(57)【要約】本発明は、基板、１つ以上の小領域を有する基板の表面にある触媒層、および基板の表面に対して平行となる、触媒層の表面にある少なくとも１つのナノチューブを備えるナノチューブ配列構造に関するものである。また、ナノチューブ配列構造は、基板とナノチューブとの間の電気的絶縁層、および少なくとも１つのナノチューブの端部が、電気的絶縁層に存在し、その中央部が、露出している形状を有している。本発明は、このナノチューブ配列構造の生成方法にも関するものでもある。
2004533936.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
この基板の表面にあり、１つ以上の小領域を有する触媒層と、
この基板の表面に対して平行に、触媒層の表面に配される少なくとも１つのナノチューブと、
細孔とを備えており、
この細孔が、触媒層から生じ、基板の表面に対して平行となるナノチューブの成長方向を、予め決定するために用いられているナノチューブ配列構造。
【請求項２】
さらに電気的絶縁層を、上記基板と上記触媒層との間に備える請求項１に記載のナノチューブ配列構造。
【請求項３】
上記電気的絶縁層は、少なくとも１つのナノチューブの端部部分が、電気的絶縁層にあり、その中央部が、露出した形状を備えている請求項２に記載のナノチューブ配列構造。
【請求項４】
上記触媒層の小領域が相互に遮断されているおよび／または上記ナノチューブが相互に遮断されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のナノチューブ配列構造。
【請求項５】
上記ナノチューブを個別に制御および／または読み出せる回路装置をさらに備える請求項１〜４のいずれかに１項に記載のナノチューブ配列構造。
【請求項６】
さらに上記触媒層の小領域の少なくとも１つが、他の電気的絶縁層によって、少なくとも部分的に取り囲まれている請求項１〜５のいずれか１項に記載のナノチューブ配列構造。
【請求項７】
間に上記触媒層が配置されている電気的絶縁層と他の電気的絶縁層とが、基板の表面に対して平行となるナノチューブの成長方向を、予め決めるために用いられる細孔を形成するように、触媒層を越えて側方に突出している請求項６に記載のナノチューブ配列構造。
【請求項８】
上記電気的絶縁層および／または他の電気的絶縁層が、窒化シリコンおよび二酸化シリコンという物質のうちの１つ、またはそれらの組み合わせにより形成されている請求項７に記載のナノチューブ配列構造。
【請求項９】
さらに、上記触媒層の小領域の少なくとも１つが、拡散防止用の層により、少なくとも部分的に取り囲まれている請求項１〜８のいずれか１項に記載のナノチューブ配列構造。
【請求項１０】
上記拡散防止用の層が、窒化タンタルにより形成されている請求項９に記載のナノチューブ配列構造。
【請求項１１】
上記触媒層が、ニッケル、鉄、およびコバルトという物質のうちの１つ、またはそれらの組み合わせにより形成されている請求項１〜１０のいずれか１項に記載のナノチューブ配列構造。
【請求項１２】
上記触媒層の小領域が、相互に平行に配列されている請求項１〜１１のいずれか１項に記載のナノチューブ配列構造。
【請求項１３】
上記配列構造が、ガスセンサーとして使用される請求項１〜１２のいずれか１項に記載のナノチューブ配列構造。
【請求項１４】
さらに、上記基板に集積されている、少なくとも１つのナノチューブの電気抵抗を記録するための手段を有する請求項１〜１３のいずれか１項に記載のナノチューブ配列構造。
【請求項１５】
上記ナノチューブが、カーボンナノチューブである請求項１〜１４のいずれか１項に記載のナノチューブ配列構造。
【請求項１６】
Ｂ：１つ以上の小領域を備える触媒層を、層配列構造の表面に塗布し、
Ｆ：少なくとも１つのナノチューブが、層配列構造の表面に対して平行に配列されるように、少なくとも１つのナノチューブを、触媒層の小領域の表面の露出している部分において成長させ、
触媒層から生じ、基板の表面に対して平行となるナノチューブの成長方向を、細孔を使用することによって、予め決定するナノチューブ配列構造の生成方法。
【請求項１７】
Ａ：さらに、基板に電気的絶縁層を塗布することによって、層配列構造を形成する請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
Ｃ：さらに、他の電気的絶縁層が触媒層の小領域の少なくとも一部を、少なくとも部分的に覆うように、他の電気的絶縁層を、層配列構造の表面の少なくとも一部に塗布する請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
Ｄ：さらに、トレンチを、上記層配列構造の表面領域にエッチングする請求項１６〜１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
Ｅ：電気的絶縁層および他の電気的絶縁層が触媒層を越えて側方に突出し、その結果として、基板の表面に対して平行となるナノチューブの成長方向を予め決定する細孔が生成されるように、さらに上記触媒層を部分的にエッチバックする請求項１６〜１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
Ａ：基板に電気的絶縁層を塗布することにより、層配列構造を形成し、
Ｂ：１つ以上の小領域を備える触媒層を、層配列構造の表面に塗布し、
Ｃ：他の電気的絶縁層が、触媒層の小領域の少なくとも一部を、少なくとも部分的に覆うように、他の電気的絶縁層を、層配列構造の表面の少なくとも一部に塗布し、
Ｄ：トレンチを、上記層配列構造の表面領域にエッチングし、
Ｅ：電気的絶縁層および他の電気的絶縁層が、触媒層を越えて側方に突出し、その結果として、基板の表面に対して平行となるナノチューブの成長方向を予め決定する細孔が生成されるように、上記触媒層を部分的にエッチバックし、
Ｆ：少なくとも１つのナノチューブが、層配列構造の表面に対して平行に配列されるように、少なくとも１つのナノチューブを、触媒層の小領域の表面の露出している部分に成長させるという順序である請求項１６〜２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
上記順序のステップＤを、ステップＡの後、且つステップＢの前に行う請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
さらに、上記触媒層の少なくとも１つの小領域と、この触媒層の少なくとも１つの小領域に隣接する層との間に、拡散防止用の少なくとも１つの層を、少なくとも部分的に挿入する請求項１６〜２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
上記電気的絶縁層および／または他の電気的絶縁層を、窒化シリコン、および二酸化シリコンという物質のうちの１つ、またはそれらの組み合わせにより形成する請求項１８〜２３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２５】
上記拡散防止用の層を、窒化タンタルにより形成する請求項２３または２４に記載の方法。
【請求項２６】
上記触媒層を、ニッケル、鉄、およびコバルトという物質のうちの１つ、またはそれらの組み合わせにより形成する請求項１６〜２５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２７】
まず、触媒物質の層を塗布し、次に、これを電子線リソグラフィーを用いてパターン化することにより、１つ以上の小領域を有する触媒層を、層配列構造の表面に塗布する請求項１６〜２６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２８】
上記少なくとも１つのナノチューブが、触媒層の小領域の表面の露出している部分に、気相エピタキシーにより成長する請求項１６〜２７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２９】
上記少なくとも１つのナノチューブが、カーボンナノチューブである請求項１６〜２８のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ナノチューブ配列構造（ナノチューブアレイ）（Nanoroehren-Anordnung）およびナノチューブ配列構造の生成方法に関するものである。
【０００２】
従来からのシリコンの超小型電子技術では、小型化がさらに進んでおり、その小型化もやがて限界に達する。特に、現在では１チップあたり数億にも達するような、より小さく、より密集して配置可能なトランジスタが開発されているが、その開発において、今後１０年間で原理的に物理的問題が生じ、その開発は限界に直面する。つまり、最小寸法（Strukturabmessungen）が８０ｎｍを下回ると、構成部材は、量子効果（Quanteneffekte）の破壊的な影響を受け、約３０ｎｍの寸法（Dimensionen）でこれらの影響が支配的になる。また、チップにある構成部材の集積密度が上昇すると、発生する余熱（Abwaerme）が著しく増加する。
【０００３】
そこで、従来の半導体電子技術に対する有力な後継技術として、カーボンナノチューブが知られている。この技術に関する概要は、例えば、［１］に記載されている。
【０００４】
ところで、ナノチューブは、単層（einwandige）または、多層の（mehrwandige）チューブ形状である炭素化合物である。多層ナノチューブの場合、内部ナノチューブの少なくとも１つが、外部ナノチューブによって同軸で取り囲まれている。単層ナノチューブの一般的な直径は、１ナノメートルである。これに対して、ナノチューブの長さは、数百ナノメートルでもよい。大抵の場合、ナノチューブの端部は、それぞれ半分のフラーレン分子（Fulleren-Molekuelteil）によって仕切られている。
【０００５】
また、拡張されたπ電子システムおよびナノチューブの幾何学的構造により、電気伝導率が良好になる。従って、ナノチューブは、ナノメートルの範囲の寸法を有する回路構成（Schaltkreisen）に適している。また、［２］によって、カーボンナノチューブの導電率は、同じ寸法（Abmessung）の金属の導電率を大きく越えることが知られている。
【０００６】
ナノチューブの直径および対掌性（Chiralitaet）は、ナノチューブの導電率が依存するパラメータである。さらにまた、ナノチューブの導電率は、電場を印加する、および／または窒化ホウ素によってナノチューブを添加すること（Dotieren）により変更できる。後者の場合、ホウ素原子と窒素原子とにより添加されているナノチューブ、すなわち窒化ホウ素ナノチューブに関しては一般的なことである。
【０００７】
また、ナノチューブの導電率や、上記したような導電率の調節可能性に基づき、ナノチューブは、幅広い用途、例えば、集積回路における接続技術、超小型電子構成部品、および電子エミッタ）に適している。
【０００８】
さらに、〔３〕により、ナノチューブが、気体（例えば、酸化窒素ガス（ＮＯ２）またはアンモニアガス（ＮＨ３）など）の影響を受けると、このナノチューブの電気抵抗は、数秒内で、約３桁変化するということが公知である。また、ＮＨ３雰囲気では、ナノチューブの導電率が下がる。このことは、価電子帯エッジ（Valenzbandkante）において、ナノチューブのフェルミレベルをかなり下げるようにシフトし、合成荷電粒子（Ladungstraegern）が欠乏することにより説明される。逆に、ナノチューブが、約２００ｐｐｍの濃度のＮＯ２雰囲気にさらされると、ナノチューブの伝導率が、約３等桁だけ上昇する。このことは、ナノチューブのフェルミエネルギーが、価電子帯の付近へシフトされ、その結果、ナノチューブにおける荷電粒子の数が増えるということにより説明される。
【０００９】
超小型電子技術において、ナノチューブを使用するには、大抵の場合、ナノチューブが、基板の特定の場所で所定の方法によって塗布される（aufzubringen）ことが望ましい。例えば、ナノチューブは、互いに電気的に分断されている、集積回路素子の２つの導体レベル（Leiterebene）を接続するために、導体として用いられ得る。このためには、ナノチューブが、対応する電気的に接続したい場所にのみ成長し、その一方で、電気的な短絡を回避するために、基板の他の領域にナノチューブが無いということが必要である。
【００１０】
この目的を達成するため、ナノチューブの成長を促進させる金属（例えば、鉄）を、スパッタリング方法（Sputterverfahrens）を用いて、例えば、フォトレジストによりパターン化された基板に塗布することが公知である。それから続いて、リフトオフ方法（Lift-off-Verfahren）を使用して、パターン化されたフォトレジスト、およびその上に存在する金属が取り除かれる。このことにより、金属物質は、基板の前もって露出された場所にのみ残る。そして残っている、触媒作用のある金属が、ナノチューブの成長用基質（Matrix zum Aufwachsen）として使用する。
【００１１】
また、気相析出法（「化学蒸着」"chemical vapour deposition", ＣＶＤ）が、カーボンナノチューブの製造方法として公知である。ＣＶＤ方法の場合、その成分と添加物とが、適切な搬送ガスとともに反応空間で接触する。なお、この反応空間において、基板での堆積が生じる。カーボンナノチューブを生成するため、ＣＶＤ方法では、メタン（ＣＨ４）またはその代わりに、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）を、炭素源（Kohlenstoffquelle）として頻繁に使用する。
【００１２】
また、ナノチューブ、および、ナノワイヤー（Nanodraehten）を、ＣＶＤ方法を使用して、触媒作用面に生成する方法が、例えば、［４］および［５］に記載されている。これらに記載の方法により、基板に対して垂直な状態で配置されているカーボンナノチューブが生成される。
【００１３】
しかしながら、［４］に記載されている方法の場合、基板が、アルミニウム製でなければならない。このように物質の条件が制限されることは不利なことである。さらに、［４］に記載の方法は、約５０ｎｍの直径を有する比較的大きな多層カーボンナノチューブとなる。また、上記した方法を用いて生成されるカーボンナノチューブも、基板に対して垂直に方向付けられているので、従来のシリコン超小型電子機器という制限された範囲においてのみ集積できる。
【００１４】
［５］に記載のカーボンナノチューブの生成方法では、高密度にまとまったブロックにおけるカーボンナノチューブの配列構造となる。これらのブロックは、マスク（Maske）により蒸着された触媒（例えば、鉄）により規定される。しかし、上記生成方法を用いて規則的な配列を生成することは困難である。なぜならば、同じく、基板の表面に対して垂直に方向付けられているナノチューブしか生成できないので、ナノチューブを従来のシリコン超小型電子機器に繋げる方法に対しては、相当の制限が加えられる。
【００１５】
要するに、従来技術による、公知のカーボンナノチューブの配列構造の生成方法には、いくつかの不利点がある。例えば、上記方法に基づいて生成されるナノチューブは、基板の表面に対して垂直に方向付けられている。さらに、公知の方法では、構造的に規定されたナノチューブ配列構造を生成することは困難である。また、触媒物質の表面のナノチューブに関する成長方向（Aufwachsrichtung）は、正確に規定されない。つまり、その結果としての規則の欠如（geringe Ordnungsgrad）と、ナノチューブが基板表面に対して垂直に方向付けられているという事実とによって、従来技術による、公知のナノチューブの配列構造は、従来のシリコン超小型電子機器に繋げることは困難であるか、もしくは繋げることができない。
【００１６】
また、［６］により、基板に触媒の島（Katalysatorinseln）が形成されることが公知となっている。ＣＶＤ方法を使用することにより、ある触媒島から成長するカーボンナノチューブが、偶然、第２の触媒島の方向に成長すると、２つの触媒島と連結されているカーボンナノチューブが形成されることがある。従って、［６］の場合にも同様に、空間的に十分に、好適に規定されているナノチューブの配列構造を生成できない。
【００１７】
本発明の目的は、空間的に好適に規定され、平面的に方向付けられたナノチューブ配列構造を提供することである。
【００１８】
本目的は、独立特許請求項に基づく特徴を有するナノチューブ、およびナノチューブ配列構造の製造方法により達成される。
【００１９】
ナノチューブ配列構造は、基板、この基板の表面に位置し、１つ以上の小領域（Teilbereiche）を有する触媒層、およびこの触媒層の表面に位置し、基板の表面に対して平行に配置されている少なくとも１つのナノチューブを備えている。
【００２０】
また、少なくとも１つのナノチューブが、基板の表面に対して平行に配置されていることにより、少なくとも１つのナノチューブの平面的な配列構造となる。それゆえ、本発明のナノチューブ配列構造は、従来のシリコン超小型電子機器への接続に適している。従って、本発明により、ナノチューブ配列構造が、巨視的な半導体電子機器に電子的に結合されることが可能となる。
【００２１】
さらに、本発明に基づくナノチューブ配列構造は、電気的絶縁層を、基板と触媒層との間に備えていてもよい。この電気的絶縁層は、少なくとも１つのナノチューブの端部が、電気的絶縁層に存在し、その中間部が、露出している形状（Topographie）を有していることが好ましい。
【００２２】
少なくとも１つのナノチューブの表面が部分的に露出していることにより、ナノチューブの露出している表面を、活性感知表面（aktive Sensoroberflaeche）として使用できる。例えば、ナノチューブの露出している表面は、このナノチューブ配列構造を取り巻く気圧に作用的に接触するようになる。そして、上述のように、特定のガス（例えば、ＮＯ２またはＮＨ３）の存在下において、ナノチューブの電気抵抗は著しく変化する。従って、結果としてナノチューブが、露出させられること（Freiliegen）により、ナノチューブ配列構造は、様々なセンサー（in der Sensorik）の適用において、用いることができる。
【００２３】
さらに、ナノチューブ配列構造において、触媒層の小領域は、相互に電気的に遮断されていてもよい。また、これとは関係なく、相互に電気的に遮断されているような配列のナノチューブでもよい。
【００２４】
ナノチューブ配列構造が、相互に電気的に遮断されている触媒層の複数の小領域、および／または（bzw.）複数の相互に電気的に遮断されているナノチューブを備えている場合、複数のナノチューブは、電気回路の構成部材（例えは、導電体）として、および／またはセンサーとして、相互に依存せずに並行して使用することができる。
【００２５】
相互に遮断されているナノチューブは、本発明のナノチューブ配列構造に基づき、平面形状にて備えられている。すなわち、相互に遮断されているナノチューブは、基板の表面に対して平行に配置されている。それらは、相互に平行であり、それぞれ互いに間隔を開けて配置されていることが好ましい。この配列構造により、ナノチューブの力学的安定性（mechanische Stabilitaet）が向上する。なぜなら、後者は、水平方向に配置されているからであり、その結果、感度のよいナノチューブが折れてしまうということが確実に防止される。これに対して、従来技術に基づくナノチューブは、基板表面から垂直に突出しているので、力学的な破損のおそれがある。本発明のナノチューブ配列構造は、実験室の条件下において使用できるほどに、力学的に十分に頑強である。
【００２６】
さらにまた、ナノチューブ配列構造は、ナノチューブを個々に制御（ansteuerbar）、および／または、読み出す（auslesbar）ことができる回路装置をさらに備えていてもよい。従って、例えば、回路装置を使用して、ナノチューブのそれぞれの電気抵抗を、個別に記録できる。なお、回路装置は、従来の超小型電子回路でもよい。これにより、ナノチューブ配列構造は、従来の超小型電子回路に接続されている。また、平面的で、水平なナノチューブ配列構造は、シリコン超小型電子機器に集積するために特によく適している。特に、超小型電子機器は、少なくとも１つのナノチューブが配置されている基板に、集積された回路として備えられていてもよい。
【００２７】
また、触媒層の小領域の少なくとも１つは、他の電気的絶縁層によって、少なくとも部分的に取り囲まれていてもよい。特に、間に触媒層が配置されている電気的絶縁層と他の電気的絶縁層とは、基板の表面に対して平行となるナノチューブの成長方向を予め決定する細孔を形成するために、触媒層を越えて側方に突出している。具体的には、水平な細孔は、ナノチューブの成長のためのテンプレート（Schablone）として機能する。また、細孔は、電気的絶縁層と、他の電気的絶縁層とにより形成され、触媒層を越えて両側に突出している２つの壁により形成される。そして、第１電気的絶縁層と第２電気的絶縁層とによって、触媒層の大部分は覆われており、この触媒層の小さな表面領域だけが露出したままである。また、この露出している表面領域は、基板表面に対して、垂直に方向付けられている。触媒層のこの表面に、ナノチューブを成長させる場合、成長方向は、配列の幾何学的性質（Geometrie）によって予め決められている。カーボンナノチューブは、触媒層の露出している表面に対して、垂直な方向に成長する。従って、ナノチューブの成長方向は水平となる。すなわち、ナノチューブは、基板の表面に対して平行な方向に成長する。触媒層を越えて、両側で突出している第１および第２の電気的絶縁層は、ナノチューブの成長（Nanoroehre fuer den Aufwachsvorgang）を力学的に誘導する。その結果、基板の表面に対して平行な水平方向にこの成長が生じる。成長方向を、細孔の幾何学的性質により予め決めておけるということにより、カーボンナノチューブの規定された構造を実現できる。この高度な構造的な規定は、ナノチューブ配列構造が、従来のシリコン超小型電子機器に接続される場合において有利となる。
【００２８】
さらに、本発明に基づくナノチューブ配列構造は、従来技術に基づくような約５０ｎｍの直径を有する束ではなく、個々のナノチューブが提供されるということにおいても有利である。また、細孔の周期的な供給により、ナノチューブの周期的な配列も可能である。また、これに関しては、細孔の寸法（Ausdehnung）が、十分小さくなるように選択されるので、細孔内または細孔から単層ナノチューブのみが成長するということを強調しておく。
【００２９】
電気的絶縁層および／または他の電気的絶縁層は、窒化シリコンおよび二酸化シリコンという物質のうちの１つ、またはこれらの組み合わせにより相互に独立して形成されていることが好ましい。これら物質は、ナノチューブの成長のための触媒機能を有さない。このため、これらの物質の選択は、各ナノチューブが、細孔の内部において空間的に正確に規定されている領域、すなわち、触媒層の表面で成長するということを保証する。
【００３０】
本発明のナノチューブ配列構造において、触媒層の小領域の少なくとも１つが、拡散（Diffusion）防止用の層によって、少なくとも部分的に取り囲まれていてもよい。具体的には、触媒層の小領域の少なくとも一つを、少なくとも部分的に取り囲んでいる拡散防止用の層は、触媒物質が、隣接層に拡散する（eindiffundiert）こと、もしくは、隣接層の物質が、この触媒層に拡散することを防止する。特に、触媒作用のある金属は、（例えば、接続されている回路の）シリコン層に拡散する傾向があるということが公知である。拡散防止用の層によって、ナノチューブ配列構造の耐用年数が増し、その機能性の維持（Funktionsweise）が保障される。なお、拡散防止用の層は、窒化タンタル物質であることが好ましい。
【００３１】
また、触媒層は、ニッケル、鉄、および、コバルトという物質のうちの１つまたはこれらの組み合わせにより形成されていることが好ましい。あるいは、他の適切ないかなる物質、特にナノチューブの成長を促進する他のいかなる金属も使用できる。
【００３２】
また、触媒層の小領域が、基板の表面において、相互に平行に配列されていることが好ましい。この平行な配列により、平行して配列されている細孔の形成が可能となる。
【００３３】
また、ナノチューブ配列構造は、ガスセンサーとして使用できる。この目的で使用するためには、ほぼ露出した表面を有するナノチューブが必要である。２つの電極は、少なくとも１つのナノチューブを介して電気的に接続されている。力学的に安定させることを目的として、少なくとも１つのカーボンナノチューブの端部が、力学的に頑強な表面（例えば、電気的絶縁層）に配列されていてもよい。また、既述のナノチューブ配列構造が、基板（例えば、シリコンウエハー）に塗布されてもよい。また、２つの電極の間において、電気抵抗を記録するための手段を用いて、少なくとも１つのナノチューブの抵抗を記録することができる。
【００３４】
ガスセンサーとしてのナノチューブ配列構造の使用は、上記した物理的効果を利用している。つまり、この物理的効果によって、ナノチューブが、ガス雰囲気（Gasatmosphaere）（例えば、酸化窒素（ＮＯ２）、または、アンモニア（ＮＨ３））にさらされると、ナノチューブの電気的抵抗が、数秒内に、約３桁変化する。ガスセンサーとして使用される本発明のナノチューブ配列構造は、上記した２気体の検知に制限されるものではなく、存在することによって、ナノチューブの電気抵抗を変化させる他の気体（例えば、酸素（Ｏ２））も検出できるということを強調しておく。本発明のナノチューブ配列構造は、特定のガスに関して選択的に十分に反応する、十分に頑強なガスセンサーを提供する。
【００３５】
２つの導電性の電極、およびナノチューブが、例えば、半導体チップ（例えば、ＣＭＯＳチップ）に集積されていてもよいということをさらに付け加えておく。なお、電気抵抗の記録手段は、例えば、電気抵抗器（Ohmmeter）でもよい。
【００３６】
また、このナノチューブ配列構造でのナノチューブは、カーボンナノチューブでもよい。
【００３７】
ナノチューブ配列構造を生成するための方法ステップを、明確にするために以下では大文字で示す。
【００３８】
この方法のステップＢにおいて、触媒層が、層配列構造（Schichtanordnung）の表面に塗布される。この場合、触媒層は、１つ以上の小領域を備えている。
【００３９】
ステップＦにおいて、少なくとも１つのナノチューブは、少なくとも１つのナノチューブが層配列構造の表面に対して平行な配列となるように、触媒層の小領域の表面の露出している部分において成長する。
【００４０】
さらに、ナノチューブ配列構造を生成するための本方法の場合、次のステップＡにおいて、ステップＢで言及した層配列構造が、電気的絶縁層を基板に塗布させることによって形成されてもよい。
【００４１】
また、ステップＣにおいて、他の電気的絶縁層は、他の電気的絶縁層が触媒層の小領域の少なくとも１つを、少なくとも部分的に覆うように、層配列構造の表面の少なくとも一部分に塗布され得る。
【００４２】
さらに、ステップＤにおいて、トレンチ（Grabens）が、層配列構造の表面領域にエッチングされ得る。
【００４３】
ステップＥにおいて、電気的絶縁層および他の電気的絶縁層が、触媒層を越えて側面に突出するように、触媒層を部分的にエッチバックできる。その結果、基板の表面に対して平行となるナノチューブの成長方向を、予め決定する細孔が、ナノチューブ成長用の誘導として生成される。
【００４４】
ステップＦにおいて、少なくとも１つのナノチューブは、少なくとも１つのナノチューブが層配列構造の表面に対して平行に配されるように、触媒層の小領域の表面の露出している部分に成長する。
【００４５】
ナノチューブ配列構造の生成に関する、本発明の好ましい構成に基づき、上記ステップＡ〜Ｆを以下の順序で行う。
【００４６】
まず、ステップＡにおいて、層配列構造は、電気的絶縁層が基板に塗布されることにより形成される。次に、後続のステップＢにおいて、触媒層が、層配列構造の表面に塗布される。このとき、触媒層は、１つ以上の小領域を備えている。続いて、次のステップＣでは、他の電気的絶縁層は、他の電気的絶縁層が触媒層の小領域の少なくとも一つを部分的に覆うように、層配列構造の表面の少なくとも一部に塗布される。次に、ステップＤにおいて、トレンチが、層配列構造の表面領域にエッチングされる。続くステップＥにおいて、触媒層は、電気的絶縁層および他の電気的絶縁層が触媒層を越えて側方に突出するように、部分的にエッチバックされる。その結果、基板の表面に対して平行となるナノチューブの成長方向を、予め決定する細孔が生成される。次に、ステップＦにおいて、少なくとも１つのナノチューブは、少なくとも１つのナノチューブが層配列構造の表面に対して平行に配されるように、触媒層の小領域の表面の露出している部分に成長する。
【００４７】
具体的には、ステップＡにおいて、電気的絶縁層が、基板に形成される。このことは特に、窒化シリコン物質が、シリコンウエハーに堆積されることによって生じる。ステップＢにおいて、触媒層が、層配列構造の表面に塗布される。なお、このとき、触媒層は、１つ以上の小領域を備えている。このことは、触媒層として用いるのに好適なニッケル層が、約２０ｎｍの厚さで窒化シリコン層の表面に堆積され、このニッケル層が、電子線リソグラフィー（Elektronenstrahllithographie）方法を使用して、パターン化され金属線（Draehten）を形成することによって実施される。なお、この金属線は、相互に略並列して延びており、約２０ｎｍ幅であることが好ましい。次のステップＣでは、他の電気的絶縁層は、この他の電気的絶縁層が触媒層の小領域の少なくとも１つを、少なくとも部分的に覆うように、層配列構造の表面の少なくとも一部に塗布される。このため、例えば、二酸化シリコン物質が、層配列構造の表面に堆積され、フォトリソグラフィー方法を使用してパターン化される。その結果、この他の電気的絶縁層は、層配列構造の表面の一部にだけ残る。特に、この他の電気的絶縁層は、触媒層を少なくとも部分的に覆っている。さらなるステップＤでは、トレンチが、層配列構造の表面領域にエッチングされる。このことは、フォトリソグラフィー方法を使用して、電気的絶縁層の露出している領域を部分的にエッチバックすることにより実現される。次のステップＥでは、触媒層は、電気的絶縁層と他の電気的絶縁層とが、触媒層を越えてその両側から突出するように、部分的にエッチバックされる。その結果、基板の表面に対して平行となるナノチューブの成長方向を予め決定する、細孔が生成される。この方法ステップは、ニッケル層を、湿式化学的手段（nasschemisch）によって、エッチバックし、細孔を生成することにより実施される。具体的には、ニッケル層の下側に配置されている窒化シリコン層と、ニッケル層の上側に配置されている二酸化シリコン層との双方が、ニッケル層の上側および下側において、ニッケル層を越えて側方に突出する範囲まで、ニッケル層を基板表面に対して平行な方向に沿ってエッチバックすることにより、細孔が生じる。次に、ステップＦにおいて、少なくとも１つのナノチューブは、少なくとも１つのナノチューブが層配列構造の表面に対して平行に配されるように、触媒層の小領域の表面の露出している部分に成長する。このナノチューブは、例えば、気相エピタキシー方法（Gasphasenepitaxie-Verfahrens）を使用することにより成長する。
【００４８】
ナノチューブ配列構造を生成するこの方法は、いくつかの利点を有している。半導体テクノロジーのナノ構造技術と、ナノチューブ成長用技術との組み合わせにより、平面的に配列されたナノチューブの幾何学的な配列構造を生成できる。上記したように、この方法の各ステップは、実績のある、規格化された半導体テクノロジーのプロセスに基づいている。従って、ナノチューブ配列構造の生成に関する本発明の製造方法を実施するために、装置を新しく開発する必要がない。このことにより、時間およびコストが節約される。
【００４９】
本発明に基づく方法の大きな利点は、上記の細孔の幾何学的性質により、サイズ、および成長方向について、ナノチューブの生成が予め正確に決定されているということにある。ナノチューブの断面領域は、露出している触媒層のサイズによって固定される。なぜなら、触媒作用のある物質からのみ、ナノチューブ成長を開始できるからである。本発明では、ナノチューブの好ましい成長方向は、露出している触媒表面の法線ベクトルだけで予め決定されており、さらに、触媒層の両側に配置されている電気的絶縁層によって、安定化する。従って、ナノチューブには、成長の際に力学的な誘導が与えられている。その結果、ナノチューブは、予め決定しておくことのできる、基板の表面に対して平行な方向に成長する。
【００５０】
さらに、本発明の触媒層の厚さは、正確に設定できる。上記した例の場合、触媒層の厚さは、例えば、約２０ｎｍである。厚さを十分に薄く選択することにより、細孔上に単層ナノチューブのみが成長するということを保証する。
【００５１】
ナノチューブ配列構造の生成に関する、本発明の方法の他の構成では、上記にて個々に記載したステップの順序が、これまでに説明してきた実施例とは異なり、変更されている。上記においてＤとして参照されたステップは、ここで説明する実施例の場合、ステップＡの後で、かつステップＢの前に行う。詳しく説明すると、そのステップは、以下のような順序で行われる。
【００５２】
まず、ステップＡにおいて、層配列構造は、電気的絶縁層が基板に塗布されることにより形成される。このステップは、窒化シリコン層を、シリコン基板に堆積することにより実施できる。次のステップＤでは、トレンチが、層配列構造の表面領域にエッチングされる。このことは、塗布された窒化シリコン層を、フォトパターニングし、続いて、エッチングすることにより可能となる。次に、ステップＢでは、触媒層が、層配列構造の表面に塗布される。このとき、触媒層は、１つ以上の小領域を備えている。このことは、触媒層（例えば、２０ｎｍ厚のニッケル層）を、層配列構造の表面に堆積し、電子線リソグラフィーを使用して、約２０ｎｍ厚であり、相互に略並列して延びる金属線を形成するようにパターン化することによって実施される。次のステップＣでは、他の電気的絶縁層が触媒層の小領域の少なくとも一つを、少なくとも部分的に覆うように、他の電気的絶縁層が、層配列構造の表面の少なくとも一部に塗布される。この方法ステップは、まず、層構造の表面を、フォトレジストにより覆い、次に、リソグラフィー方法を用いてパターン化することにより実施される。その後、例えば、窒化シリコン層を、スパッタリングまたは蒸着コーティング（Verdampfen）により、層配列構造に堆積する。次に、リフトオフ方法を用いて、窒化シリコン層と、その下に配置されているフォトレジスト層とを、層配列構造の表面の小領域から取り除く。このことにより、窒化シリコン層は、層配列構造の所望の表面領域にのみ、すなわち、本発明の場合には触媒層の表面にのみ残る。次に、後続のステップＥにおいて、電気的絶縁層および他の電気的絶縁層が、触媒層を越えて側方に突出するように、触媒層が部分的にエッチバックされる。その結果、基板の表面に対して平行となるナノチューブの成長方向を予め決定する、細孔が生成される。このことは、上記にて既に記載したように、ニッケルを湿式の化学的な（nasschemisches）エッチバックすることにより行うことが可能であり、その結果、細孔は残ったままである。次に、ステップＦにおいて、少なくとも１つのナノチューブは、少なくとも１つのナノチューブが層配列構造の表面に対して平行に配されるように、触媒層の小領域の表面の露出している部分に成長する。例えば、このナノチューブは、気相エピタキシーにより生成される。
【００５３】
また、本発明の方法では、少なくとも１つの拡散防止用の層が、触媒層の少なくとも１つの小領域と、この触媒層の少なくとも１つの小領域に隣接している層との間に少なくとも部分的に導入される、というさらなる方法ステップを適切な箇所で含んでもよい。ナノチューブ配列構造と従来のシリコン超小型電子機器とを接続する際に、触媒作用のある金属が、拡散障壁（Diffusionsbarrieren）により取り囲まれることは有利なことである。なぜなら、触媒金属が、接続されている回路のシリコン領域（Silizium-Bereiche）に、熱拡散するからである。なお、拡散防止用の層のための物質として、窒化タンタルを使用できる。
【００５４】
電気的絶縁層、および／または、他の電気的絶縁層は、窒化シリコンおよび二酸化シリコンという物質のうちの１つ、またはこれらの組み合わせにより形成してもよい。しかし、この目的に好適な他のどの物質でも使用できる。
【００５５】
また、触媒層は、ニッケル、鉄およびコバルトという物質のうちの１つ、またはこれらの組み合わせにより形成することが好ましい。あるいは、ナノチューブの成長を促進する他のどの物質でも使用できる。
【００５６】
ただし、本方法に基づいて、この配列構造上に塗布される少なくとも１つのナノチューブは、カーボンナノチューブであることが好ましい。
【００５７】
ここで、本発明の実施例を図に示し、さらに詳しく説明する。
図１Ａは、本発明の第１実施例に基づく、ナノチューブ配列構造の平面図を示す。
図１Ｂは、本発明の第１実施例に基づく、図１Ａの線Ｉ−Ｉ´についてのナノチューブ配列構造の断面図を示す。
図１Ｃは、本発明の第２実施例に基づく、ナノチューブ配列構造の平面図を示す。
図１Ｄは、本発明の第２実施例に基づく、図１Ｃの線ＩＩ−ＩＩ´についてのナノチューブ配列構造の断面図を示す。
図１Ｅは、本発明の第３実施例に基づく、ナノチューブ配列構造の平面図を示す。
図１Ｆは、本発明の第３実施例に基づく、図１Ｅの線ＩＩＩ−ＩＩＩ´についてのナノチューブ配列構造の断面図を示す。
図２は、ガスセンサーとして使用するための、本発明のナノチューブ配列構造の実施例に基づく、ナノチューブ配列構造の断面図を示す。
図３Ａは、ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、好ましい実施例に基づく第１方法区分による、層配列構造の平面図（左）および線ＩＶａ−ＩＶａ´についての断面図（右）を示す。
図３Ｂは、ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、好ましい実施例に基づく第２方法区分による、層配列構造の平面図および線ＩＶｂ−ＩＶｂ´についての断面図を示す。
図３Ｃは、ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、好ましい実施例に基づく第３方法区分による、層配列構造の平面図および線ＩＶｃ−ＩＶｃ´についての断面図を示す。
図３Ｄは、ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、好ましい実施例に基づく第４方法区分による、層配列構造の平面図および線ＩＶｄ−ＩＶｄ´についての断面図を示す。
図３Ｅは、ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、好ましい実施例に基づく第５方法区分による、層配列構造の平面図および線ＩＶｅ−ＩＶｅ´についての断面図を示す。
図３Ｆは、ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、好ましい実施例に基づく第６方法区分による、層配列構造の平面図および線ＩＶｆ−ＩＶｆ´についての断面図を示す。
図３Ｇは、ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、好ましい実施例に基づく第７方法区分による、層配列構造の平面図および線ＩＶｇ−ＩＶｇ´についての断面図を示す。
図４Ａは、ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、他の好ましい実施例に基づく第１方法区分による、層配列構造の平面図（左）および線Ｖａ−Ｖａ´についての断面図（右）を示す。
図４Ｂは、ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、他の好ましい実施例に基づく第２方法区分による、層配列構造の平面図および線Ｖｂ−Ｖｂ´についての断面図を示す。
図４Ｃは、ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、他の好ましい実施例に基づく第３方法区分による、層配列構造の平面図および線Ｖｃ−Ｖｃ´についての断面図を示す。
図４Ｄは、ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、他の好ましい実施例に基づく第４方法区分による、層配列構造の平面図および線Ｖｄ−Ｖｄ´についての断面図を示す。
図４Ｅは、ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、他の好ましい実施例に基づく第５方法区分による、層配列構造の平面図および線Ｖｅ−Ｖｅ´についての断面図を示す。
図５Ａは、ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、さらに他の好ましい実施例に基づく第１方法区分による、層配列構造の断面図を示す。
図５Ｂは、ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、さらに他の好ましい実施例に基づく第２方法区分による、層配列構造の断面図を示す。
図５Ｃは、ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、さらに他の好ましい実施例に基づく第３方法区分による、層配列構造の断面図を示す。
図５Ｄは、ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、さらに他の好ましい実施例に基づく第４方法区分による、層配列構造の断面図を示す。
【００５８】
図１Ａは、本発明のナノチューブ配列構造１００の第１実施例を示す。この第１実施例では、基板１０１と、この基板１０１の表面に位置し、１つ以上の小領域を有する触媒層１０２と、基板１０１の表面に対して平行に、この触媒層１０２の表面に配置されている、少なくとも１つのナノチューブ１０３とを含んでいる。図１Ａに記載の実施例に関して、ナノチューブ配列構造１００が、触媒層１０２の３つの小領域を備え、触媒層１０２の各小領域に、ナノチューブ１０３のそれぞれが配列されている。また、図１Ｂは、図１Ａに記載のナノチューブ配列構造１００の区分線Ｉ−Ｉ´についての断面図を示す。
【００５９】
図１Ｃは、本発明の第２実施例に基づくナノチューブ配列構造１１０を示す。図１Ｄは、図１Ｃに示すナノチューブ配列構造１１０の区分線ＩＩ−ＩＩ´についての断面図を示す。ナノチューブ配列構造１１０は、ナノチューブ配列構造１００と比較すると、基板１０１と触媒層１０２との間に配列されている電気的絶縁層１０４をさらに備えている。この電気的絶縁層１０４は、形状、すなわち、少なくとも１つのナノチューブ１０３の端部１０３ａが、電気的絶縁層１０４に存在し、その中間部分１０３ｂにおいて妨げるものがない表面構造を有している。
【００６０】
特に、図１Ｃに記載のナノチューブ配列構造１１０の平面図から分かるように、触媒層１０２の小領域は、電気的に相互に遮断されている。また、ナノチューブ１０３の小領域も、電気的に相互に遮断されている。
【００６１】
図１Ｅは、本発明の第３実施例として、ナノチューブ配列構造１２０の平面図を示す。また、図１Ｆは、図１Ｅに示されるナノチューブ配列構造１２０の区分線ＩＩＩ−ＩＩＩ´での断面図を示す。このナノチューブ配列構造１２０は、ナノチューブ配列構造１００，１１０において示される特徴以外に、付加的な特徴を有している。つまり、図１Ｅ、図１Ｆに記載のナノチューブ配列構造１２０は、ナノチューブ１０３が個別に制御され、および／または、読み出される回路装置１０５を備えている。さらに、図１Ｅ、図１Ｆに記載のナノチューブ配列構造１２０に関しては、触媒層１０２の全ての３つの小領域が、他の電気的絶縁層１０６により取り囲まれている。触媒層１０２が間に配置されている、電気的絶縁層１０４と他の電気的絶縁層１０６とが、触媒層１０２の両側部を越えて側方に突出することにより、細孔が形成される。なお、この細孔は、基板１０１の表面に対して平行な、ナノチューブ１０３の上昇方向（Aufwaertsrichtung）を予め決定するために用いられ得る。さらにまた、図１Ｆに示すように、触媒層１０２の小領域の少なくとも１つが、拡散防止用の層１０７によって取り囲まれている。
【００６２】
回路装置１０５を用いて、ナノチューブ配列構造１２０は、外部電子装置（例えば、ＣＭＯＳ回路）に接続できる。図１Ｅに示すように、３つのナノチューブ１０３のそれぞれは、導電性の触媒層１０２を介して、回路装置１０５の端子電極１０８に接続されている。
【００６３】
図１Ｆから分かるように、３つのナノチューブ１０３のうちの１つ１つが成長用テンプレートとしてそれぞれが機能する、３つの水平方向の細孔は、電気的絶縁層１０４、触媒層１０２の３つの小領域、および他の電気的絶縁層１０６の幾何学的配列によって生成される。この場合、平面的な配列のナノチューブ１０３となる。また、成長位置と成長方向とを予め正確に規定しておくことにより、幾何学的に正確に構造化されたナノチューブ配列構造を生成できる。
【００６４】
電気的絶縁層１０４、および／または、他の電気的絶縁層１０６は、窒化シリコンおよび二酸化シリコンという物質のうちの１つ、またはそれらの組み合わせにより生成されている。本発明の他の実施例では、電気的絶縁層１０４、および／または、他の電気的絶縁層１０６が、他の適切な物質により形成されていてもよい。なお、他の適切な物質とは、ナノチューブ１０３の成長を促進させるように作用しないという特性を有している物質でなければならない。また、ナノチューブ配列構造１０２は、好ましくは窒化タンタルにより形成されている拡散防止用の層１０７を備えている。この層は、例えば、熱の影響により、触媒層の物質が、接続されている超小型電子回路の隣接するいくつかのシリコン領域に、拡散されることを防止する。したがって、拡散防止用の層１０７は、触媒作用のある物質に対する拡散障壁として作用する。
【００６５】
本実施形態では、触媒層１０２は、ニッケル、鉄、およびコバルトという物質のうちの１つ、またはそれらの組み合わせにより形成されている。しかし、ナノチューブ１０３の成長を促進する他の適切な物質も使用できる。図１Ｅおよび図１Ｆにおいて象徴的に示しているように、ナノチューブ１０３が、触媒層１０２により、外部回路装置１０５の端子電極１０８と接続される場合、触媒層１０２には、導電性物質が選択される。
【００６６】
なお、ナノチューブ配列構造１００、１１０、１２０のナノチューブ１０３は、カーボンナノチューブである。
【００６７】
図２は、本発明に基づくナノチューブ配列構造の使用例として、ガスセンサー２００を示す。このガスセンサー２００は、パターン化された基板２０１、電気的絶縁層２０２、導電性触媒層２０３、他の電気的絶縁層２０４、カーボンナノチューブ２０５および、電極２０６を備えている。
【００６８】
このガスセンサー２００の機能性（Funktionalitaet）は、カーボンナノチューブ２０５の電気的抵抗が、カーボンナノチューブ２０５を取り巻くガス雰囲気に非常に敏感に依存しているという、上記した物理的効果に基づかれている。上記したように、アンモニア雰囲気（ＮＨ３）において、カーボンナノチューブの導電率が約１０の３乗だけ下がる。反対に、カーボンナノチューブ２０５が、約２００ｐｐｍ（百万分率、１０−６）の濃度の二酸化窒素雰囲気（ＮＯ２）に曝されると、導電率は、約３桁だけ上昇する。
【００６９】
電気抵抗を記録するための手段（図２には記載せず）によって、導電性の層２０３と２０６との間における、カーボンナノチューブ２０５の電気抵抗が検知される場合、その中間部２０５ａにおいて露出しているカーボンナノチューブの表面が、特定の雰囲気に曝されているとき、カーボンナノチューブ２０５の電気抵抗の値が、このカーボンナノチューブ２０５を取り巻くガスの種類または濃度についての固有測度である。なお、この電気的抵抗を記録するための手段は、基板２０１に集積されていることが好ましい。また、導電性触媒層２０３と、導電性電極２０６との間に配列されているカーボンナノチューブ２０５は、その中間部２０５ａにおいて、ほとんど露出している表面を有していることが好ましい。これに対して、ナノチューブ２０５の端部２０５ｂは、露出しておらず、他の電気的絶縁層２０４に、または、導電性電極２０６に接続されている。
【００７０】
ガスセンサー２００の測定精度を向上させるために、全て、または、一部が、特定のガス雰囲気に曝されている複数のカーボンナノチューブ２０５が、並列、または、直列、または、部分的に並列且つ部分的に直列に接続される。このことは、図２を参照すると、例えば、個々のカーボンナノチューブ２０５が、図表面に対して垂直な１平面に、相互にほぼ平行に配置されていることによって得られる。
【００７１】
図２に記載のガスセンサー２００は、例えば、以下に記載されるように操作される。この配列構造２００は、検知すべきガス雰囲気と、操作的に接触が生じさせられる。また、電気抵抗の記録手段は、カーボンナノチューブ２０５の導電性接触部２０３，２０６の間において、カーボンナノチューブ２０５の電気的抵抗を測定するために用いられる。この場合、カーボンナノチューブ２０５の電気的抵抗の値は、周囲にあるガスの濃度、または、性質に対して固有なものである。敏感なカーボンナノチューブ２０５が、頑強な電気的絶縁層２０２、または、頑強なパターン化された基板２０１に塗布されることにより、ガスセンサー２００は、実験室における実際の使用に対して好適となるように、十分に頑強に設計される。
【００７２】
さらに、図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ、図３Ｆ、および図３Ｇを参考にして、ナノチューブ配列構造を生成するための本発明に基づく、方法ステップＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆを含む好ましい第１実施例を説明する。記載の実施例に基づき、これらステップは、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆの順序で行われる。図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図３Ｄ、図３Ｅ、図３Ｆ、および、図３Ｇにおいて、それぞれの左側には、個々の方法ステップを行った後に得られる層配列構造の平面が図示される。一方、それぞれの右側には、この層配列構造の区分線ＩＶａ−ＩＶａ´、ＩＶｂ−ＩＶｂ´、ＩＶｃ−ＩＶｃ´、ＩＶｄ−ＩＶｄ´、ＩＶｅ−ＩＶｅ´、ＩＶｆ−ＩＶｆ´、および、ＩＶｇ−ＩＶｇ´についての対応する断面図が示される。
【００７３】
ステップＡにおいて、層配列構造３００は、電気的絶縁層３０１を基板３０２に塗布することによって形成される。
【００７４】
図３Ａは、ステップＡを実施した後に得られる層構造３００を示す。基板３０２は、シリコンウエハーであることが好ましい。あるいは、基板３０２は、ガラス基板でもよい。基板３０２に堆積される電気的絶縁層３０１は、例えば、窒化シリコン層でもよいし、あるいは、二酸化シリコン層でもよい。
【００７５】
ステップＢにおいて、触媒層３０３が、層配列構造３００の表面に塗布される。この場合、この触媒層３０３は、１つ以上の小領域を備えている。
【００７６】
ステップＢを実施した後、層配列構造３０４が得られる（図３Ｂ参照）。図３Ｂに記載の層配列構造３０４に関しては、触媒層３０３が、５つの小領域を備えている。ステップＢは、第１サブステップにおいて、触媒層３０３を、層配列構造３００の表面に堆積することにより実施される。ここで、２０ｎｍの厚さのニッケル層が、層構造３００の表面に堆積される。層構造３００の全表面に堆積されたニッケル層は、次に、第２サブステップにおいて、適切なリソグラフィー方法（例えば、電子線リソグラフィー）を使用することによりパターン化される。なお、この堆積されたニッケル層は、２０ｎｍの直径を有する金属線となるように、パターン化することが好ましい。
【００７７】
続いて、ステップＣにおいて、他の電気的絶縁層３０５が触媒層３０３の小領域の少なくとも１つを、少なくとも部分的に覆うように、他の電気的絶縁層３０５が、層配列構造３０４の表面の少なくとも一部に塗布される。
【００７８】
ステップＣのサブステップでは、図３Ｃ、図３Ｄを参照することで理解できる。第１サブステップにおいて、他の電気的絶縁層３０５は、層配列構造３０４の表面に塗布される。このことは、例えば、二酸化シリコン層が、層配列構造３０４の表面に塗布されることにより可能となる。その結果、図３Ｃに示すような層配列構造３０６が得られる。次に、第２サブステップにおいて、塗布された他の電気的絶縁層３０５が、適切なリソグラフィー方法またはエッチング方法を使用して、パターン化される。その結果、他の電気的絶縁層３０５の小領域が、触媒層３０３を部分的に覆っている、図３Ｄに示されるような層配列構造３０７が得られる。
【００７９】
続くステップＤにおいて、トレンチ３０８を、層配列構造３０７の表面領域にエッチングする。
【００８０】
その結果、図３Ｅに記載の層配列構造３０９が生じる。方法ステップＤは、適切なフォトリソグラフィー方法を用いることによって実施される。
【００８１】
次の方法ステップＥにおいて、電気的絶縁層３０１、および他の電気的絶縁層３０５が、触媒層３０３を越えて側方に突出するように、この触媒層３０３が、部分的にエッチバックされる。その結果、基板３０２の表面に対して平行となるナノチューブの成長方向を、予め決定する細孔３１０が生成される。
【００８２】
この方法ステップの後、図３Ｆに示すような層配列構造３１１が得られる。また、電気的絶縁層３０１、および他の電気的絶縁層３０５が、ほぼ両側で触媒層３０３を越えて、側方に突出することで、細孔３１０が形成されている。そして、この細孔は、次のナノチューブの成長の生じ方を決定する（以下ステップＦ参照）。ナノチューブは、触媒作用のある物質（すなわち、触媒層３０３の露出した表面領域）に成長することが好ましいので、ナノチューブの成長についての「育成点（Keimstelle）」は、決定されている。さらにまた、電気的絶縁層３０１および他の電気的絶縁層３０５が、触媒層３０３を越えて側方に突出していることによって、成長方向が決定されている。続いて、ナノチューブの成長のために、誘導またはテンプレートが備えられている。このことにより、ナノチューブの直径、成長方向および配列構造を制御するために、細孔の幾何学的性質を用いることができる。プロセス技術期間（Verfahrenstechnisch）において、触媒層３０３は、湿式化学的エッチバック方法によりエッチバックされる。例えば、従来技術で公開されている方法によって、例えばニッケルからなる触媒層３０３を湿式化学的手段によって、エッチバックできる。
【００８３】
次のステップＦにおいて、少なくとも１つのナノチューブ３１２は、少なくとも１つのナノチューブ３１２が層配列構造３１１の表面に対して平行に配列されるように、触媒層３０３の小領域の表面の露出している部分において成長する。
【００８４】
ステップＦを実施した後、図３Ｇに示すような層配列構造３１３が得られる。また、ナノチューブ３１２は、例えば、気相エピタキシーにより生成される。さらに上記で述べたように、細孔３１０および触媒層３０３の厚さによって、ナノチューブ３１２の成長方向および直径を予め決定できる。
【００８５】
次の主題は、図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、図４Ｅを参照して、ナノチューブ配列構造を生成するための本発明の方法による第２実施例を説明する。この実施例では、ステップＡ〜Ｆを実施する順序が、これまでに説明した実施例とは実質的に異なっている。図４Ａ、図４Ｂ、図４Ｃ、図４Ｄ、図４Ｅ、および図４Ｆの左側においてそれぞれは、個々の方法ステップを行った後に得られる平面図を示す。一方、それらの図の右側においてそれぞれは、この層配列構造の区分線Ｖａ−Ｖａ´、Ｖｂ−Ｖｂ´、Ｖｃ−Ｖｃ´、Ｖｄ−Ｖｄ´、および、Ｖｅ−Ｖｅ´について対応する断面図を示す。
【００８６】
ナノチューブ配列構造の生成に関する、本発明の第２実施例は、以下のステップを含む。
【００８７】
ステップＡにおいて、層配列構造４００は、電気的絶縁層４０１を基板４０２に塗布することにより形成される。
【００８８】
ステップＡの後に、図４Ａに示す層構造４００が得られる。電気的絶縁層４０１は、窒化シリコン層、またはその代わりに、二酸化シリコン層であり、基板４０２は、シリコンウエハー、またはその代わりに、ガラス基板である。
【００８９】
ステップＡに続くステップＤにおいて、トレンチ４０３を、層配列構造４００の表面領域にエッチングする。
【００９０】
層構造４００の表面をフォトパターニング（Photostrukturieren）して、続いて、エッチングすることにより、基板４０２の表面の電気的絶縁層４０１に、トレンチ４０３を挿入する。ステップＡに続いてステップＤを実施した後、図４Ｂに示すような層配列構造４０４が得られる。
【００９１】
上記したステップＤに続くステップＢにおいて、触媒層４０５を、層配列構造４０４の表面に塗布する。このとき、この触媒層４０５は、１つ以上の小領域を備えている。
【００９２】
ステップＢを実施した後に得られる、図４Ｃに示す層配列構造４０６の場合、触媒層４０５が５つの小領域を備えている。ステップＢと呼ばれる方法ステップでは、実際の実施において、一般的に複数のサブステップを含んでいる。第１サブテップにおいて、層構造４０４の全表面に、触媒層４０５を塗布する。例えば、２０ｎｍの厚さのニッケル層が、層構造４０４の表面に堆積される。ステップＢの第２サブステップにおいて、触媒層４０５を、適切なリソグラフィー方法（例えば、電子線リソグラフィー）を使用することにより、層配列構造４０４の表面に、１つ以上の小領域が残るようにパターン化する。図４Ｃを参照すると、このサブステップの後に、触媒層４０５の５つの小領域が、層構造の表面に残っている。そして、触媒層４０５が、約２０ｎｍの幅の金属線にパターン化されることが好ましい。図４Ｃの断面図に示すように、フォトパターニングの後、触媒層４０５の物質は、層構造４０６の表面におけるトレンチ４０３の左側に配置されている領域にのみ残っている。
【００９３】
後続のステップＣにおいて、他の電気的絶縁層４０７が、他の電気的絶縁層４０７が触媒層４０５の小領域の少なくとも一部を、少なくとも部分的に覆うように、層配列構造４０６の表面の少なくとも一部に塗布される。
【００９４】
また、ステップＣと呼ばれる方法ステップも、複数のサブステップを含んでいる。第１サブステップにおいて、層構造４０６の表面に、フォトレジスト層を堆積させる。第２サブステップにおいて、フォトレジストにより覆われている層配列構造４０６の表面をパターン化するために、適切なマスクを有するリソグラフィー方法が使用される。さらなるサブステップにおいて、（例えば、窒化シリコン物質、または、二酸化シリコン物質からなる）他の電気的絶縁層４０７は、適切な半導体技術に基づく方法（例えば、スパッタリングまたは蒸着コーティング）によって、フォトレジストが備えられ、フォトパターニングされている層配列構造４０６の表面に堆積させられる。次のサブステップにおいて、リフトオフ方法を使用して、フォトレジスト層と、電気的絶縁層４０７とにより構成されている二重層を、層配列構造の表面の小領域から取り除く。そして、以下のような層配列構造が残る。つまり、この層配列構造は、他の電気的絶縁層４０７が、トレンチ４０３の左方の境界の左側にある層配列構造の断面図に基づく、層配列構造の表面領域に残っている。したがって、この点で、この層配列構造は、図４Ｃに記載の層配列構造４０６とは事実上異なる。
【００９５】
後続の方法ステップＥにおいて、電気的絶縁層４０１および他の電気的絶縁層４０７が、触媒層４０５を越えて側方に突出しているように、触媒層４０５を部分的にエッチバックする。その結果、基板４０２の表面に対して平行となるナノチューブの成長方向を、予め決定する細孔４０８が生成される。
【００９６】
方法ステップＥを実施した後、図４Ｄに示す層配列構造４０９が得られる。ステップＥは、触媒層４０５を、湿式の化学的なエッチバックによって細孔４０８を形成することにより実施できる。例えば、ニッケルからなる触媒層４０５を、湿式の化学的なエッチング方法を使用してエッチバックする。上記で実施したように、細孔４０８の形成は、ナノチューブの成長方向、ナノチューブの直径、およびナノチューブの配列構造を生成するために必要不可欠である。
【００９７】
続くステップＦの方法において、少なくとも１つのナノチューブ４１０は、少なくとも１つのナノチューブ４１０が、層配列構造４０９の表面に対して平行な配列となるように、触媒層４０５の小領域の表面の露出している部分に成長する。
【００９８】
この方法ステップＦを実施した後、図４Ｅに記載の層配列構造４１１が得られる。ナノチューブ４１０は、例えば、従来技術により公知の方法である気相エピタキシー方法を使用することにより生成される。
【００９９】
さらにまた、ナノチューブ配列構造を生成するための上記方法は、触媒層４０５の少なくとも１つの小領域と、これに境を接している層４０１，４０７との間に、拡散防止用の層（図示せず）を挿入するという、さらなるステップを備えていてもよい。これにより、触媒層４０５の物質が、例えば、熱の影響により、接続されているいかなる外部回路（図示せず）のシリコン含有領域（siliziumaufweisende Bereiche）に拡散することを防止できる。なお、拡散防止用の層（図１Ｆでは、参照番号１０７が付けられている）は、窒化タンタルから形成されることが好ましい。
【０１００】
また、電気的絶縁層４０１および／または他の電気的絶縁層４０７が、窒化シリコンおよび二酸化シリコンという物質のうちの１つ、またはそれらの組み合わせにより、相互に独立して形成される。
【０１０１】
また、触媒層４０５を、ニッケル、鉄、およびコバルトという物質のうちの１つ、またはそれらの組み合わせにより形成することが好ましい。あるいは、触媒層４０５を形成するために、触媒作用のある、他のいかなる物質をも使用することができる。
【０１０２】
層配列構造４０９において成長するナノチューブ４１０は、本実施例では、カーボンナノチューブである。
【０１０３】
次の主題では、ナノチューブ配列構造の生成に関する、本発明の方法による他の実施例を記載しており、この実施例は、ガスセンサーとしての方法を用いることによって、生成されたナノチューブ配列構造の使用に合わせて調整される。
【０１０４】
以下に記載の、ガスセンサーの製造方法を、図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃ、図５Ｄを参照しながら説明する。
【０１０５】
第１ステップＡにおいて、層配列構造５０４が、基板５０３に電気的絶縁層５０１，５０２を塗布することにより形成される。
【０１０６】
ステップＡを実施した後、図５Ｂに記載の層配列構造５０４が得られる。ステップＡは、複数のサブステップを含んでいる。第１サブステップにおいて、基板５０３の２つの主要面側に、その都度、１つの電気的絶縁層を塗布する。図５Ａにおいて、これら２つの層を、第１電気的絶縁層５０１、および第２電気的絶縁層５０２として示す。基板５０３は、シリコンウエハーであることが好ましい。また、第１電気的絶縁層５０１、および／または、第２電気的絶縁層５０２は、窒化シリコン物質または二酸化シリコン物質により形成されることが好ましい。第１電気的絶縁層５０１および第２電気的絶縁層５０２を、異なる物質により形成することも可能である。基板５０２をパターン化するために、次のサブステップにおいて、まず、層配列構造５００の中間部分において基板５０３の表面領域が露出されるように、基板５０３の主体面にもたらされた電気的絶縁層５０１を、適切な半導体技術方法を用いてパターン化する。具体的には、第１電気的絶縁層５０１に（例えば、ほぼ円形、または、長方形の）穴をエッチングする。次のサブステップにおいて、エッチング方法によって、基板の表面の一部が事前に露出されているこの配列の中央領域から、基板５０３の物質を取り除くために、層構造において適切なエッチング方法が施される。さらにこれを行うために、以下のように選択されているエッチング用化学物質を用いたエッチング方法が使用できる。すなわち、使用されるエッチング用化学物質は、基板５０３の物質をエッチングするが、第１電気的絶縁層５０１および第２電気的絶縁層５０２の物質を、エッチング化学物質により侵食しないように選択されている。上記したサブステップを実施した後、図５Ａに記載の層配列構造５００が得られる。次のサブステップにおいて、第１電気的絶縁層５０１を、層構造５００の表面から取り除く。このようにして、図５Ｂに記載の層構図５０４が得られる。また、これは、例えば、適切なエッチング方法を使用して行うことができる。
【０１０７】
以下に記載の方法ステップは、主に、基板５０３から離れている第２電気的絶縁層５０２の主要面側にて行われる。図式的にこれを明らかにするため、図５Ｂにおいて、層配列構造５０４を、図５Ａの層配列構造５００に対して１８０°だけ回転させている。
【０１０８】
ステップＢでは、触媒層５０５を、層配列構造５０４の表面に塗布する。この場合、触媒層５０５は、１つ以上の小領域を備えている。
【０１０９】
なお、ステップＢを実施した後に得られるような層構造は、図示していない。方法ステップＢは、まず、層構造５０４の表面を完全に覆う触媒層５０５を塗布し、次に、この触媒層５０５を、適切な半導体技術的な方法（例えば、電子線リソグラフィー方法）を使用して、パターン化することで実施される。ここでは、例えば、鉄層、コバルト層、もしくはニッケル層、またはナノチューブの成長を触媒する、他の任意の物質からなる層を塗布することができ、電子線リソグラフィー方法を用いて、例えば２０ｎｍ厚の金属線を形成するようにパターン化できる。ただし、触媒層５０５の個々の小領域は、図５Ｃ、図５Ｄの断面図では明らかになっていない。
【０１１０】
続く方法ステップＣにおいて、他の電気的絶縁層５０６が触媒層５０５の小領域の少なくとも１つを、少なくとも部分的に覆うように、他の電気的絶縁層５０６が、層配列構造の表面の少なくとも一部分に塗布される。
【０１１１】
また、方法ステップＣは、まず、層配列構造の全表面を覆う他の電気的絶縁層５０６を塗布し、そして、この層を、適切な半導体技術の方法によってパターン化することにより、実施される。ここで、例えば、他の電気的絶縁層５０６とは、二酸化シリコン層である。あるいはその代わりに、他の電気的絶縁層５０６は、例えば、フォトリソグラフィー方法を使用してパターン化された窒化シリコン層でもよい。
【０１１２】
次の方法ステップＤでは、トレンチ５０７を、層配列構造の表面領域にエッチングする。
【０１１３】
実際には、このステップは、層配列構造の表面を、例えば、フォトリソグラフィー方法を使用してパターン化することにより、実施される。
【０１１４】
方法ステップＥでは、電気的絶縁層５０２および他の電気的絶縁層５０６が、触媒層５０５を越えて側方に突出するように、触媒層５０５が、部分的にエッチングされる。そして、その結果、基板５０３の表面に対して平行なナノチューブの成長方向を、予め決定する細孔５０８が生成される。
【０１１５】
このことにより、結果として図５Ｃに記載の層構造５０９が得られる。この方法ステップＥは、このようにして細孔５０８を生成するために、触媒層５０５が、湿式の化学的な手段によって、エッチバックされることにより実施される。
【０１１６】
また、本方法に基づき生成されたナノチューブ配列構造を、ガスセンサーとして使用できるように（本使用目的のためには、ナノチューブの表面のできるだけ大きな部分が露出している必要がある）、本発明に基づく製造方法の上記実施例は、いくつかの特定の特徴（einige Besonderheiten）を含んでいる。つまり、周囲のガスの特性に応じて、ナノチューブの電気抵抗が変化するように、次の方法ステップにおいて、塗布されるべきナノチューブが、周囲のガス雰囲気と作用的に接触した状態となる必要がある。このために、生成したガスセンサーにおいて、少なくとも１つのナノチューブができるだけ大きな表面領域で露出している（つまり、周囲のガスに曝されている）必要がある。このことを実現するために、中間にある方法ステップＥ１において、第２電気的絶縁層５０２は、基板５０３に対向する、この第２電気的絶縁層の主要面側の中央領域において、部分的にエッチバックする。その結果、図５Ｄに図示した溝（Nut）５１０の形状となる。すなわち、溝５１０は、トレンチ５０７と共に、第２電気的絶縁層５０２を通る貫通穴を生成するのに、十分な深度となるように、第２電気的絶縁層５０２に施されている。
【０１１７】
次に、後続の方法ステップＦにおいて、少なくとも１つのナノチューブ５１１は、少なくとも１つのナノチューブ５１１が層配列構造の表面に対して平行に配されるように、触媒層５０５の小領域の表面の露出している部分において成長する。
【０１１８】
ナノチューブ５１１の生成は、例えば、気相エピタキシー方法を使用することにより行われる。第２電気的絶縁層５０２（図５Ｄの下側から）と、他の電気的絶縁層５０６（図５Ｄの上側から）とが、両側において触媒層５０５を越えて側方に突出するということにより、細孔５０８が形成される。なお、ナノチューブ５１１の成長は、触媒作用のある層の表面からしか生じない。従って、少なくとも１つのナノチューブ５１１は、触媒層５０５の露出している表面を起点として細孔５０８からのみ成長することができる。第２電気的絶縁層５０２および他の電気的絶縁層５０６により形成される、管状（Kanalartige）のテンプレートによって、成長方向を予め決定しておけるので、ナノチューブ５１１の成長方向を確定することができる。従って、本発明は、図５Ｄに記載のナノチューブ５１１は、水平方向、すなわち、基板５０３の表面に対して平行な方向にのみ成長することを保証できる。さらに、触媒層５０５の厚さによって、ナノチューブ５１１の直径を予め決定しておくことができる。その結果、触媒層の厚さを適切に決定することにより、個々のナノチューブ５１１は、成長できる。
【０１１９】
本発明のナノチューブ配列構造を、ガスセンサーとして使用するために、付加的なステップがさらに必要である。ナノチューブ配列構造をガスセンサーとして使用するには、周囲のガス雰囲気に対して敏感である、ナノチューブの物理的変数を記録する必要がある。既述したように、特に、ナノチューブの電気抵抗は、周囲のガスの種類および濃度に対して敏感に変化する。従って、ナノチューブ５１１の電気抵抗が記録される必要があり、そのために、ガスセンサーとして使用するナノチューブ配列構造は、電気抵抗を記録するための手段（図示せず）に接続される。さらに、この目的のために、少なくとも１つのナノチューブ５１１を、その両側で電気的に接触させる必要がある。従って、この場合、これら２つの電気接点を介して、電気抵抗を記録する手段に接続され得る。それゆえ、さらなる付加的なステップにおいて、触媒層５０５と繋がっていないナノチューブ５１１の露出した端部部分５１１ａに、電気的に接触させる必要がある。このためには、ナノチューブ５１１の露出している端部部分５１１ａと接続するために、導電性の電気接触部５１２が、層構造に塗布される。この結果として生じる層構造５１３を、図５Ｄに示す。なお、図５Ｄは、触媒層５０５と繋がっているナノチューブ５１１の他方の端部部分５１１ｂの電気接触部を示していない。ただし、触媒層５０５と繋がっているナノチューブ５１１の他方の末端部５１１ｂも、ナノチューブ５１１の２つの端部部分５１１ａ、５１１ｂ間において、ナノチューブ５１１の電気的な抵抗を記録できるように、電気的に接続する必要がある。
【０１２０】
これらの方法ステップを実施した後、図５Ｄに記載の、ガスセンサーとして使用できる層構造５１３が得られる。ここで、本発明のナノチューブ配列構造のガスセンサーとしての使用は、図５Ｄに記載の実施例に制限されないということを強調しておく。例えば、複数のナノチューブ５１１を電気的に直列に接続して、記録する全体の電気抵抗を大きくし、そして、このようにして、ガスセンサーの配列構造の感度を向上させることができる。あるいは、複数のナノチューブ５１１を並列に接続することで、各ナノチューブ毎に別個にその電気抵抗を記録し、そして、このようにして、多重測定により検出精度を向上させることができる。また、いくつかのナノチューブ５１１を並列に接続し、その他のナノチューブ５１１を直列に接続することもできる。さらに、ナノチューブ配列構造のガスセンサーとしての機能性は、ナノチューブ５１１の電気抵抗を記録するということに制限されない。記録される物理的変数に対して敏感なナノチューブの、他のいかなる物理的パラメータも、電気以外の手段によって測定できる。
【０１２１】
本明細書では、以下の刊行物を引用した：
［１］Harris，ＰＪＦ（１９９９年）「カーボンナノチューブおよび関連構造―２１世紀の新物質」（"Carbon Nanotubes and Related Structures - New Materials for the Twenty-first Century.", Cambridge University Press, Cambridge）
［２］Decker，Ｃ他（１９９９年）「分子量子ワイヤーとしてのカーボンナノチューブ」（"Carbon Nanotubes as Molecular Quantum Wires", Physics Today ５/９９: ２２-２８）
［３］Kong，Ｊ他（２０００年）「化学センサーとしてのナノチューブ分子ワイヤー」（"Nanotube Molecular Wires as Chemical Sensors" Science ２８７: ６２２-６２５）
[４]Fan，Ｓ他（１９９９年）「カーボンナノチューブの自己配列した規則的配列構造およびその電界放出特性」（"Self-Ordered regular arrays of carbon-nanotubes and their field emission properties" Science ２８３： ５１２-５１４）
［５］Shu，ＪＳ他（１９９９年）「高配列２次元カーボンナノチューブ配列構造」（"Highly ordered two dimensional carbon nanotube arrays" ApplPhysLett ７５/１４： ２０４７-２０４９）
［６］Soh, HT, Quate, CF, Morpurgo, AF, Marcus, CM, Kong, J, Dai, H （１９９９年）「集積ナノチューブ回路：単層カーボンナノチューブの制御成長、および抵抗接触」（”Integrated nanotube circuits: Controlled growth and ohmic contacting of singlewalled carbon nanotubes” Applied Physics Letters ７５(５):６２７-６２９）
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１Ａ】本発明の第１実施例に基づく、ナノチューブ配列構造の平面図である。
【図１Ｂ】本発明の第１実施例に基づく、図１Ａの線Ｉ−Ｉ´についてのナノチューブ配列構造の断面図である。
【図１Ｃ】本発明の第２実施例に基づく、ナノチューブ配列構造の平面図である。
【図１Ｄ】本発明の第２実施例に基づく、図１Ｃの線ＩＩ−ＩＩ´についてのナノチューブ配列構造の断面図である。
【図１Ｅ】本発明の第３実施例に基づく、ナノチューブ配列構造の平面図である。
【図１Ｆ】本発明の第３実施例に基づく、図１Ｅの線ＩＩＩ−ＩＩＩ´についてのナノチューブ配列構造の断面図である。
【図２】ガスセンサーとして使用するための、本発明のナノチューブ配列構造の実施例に基づく、ナノチューブ配列構造の断面図である。
【図３Ａ】ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、好ましい実施例に基づく第１方法区分による、層配列構造の平面図（左）および線ＩＶａ−ＩＶａ´についての断面図（右）である。
【図３Ｂ】ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、好ましい実施例に基づく第２方法区分による、層配列構造の平面図および線ＩＶｂ−ＩＶｂ´についての断面図である。
【図３Ｃ】ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、好ましい実施例に基づく第３方法区分による、層配列構造の平面図および線ＩＶｃ−ＩＶｃ´についての断面図である。
【図３Ｄ】ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、好ましい実施例に基づく第４方法区分による、層配列構造の平面図および線ＩＶｄ−ＩＶｄ´についての断面図である。
【図３Ｅ】ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、好ましい実施例に基づく第５方法区分による、層配列構造の平面図および線ＩＶｅ−ＩＶｅ´についての断面図である。
【図３Ｆ】ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、好ましい実施例に基づく第６方法区分による、層配列構造の平面図および線ＩＶｆ−ＩＶｆ´についての断面図である。
【図３Ｇ】ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、好ましい実施例に基づく第７方法区分による、層配列構造の平面図および線ＩＶｇ−ＩＶｇ´についての断面図である。
【図４Ａ】ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、他の好ましい実施例に基づく第１方法区分による、層配列構造の平面図（左）および線Ｖａ−Ｖａ´についての断面図（右）である。
【図４Ｂ】ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、他の好ましい実施例に基づく第２方法区分による、層配列構造の平面図および線Ｖｂ−Ｖｂ´についての断面図である。
【図４Ｃ】ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、他の好ましい実施例に基づく第３方法区分による、層配列構造の平面図および線Ｖｃ−Ｖｃ´についての断面図である。
【図４Ｄ】ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、他の好ましい実施例に基づく第４方法区分による、層配列構造の平面図および線Ｖｄ−Ｖｄ´についての断面図である。
【図４Ｅ】ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、他の好ましい実施例に基づく第５方法区分による、層配列構造の平面図および線Ｖｅ−Ｖｅ´についての断面図である。
【図５Ａ】ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、さらに他の好ましい実施例に基づく第１方法区分による、層配列構造の断面図である。
【図５Ｂ】ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、さらに他の好ましい実施例に基づく第２方法区分による、層配列構造の断面図である。
【図５Ｃ】ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、さらに他の好ましい実施例に基づく第３方法区分による、層配列構造の断面図である。
【図５Ｄ】ナノチューブ配列構造を生成するステップに関する本発明の方法の、さらに他の好ましい実施例に基づく第４方法区分による、層配列構造の断面図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１００    ナノチューブ配列構造
１０１    基板
１０２    触媒層
１０３    ナノチューブ
１０３ａ    ナノチューブの端部部分
１０３ｂ    ナノチューブの中央部分
１０４    電気的絶縁層
１０５    回路装置
１０６    他の電気的絶縁層
１０７    拡散防止用の層
１０８    端子電極
１１０    ナノチューブ配列構造
１２０    ナノチューブ配列構造
２００    ガスセンサー
２０１    パターン化された基板
２０２    電気的絶縁層
２０３    導電性触媒層
２０４    他の電気的絶縁層
２０５    カーボンナノチューブ
２０５ａ    ナノチューブの中央部分
２０５ｂ    ナノチューブの端部部分
２０６    電極
３００    層配列構造
３０１    電気的絶縁層
３０２    基板
３０３    触媒層
３０４    層配列構造
３０５    他の電気的絶縁層
３０６    層配列構造
３０７    層配列構造
３０８    トレンチ
３０９    層配列構造
３１０    細孔
３１１    層配列構造
３１２    ナノチューブ
３１３    層配列構造
４００    層配列構造
４０１    電気的絶縁層
４０２    基板
４０３    トレンチ
４０４    層配列構造
４０５    触媒層
４０６    層配列構造
４０７    他の電気的絶縁層
４０８    細孔
４０９    層配列構造
４１０    ナノチューブ
４１１    層配列構造
４１２    ナノチューブ
４１３    層配列構造
５００    層配列構造
５０１    第１電気的絶縁層
５０２    第２電気的絶縁層
５０３    基板
５０４    層配列構造
５０５    触媒層
５０６    他の電気的絶縁層
５０７    トレンチ
５０８    細孔
５０９    層配列構造
５１０    溝
５１１    ナノチューブ
５１１a    ナノチューブの端部部分
５１１b    ナノチューブの他方の端部部分
５１２    電気接触部
５１３    層構造
【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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