【手続補正書】
【提出日】平成19年8月9日(2007.8.9)
【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】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導体又は半導体から成る微粒子と、該微粒子と結合した有機半導体分子とによって構成された導電路が基体上に形成された半導体装置であって、
該微粒子は、基体の表面と略平行な面内において２次元的に規則的に、且つ、充填状態にて配列されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
微粒子の平均粒径をｒAVE、微粒子の粒径の標準偏差をσとしたとき、σ／ｒAVE≦０．５を満足することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項３】
有機半導体分子が末端に有する官能基が、微粒子と化学的に結合していることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項４】
有機半導体分子が両端に有する官能基によって有機半導体分子と微粒子とが化学的に結合することで、ネットワーク状の導電路が構築されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項５】
微粒子と有機半導体分子との結合体の単一層によって導電路が構成されていることを特徴とする請求項４に記載の半導体装置。
【請求項６】
有機半導体分子が両端に有する官能基によって有機半導体分子と微粒子とが３次元的に化学的に結合することで、ネットワーク状の導電路が構築されていることを特徴とする請求項３に記載の半導体装置。
【請求項７】
微粒子と有機半導体分子との結合体の積層構造によって導電路が構成されていることを特徴とする請求項６に記載の半導体装置。
【請求項８】
微粒子は、導体としての金、銀、白金、銅、アルミニウム、パラジウム、クロム、ニッケル、又は、鉄から成り、あるいは、これらの金属から構成された合金から成ることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項９】
微粒子は、半導体としての硫化カドミウム、セレン化カドミウム、テルル化カドミウム、ガリウム砒素、酸化チタン、又は、シリコンから成ることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１０】
有機半導体分子は、共役結合を有する有機半導体分子であって、分子の両端に、チオール基（−ＳＨ）、アミノ基（−ＮＨ2）、イソシアノ基（−ＮＣ）、シアノ基（−ＣＮ）、チオアセチル基（−ＳＣＯＣＨ3）、又は、カルボキシ基（−ＣＯＯＨ）を有することを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１１】
基体は、酸化ケイ素系材料、酸化アルミニウム、又は、有機ポリマーから成ることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１２】
基体は、雲母から成ることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１３】
導電路に加えられる電界によって導電路の導電性が制御されることを特徴とする請求項１に記載の半導体装置。
【請求項１４】
ゲート電極、ゲート絶縁層、チャネル形成領域、及び、ソース／ドレイン電極を有する電界効果型トランジスタから成り、
導電路によってチャネル形成領域が構成されていることを特徴とする請求項１３に記載の半導体装置。
【請求項１５】
導体又は半導体から成る微粒子と、該微粒子と結合した有機半導体分子とによって構成される導電路を基体上に形成する工程を含む半導体装置の製造方法であって、
微粒子と有機半導体分子とを結合させる前に、微粒子を、基体の表面と略平行な面内において２次元的に規則的に、且つ、充填状態にて配列する、微粒子配列・充填工程を備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項１６】
微粒子配列・充填工程は、微粒子を含む溶液から成る薄膜を基体上に形成した後、薄膜に含まれる溶媒を蒸発させる工程から成ることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１７】
微粒子配列・充填工程は、微粒子を含む溶液に基づき薄膜を成膜した後、該薄膜を基体上に転写する工程から成ることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１８】
微粒子配列・充填工程の実行後、有機半導体分子を接触させる工程を少なくとも１回行うことによって、微粒子と有機半導体分子とを結合させることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１９】
微粒子の平均粒径をｒAVE、微粒子の粒径の標準偏差をσとしたとき、σ／ｒAVE≦０．５を満足することを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２０】
有機半導体分子を、その末端の官能基によって、微粒子と化学的に結合させることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２１】
微粒子は、導体としての金、銀、白金、銅、アルミニウム、パラジウム、クロム、ニッケル、又は、鉄から成り、あるいは、これらの金属から構成された合金から成ることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２２】
微粒子は、半導体としての硫化カドミウム、セレン化カドミウム、テルル化カドミウム、ガリウム砒素、酸化チタン、又は、シリコンから成ることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２３】
有機半導体分子は、共役結合を有する有機半導体分子であって、分子の両端に、チオール基（−ＳＨ）、アミノ基（−ＮＨ2）、イソシアノ基（−ＮＣ）、シアノ基（−ＣＮ）、チオアセチル基（−ＳＣＯＣＨ3）、又は、カルボキシ基（−ＣＯＯＨ）を有することを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２４】
基体は、酸化ケイ素系材料、酸化アルミニウム、又は、有機ポリマーから成ることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２５】
基体は、雲母から成ることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２６】
導電路の導電性を制御するための電界を生成させる制御部を形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項２７】
基体上にソース／ドレイン電極を形成した後、
ソース／ドレイン電極の間の基体上にチャネル形成領域を形成し、
次いで、ソース／ドレイン電極及びチャネル形成領域上にゲート絶縁層を形成した後、
ゲート絶縁層上にゲート電極を形成する工程から成り、
チャネル形成領域は、導電路によって構成されており、
該導電路は、導体又は半導体から成る微粒子と、該微粒子と結合した有機半導体分子とによって構成され、ゲート電極に印加される電圧によって導電性が制御され、
微粒子と有機半導体分子とを結合させる前に、微粒子を、基体の表面と略平行な面内において２次元的に規則的に、且つ、充填状態にて配列することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２８】
基体上にチャネル形成領域を構成するチャネル形成領域構成層を形成した後、
チャネル形成領域構成層上に、チャネル形成領域を挟むようにソース／ドレイン電極を形成し、
次いで、ソース／ドレイン電極及びチャネル形成領域上にゲート絶縁層を形成した後、
ゲート絶縁層上にゲート電極を形成する工程から成り、
チャネル形成領域は、導電路によって構成されており、
該導電路は、導体又は半導体から成る微粒子と、該微粒子と結合した有機半導体分子とによって構成され、ゲート電極に印加される電圧によって導電性が制御され、
微粒子と有機半導体分子とを結合させる前に、微粒子を、基体の表面と略平行な面内において２次元的に規則的に、且つ、充填状態にて配列することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２９】
ゲート絶縁層を構成する基体の一方の面上にソース／ドレイン電極を形成した後、
ソース／ドレイン電極の間の基体の一方の面上にチャネル形成領域を形成し、
次いで、ソース／ドレイン電極及びチャネル形成領域上に電気絶縁性の支持体を形成した後、
ゲート絶縁層を構成する基体の他方の面上にゲート電極を形成する工程から成り、
チャネル形成領域は、導電路によって構成されており、
該導電路は、導体又は半導体から成る微粒子と、該微粒子と結合した有機半導体分子とによって構成され、ゲート電極に印加される電圧によって導電性が制御され、
微粒子と有機半導体分子とを結合させる前に、微粒子を、基体の表面と略平行な面内において２次元的に規則的に、且つ、充填状態にて配列することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項３０】
ゲート絶縁層を構成する基体の一方の面上にチャネル形成領域を構成するチャネル形成領域構成層を形成した後、
チャネル形成領域構成層上に、チャネル形成領域を挟むようにソース／ドレイン電極を形成し、
次いで、ソース／ドレイン電極及びチャネル形成領域上に電気絶縁性の支持体を形成した後、
ゲート絶縁層を構成する基体の他方の面上にゲート電極を形成する工程から成り、
チャネル形成領域は、導電路によって構成されており、
該導電路は、導体又は半導体から成る微粒子と、該微粒子と結合した有機半導体分子とによって構成され、ゲート電極に印加される電圧によって導電性が制御され、
微粒子と有機半導体分子とを結合させる前に、微粒子を、基体の表面と略平行な面内において２次元的に規則的に、且つ、充填状態にて配列することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
本発明にあっては、微粒子は、導体としての金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、白金（Ｐｔ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）といった金属から成り、あるいは、これらの金属から構成された合金から成り、あるいは又、半導体としての硫化カドミウム（ＣｄＳ）、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）、テルル化カドミウム（ＣｄＴｅ）、ガリウム砒素（ＧａＡｓ）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、又は、シリコン（Ｓｉ）から成る構成とすることができる。尚、導体としての微粒子とは、体積抵抗率が１０-4Ω・ｍ（１０-2Ω・ｃｍ）のオーダー以下である材料から成る微粒子を指す。また、半導体としての微粒子とは、体積抵抗率が１０-4Ω・ｍ（１０-2Ω・ｃｍ）乃至乃至１０12Ω・ｍ（１０14Ω・ｃｍ）のオーダーを有する材料から成る微粒子を指す。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
本発明にあっては、有機半導体分子は、共役結合を有する有機半導体分子であって、分子の両端に、チオール基（−ＳＨ）、アミノ基（−ＮＨ2）、イソシアノ基（−ＮＣ）、シアノ基（−ＣＮ）、チオアセチル基（−ＳＣＯＣＨ3）、又は、カルボキシ基（−ＣＯＯＨ）を有することが好ましい。尚、チオール基、アミノ基、イソシアノ基、シアノ基、チオアセチル基は、Ａｕ等の導体としての微粒子に結合する官能基であり、カルボキシ基は半導体としての微粒子に結合する官能基である。また、分子の両端に位置する官能基は異なっていてもよく、両端の官能基の微粒子に対する結合性は近い方がより好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
具体的には、有機半導体分子として、例えば、構造式（１）の４，４’−ビフェニルジチオール（ＢＰＤＴ）、構造式（２）の４，４’−ジイソシアノビフェニル、構造式（３）の４，４’−ジイソシアノ−ｐ−テルフェニル、及び構造式（４）の２，５−ビス（５’−チオアセチル−２’−チオフェニル）チオフェン、構造式（５）の４，４’−ジイソシアノフェニル、構造式（６）のベンジジン（ビフェニル−４，４'−ジアミン）、構造式（７）のＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）、構造式（８）のビフェニル−４，４'−ジカルボン酸、構造式（９）の１，４−ジ（４−チオフェニルアセチリニル）−２−エチルベンゼン、構造式（１０）の１，４−ジ（４−イソシアノフェニルアセチリニル）−２−エチルベンゼン、あるいは、Bovine Serum Albumin、Horse Radish Peroxidase、antibody-antigen を例示することができる。これらは、いずれも、π共役系分子であって、少なくとも２箇所で微粒子と化学的に結合する官能基を有していることが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４１】
構造式（１）：４，４’−ビフェニルジチオール
2005210107.tif 000001
構造式（２）：４，４’−ジイソシアノビフェニル
2005210107.tif 000002
構造式（３）：４，４’−ジイソシアノ−ｐ−テルフェニル
2005210107.tif 000003
構造式（４）：２，５−ビス（５’−チオアセチル−２’−チオフェニル）チオフェン
2005210107.tif 000004
構造式（５）：４，４’−ジイソシアノフェニル
2005210107.tif 000005
構造式（６）：ベンジジン（ビフェニル−４，４'−ジアミン）
2005210107.tif 000006
構造式（７）：ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）
2005210107.tif 000007
構造式（８）：ビフェニル−４，４'−ジカルボン酸
2005210107.tif 000008
構造式（９）：１，４−ジ（４−チオフェニルアセチリニル）−２−エチルベンゼン
2005210107.tif 000009
構造式（１０）：１，４−ジ（４−イソシアノフェニルアセチリニル）−２−エチルベンゼン
2005210107.tif 000010
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７６】
［基体の表面処理］
第１の手段は、基体と金ナノ粒子との相互作用を考慮した手段である。自己組織化によって金ナノ粒子の２次元様の構造を形成させる際、金ナノ粒子と基体との相互作用が重要となる。金ナノ粒子の表面状態は、主にその表面を被覆している保護膜を構成する分子の性質によって決定される。それ故、様々な保護膜を有する金ナノ粒子、例えば表面に疎水性を有する保護膜（保護膜を構成する分子が例えばアルキル基を有するもの）が形成された金ナノ粒子を用い、あるいは、表面に親水性を有する保護膜（保護膜を構成する分子が、例えばカルボキシ基、アミノ基あるいは水酸基を有するもの）が形成された金ナノ粒子を用い、更には、微粒子を含む溶液から成る薄膜を形成する前に基体の表面処理を行うことで基体の表面状態を最適化し、金ナノ粒子及び基体の振る舞いを変えることができ、キャスト法の実行に最も適した条件を得ることが可能となる（T. Teranishi, et al., Adv. Mater., 2001, 13, 1699 参照）。ここで、ＳｉＯ2から成る基体の表面を親水化処理する場合、プラズマアッシング処理や、ピランハ溶液処理、酸素プラズマ処理、ＵＶ−オゾン処理による水酸基の導入を挙げることができる。一方、ＳｉＯ2から成る基体の表面を疎水化処理する場合、例えば、末端に疎水基を有する処理剤（例えば、ヘキサメチルジシラザン［（ＣＨ3）3ＳｉＮＨＳｉ（ＣＨ3）3］、オクタデシルトリクロロシラン［Ｃ18Ｈ37ＳｉＣｌ3］）による表面処理を行えばよい。