してもよいし、シリコン基板１０の表面をコロナ放電処理やプラズマ処理によって酸化することにより形成してもよい。
【００６３】
また、疎水性膜１４としては、例えばＣＶＤ法によって堆積させたシリコン窒化膜のような堆積疎水性膜を用いればよい。また、シリコン基板１０のかわりに水素を含む基板を用いた場合には、その基板に対してフッ素ガスのプラズマ処理を行うことにより水素をフッ素で置換した膜を疎水性膜として用いればよい。
【００６４】
また、親水性膜１１として、−Ｚ−Ｏ−または−Ｚ−Ｎ−（ここでＺは、Ｓｉ、ＴｉまたはＡｌ）で表される化学結合を含むナノメートルオーダーの膜を形成することにより、ヌレ性を制御することもできる。このような化学結合を含む膜としては、例えば下記の一般式（化１）で表されるような官能基を有する有機分子を用いればよい。
【００６５】
【化１】
0005127442.tif 000002
【００６６】
ここで、ＺはＳｉ、ＴｉまたはＡｌである。Ｄは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、ＯＨ、ＳＣＮ、ＮＣＯまたは炭素数が１から５までのアルコキシシラン基のうちの少なくとも１種類の原子団である。また、Ｅは、Ｈまたは炭素数が１から３までのアルキル基の原子団である。また、ｑおよびｒは１から３までの整数であり、ｑ＋ｒは３である。
【００６７】
また、疎水性膜１４は、一般式ＣＦｋＨｌで表されるような官能基を有する有機分子を有していてもよい。ここで、ｋおよびｌは０から３までの整数であって、ｋ＋ｌは３である。
【００６８】
また、親水性膜１１として、ＮＨ２（ＣＨ２）ｎＳｉ（ＯＣＨ３）３、ＣＯＯＨ（ＣＨ２）ｎＳｉ（ＯＣＨ３）３、ＮＨ２（ＣＨ２）ｎＳＨまたはＣＯＯＨ（ＣＨ２）ｎＳＨを用いてもよい。
【００６９】
また、疎水性膜１４として、ＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（Ｃ２Ｈ４）ｍＣＯＯＨ、ＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（Ｃ２Ｈ４）ｍＮＨ２、ＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（Ｃ２Ｈ４）ｍＯＨ、ＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（Ｃ２Ｈ４）ｍＳｉＣｌ３またはＣＦ３（ＣＦ２）ｎ（Ｃ２Ｈ４）ｍ（ＳｉＯＣＨ３）３を用いてもよい。
【００７０】
なお、親水性膜１１および疎水性膜１４は本発明の構造体にとって不可欠の構成要素ではない。
【００７１】
なお、本実施形態ではシリコン基板１０を用いた場合について説明したが、本発明では、基板として、酸化シリコン、酸化チタン、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド等の絶縁物から形成された任意の基板を用いることが可能である。なお、基板の全体が導電性膜や絶縁膜から形成されている必要はないため、ＳＯＩ基板または化合物半導体基板を用いることも可能である。
【００７２】
Ｖ字溝１３の横方向（Ｄ−Ｄ’線方向）および縦方向（Ｄ−Ｄ’線に対して垂直方向）は例えば１００ｎｍ以上であって、特に、１μｍ〜５０μｍである。また、ナノワイヤ１２の直径は１ｎｍ〜１００ｎｍであって、ナノワイヤ１２の長さは５００ｎｍ〜１００μｍである。
【００７３】
ナノワイヤ１２は、種々の材料（例えば、金属、半導体または絶縁体）から形成され得るが、本実施形態では、シリコンから形成されたナノワイヤを用いている。シリコンナノワイヤの形成は、例えばＶＬＳ（Vapor−Liquid―Solid）成長メカニズムにより、ＣＶＤ法によって触媒金属を用いて成長させることができる。この方法によれば、触媒金属の粒径や成長時間を制御することで直径や長さの揃ったナノワイヤを成長させることができる。
【００７４】
シリコンナノワイヤ成長に適した触媒金属は、例えば、金、鉄、コバルト、ニッケルのような遷移金属またはそれらの遷移金属の合金である。触媒金属は任意の方法で形成され得るが、例えば、基板上に堆積した触媒金属薄膜に対して熱処理を施すことにより形成された触媒金属を用いてもよい。なお、本実施形態では、１つのＶ字溝１３内に配列するナノワイヤ１２は、例えば１本〜１０００本程度である。
【００７５】
本実施形態では、Ｖ字溝１３の底部に沿ってナノワイヤ１２を配列しているため、任意の位置に複数のＶ字溝１３を形成することによって、ナノワイヤ１２の位置と配列方向をシリコン基板１０における複数の位置に規定することができる。Ｖ字溝１３は、従来の半導体プロセス（例えばリソグラフィー、ウエットエッチング）で使用しているプロセスで形成することができる。このため、外場（例えば電場や磁場）の効用範囲に制約されることなく、広範囲にナノワイヤ１２の配列方向を規定することができる。
【００７６】
なお、本実施形態では、Ｖ字溝１３の内部に親水性膜１１を、Ｖ字溝１３の外部に疎水性膜１４を形成する場合について説明した。この場合には、製造工程において使用するナノワイヤ分散溶液として水を用いることにより、水をＶ字溝１３内に選択的に供給することができる。しかしながら、本発明では、Ｖ字溝１３の内部に新油性膜を、外部に親油性膜よりも親油性の低い膜を形成してもよい。この場合には、ナノワイヤ分散溶液として脂質を用いることにより、脂質をＶ字溝１３内に選択的に供給することができる。この場合にも、上述したような材質の親水性膜および疎水性膜を形成することができる。
【００７７】
以下に、図７（ａ）〜（ｃ）および図８（ａ）、（ｂ）を参照しながら本実施形態の製造方法について説明する。図７（ａ）〜（ｃ）および図８（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態における微細構造体を保持するための構造体の製造方法を示す断面図および平面図である。
【００７８】
本実施形態の製造方法では、まず、図７（ａ）に示す工程で、シリコン基板１０の上に疎水性膜１４を堆積する。疎水性膜１４としては、例えば窒化シリコン膜をＣＶＤ法により形成する。窒化シリコン膜の膜厚としては、１０ｎｍ以上であることが好ましく、５０〜２００ｎｍ程度であることが更に好ましい。この場合には、疎水性膜１４としての機能を効率良く発揮できるからである。この場合、窒化シリコン膜の下地に酸化シリコン膜を堆積することにより、疎水性膜１４を積層構造にしてもよい。次に、フォトリソグラフィ技術により疎水性膜１４の上にレジストマスク（図示せず）を形成した後、異方性エッチング技術によって疎水性膜１４をパターニングすることにより、シリコン基板１０のうちＶ字溝１３を形成する領域を露出させる。疎水性膜１４として窒化シリコン膜を用いている場合には、異方性エッチングとして、例えば、ＣＦ４とＯ２の混合ガスを用いればよい。その後、酸素系プラズマエッチングによりレジストマスクを除去する。
【００７９】
次に、図７（ｂ）に示す工程で、疎水性膜１４をマスクとしてシリコン基板１０に対してエッチングを行うことにより、シリコン基板１０にＶ字溝１３を形成する。シリコン基板１０にＶ字溝１３を形成する方法としては、例えば、結晶異方性ウェットエッチングを用いる。結晶異方性ウェットエッチングでは、結晶面によってエッチング速度が大きく異なるため、エッチングレートの遅い結晶面でエッチングを停止することができる。具体的には、シリコン基板１０として例えば（１００）面を表面とするものを用い、疎水性膜１４に＜１１０＞方向と平行な帯状開口を開けた状態で、６０℃のＫＯＨ４０％水溶液を用いて結晶異方性エッチングを行うことにより、Ｖ字溝１３を形成することができる。なお、エッチング液としては、水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液だけでなく、エチレンジアミンピレカテコール（ＥＤＰ）、四メチル水酸化アンモニウム（ＴＭＡＨ）などを用いてもよい。
【００８０】
次に、図７（ｃ）に示す工程で、シリコン基板１０のうちＶ字溝１３の表面となる部分に親水性膜１１を形成する。本実施形態では、親水性膜１１としてシリコン酸化膜を形成しており、このシリコン酸化膜は、シリコン基板１０を熱酸化したり、シリコン基板１０の上に堆積することによって得られる。また、親水性膜１１の膜厚は１ｎｍ以上であることが好ましく、この場合には、親水性膜１１としての機能を効果的に発揮することができる。
【００８１】
次に、図８（ａ）に示す工程で、例えばインクジェット印刷、ディスペンサーを使った印刷またはスクリーン印刷などの方法を用いてナノワイヤ分散溶液１５を滴下することにより、Ｖ字溝１３内に選択的にナノワイヤ分散溶液１５を塗布する。このとき、Ｖ字溝１３の表面には親水性膜１１が形成されており、それ以外の表面には疎水性膜１４が形成されているため、ナノワイヤ分散溶液１５がＶ字溝１３内に入りやすくなる。
【００８２】
ここで、ナノワイヤ分散溶液１５の製造方法について説明する。まず、基板（図示せず）を準備し、基板上にＣＶＤ法によってシリコンからなるナノワイヤ（図示せず）を成長させる。次に、基板からナノワイヤを収集する。効率的に収集できる方法としては、次の方法がある。例えば、ＣＶＤ法によって基板上にシリコンゲルマニウムからなるワイヤを形成した後にソースガスを切り替えることによりシリコンからなるナノワイヤのヘテロ成長を行う。これにより、基板がシリコンゲルマニウム部分と接続したナノワイヤ構造を形成する。その後、例えば硝酸：フッ化水素：水＝６０：６０：１から構成されるエッチング液にこの基板を浸すと、シリコンゲルマニウムは選択エッチングされるため、シリコンにより構成されたナノワイヤを回収することができる。このようにして回収したナノワイヤを溶媒に入れ、例えば超音波洗浄を施すことで溶媒中に分散することができる（ナノワイヤ分散溶液）。ここで使用する溶媒としては、例えば、水、エーテル、ベンゼン、酢酸エチル、クロロホルム、イソプロピルアルコール、エタノール、アセトン、トルエン、ジエチルエーテル、界面活性剤を混合した水溶液などを用いればよい。
【００８３】
次に、図８（ｂ）に示す工程で、シリコン基板１０を加熱装置（図示せず）または減圧装置（図示せず）などに入れて、加熱装置の温度や減圧装置の圧力を調整させることにより、ナノワイヤ分散溶液１５を蒸発させる。これにより、Ｖ字溝１３内にナノワイヤ１２を配列させる。この配列の過程では、表面張力由来の横毛管力とぬれ膜の蒸発に伴う液体の流れによる力といった２つの要因が影響を与えている。この２つの力がバランスよく作用することにより、ナノワイヤはＶ字溝１３の長手方向に配列する。なお、ナノワイヤ分散溶液１５は、加熱装置や減圧装置を用いずに自然蒸発によって蒸発させてもよい。
【００８４】
図９（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態において、溝内におけるナノワイヤの配列を示す図である。なお、図９（ａ）、（ｂ）では、Ｖ字溝１３の最深部２５が中心から偏った方向にある形態が図示されている。図９（ａ）に示すように、１つのＶ字溝１３内に複数のナノワイヤ１２が分散して配置していてもよいし、図９（ｂ）に示すように、１つのＶ字溝１３における最深部２５付近に、複数のナノワイヤ１２が互いに密着して配置していてもよい。
【００８５】
以上説明してきたように、本実施形態によるナノワイヤの配列方法によれば、複雑な設備およびプロセスを用いることなく、ナノワイヤを広面積に精度よく配列させることができる。これにより、ナノワイヤを用いたデバイスの工業的な生産が可能となる。また、Ｖ字溝以外の領域では、Ｖ字溝の表面と比較してナノワイヤ分散溶液に対するぬれ性を低くしている。そのため、所望の位置（Ｖ字溝領域）のみにナノワイヤを配列することも可能となる。
【００８６】
なお、ナノワイヤ分散溶液１５として脂質を用いる場合には、Ｖ字溝１３の表面を親油性にして、Ｖ字溝１３以外の領域における表面の親油性をＶ字溝の表面よりも低くすればよい。
【００８７】
（第２の実施形態）
図１０（ａ）は、第２の実施形態における微細構造体を保持するための構造体の構成を模式的に示す上面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＧ−Ｇ’線断面図である。
【００８８】
本実施形態における微細構造体を保持するための構造体では、プラスチィック基板１６にナノワイヤ１２が配列している。プラスチィック基板１６としては、アクリル樹脂、エポキシ樹脂またはポリイミドのような材料からなる任意のフレキシブル基板を用いることが可能である。なお、図１０（ａ）、（ｂ）に示す構造において、Ｖ字溝１３の表面部以外のプラスチィック基板１６は、親水性膜１７により覆われている。なお、このようにＶ字溝１３の表面部以外のプラスチィック基板１６を親水性膜１７によって覆う場合には、ナノワイヤ分散溶液として脂質を用いればよい。この場合には、Ｖ字溝１３内に選択的にナノワイヤ分散溶液が供給されるからである。
【００８９】
以下に、図１１（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、本実施形態の製造方法について説明する。図１１（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態における微細構造体を保持するための構造体の製造方法を示す断面図および平面図である。
【００９０】
本実施形態の製造方法では、まず、図１１（ａ）に示す工程で、プラスチィック基板１６の上に親水性膜１７を堆積する。親水性膜１７は例えばシリコン酸化膜からなり、ＣＶＤ法やスピンオングラス（ＳＯＧ）法によって堆積することによって形成される。シリコン酸化膜の膜厚としては、１０ｎｍ以上であることが好ましく、５０〜２００ｎｍ程度であることが更に好ましい。この場合には、親水性膜１７としての機能を効率的に発揮することができるからである。
【００９１】
次に、図１１（ｂ）に示す工程で、親水性膜１７の上から角錐状圧子１８などのナノインデンターをプラスチィック基板１６に押し込み、且つ角錐状圧子１８のＸＹステージをスキャンする。
【００９２】
そして、図１１（ｃ）に示す工程で、移動中の角錐状圧子１８の印加荷重を一定にして角錐状圧子１８でプラスチィック基板１６を引っかき加工しラインパターンを描画する。図１１（ｂ）の平面図に示す矢印の方向に角錐状圧子１８を移動させることで、図１１（ｃ）の断面図および平面図に示すラインパターン（Ｖ字溝１３）を形成することができる。これにより、周期的に規則配列したＶ字溝１３を基板上に形成することができる。なお、Ｖ字溝１３の形成方法としては、角錐状圧子１８の他のナノインデンターを押し付ける方法やナノインプリントリソグラフィーを用いてもよい。
【００９３】
なお、Ｖ字溝１３内にナノワイヤを配置させる方法は、ナノワイヤ分散溶液として脂質を用いることの他は第１の実施形態と同様である。
【００９４】
本実施形態では、複雑な設備およびプロセスを用いることなく、ナノワイヤを広面積に精度よく配列させることができる。これにより、ナノワイヤを用いたデバイスの工業的な生産が可能となる。また、Ｖ字溝以外の領域では、Ｖ字溝の表面と比較してナノワイヤ分散溶液に対するぬれ性を低くしている。そのため、所望の位置（Ｖ字溝領域）のみにナノワイヤを配列することも可能となる。
【００９５】
（第３の実施形態）
図１２（ａ）は、第３の実施形態における電界効果トランジスタの概略平面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＩ−Ｉ’線断面図である。本実施形態における電界効果トランジスタは、第１の実施形態および第２の実施形態で述べた微細構造体を保持するための構造体を用いたものである。
【００９６】
図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態の電界効果トランジスタは、荷電粒子（電子または正孔）を走行させる複数のナノワイヤ１９の束から構成されるチャネル領域２２を有している。ナノワイヤ１９はＶ字溝１３内に配置しており、ソース領域及びドレイン領域として機能する一対の電極２０、２１を電気的に接続している。電極２０、２１はゲート絶縁膜２４の上に設けられており、ゲート絶縁膜２４の下にはゲート電極２３が設けられている。以上の構成を有する電界効果トランジスタでは、駆動回路（図示せず）を用いてゲート電極２３の電位を上下させることにより、チャネル領域２２の導電性を制御し、トランジスタ動作を実行することができる。
【００９７】
図１３は、図１２（ａ）、（ｂ）に示す電界効果トランジスタを実現するために必要なナノワイヤとＶ字溝との大きさの関係を示す平面概略図である。図１３におけるＡはＶ字溝１３において長手方向と垂直な方向の長さを、ＢはＶ字溝の長手方向の長さを、Ｌはナノワイヤ１２の長さを示す。これらの長さが、Ｌ＞Ａ且つＬ＜Ｂの関係を満たすようにすることでナノワイヤ１２をＶ字溝１３の長手方向に配列することができる。つまり、ナノワイヤ１２の長さＬがＶ字溝１３の長手方向の長さＢよりも短く、かつ短手方向の長さＡよりも長くすることにより、ナノワイヤ１２は自己整合的にＶ字溝の長手方向に沿って配列することになる。
【００９８】
図１４（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態の電界効果トランジスタにおけるナノワイヤの配列の例を示す概略平面図である。本実施形態では、図１４（ａ）に示すように、Ｖ字溝１３の長手方向に平行にナノワイヤ１９が配置していなくてもよいし、図１４（ｂ）に示すように、複数のナノワイヤ１９のうちの数本が電極２０または電極２１に達していなくてもよい。また、図１４（ｃ）に示すように、ナノワイヤ１９が互いに交差していてもよい。
【００９９】
なお、本実施形態の電界効果トランジスタは、以下に示すようなトップゲート型の電界効果トランジスタであってもよい。図１５（ａ）、（ｂ）は、トップゲート型の電界効果トランジスタの構造を示す概略平面図および断面図である。図１５（ａ）、（ｂ）に示す電界効果トランジスタでは、シリコン基板１０の上に、ソース領域およびドレイン領域として機能する電極２０、２１が設けられ、シリコン基板１０の上において電極２０、２１の間に位置する領域には、ゲート絶縁膜２４を挟んでゲート電極２３が設けられている。シリコン基板１０の上には、電極２０、２１を電気的に接続するナノワイヤ１９が設けられている。なお、ゲート電極２３の下においては、ナノワイヤ１９はゲート絶縁膜２４の中に設けられている。
【０１００】
従来では、基板上のアライメントマークに対してナノワイヤを配列させた後、このアライメントマークに整合するようにソース・ドレイン領域を形成していた。それに対し、本実施形態の電界効果トランジスタでは、Ｖ字溝１３の長手方向にナノワイヤ１９を配列することができるため、任意の位置に溝を形成することで電界効果トランジスタのチャネル領域を規定することができる。そのため、従来と比較して、チャネル領域とソース領域及びドレイン領域との間の位置の合わせずれを小さくできる。そのため、半導体装置の小型化が可能となる。
【０１０１】
以下に、図１６（ａ）〜（ｃ）を参照しながら、本実施形態のバックゲート型電界効果トランジスタを製造する方法について説明する。図１６（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態における電界効果トランジスタの製造方法を示す断面図および平面図である。
【０１０２】
本実施形態の製造方法では、まず、図１６（ａ）に示す工程で、ｐ型に不純物ドープされたシリコン膜２６の上部にＶ字溝１３を形成し、シリコン膜２６の上にゲート絶縁膜２４を堆積させる。なお、Ｖ字溝１３は、第１の実施形態および第２の実施形態で述べた方法により形成することができる。
【０１０３】
次に、図１６（ｂ）に示す工程で、ナノワイヤ１９をＶ字溝１３の長手方向に沿って配列することができる。なお、ナノワイヤ１９は、第１の実施形態で述べた方法により配列させることができる。
【０１０４】
次に、図１６（ｃ）に示す工程で、Ｖ字溝１３に、ゲート絶縁膜２４の上に、ソース領域およびドレイン領域として機能する電極２０、２１を形成する。電極２０、２１としては、例えば、金、銀、白金、チタン、コバルトまたはニッケルなどのような金属から形成されたシリサイドを形成することが好ましい。
【０１０５】
（第４の実施形態）
図１７（ａ）は、第４の実施形態におけるセンサの構成を示す平面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のII-II'線断面図である。本実施形態におけるセンサは、第１の実施形態および第２の実施形態で述べた微細構造体を保持するための構造体を用いたものである。
【０１０６】
図１７（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施形態のセンサでは、絶縁性基板３０に、Ｖ字形の断面形状を有する溝３１が形成されている。溝３１内にはナノワイヤ３２が配列され、ナノワイヤ３２の両端は、絶縁性基板３０の上に形成された２つの電極３３、３４にそれぞれ接続されている。絶縁性基板３０としては、アクリル樹脂若しくはポリイミドといった材質からなるプラスティック基板またはガラス基板を用いればよい。
【０１０７】
本実施形態のセンサでは、ナノワイヤ３２に検出対象物が吸着すると、ナノワイヤ３２のコンダクタンスが変化する。電極３３、３４によりコンダクタンスの変化量を検出することにより、検出対象物の量を同定することができる。このようなセンサは、ガスセンサまたはバイオセンサとして用いることができる。
【０１０８】
図１７（ａ）、（ｂ）に示す構造のナノワイヤ３２にアミノシランで化学修飾を行うと、ｐＨセンサとして用いることができる。図１８は、ナノワイヤに化学修飾を行う例を示す図である。図１８に示す構造では、ナノワイヤ３２としてシリコンからなるナノワイヤが用いられている。そして、ナノワイヤ３２の表面に位置するシリコンにはＯＨ基が結合している。そして、ＯＨ基のうちのいくつかのＯには、アミノシランのＳｉが結合している。この構造において、ｐＨが低い場合には、塩基性を示すアミノ基に水素イオンとの塩が形成される。ｐＨが高い場合には、ナノワイヤ３２の表面に結合するＯＨ基からＨ＋イオンが脱離する。その結果、ｐＨが高い場合および低い場合のいずれにおいても、ナノワイヤ３２のコンダクタンスが変化する。
【０１０９】
なお、図１８に示す化学修飾は、次の製法により行うことができる。まず、ナノワイヤ３２に対してＵＶオゾン処理を行って、ナノワイヤ３２の表面を活性化する。次に、アミノシランを含む表面処理液にナノワイヤ３２を浸した後、１００度程度の温度で加熱処理を行うことにより、ナノワイヤ３２の表面とアミノシランとを結合させる。その後、絶縁性基板３０の上に、ナノワイヤ３２の両端に接続される電極３３、３４を形成する。
【０１１０】
なお、図１８では、アミノシランにより化学修飾する場合を示したが、アミノ基のかわりに例えばカルボキシル基またはメルカプト基などの極性の強い官能基を導入してもよい。この場合には、静電相互作用により対象物を吸着または脱離することにより、ナノワイヤのコンダクタンスが変化するため、対象物の定量を行うことができる。また、化学修飾する物質としては、アミノシランの他にメルカプトシランなどがある。
【０１１１】
ナノワイヤは大きな表面積を有するため、その表面の状態によって伝導性が大きく変化する。したがって、ナノワイヤをセンサに用いると、高精度なセンサを実現することができる。
【０１１２】
（その他の実施形態）
本発明の微細構造体を保持するための構造体は、上述したＭＯＳ型トランジスタやセンサだけでなく、バイポーラトランジスタや抵抗素子といった半導体装置にも適用することができる。バイポーラトランジスタに用いる場合には、エミッタ電極とコレクタ電極との間を微細構造体で接続することができる。一方、抵抗素子に用いる場合には、第１の電極と第２の電極とを電気的に接続することができる。
【０１１３】
また、上述した本発明のＭＯＳ型トランジスタはＴＦＴとして用いることができる。図１９は、本発明の構造体をＴＦＴとして用いた場合のＴＦＴ駆動回路の構造を示す斜視図である。図１９に示す構造では、基板５０の上に、ソース電極線５１およびゲート電極線５２が、絶縁膜５３を介して垂直に交差して設けられている。そして、ソース電極線５１およびゲート電極線５２によって区画される領域には、ＴＦＴ５４と有機ＥＬの画素電極５５とが設けられている。ＴＦＴ５４は、ソース電極線５１に接続されるソース電極５６と、画素電極５５と接続されるドレイン電極５７と、ソース電極５６とドレイン電極５７との間に設けられたゲート絶縁膜５８と、ゲート絶縁膜５８の上に設けられ、ゲート電極線５２と接続されるゲート電極５９とを備えている。そして、図１９には表されていないが、ゲート絶縁膜５８の下または内部には、ソース電極５６とドレイン電極５７との間を接続するナノワイヤが設けられている。
【０１１４】
本発明の構造体はフレキシブル基板を用いて形成することができるため、図１９に示すようなＴＦＴに用いた場合には特に有用である。
【０１１５】
なお、図１９に示すようなＴＦＴは図２０に示すようなパネルに用いることができる。図２０は、本発明のＴＦＴを用いた有機ＥＬのパネルの構造を示す斜視図である。図２０に示す構造では、ＴＦＴ駆動回路６１がマトリクス状に配置するプラスチィック基板６２と、プラスチィック基板６２の上に設けられた有機ＥＬ層６３と、有機ＥＬ層６３の上に設けられた透明電極６４と、透明電極６４の上に設けられた保護フィルム６５とを備えている。なお、ＴＦＴ駆動回路６１は、ゲート電極線６６およびソース電極線６７に接続されている。
【０１１６】
なお、上述の説明では有機ＥＬのパネルについて説明したが、有機ＥＬではなく無機ＥＬを用いてもよい。また、有機と無機の複合材料からなるＥＬを用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明は、ナノワイヤなどの微細構造体を、低いコストで、かつ、工業的な規模で形成することができる点で、産業上の利用可能性は高い。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】図１（ａ）は、本発明における微細構造体を保持するための構造体の一実施態様を示す概略平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ'線断面図である。
【図２】図２（ａ）〜（ｆ）は、本発明における溝の形状の例を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）〜（ｄ）は、本発明における溝の形状の例を示す平面図である。
【図４】図４（ａ）〜（ｄ）は、本発明における微細構造体を保持するための構造体の製造工程を示す断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｃ）は、溝内における微細構造体の配置の例を示す断面図および平面図である。
【図６】図６（ａ）は、第１の実施形態における微細構造体を保持するための構造体の構成を模式的に示す上面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）のＤ−Ｄ’線断面図である。
【図７】図７（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態における微細構造体を保持するための構造体の製造方法を示す断面図および平面図である。
【図８】図８（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態における微細構造体を保持するための構造体の製造方法を示す断面図および平面図である。
【図９】図９（ａ）、（ｂ）は、第１の実施形態において、溝内におけるナノワイヤの配列を示す図である。
【図１０】図１０（ａ）は、第２の実施形態における微細構造体を保持するための構造体の構成を模式的に示す上面図であり、図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＧ−Ｇ’線断面図である。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｃ）は、第２の実施形態における微細構造体を保持するための構造体の製造方法を示す断面図および平面図である。
【図１２】図１２（ａ）は、第３の実施形態における電界効果トランジスタの概略平面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＩ−Ｉ’線断面図である。
【図１３】図１２（ａ）、（ｂ）に示す電界効果トランジスタを実現するために必要なナノワイヤとＶ字溝との大きさの関係を示す平面概略図である。
【図１４】図１４（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態の電界効果トランジスタにおけるナノワイヤの配列の例を示す概略平面図である。
【図１５】図１５（ａ）、（ｂ）は、トップゲート型の電界効果トランジスタの構造を示す概略平面図および断面図である。
【図１６】図１６（ａ）〜（ｃ）は、第３の実施形態における電界効果トランジスタの製造方法を示す断面図および平面図である。
【図１７】図１７（ａ）は、第４の実施形態におけるセンサの構成を示す平面図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）のII-II'線断面図である。
【図１８】図１８は、ナノワイヤに化学修飾を行う例を示す図である。
【図１９】図１９は、本発明の構造体をＴＦＴとして用いた場合のＴＦＴ駆動回路の構造を示す斜視図である。
【図２０】図２０は、本発明のＴＦＴを用いた有機ＥＬのパネルの構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１      基板 
２      溝 
３      微細構造体 
４      最深部 
４’    最深部 
５      マスク部材 
６      微細構造体分散溶液 
１０      シリコン基板 
１１      親水性膜 
１２      ナノワイヤ 
１３      Ｖ字溝 
１４      疎水性膜 
１５      ナノワイヤ分散溶液 
１６      プラスチィック基板 
１７      親水性膜 
１８      角錐状圧子 
１９      ナノワイヤ 
２０、２１      電極 
２２      チャネル領域 
２３      ゲート電極 
２４      ゲート絶縁膜 
２５      最深部
５０      基板 
５１      ソース電極線 
５２      ゲート電極線 
５３      絶縁膜 
５４      ＴＦＴ 
５５      画素電極 
５６      ソース電極 
５７      ドレイン電極 
５８      ゲート絶縁膜 
５９      ゲート電極 
６１      ＴＦＴ駆動回路 
６２      プラスチィック基板 
６３      有機ＥＬ層 
６４      透明電極 
６５      保護フィルム 
６６      ゲート電極線 
６７      ソース電極線 
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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