(57)【要約】  本発明の電界効果トランジスタは，内層と外層を有する２層以上のカーボンナノチューブと，カーボンナノチューブの両側に形成されたソース及びドレイン電極と，カーボンナノチューブのゲート形成領域に形成されたゲート電極とを有し，ゲート形成領域でカーボンナノチューブの外層が除去されて内層が露出され，当該露出された内層上にゲート電極が形成され，ソース及びドレイン電極とゲート電極との間のカーボンナノチューブは外層により被覆されている。外層がパッシベーション膜として機能し，表面の順位による影響を抑制する。
2007099642.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内層と外層を有する２層以上のカーボンナノチューブと，
前記カーボンナノチューブの両側に形成されたソース及びドレイン電極と，
前記カーボンナノチューブのゲート形成領域に形成されたゲート電極とを有し，
前記ゲート形成領域で前記カーボンナノチューブの前記外層が除去されて前記内層が露出され，当該露出された内層上に前記ゲート電極が形成され，前記ソース及びドレイン電極とゲート電極との間の前記カーボンナノチューブは前記外層により被覆されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項２】
請求項１において，前記内層及び外層の一方または両方は，少なくとも１層以上のカーボンナノチューブ層であることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項３】
請求項１において，前記露出された内層の少なくとも一部又は全部を被覆する絶縁膜が形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項４】
請求項１において，前記露出された内層の少なくとも一部または全部を被覆し，更に前記外層上に延在する絶縁膜が形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項５】
請求項３又は４において，前記ゲート電極が前記絶縁膜上に形成され，前記外層及び内層と電気的に絶縁されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項６】
請求項３又は４において，前記絶縁膜が前記ゲート形成領域で一部除去されて前記内層が露出され，当該絶縁膜が一部除去された内層上にショットキー接合を介して前記ゲート電極が形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項７】
請求項１において，前記ソース及びドレイン電極は前記内層と外層とに接続されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項８】
請求項１において，前記ゲート形成領域において，前記外層はカーボンナノチューブの全周囲にわたり除去され，前記ゲート電極が当該露出された内層の全周囲にわたり形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項９】
内層と外層を有する２層以上のカーボンナノチューブと，
前記カーボンナノチューブの両側に形成されたソース及びドレイン電極と，
前記カーボンナノチューブのゲート形成領域に形成されたゲート電極とを有し，
前記ゲート形成領域で前記カーボンナノチューブの前記外層が除去されて前記内層が露出され，当該露出された内層上に絶縁膜が形成され，前記露出された内層上に前記絶縁膜を介して又はショットキー接合を介して前記ゲート電極が形成され，前記ソース及びドレイン電極が前記外層と内層とに接触して形成され，前記ソース及びドレイン電極と前記絶縁膜との間の前記カーボンナノチューブは前記外層により被覆されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項１０】
カーボンナノチューブを有する電界効果トランジスタの製造方法において，
基板上に内層と外層を有する２層以上のカーボンナノチューブを形成する工程と，
前記カーボンナノチューブのゲート形成領域における前記外層を除去して内層を露出する工程と，
前記露出された内層上に絶縁膜を介してまたはショットキー接合を介してゲート電極を形成する工程と，
前記カーボンナノチューブの両側にソース及びドレイン電極を形成する工程とを有することを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０において，
更に，前記露出された内層上に前記絶縁膜を形成する工程を有し，
前記絶縁膜が前記露出された内層の全て又は一部を被覆し，更に前記外層上に延在するように形成されることを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１２】
請求項１０において，前記ソース及びドレイン電極が前記外層と内層に接続されるように形成されることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項１３】
請求項１０において，
さらに，前記カーボンナノチューブ上に前記ゲート形成領域に開口を有するマスク膜を形成する工程を有し，
前記外層の除去工程と，前記ゲート電極形成工程とが前記マスク膜を用いて行われることを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１４】
請求項１３において，
前記マスク膜の開口部が前記カーボンナノチューブ側の上面で第１の長さを有し下面で当該第１の長さよりも長い第２の長さを有し，
前記外層の除去は前記第１の長さの開口部をマスクにして行われ，前記絶縁膜の形成は前記第２の長さの開口部をマスクにして行われ，前記ゲート電極の形成は前記第１の長さの開口部をマスクに行われることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項１５】
内層と外層を有する２層以上のカーボンナノチューブと，
前記カーボンナノチューブの両側に形成された第１及び第２の電極と，
前記カーボンナノチューブの前記第１及び第２の電極間の領域に形成された絶縁膜と，
前記絶縁膜上に形成された被検出物を吸着する吸着物質層とを有し，
前記電極間領域で前記カーボンナノチューブの前記外層が除去されて前記内層が露出され，当該露出された内層上に前記絶縁膜が形成され，前記第１及び第２の電極と前記絶縁膜との間の前記カーボンナノチューブは前記外層により被覆されていることを特徴とするセンサ。
【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を用いた電界効果トランジスタとその製造方法及びバイオセンサに関し，特に，有効なパッシベーション構造を有する電界効果トランジスタとその製造方法及びセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ（Carbon Nano-Tube : CNT）を用いた電子素子の研究が盛んに行われている。カーボンナノチューブは，炭素原子の六角形の網目構造のグラフェンシートを円筒状に丸めた構造を基本とするもので，単層カーボンナノチューブや多層カーボンナノチューブが存在する。そして，カーボンナノチューブは，半導体と同様の広いバンドギャップを有することができ，半導体デバイスに利用できる電子材料となりうる。未だに基礎的な研究段階ではあるが，カーボンナノチューブの電子デバイスへの適用例が種々報告されている。【０００３】
例えば，特許文献１では，多層カーボンナノチューブに電気的に接続される電極の構造が提案されている。これによれば，電極を形成する直前にカーボンナノチューブを切削し，炭素原子と強い化学結合をする金属を切削したカーボンナノチューブ上に形成して電極を形成する。それにより，電極とカーボンナノチューブとの接触抵抗を低減して電子デバイスへの適用を試みている。【０００４】
また，特許文献２では，２層カーボンナノチューブの金属性の内層をゲート電極にし，半導体性の外層をチャネルにした電界効果トランジスタが提案されている。また，特許文献２には先行技術として，２層のカーボンナノチューブの半導体性の内層をチャネル領域にし，金属性の外層をゲート電極とした電界効果トランジスタも開示されている。
【特許文献１】ＷＯ  ０２／０６３６９３Ａ１
【特許文献２】特開２００４−１７１９０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一般にカーボンナノチューブをチャネル領域にした電界効果トランジスタは，キャリアが無散乱で移動するバリスティック伝導距離が長く，高速スイッチングが可能で高周波応答特性が向上するなどの優位性を有している。【０００６】
しかしながら，カーボンナノチューブは最内層で０．４ｎｍ程度と極めて細いため，その表面に形成される表面順位の影響を受けやすいという課題がある。つまり，表面に付着した不純物等による順位（トラップ）とカーボンナノチューブとの間で電荷の移動が繰り返されることに伴って，カーボンナノチューブでの電気伝導が影響を受け，トランジスタのＩＶ特性にノイズが重畳される。カーボンナノチューブの表面にパッシベーション膜を形成することが考えられるが，パッシベーション膜中またはその膜とカーボンナノチューブとの界面の順位（トラップ）を完全になくすことはできない。このようなトラップの存在は，カーボンナノチューブを利用したトランジスタの高速スイッチング特性，高周波特性，低雑音特性の優位性を失わせてしまう。【０００７】
シリコン半導体を利用したＭＯＳトランジスタではチャネル領域が面状であるので，多少の表面順位（トラップ）が存在していてもチャネル内の電界の移動への影響は少ない。しかし，１次元チャネル構造であるカーボンナノチューブの電界効果トランジスタでは，表面順位の影響は深刻である。したがって，カーボンナノチューブをチャネルに利用した電界効果トランジスタでは，その表面順位や界面順位の問題を解決することが必要になる。【０００８】
そこで，本発明の目的は，電気伝導特性に影響を与えるトラップの発生をなくすことができるカーボンナノチューブを利用した電界効果トランジスタとその製造方法及びセンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の目的を達成するために，本発明の第１の側面によれば，内層と外層を有する２層以上のカーボンナノチューブと，前記カーボンナノチューブの両側に形成されたソース及びドレイン電極と，前記カーボンナノチューブのゲート形成領域に形成されたゲート電極とを有し，前記ゲート形成領域で前記カーボンナノチューブの前記外層が除去されて前記内層が露出され，当該露出された内層上に前記ゲート電極が形成され，前記ソース及びドレイン電極とゲート電極との間の前記カーボンナノチューブは前記外層により被覆されていることを特徴とする電界効果トランジスタが提供される。【００１０】
上記に第１の側面において，好ましい態様によれば，前記ソース及びドレイン電極は前記内層と外層とに接続されていることを特徴とする。【００１１】
上記の目的を達成するために，本発明の第２の側面によれば，内層と外層を有する２層以上のカーボンナノチューブと，前記カーボンナノチューブの両側に形成されたソース及びドレイン電極と，前記カーボンナノチューブのゲート形成領域に形成されたゲート電極とを有し，前記ゲート形成領域で前記カーボンナノチューブの前記外層が除去されて前記内層が露出され，当該露出された内層上に絶縁膜が形成され，前記露出された内層上に前記絶縁膜を介して又はショットキー接合を介して前記ゲート電極が形成され，前記ソース及びドレイン電極が前記外層と内層とに接触して形成され，前記ソース及びドレイン電極と前記絶縁膜との間の前記カーボンナノチューブは前記外層により被覆されていることを特徴とする電界効果トランジスタが提供される。【００１２】
上記の目的を達成するために，本発明の第３の側面によれば，カーボンナノチューブを有する電界効果トランジスタの製造方法において，
基板上に内層と外層を有する２層以上のカーボンナノチューブを形成する工程と，
前記カーボンナノチューブのゲート形成領域における前記外層を除去して内層を露出する工程と，
前記露出された内層上に絶縁膜を介してまたはショットキー接合を介してゲート電極を形成する工程と，
前記カーボンナノチューブの両側にソース及びドレイン電極を形成する工程とを有することを特徴とする。【００１３】
上記第３の側面において，好ましい態様によれば，更に，前記露出された内層上に前記絶縁膜を形成する工程を有し，前記絶縁膜が前記露出された内層の全て又は一部を被覆し，更に前記外層上に延在するように形成されることを特徴とする。【００１４】
上記の目的を達成するために，本発明の第４の側面によれば，内層と外層を有する２層以上のカーボンナノチューブと，前記カーボンナノチューブの両側に形成された第１及び第２の電極と，前記カーボンナノチューブの前記第１及び第２の電極間の領域に形成された絶縁膜と，前記絶縁膜上に形成された被検出物を吸着する吸着物質層とを有し，前記電極間領域で前記カーボンナノチューブの前記外層が除去されて前記内層が露出され，当該露出された内層上に前記絶縁膜が形成され，前記第１及び第２の電極と前記絶縁膜との間の前記カーボンナノチューブは前記外層により被覆されていることを特徴とするセンサが提供される。
【発明の効果】
【００１５】
上記の発明によれば，カーボンナノチューブをチャネルに利用した電界効果トランジスタやセンサのパッシベーションを有効に行うことができ，高速動作，高周波応答特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本実施の形態における電界効果トランジスタの構成図である。
【図２】電界効果トランジスタの製造方法を示す断面図である。
【図３】電界効果トランジスタの製造方法を示す断面図である。
【図４】ショットキーゲート電極構造の電界効果トランジスタの構造断面図である。
【図５】本実施の形態におけるセンサの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１７】
１：基板              ２：絶縁膜              ３：多層カーボンナノチューブ
３ａ：外層チューブ    ３ｂ：内層チューブ      ５：ゲート絶縁膜
６：ゲート電極        ７，８：ソース，ドレイン電極
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下，図面にしたがって本発明の実施の形態について説明する。但し，本発明の技術的範囲はこれらの実施の形態に限定されず，特許請求の範囲に記載された事項とその均等物まで及ぶものである。【００１９】
カーボンナノチューブを利用した電界効果トランジスタは，カーボンナノチューブをチャネルに利用して高速動作，高電流密度動作などを可能にする。カーボンナノチューブを利用することで，第１に，キャリアが無散乱で移動するバリスティック伝導距離が長くなり，キャリアの平均速度を高くすることができる。つまり，バリスティック伝導ではフォノン散乱や不純物散乱などによる運動量緩和作用がなく，キャリアの平均速度が高くなる。キャリア速度の最大値はバンドの傾きの最大値で決まり，約５〜８×１０7ｃｍ／ｓに達し，シリコン半導体のＭＯＳトランジスタの反転層内のキャリア速度に比べて１桁高い。このような高速キャリアの発生は，トランジスタの高速スイッチング動作や高周波応答性能の向上につながる。第２に，カーボンナノチューブではエレクトロマイグレーションによる問題がないので，高い電流密度が実現でき，金属の約１００倍から１０００倍の電流密度が期待できる。第３に，基板の制約が少ない。つまり，従来の半導体材料では欠陥の少ない結晶基板が必要であったが，カーボンナノチューブは自己組織的に形成される材料であり，どのような基板上でもＣＶＤ法などにより形成することができる。よって，基板を安価なものにすることができる。第４に，カーボンナノチューブの非常に細い構造により一次元チャンネル構造が可能になり，短ゲート化に適している。つまり，一次元チャネル構造の周囲を取り囲むサラウンドゲート構造にすることができるので，従来の二次元チャネル構造のＦＥＴが持つショートチャネル効果，つまりゲート長が短くなるとゲート効果が弱まる効果が生じない。【００２０】
このように，カーボンナノチューブを利用した電界効果トランジスタは，高速動作可能で，高周波応答性能が高いが，カーボンナノチューブ自体がごく細い構造であるので，表面のトラップによる影響を受けやすい。【００２１】
［電界効果トランジスタの構造］
図１は，本実施の形態における電界効果トランジスタの構成図である。図１には，電界トランジスタの断面図と，その断面図の破線部分の拡大斜視図とが示されている。この斜視図に示されるとおり，本実施の形態の電界効果トランジスタは，２層以上の多層カーボンナノチューブ３を用いている。多層のカーボンナノチューブ３は，例えば，１層からなる内層３ｂと１層からなる外層３ａの２層ナノチューブ（Double Wall Nano Tube : DWNT）を使用する。ただし，内層及び外層のいずれか一方または両方が多層であっても良い。但し，カーボンナノチューブの層数をあまり増やすとバンドギャップが狭くなり半金属性を有することになるので，半導体性が得られる広いバンドギャップになる程度の少ない層数に限定される必要がある。【００２２】
本実施の形態では，ＤＷＮＴ３の内層３ｂをチャネルに用い，外層３ａをパッシベーション膜に用いるのが特徴である。そして，ＤＷＮＴ３の外層３ａをゲート電極形成領域９で除去して内層のチューブ３ｂを露出させ，その露出された内層チューブ３ｂにゲート電極６をゲート絶縁膜５を介して形成する。つまり，ゲート形成領域９では，内層のカーボンナノチューブ３ｂと，ゲート絶縁膜５と，ゲート電極６の積層構造になっている。また，ＤＷＮＴ３の両側では，外層３ａが一部除去され，外層３ａと露出された内層３ｂとの上にソース電極７とドレイン電極８が形成されオーミック接触が形成されている。したがって，ソース及びドレイン電極７，８とゲート電極６との間は，チャネルになる内層チューブ３ｂが外層チューブ３ａにより被覆されている。より詳細に言えば，ゲート絶縁膜５が，ゲート形成領域９で露出された内層チューブ３ｂ上と外層チューブ３ａの一部を被覆している。それにより，内層チューブ３ｂは，外層チューブ３ａにより完全に被覆されている。【００２３】
２層カーボンナノチューブ３は，内層３ｂに対して外層３ａが等距離（約０．３２ｎｍ）の空間領域を隔ててほぼ完全に包み込むように形成される。したがって，外層のチューブ３ａは，内層チューブ３ｂに対して理想的なパッシベーション膜となりうる。断面図に示されるとおり，内層チューブ３ｂは，ソース及びドレイン電極７，８とゲート絶縁膜５との間で，完全に外層３ａにより被覆される。そして，カーボンナノチューブ内には電荷が存在し半導体もしくは金属的な電気導電性を有するので，外層チューブ３ａの表面にトラップが形成されても，外層チューブ３ａ内の電荷が移動してトラップに捕捉される。その結果，内層チューブ３ｂ内を移動する電荷に対してトラップが影響を与えることは少なく，内層チューブのチャネルの電気伝導特性に影響を与えることはない。【００２４】
それに加えて，断面図に示されるとおり，ソース及びドレイン電極７，８とゲート電極直下の実効的なチャネルまでの間には，チャネルとなる内層チューブ３ｂに加えて外層チューブ３ａが存在する。ソース及びドレイン電極７，８と実効チャネル領域との間の電荷の移動が，内層チューブ３ｂに加えて外層チューブ３ａでも可能になるので，ソース，ドレイン抵抗を下げることができる。ソース電極から注入された電荷は，外層チューブ内も移動しながら空間領域をトンネル通過して内層チューブに移動する。実効チャネルからドレイン電極への電荷も同様にして移動する。したがって，外層チューブが存在することで電極間の寄生抵抗を下げることができる。【００２５】
［製造方法］
次に，本実施の形態における電界効果トランジスタの製造方法について説明する。【００２６】
図２，図３は，電界効果トランジスタの製造方法を示す断面図である。図２（ａ）に示されるように，シリコン基板２の表面にシリコン酸化膜などの絶縁膜２を形成し，その絶縁膜２の上に２層カーボンナノチューブ（ＤＷＮＴ）３を形成する。ＤＷＮＴ３の形成は，例えば，触媒金属を利用したＣＶＤ法によりＤＷＮＴを成長し，それを有機溶媒内に混合し，スピンコート法により基板表面に塗布する塗布法により行われる。または，ＤＷＮＴ３の形成は，絶縁膜２上にニッケルやコバルト，鉄などの遷移金属材料またはこれらを含む合金材料などの触媒金属を形成し所望の形状にパターンニングし，成長ガス（炭化水素系またはアルコール系）によるＣＶＤ法により触媒金属上にＤＷＮＴを成長させることによる。この成長で，Ｐ型の半導体性のＤＷＮＴが形成される。後者の方法によれば，ＤＷＮＴを基板上の所望の位置に所望の個数形成することができ，量産には適している。図２（ａ）の状態は，絶縁膜２上に所定の長さのＤＷＮＴ３が形成されている。ＤＷＮＴ３は，内層チューブ３ｂと外層チューブ３ａとが均一な空間領域を隔てて同軸円筒形に成長している。【００２７】
次に，図２（ｂ）に示されるとおり，基板１，２とＤＷＮＴ３上にレジスト層４をコーティングし，露光，現像工程を経てゲート電極形成領域（または実効チャネル領域）９に開口１０を形成する。この開口１０は，望ましくは，レジスト層４の上面側で長さＬ１に下面側で長さＬ２（＞Ｌ１）になるように逆Ｔ字型にする。そのための方法としては，下面側のレジスト層を塗布して第１の条件でベーキングし，その上に上面側のレジスト層を塗布して第１の条件とは異なる第２の条件でベーキングする。そして，ゲート電極形成領域９に対応したマスクパターンにより露光し，現像を行う。第１のベーキング条件では，露光感度が高く現像後の開口長さＬ２が大きくなり，第２のベーキング条件では，露光感度が低く現像後の開口長さＬ１がＬ２より小さくなるように，両ベーキング条件が設定される。【００２８】
次に，図２（ｃ）に示されるとおり，レジスト層４をマスクにしてＤＷＮＴ３のゲート電極形成領域９の外層チューブ３ａを除去する。このパターンニング工程では，弱い酸化プロセス，例えば，オゾン雰囲気中で遠紫外線（ＶＵＶ：Very Ultra Violet）をレジスト層４の開口１０を介してＤＷＮＴ３に照射することで，外層チューブ３ａを除去する。さらに，ＤＷＮＴ３の両端に電圧を加えて過電流を流しながら，上記の弱酸化雰囲気にすることで，開口１０の長さＬ１に対応した位置のみ最外層３ａを除去してもよい。この工程により，ゲート電極形成領域９において，内層チューブ３ｂを露出することができる。望ましくは，内層チューブ３ｂは全周囲にわたって露出される。【００２９】
そして，図３（ｄ）に示されるとおり，レジスト層４をマスクにしてゲート絶縁膜５を形成して，内層チューブ３ｂを全て被覆しさらに外層チューブ３ａの一部までも被覆する。ゲート絶縁膜の形成方法は，例えば，成長ガスが酸化ハフニウムのＣＶＤ法であり，トンネル現象が生じない程度の膜厚，例えば３〜５ｎｍの膜厚に形成する。ＣＶＤ法によれば，レジスト層４の開口長さＬ２をマスクにしてゲート絶縁膜５が成長するので，外層チューブ３ａの一部にまで延在して成長させることができる。このゲート絶縁膜５は，露出された内層チューブ３ｂの全外周にわたり成長されることが望ましい。【００３０】
さらに，レジスト層４をマスクにしてゲート絶縁膜５の上にゲート電極６を形成する。ゲート電極６の形成方法は，例えば，タングステンなどのメタルのスパッタリング法により行われ，例えば５００ｎｍの膜厚に形成する。これによれば，レジスト層の開口長さＬ１をマスクにしてゲート電極６が形成されるので，露出された内層チューブ３ｂ上にゲート電極をセルフアラインにより形成することができる。また，ゲート電極６は，露出された内層チューブ３ｂの全外周にわたり形成されることが望ましい。ただし，図面には示されていない。【００３１】
次に，図３（ｅ）に示されるとおり，レジスト層４を露光，現像によりパターニングして，ソース電極及びドレイン電極形成領域を露出する。そして，図３（ｆ）に示されるように，その露出されたＤＷＮＴ３の外層チューブ３ａを前述の弱い酸化プロセス等により除去して，内層チューブ３ｂを露出する。【００３２】
そして最後に，図３（ｇ）に示されるとおり，レジスト層４をマスクにして，ＤＷＮＴの内層チューブ３ｂと外層チューブ３ａ上にソース電極７，ドレイン電極８を形成する。このソース及びドレイン電極７，８は，チタンとその上の金による積層構造になるようにスパッタリング法により，例えば５００ｎｍの膜厚に形成される。下層のチタンとＤＷＮＴのカーボンとが反応してチタンカーバイド化し，オーミックコンタクトが形成される。【００３３】
［ショットキーゲートの例］
上記の実施の形態では，チャネル上にゲート絶縁膜を介してゲート電極を形成した電界効果トランジスタを説明した。その変形例として，チャネルの内層チューブ上にショットキー接合を介してゲート電極を形成した例を説明する。【００３４】
図４は，ショットキーゲート電極構造の電界効果トランジスタの構造断面図である。図１の断面図と異なるところは，絶縁膜５が部分的に除去されて内層チューブ３ｂが露出され，ゲート電極６がその露出された内層チューブ３ｂに直接形成されている。このゲート電極６は，前述と同様に，タングステン金属層であり，内層チューブ３ｂとの界面にはショットキー接合が形成される。それ以外は，図１と同じ構造である。また，図２，図３に示した工程において，図３（ｄ）にて絶縁膜５の一部を除去するパターニング工程が追加されることで，同様にして製造することができる。【００３５】
図４のショットキー電極構造の場合も，ゲート電極６とソース及びドレイン電極７，８との間のＤＷＮＴには，外層チューブ３ａが存在し，パッシベーション膜としてチャネルの内層チューブ３ｂを保護する。さらに，外層チューブが存在することで，ソース，ドレイン寄生抵抗を低減することができる。なお，絶縁膜５を形成することで，ゲート電極６とチャネルの内層チューブ３ｂとの間にのみショットキー接合を形成し，そこでゲートアクションを生じさせることができる。【００３６】
［センサ］
図５は，本実施の形態におけるセンサの構成を示す断面図である。このセンサの構成は，図１のゲート絶縁膜を有する電界効果トランジスタのゲート電極６に代えて，被検出物質を吸着する吸着物質層１６を絶縁膜５の上に有する。それ以外の構成は，図１と同じである。【００３７】
吸着物質層１６は，絶縁膜５の表面に吸着物質を塗布することで形成される。例えば，水素ガスを被検出物質とする場合は，吸着物質は，白金やパラジウムなどである。また，特定のバイオ物質を被検出物質とする場合は，これを吸着する物質であり，例えば，吸着物質が抗原のタンパク質で被検出物質が抗体のタンパク質である。【００３８】
このようなセンサでは，吸着物質層１６に被検出物質が吸着するとそれに伴って吸着物質層１６内の電荷量が変化し，その変化が第１及び第２の電極７，８間のカーボンナノチューブ３の電気伝導度の変化を誘発し，それが電気信号として検出可能になる。かかるセンサにおいても，本実施の形態では，ＤＷＮＴ３の外層チューブをパッシベーション膜に利用して表面のトラップによる影響を抑え，検出感度を高めることができる。【００３９】
また，上記の実施の形態では，２層カーボンナノチューブを例にして説明したが，半導体性を有する限度において，内層チューブが２層以上，または外層チューブが２層以上であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明によれば，カーボンナノチューブをチャネルに利用した電界効果トランジスタ及びセンサのパッシベーションを有効に行うことができ，高速動作，高周波応答特性の向上を図ることができる。
【図１】
2007099642.tif 000003
【図２】
2007099642.tif 000004
【図３】
2007099642.tif 000005
【図４】
2007099642.tif 000006
【図５】
2007099642.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成20年6月6日(2008.6.6)
【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】
内層と外層を有する２層以上のカーボンナノチューブと，
前記カーボンナノチューブの両側に形成されたソース及びドレイン電極と，
前記カーボンナノチューブのゲート形成領域に形成されたゲート電極とを有し，
前記ゲート形成領域で前記カーボンナノチューブの前記外層が除去されて前記内層が露出され，当該露出された内層上に前記ゲート電極が形成され，前記ソース及びドレイン電極とゲート電極との間の前記カーボンナノチューブは前記外層により被覆されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項２】
請求項１において，前記露出された内層の少なくとも一部又は全部を被覆する絶縁膜が形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項３】
請求項１において，前記露出された内層の少なくとも一部または全部を被覆し，更に前記外層上に延在する絶縁膜が形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項４】
請求項２又は３において，前記ゲート電極が前記絶縁膜上に形成され，前記外層及び内層と電気的に絶縁されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項５】
請求項２又は３において，前記絶縁膜が前記ゲート形成領域で一部除去されて前記内層が露出され，当該絶縁膜が一部除去された内層上にショットキー接合を介して前記ゲート電極が形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項６】
請求項１において，前記ソース及びドレイン電極は前記内層と外層とに接続されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項７】
内層と外層を有する２層以上のカーボンナノチューブと，
前記カーボンナノチューブの両側に形成されたソース及びドレイン電極と，
前記カーボンナノチューブのゲート形成領域に形成されたゲート電極とを有し，
前記ゲート形成領域で前記カーボンナノチューブの前記外層が除去されて前記内層が露出され，当該露出された内層上に絶縁膜が形成され，前記露出された内層上に前記絶縁膜を介して又はショットキー接合を介して前記ゲート電極が形成され，前記ソース及びドレイン電極が前記外層と内層とに接触して形成され，前記ソース及びドレイン電極と前記絶縁膜との間の前記カーボンナノチューブは前記外層により被覆されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
【請求項８】
カーボンナノチューブを有する電界効果トランジスタの製造方法において，
基板上に内層と外層を有する２層以上のカーボンナノチューブを形成する工程と，
前記カーボンナノチューブのゲート形成領域における前記外層を除去して内層を露出する工程と，
前記露出された内層上に絶縁膜を介してまたはショットキー接合を介してゲート電極を形成する工程と，
前記カーボンナノチューブの両側にソース及びドレイン電極を形成する工程とを有することを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項９】
請求項８において，
さらに，前記カーボンナノチューブ上に前記ゲート形成領域に開口を有するマスク膜を形成する工程を有し，
前記外層の除去工程と，前記ゲート電極形成工程とが前記マスク膜を用いて行われることを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
【請求項１０】
内層と外層を有する２層以上のカーボンナノチューブと，
前記カーボンナノチューブの両側に形成された第１及び第２の電極と，
前記カーボンナノチューブの前記第１及び第２の電極間の領域に形成された絶縁膜と，
前記絶縁膜上に形成された被検出物を吸着する吸着物質層とを有し，
前記電極間領域で前記カーボンナノチューブの前記外層が除去されて前記内層が露出され，当該露出された内層上に前記絶縁膜が形成され，前記第１及び第２の電極と前記絶縁膜との間の前記カーボンナノチューブは前記外層により被覆されていることを特徴とするセンサ。
【国際調査報告】
2007099642.tif 000008
2007099642.tif 000009
2007099642.tif 000010