(57)【要約】【課題】簡便な方法で製造が可能であり、しかも、高い移動度、一層高いオン／オフ比を実現し得る半導体装置を提供する。【解決手段】半導体装置は、（Ａ）導体から成る第１の微粒子１０、（Ｂ）第２の微粒子２０、並びに、（Ｃ）第１の微粒子及び第２の微粒子と結合したリンカー分子３０から形成された導電路１を有し、導電路１の導電性は、導電路１に加えられる電界によって制御される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
（Ａ）導体から成る第１の微粒子、
（Ｂ）第２の微粒子、並びに、
（Ｃ）第１の微粒子及び第２の微粒子と結合したリンカー分子、
から形成された導電路を有し、
該導電路の導電性は、該導電路を構成する第２の微粒子及びリンカー分子に加えられる電界によって制御されることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
導電路に加えられる電界によって、第２の微粒子及びリンカー分子は導電性を示す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】
第２の微粒子は、量子ドットとして振る舞うことを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項４】
第２の微粒子は、半導体から成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】
第２の微粒子は、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４に記載の半導体装置。
【請求項６】
第２の微粒子の平均粒径は、１ｎｍ乃至１０ｎｍであ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】
第２の微粒子は、クーロン・ブロッケード効果を有することを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項８】
第２の微粒子は、金属若しくは合金から成ることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項９】
第２の微粒子は、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８に記載の半導体装置。
【請求項１０】
第２の微粒子の平均粒径は、２ｎｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の半導体装置。
【請求項１１】
リンカー分子は、有機半導体分子から成ることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項１２】
リンカー分子は、導電性を有する線状の分子から成ることを特徴とする請求項２に記載の半導体装置。
【請求項１３】
第１の微粒子の平均粒径は、２ｎｍ乃至１０ｎｍであ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】
第１の微粒子は、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１３に記載の半導体装置。
【請求項１５】
チャネル形成領域、ソース／ドレイン電極、ゲート絶縁層及びゲート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おり、
導電路の導電性は、ゲート電極に印加される電圧によって生成された電界によって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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、多くの電子機器に用いられている薄膜トランジスタ（Thin Film Transistor，ＴＦＴ）を含む電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）は、例えば、シリコン半導体基板あるいはシリコン半導体層に形成されたチャネル形成領域及びソース／ドレイン領域（ソース／ドレイン電極）、シリコン半導体基板表面あるいはシリコン半導体層表面に形成されたＳｉＯ2から成るゲート絶縁層、並びに、ゲート絶縁層を介してチャネル形成領域に対向して設けられたゲート電極から構成されている。あるいは又、支持体上に形成されたゲート電極、ゲート電極上を含む支持体上に形成されたゲート絶縁層、並びに、ゲート絶縁層上に形成されたチャネル形成領域及びソース／ドレイン領域（ソース／ドレイン電極）から構成されている。そして、これらの構造を有する電界効果型トランジスタの作製には、非常に高価な半導体製造装置が使用されており、製造コストの低減が強く要望されている。
【０００３】
そこで、近年、スピンコート法、印刷法、スプレー法に例示される真空技術を用いない方法に基づき製造が可能な有機半導体材料を用いたＦＥＴの研究、開発に注目が集まっている。例えば、有機半導体材料であるペンタセンの薄膜を蒸着法によって成膜することにて得られたチャネル形成領域にあっては、移動度が１ｃｍ2・Ｖ-1・秒-1を超えるＦＥＴの作製が可能であることが知られている。従って、ペンタセンの各種誘導体を用いれば、真空技術を用いずとも、優れた特性を示すＦＥＴが製造可能であるとの期待が大きい。
【０００４】
しかしながら、多くの電子機器に組み込まれることが要求されるが故に、ＦＥＴには一層の高速動作が望まれている。そこで、有機半導体材料を用いたＦＥＴにおける移動度を改善するために、種々の検討がなされている。
【０００５】
例えば、国際公開第２００４／００６３３７Ａ１には、導体又は半導体から成る微粒子と、この微粒子と結合した有機半導体分子とによって導電路が形成され、この導電路の導電性が電界によって制御されるように構成された半導体装置が開示されている。そして、このような微粒子と有機半導体分子とが結合して成る導電路といった構造を採用することで、導電路内の電荷移動が有機半導体分子の主鎖に沿った分子の軸方向で支配的に起こり、導電路には分子間の電子移動が含まれないため、従来の有機半導体の低い移動度の原因であった分子間の電子移動によって移動度が制限されることがなくなる。
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００４／００６３３７Ａ１
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述の国際公開に開示された半導体装置は高速動作といった特性面では優れているが、ソース−ドレイン間のオフ電流を一層低減する必要がある。即ち、一層高いオン／オフ比を達成すべく要望が高い。このようなソース−ドレイン間のオフ電流は、ゲート電圧が印加されていない状態においても、微粒子間にトンネル電流が流れていることに起因していると考えられる。
【０００８】
従って、本発明の目的は、簡便な方法で製造が可能であり、しかも、高い移動度、一層高いオン／オフ比を実現し得る半導体装置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の本発明の半導体装置は、
（Ａ）導体から成る第１の微粒子、
（Ｂ）第２の微粒子、並びに、
（Ｃ）第１の微粒子及び第２の微粒子と結合したリンカー分子、
から形成された導電路を有し、
該導電路の導電性は、該導電路に加えられる電界によって制御されることを特徴とする。
【００１０】
本発明の半導体装置において、導体から成る第１の微粒子は、１次元的、２次元的、若しくは、３次元的的に配置されている。そして、第１の微粒子間には、少なくとも１つの第２の微粒子が存在し（即ち、第１の微粒子間には、１つの第２の微粒子が存在している場合もあるし、複数の第２の微粒子が存在している場合もある）、更には、第１の微粒子と第２の微粒子との間にはこれら両方の微粒子に結合したリンカー分子が存在し、これによって導電路が形成されている。即ち、例えば、
・・・第１の微粒子＝リンカー分子＝第２の微粒子＝リンカー分子＝第１の微粒子＝リンカー分子＝第２の微粒子＝リンカー分子＝第１の微粒子・・・
というネットワーク構造が形成されている。尚、記号「＝」を、微粒子とリンカー分子とが結合している状態を示すために用いる。以下においても同様である。
【００１１】
本発明の半導体装置においては、導電路に加えられる電界によって、第２の微粒子及びリンカー分子が導電性を示す構成とすることができる。
【００１２】
そして、この場合、第２の微粒子は量子ドットとして振る舞うことが好ましく、更には、第２の微粒子は半導体から成ることが一層好ましく、具体的には、第２の微粒子は、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）から成ることが望ましい。あるいは又、第２の微粒子の平均粒径は、１ｎｍ乃至１０ｎｍであることが好ましい。以下、便宜上、半導体微粒子から成る第２の微粒子を、第２の微粒子［半導体］と呼ぶ場合がある。
【００１３】
一般的に、半径Ｒの微粒子のエネルギー準位は、
Ｅ ∝ ｈ2／ｍＲ2
と表現することができる。ここで、ｈはプランク定数、ｍは電子の有効質量である。この式から半導体のバンドギャップは、微粒子の半径Ｒに対して、Ｒ-2に比例して大きくなることがわかる（所謂、量子ドット効果であり、図１５の（Ｂ）参照）。通常、バルクの半導体材料のバンドギャップの値は１ｅＶ程度以上あり、微粒子のギャップ値はそれよりも大きな値を有している。そして、この値は、室温の熱ゆらぎエネルギー（２５ミリｅＶ）と比較しても十分に大きい。このように、第２の微粒子［半導体］の粒径を制御、規定することによって、第２の微粒子［半導体］のバンドギャップの値を制御することができ、云い換えれば、第２の微粒子［半導体］は量子ドットとして振る舞う（即ち、量子ドット効果を有する）と云える。
【００１４】
あるいは又、この場合、第２の微粒子はクーロン・ブロッケード効果を有することが好ましく、更には、第２の微粒子は金属若しくは合金から成ることが一層好ましく、具体的には、第２の微粒子は、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）、又は、鉄（Ｆｅ）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が望ましい。あるいは又、第２の微粒子の平均粒径は２ｎｍ以下であることが望ましい。以下、便宜上、半導体微粒子から成る第２の微粒子を、第２の微粒子［導体］と呼ぶ場合がある。
【００１５】
例えば、直径Ｒが１ｎｍ程度の金（Ａｕ）のナノ粒子を考えると、エネルギーバンドは離散化され、
Ｅ ∝ ｈ2／ｍＲ2
と表現することができ、その準位間隔が１００ミリｅＶ程度になる。但し、このとき、クーロン反発力による帯電効果Ｕは０．４ｅＶ程度以上あり（尚、Ｕ ∝ ｑ2／εＲであり、εは誘電率である）、第２の微粒子［導体］の性質を決めるのはクーロン・ブロッケード効果が主になっている。そして、この値は、室温の熱ゆらぎエネルギー（２５ミリｅＶ）と比較しても十分に大きい。
【００１６】
本発明の半導体装置において、導電路に電流が流れるためには、導電路内を電荷が移動する必要があるが、その際の電荷の移動は、第２の微粒子を経由する。導電路に電界が加わっていない状態にあっては、第２の微粒子が半導体微粒子から成る場合（即ち、第２の微粒子［半導体］である場合）、第２の微粒子［半導体］はバンドギャップを有し、これが伝導障壁となって、電子の移動を妨げる。つまり、導電路に電界が加わっていない状態にあっては、第２の微粒子［半導体］、更には、導電路には、電流は流れない。一方、導電路に所定の値以上の電界が加わった状態になると、第２の微粒子［半導体］のエネルギーバンドが上下し、第１の微粒子からリンカー分子を介して流れてくる伝導キャリアのエネルギーと一致したところで、第１の微粒子間の電子の移動が許され、導電路に電流が流れる。一方、第２の微粒子が金属微粒子から構成され、且つ、平均粒径が第１の微粒子よりも小さい金属微粒子である場合（第２の微粒子［導体］である場合）、導電路に電界が加わっていない状態にあっては、第２の微粒子［導体］は粒径が小さいので、非常に大きなクーロン相互作用を有し、それが伝導障壁（クーロン・ブロッケード効果）となって、電子の移動を妨げる。つまり、導電路に電界が加わっていない状態にあっては、第２の微粒子［導体］、更には、導電路には、電流は流れない。一方、導電路に所定の値以上の電界が加わった状態になると、第１の微粒子からリンカー分子を介して流れてくる伝導キャリアのエネルギーがクーロン障壁エネルギーと一致したところで、第２の微粒子［導体］を経由した第１の微粒子間の電子の移動が許され、導電路に電流が流れる。
【００１７】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の半導体装置にあっては、リンカー分子は、有機半導体分子から成ることが好ましく、あるいは又、リンカー分子は、導電性を有する線状の分子から成ることが好ましい。
【００１８】
リンカー分子を有機半導体分子から構成する場合、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）、チオアセトキシル基（−ＳＣＯＣＨ3）、又は、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を有する構成とすることができる。尚、有機半導体分子の両端に位置する官能基は異なっていてもよい。
【００１９】
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’−チオアセトキシル−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箇所のそれぞれで、第１の微粒子及び第２の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。
【００２０】
構造式（１）：４，４’−ビフェニルジチオール
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構造式（２）：４，４’−ジイソシアノビフェニル
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構造式（３）：４，４’−ジイソシアノ−ｐ−テルフェニル
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構造式（４）：２，５−ビス（５’−チオアセトキシル−２’−チオフェニル）チオフェン
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構造式（５）：４，４’−ジイソシアノフェニル
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構造式（６）：ベンジジン（ビフェニル−４，４'−ジアミン）
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構造式（７）：ＴＣＮＱ（テトラシアノキノジメタン）
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構造式（８）：ビフェニル−４，４'−ジカルボン酸
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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
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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
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【００２１】
また、有機半導体分子として、構造式（１１）で表されるデンドリマーも用いることができる。
【００２２】
構造式（１１）：デンドリマー
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【００２３】
上述したとおり、有機半導体分子が両端に有する官能基のそれぞれは、第１の微粒子及び第２の微粒子と化学的に結合していることが好ましい。そして、この場合、有機半導体分子が両端に有する官能基によって、第１の微粒子、有機半導体分子、第２の微粒子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が好ましく、更には、第１の微粒子、有機半導体分子、第２の微粒子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が好ましい。あるいは又、この場合、有機半導体分子が両端に有する官能基によって、第１の微粒子、有機半導体分子、第２の微粒子が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が好ましく、更には、第１の微粒子、有機半導体分子、第２の微粒子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が好ましい。そして、このようにネットワーク状の導電路を構築することで、しかも、有機半導体分子に電界が加えられることによって、導電路内の電荷移動が、有機半導体分子の主鎖に沿った分子の軸方向で支配的に起こる構造となる結果、分子の軸方向の移動度、例えば非局在化したπ電子による高い移動度を最大限に利用することができ、先に述べたように、第２の微粒子を介した電荷の移動メカニズムと相まって、高い移動度を実現しつつ、高いオン／オフ比を有する半導体装置を実現することが可能となる。
【００２４】
導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子も、その両端に、チオール基（−ＳＨ）、アミノ基（−ＮＨ2）、イソシアノ基（−ＮＣ）、シアノ基（−ＣＮ）、チオアセトキシル基（−ＳＣＯＣＨ3）、又は、カルボキシル基（−ＣＯＯＨ）を有する構成とすることができる。尚、有機半導体分子の両端に位置する官能基は異なっていてもよい。
【００２５】
導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子が両端に有する官能基のそれぞれも、第１の微粒子及び第２の微粒子と化学的に結合していることが好ましい。そして、この場合、導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子が両端に有する官能基によって、第１の微粒子、導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子、第２の微粒子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が好ましく、更には、第１の微粒子、導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子、第２の微粒子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が好ましい。あるいは又、この場合、導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子が両端に有する官能基によって、第１の微粒子、導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子、第２の微粒子が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が好ましく、更には、第１の微粒子、導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子、第２の微粒子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が好ましい。そして、このようにネットワーク状の導電路を構築することで、先に述べたように、電界に応じて、導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子に挟まれた第２の微粒子に電荷の流れが生じ、導電路内の電荷移動が実現する。
【００２６】
あるいは又、第１の微粒子に化学的に結合した第１のリンカー分子と、第２の微粒子に化学的に結合した第２のリンカー分子とが化学的に結合することによって、リンカー分子が構成されてもよい。尚、第１のリンカー分子の一端が有し、第１の微粒子に化学的に結合する官能基をＸL1と呼び、第１のリンカー分子の他端が有し、第２のリンカー分子に化学的に結合する官能基をＹL1と呼ぶ。また、第２のリンカー分子の一端が有し、第２の微粒子に化学的に結合する官能基をＸL2と呼び、第２のリンカー分子の他端が有し、第１のリンカー分子に化学的に結合する官能基をＹL2と呼ぶ。（第１のリンカー分子，ＸL1，ＹL1，第２のリンカー分子，ＸL2，ＹL2）の組合せとして、リンカー分子が有機半導体分子から構成される場合、以下のａ群に挙げた分子とｂ群に挙げた分子との任意の組合せを挙げることができる。
【００２７】
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【００２８】
以上に説明したとおり、第１の微粒子、リンカー分子、第２の微粒子から構成された導電路におけるネットワーク構造として、以下の４つのケースを挙げることができる。
【００２９】
［１］・・・第１の微粒子＝有機半導体分子から成るリンカー分子＝第２の微粒子［半導体］＝有機半導体分子から成るリンカー分子＝第１の微粒子＝有機半導体分子から成るリンカー分子＝第２の微粒子［半導体］＝有機半導体分子から成るリンカー分子＝第１の微粒子・・・・・
［２］・・・第１の微粒子＝有機半導体分子から成るリンカー分子＝第２の微粒子［導体］＝有機半導体分子から成るリンカー分子＝第１の微粒子＝有機半導体分子から成るリンカー分子＝第２の微粒子［導体］＝有機半導体分子から成るリンカー分子＝第１の微粒子・・・・・・・
［３］・・・第１の微粒子＝導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子＝第２の微粒子［半導体］＝導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子＝第１の微粒子＝導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子＝第２の微粒子［半導体］＝導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子＝第１の微粒子・・・・・・・・・
［４］・・・第１の微粒子＝導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子＝第２の微粒子［導体］＝導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子＝第１の微粒子＝導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子＝第２の微粒子［導体］＝導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子＝第１の微粒子・・・・・・・・・・・
【００３０】
更には、以上の好ましい形態、構成を含む本発明の半導体装置にあっては、第１の微粒子の平均粒径は、２ｎｍ乃至１０ｎｍであることが好ましく、また、第１の微粒子は、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）、又は、鉄（Ｆｅ）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が望ましい。第１の微粒子の電気伝導度は、第１の微粒子を構成する金属あるいは合金がバルク状であるときの電気伝導度と同程度であることが望ましい。
【００３１】
リンカー分子と結合する前の第１の微粒子の表面は、絶縁性の第１の保護膜で覆われていることが好ましく、これによって、導電路の形成において第１の微粒子を含む溶液を用いる場合、第１の微粒子同士が溶媒中で凝集することが無くなるし、導電路内に存在する第１の微粒子間に、トンネル電流が所定の量以上、流れることが無くなる（図１５の（Ａ）の概念図参照）。第１の保護膜を構成する分子は第１の微粒子に対して結合しているが、その結合力の大小が、第１の保護膜によって被覆されている第１の微粒子（実際には、第１の保護膜によって被覆されている第１の微粒子の集合体あるいはクラスター）を製造する際の集合体（クラスター）の最終的な径分布に大きく影響する。第１の保護膜を構成する絶縁性の有機分子の一端には、第１の微粒子と化学的に反応（結合）する官能基（便宜上、官能基Ｘ1と呼ぶ）を有することが好ましい。例えば、官能基Ｘ1としてチオール基（−ＳＨ）を挙げることができ、このチオール基を末端に持つ分子の１つとしてアルカンチオール［例えば、ドデカンチオール（Ｃ12Ｈ25ＳＨ）］を挙げることができる。ドデカンチオールのチオール基が金等の微粒子と結合すると、水素原子が離脱してＣ12Ｈ25Ｓ−Ａｕとなると考えられている。あるいは又、ネットワーク構造を構築する際にリンカー分子による置換が必要な場合は、第１の保護膜を構成する絶縁性の有機分子として、アルキルアミン分子［例えば、ドデシルアミン（Ｃ12Ｈ25ＮＨ2）］を挙げることもできる。第１の保護膜を構成する絶縁性の有機分子の他端に有する官能基（便宜上、官能基Ｙ1と呼ぶ）は、一端における官能基Ｘ1と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３２】
リンカー分子と結合する前の第２の微粒子の表面も、絶縁性の第２の保護膜で覆われていることが好ましく、これによって、導電路の形成において第２の微粒子を含む溶液を用いる場合、第２の微粒子同士が溶媒中で凝集することが無くなる。第２の保護膜を構成する絶縁性の有機分子の一端には、第２の微粒子と化学的に反応（結合）する官能基（便宜上、官能基Ｘ2と呼ぶ）を有することが好ましい。例えば、官能基Ｘ2としてチオール基（−ＳＨ）を挙げることができ、このチオール基を末端に持つ分子の１つとしてアルカンチオール［例えば、ドデカンジチオール（Ｃ12Ｈ24Ｓ2Ｈ2）］を挙げることができる。ドデカンジチオールのチオール基が金等の微粒子と結合すると、水素原子が離脱してＣ12Ｈ25Ｓ2−Ａｕ2となると考えられている。あるいは又、第２の保護膜を構成する絶縁性の有機分子として、アルキルアミン分子［例えば、アミノドデカンジチオール（Ｃ12Ｈ24ＮＨ2ＳＨ）］を挙げることもできる。第２の保護膜を構成する絶縁性の有機分子の他端に有する官能基（便宜上、官能基Ｙ2と呼ぶ）は、一端における官能基Ｘ2と同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３３】
第１の微粒子、第２の微粒子の平均粒径をｒ1-AVE、ｒ2-AVE、係る微粒子の粒径の標準偏差をσ1、σ2としたとき、σ1／ｒ1-AVE≦０．５、σ2／ｒ2-AVE≦０．５を満足することが好ましい。また、第１の微粒子、第２の微粒子の形状として球形を挙げることができるが、これに限るものではなく、例えば球形の他に、三角形、四面体、立方体、直方体、円錐、円柱等を挙げることができる。尚、微粒子の形状が球形以外の場合の微粒子の平均粒径は、球形以外の微粒子の測定された体積と同じ体積を有する球を想定し、係る球の直径の平均値を微粒子の平均粒径とすればよい。
【００３４】
本発明の半導体装置において、第１の微粒子は略規則性をもって配列していること、より具体的には、第１の微粒子の２次元規則配列を達成することが、半導体装置の性能向上のために好ましい。そして、第１の微粒子の２次元規則配列（第１の微粒子が、下地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）を達成するために、サイズばらつきが少ない、粒径の揃った第１の微粒子を用いることが好ましく、これによって、第１の微粒子の２次元ネットワークを、広い範囲において、且つ、長距離秩序を有する形態で達成することができる。
【００３５】
更には、これに加えて、第１の微粒子を含む溶液（例えば、微粒子コロイド溶液）から成る薄膜を下地上に形成した後、薄膜に含まれる溶媒を蒸発させることが、第１の微粒子を最密充填にて配列させ得るといった観点から好ましい。そして、この場合、薄膜に含まれる溶媒を蒸発させる工程において、蒸発速度を制御しながら薄膜に含まれる溶媒を蒸発させることが望ましい。あるいは又、この場合、第１の微粒子を含む溶液から成る薄膜を形成する前に、下地の表面処理を行うことが望ましい。あるいは又、この場合、第１の微粒子を含む溶液から成る薄膜を形成する工程において、第１の微粒子を含む溶液と下地との間の濡れ性を制御することが望ましい。第１の微粒子を含む溶液から成る薄膜を形成する方法として、浸漬法；キャスティング法；スピンコート法；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法といった各種印刷法を例示することができる。
【００３６】
あるいは又、第１の微粒子を含む溶液に基づき薄膜を成膜した後、この薄膜を下地上に転写することが、第１の微粒子を最密充填にて配列させるといった観点から好ましい。より具体的には、水面に第１の微粒子を含む溶液に基づき薄膜を成膜した後、薄膜に含まれる溶媒を蒸発させることで形成した第１の微粒子を含む薄膜を、下地上に転写する工程から成ることが好ましく、更には、薄膜に含まれる溶媒を蒸発させる工程において、蒸発速度を制御しながら薄膜に含まれる溶媒を蒸発させることが、一層好ましい。
【００３７】
また、第１の微粒子を配列させた後、第２の微粒子及びリンカー分子を含む溶液（第２の微粒子とリンカー分子とは結合している）に浸漬する工程を少なくとも１回行うことによって、第１の微粒子、リンカー分子、第２の微粒子を結合させることが好ましい。即ち、例えば、第１の微粒子を、下地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せた後、第２の微粒子及びリンカー分子を含む溶液に浸漬すると、例えば、リンカー分子が、第１の微粒子の表面を被覆している第１の保護膜を構成する有機分子と置換される結果、第１の微粒子とリンカー分子との化学的な結合体が形成される。尚、１回の操作を行うことによって結合体の単一層を形成することができるし、２回以上、操作を繰り返すことで結合体の積層構造を形成することができる。
【００３８】
上述したとおり、第１の微粒子は充填状態にて配列されていることが好ましく、第１の微粒子は最密充填状態にて配列されていることが一層好ましい。ここで、より具体的には、「第１の微粒子は充填状態にて配列されている」とは、例えば、第１の微粒子、リンカー分子、第２の微粒子から成る導電路が、例えば少なくともソース／ドレイン電極間に形成される程度に、第１の微粒子が配列している状態を云う。多少の空乏、格子の欠陥等があってもよいことは云うまでもない。「第１の微粒子が最密充填状態にて配列されている」とは、第１の微粒子を剛体とみなしたとき、その２次元平面、あるいは、３次元空間を物理的に占め得る最大の密度で規則的に配列している状態を云う。但し、ここでは、第１の微粒子間には第１の保護膜が存在するため、第１の微粒子同士は接触していない。隣り合う第１の微粒子間の表面間距離は、第１の保護膜の厚さ（第１の保護膜を構成する分子の長軸方向の長さ）の２倍、あるいは、それ以上である。
【００３９】
平滑な下地上での第１の微粒子自身による自己組織化現象を積極的に利用して、２次元規則配列化を達成させるためには、上述したとおり、微粒子コロイド溶液を下地上に滴下した際の微粒子コロイド溶液中に含まれる溶媒の蒸発条件、及び、第１の微粒子のサイズばらつきの度合いは、非常に重要な因子である。溶媒の蒸発速度が早すぎると、自己組織化による２次元規則配列化が達成される前に、第１の微粒子がその場に取り残されてしまい、下地上を自由に動けなくなってしまう。一方、第１の微粒子のサイズがまちまちだと、２次元配列に空隙ができ、最密充填にはならない。尚、「第１の微粒子を最密充填に並べること」と、「その並び方に秩序性を持たせること」は同じことではない。
【００４０】
第１の微粒子を金ナノ粒子から構成する場合を例にとり、以下、説明を行うが、第１の微粒子は金ナノ粒子に限定するものではない。
【００４１】
《第１の微粒子の下地への塗布》
金ナノ粒子の塗布法に関しては、金ナノ粒子を溶媒に分散させたコロイド溶液（以下、金ナノ粒子コロイド溶液と呼ぶ）を下地上に滴下して、溶媒が蒸発するときに、金ナノ粒子間に働く横毛管力による自己組織化現象を利用して２次元規則配列を達成する手法（キャスティング法）が古くから採られてきた。このキャスティング法は、プロセスが非常に簡便である反面、溶媒の蒸発速度が早すぎると、金ナノ粒子の自己組織化の速度を溶媒の蒸発速度が上回ってしまうため、金ナノ粒子がその場に取り残されてしまい、結果として金ナノ粒子の分布にムラができてしまうといった難点がある。
【００４２】
第１の微粒子を、下地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工程（微粒子配列・充填工程）は、第１の微粒子を含む溶液から成る薄膜を下地上に形成した後（即ち、キャスティング法を実行した後）、薄膜に含まれる溶媒を蒸発させる工程から成り、薄膜に含まれる溶媒を蒸発させる工程においては、蒸発速度を制御しながら薄膜に含まれる溶媒を蒸発させる。また、第１の微粒子を含む溶液から成る薄膜を形成する前に、下地の表面処理を行う。更には、第１の微粒子を含む溶液から成る薄膜を形成する工程において、第１の微粒子を含む溶液と下地との間の濡れ性を制御する。
【００４３】
例えば、金ナノ粒子コロイド溶液に蒸気圧の低い有機物を混合することで、溶媒の蒸発速度を制御する（遅くする）（X. M. Lin, et al., J. Phys. Chem. B, 2001, 105, 3353 参照）。具体的には、例えば、アルキルアミン分子（例えば、ドデシルアミン）あるいはアルカンチオール分子（例えば、ドデカンチオール）から成る層によって表面が覆われた金ナノ粒子コロイド溶液（溶媒：トルエン）を用いる場合、ドデカンチオールのようなトルエンに溶解し、且つ、蒸発し難い有機物を金ナノ粒子コロイド溶液に混入させることにより、金ナノ粒子コロイド溶液における溶媒蒸発速度を遅くすることができる。
【００４４】
あるいは又、溶媒の蒸気を満たした閉空間（シャーレ等）内でキャスティング法を実行することで第１の微粒子を含む溶液から成る薄膜を下地上に形成した後（即ち、キャスティング法を実行した後）、薄膜に含まれる溶媒を蒸発させる。この工程において蒸発速度を制御しながら薄膜に含まれる溶媒を蒸発させることができるので、第１の微粒子を下地上に密に詰まった状態にて配置させることもできる。
【００４５】
あるいは又、場合によっては、単純なキャスティング法ではなく、リソグラフィ技術等によって下地表面に凹部を予め形成しておき、この凹部を含む下地表面に第１の微粒子を含む溶液を滴下させ、溶媒を蒸発させる方法、あるいは、下地表面に置かれたＯリング等によって囲まれた下地表面部分に第１の微粒子を含む溶液を滴下させ、溶媒を蒸発させる方法を採用することもできる（N. D. Denkov, et al., Langmuir, 1992, 8, 3183 参照）。これらの方法を採用することで、一般的に見られる液滴の周辺部からの溶媒の蒸発とは異なり、中心部から溶媒の蒸発が始まる結果、均一なナノ粒子単層膜を形成することが可能となる。
【００４６】
あるいは又、微粒子配列・充填工程は、第１の微粒子を含む溶液に基づき薄膜を成膜した後、該薄膜を下地上に転写する工程、即ち、所謂ＬＢ（Langmuir-Blodgett）法に類似した方法から構成してもよい。即ち、親水性溶媒（例えば水）上に疎水性表面を有する第１の微粒子を単層で２次元規則配列を有するように浮かべ、あるいは、これとは逆に、疎水性溶媒上に親水性表面を有する第１の微粒子を含むを単層で２次元規則配列を有するように浮かべ、それをＬＢ法のように下地上に転写する方法を採用してもよい（V. Santhanam, et al., Langmuir, 2003, 19, 7881 参照）。
【００４７】
一例として、平均粒径１０ｎｍの、疎水性表面を有する金ナノ粒子を用いて、ＬＢ法に類似した方法により、即ち、水面に金ナノ粒子を含む溶液に基づき薄膜を成膜した後、薄膜に含まれる溶媒（具体的にはトルエン）を蒸発させることで形成した金ナノ粒子薄膜を、下地上に転写した。このとき、蒸発速度を制御しながら薄膜に含まれる溶媒を蒸発させた。具体的には、蒸発速度の制御は、水を入れた容器にガラス板で蓋をしてガラス板の隙間から金ナノ粒子を含む溶液を滴下することにより行った。このとき、水面と蓋の距離が約５ｍｍになるように水の量を調節した。２５ｃｍ×１５ｃｍの大きさの容器を用いた場合、５０マイクロリットルのナノ粒子溶液を滴下すると、薄膜に含まれる溶媒は３０秒〜１分ほどの時間で蒸発した。
【００４８】
キャスティング法における溶媒蒸発の際に、より効果的に自己組織化を促進させる２つの手段を、以下、説明する。
【００４９】
［下地の表面処理］
第１の手段は、下地と第１の微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第１の微粒子の２次元様の構造を形成させる際、第１の微粒子と下地との相互作用が重要となる。第１の微粒子の表面状態は、主にその表面を覆っている層を構成する分子の性質によって決定される。それ故、様々な層を有する第１の微粒子、例えば表面に疎水性を有する層（層を構成する分子が例えばアルキル基を有するもの）が形成された第１の微粒子を用い、あるいは、表面に親水性を有する層（層を構成する分子が、例えばカルボキシル基、アミノ基あるいは水酸基を有するもの）が形成された第１の微粒子を用い、更には、第１の微粒子を含む溶液から成る薄膜を形成する前に下地の表面処理を行うことで下地の表面状態を最適化し、第１の微粒子及び下地の振る舞いを変えることができ、キャスティング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から成る下地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から成る下地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。
【００５０】
［第１の微粒子を含む溶液と下地との間の濡れ性の制御］
第２の手段は、第１の微粒子を含む溶液と下地との間の濡れ性を制御することである。下地に対して溶液中の溶媒の濡れ性が良ければ溶媒は下地上を広がり、濡れ性が悪ければ溶媒は集まる。一般的に溶媒が下地に対してより広い範囲に広がった方が、下地上に第１の微粒子を含む溶液から成る薄膜を形成した後、広い面積の薄膜の全体から溶媒が均一に蒸発する。濡れ性は、異なる溶媒を混合し、その混合比率を調整することにより、変化させることができ、これによって、下地上に第１の微粒子を並べるのに最も適した濡れ性を得ることが可能となる。例えば、ＳｉＯ2から成る下地上に第１の微粒子のトルエン溶液をキャスティング法にて塗布し、第１の微粒子を含む溶液から成る薄膜を下地上に形成する場合、第１の微粒子のトルエン溶液にエタノールを或る程度混合したとき、溶液が最も下地上で広がる。
【００５１】
本発明にあっては、第１の微粒子が下地の表面と略平行な面内において２次元的に規則的に配列されている場合、より具体的には、このような２次元的に規則配列した層が、単層であっても、３次元的な最密充填状態で多層に存在していてもよい。「２次元的に規則的に配列されている」とは、少なくとも概ね第１の微粒子１層分の厚みの空間内に粒径の揃った第１の微粒子が充填状態で、好ましくは最密充填状態で、配列していることを意味する。尚、「下地の表面と略平行な面内」とは、下地の製造方法等によって下地の表面に微小凹凸が存在する場合、係る微小凹凸に対して実質的に平行であることを意味する。
【００５２】
あるいは又、下地の配列状態に基づき、第１の微粒子を略規則性をもって配列させることが好ましく、この場合、下地を微粒子から構成し、この下地を構成する微粒子（以下、下地構成微粒子と呼ぶ）を略規則性をもって配列させることが好ましい。下地構成微粒子を略規則性をもって配列させるための方法として、電着法、スピンコート法、キャスティング法、移流集積法（A. S. Dimitrov et al., Langmuir, 10, 432(1994)参照）、ＬＢ（Langmuir-Blodgett）法に類似した方法［親水性溶媒（例えば水）上に疎水性表面を有する下地構成微粒子を単層で２次元規則配列を有するように浮かべ、あるいは、これとは逆に、疎水性溶媒上に親水性表面を有する下地構成微粒子を単層で２次元規則配列を有するように浮かべ、それをＬＢ法のように転写する方法（V. Santhanam, et al., Langmuir, 2003, 19, 7881 参照）］を挙げることができる。
【００５３】
ここで、下地構成微粒子が略規則性をもって配列されているとは、下地構成微粒子が、正三角形の頂点に位置するように密に配列され、あるいは又、正方形の頂点に位置するように密に配列されていることを意味する。下地構成微粒子の全てが規則性をもって配列されるとは限られないので、即ち、多少の空乏、格子の欠陥等があってもよいことは云うまでもないので、「略」規則性をもって配列されると表現している。
【００５４】
また、第１の微粒子が略規則性をもって配列されているとは、下地構成微粒子が正三角形の頂点に位置するように密に配列されている場合、この正三角形の中心を通る法線上に第１の微粒子が位置することを意味する。そして、この場合には、第１の微粒子は、第１の微粒子によって形成される正三角形の頂点に位置し、あるいは又、第１の微粒子によって形成される正六角形の頂点に位置する。一方、下地構成微粒子が正方形の頂点に位置するように密に配列されている場合、この正方形の中心を通る法線上に第１の微粒子が位置することを意味する。そして、この場合には、第１の微粒子は、第１の微粒子によって形成される正方形の頂点に位置する。第１の微粒子の全てが規則性をもって配列されるとは限られないので、即ち、多少の空乏、格子の欠陥等があってもよいことは云うまでもないので、「略」規則性をもって配列されると表現している。
【００５５】
このように、下地構成微粒子が略規則性をもって配列されて成る下地を、所謂テンプレートとして用いることで、第１の微粒子の２次元規則配列化を達成することができる。従って、第１の微粒子間の距離にバラツキが生じ難い。
【００５６】
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の半導体装置として、チャネル形成領域、ソース／ドレイン電極、ゲート絶縁層及びゲート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おり、導電路の導電性は、ゲート電極に印加される電圧によって生成された電界によって制御される構成を挙げることができる。
【００５７】
ここで、本発明の半導体装置の具体的な構造として、
（Ａ）支持体上に形成されたソース／ドレイン電極、
（Ｂ）ソース／ドレイン電極とソース／ドレイン電極との間に位置する支持体の部分の上に形成されたチャネル形成領域、
（Ｃ）全面に形成されたゲート絶縁層、並びに、
（Ｄ）ゲート絶縁層上に、チャネル形成領域と対向して形成されたゲート電極、
を挙げることができる。
【００５８】
あるいは又、本発明の半導体装置の具体的な構造として、
（Ａ）支持体上に形成されたゲート電極、
（Ｂ）ゲート電極及び支持体上に形成されたゲート絶縁層、
（Ｃ）ゲート絶縁層上に形成されたソース／ドレイン電極、並びに、
（Ｄ）ソース／ドレイン電極とソース／ドレイン電極との間に位置するゲート絶縁層の部分の上に、ゲート電極と対向して形成されたチャネル形成領域、
を挙げることができる。
【００５９】
本発明の半導体装置にあっては、支持体として、各種ガラス基板や、表面に絶縁層が形成された各種ガラス基板、石英基板、表面に絶縁層が形成された石英基板、表面に絶縁層が形成されたシリコン基板を挙げることができるし、ポリメチルメタクリレート（ポリメタクリル酸メチル，ＰＭＭＡ）やポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）に例示される有機ポリマー（高分子材料から構成された可撓性を有するプラスチック・フィルムやプラスチック・シート、プラスチック基板といった高分子材料の形態を有する）を挙げることができ、あるいは又、雲母を挙げることができる。このような可撓性を有する高分子材料から構成された支持体を使用すれば、例えば曲面形状を有する電子機器への半導体装置の組込みあるいは一体化が可能となる。あるいは又、支持体として、表面に、酸化ケイ素系材料（例えば、ＳｉＯXやスピンオンガラス（ＳＯＧ））；窒化ケイ素（ＳｉＮY）；酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）；金属酸化物高誘電絶縁膜が形成された材料を挙げることもできる。更には、その他、導電性基板（金等の金属、高配向性グラファイトから成る基板）を挙げることができる。
【００６０】
ゲート絶縁層を構成する材料として、酸化ケイ素（ＳｉＯX）、窒化ケイ素（ＳｉＮY）、ＳｉＯX／ＳｉＮY、ＳｉＯＮ、ＳｉＯX／ＳｉＯＮ、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）等の高絶縁性金属酸化物、高絶縁性金属窒化物、あるいは、これらの微粒子といった無機系絶縁材料；ポリメチルメタクリレート（ポリメタクリル酸メチル，ＰＭＭＡ）やポリビニルフェノール（ＰＶＰ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリスチレン等、あるいは、これらの微粒子といった有機系絶縁材料；Ｎ−２（アミノエチル）３−アミノプロピルトリメトキシシラン（ＡＥＡＰＴＭＳ）、３−メルカプトプロピルトリメトキシシラン（ＭＰＴＭＳ）、オクタデシルトリクロロシラン（ＯＴＳ）等のシラノール誘導体（シランカップリング剤）；オクタデカンチオール、ドデシルイソシアネイト等の、金属から成る第１の微粒子と結合可能な官能基を一端に有する直鎖炭化水素類、あるいは、両端に官能基を有し、且つ、少なくとも一端はチャネル形成領域を構成する材料と結合可能な官能基である直鎖炭化水素類を挙げることができるし、これらの組み合わせを用いることもできる。更には、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低誘電率ＳｉＯ2系材料（例えば、ポリアリールエーテル、シクロパーフルオロカーボンポリマー及びベンゾシクロブテン、環状フッ素樹脂、ポリテトラフルオロエチレン、フッ化アリールエーテル、フッ化ポリイミド、アモルファスカーボン、有機ＳＯＧ）といった酸化ケイ素系材料を例示することもできる。
【００６１】
ゲート絶縁層の形成方法として、ゲート絶縁層を構成する材料にも依るが、物理的気相成長法（ＰＶＤ法）；ＭＯＣＶＤ法を含む各種の化学的気相成長法（ＣＶＤ法）；スピンコート法；スクリーン印刷法やインクジェット印刷法、オフセット印刷法、グラビア印刷法といった各種印刷法；エアドクタコーター法、ブレードコーター法、ロッドコーター法、ナイフコーター法、スクイズコーター法、リバースロールコーター法、トランスファーロールコーター法、グラビアコーター法、キスコーター法、キャストコーター法、スプレーコーター法、スリットオリフィスコーター法、カレンダーコーター法、浸漬法といった各種コーティング法；スタンプ法；キャスティング法；ゾル−ゲル法；電着法；シャドウマスク法；及び、スプレー法の内のいずれかを挙げることができる。あるいは又、ゲート絶縁層は、ゲート電極の表面を酸化あるいは窒化することによって形成することができるし、ゲート電極の表面に酸化膜や窒化膜を成膜することで得ることもできる。ゲート電極の表面を酸化する方法として、ゲート電極を構成する材料にも依るが、Ｏ2プラズマを用いた酸化法、陽極酸化法を例示することができる。また、ゲート電極の表面を窒化する方法として、ゲート電極を構成する材料にも依るが、Ｎ2プラズマを用いた窒化法を例示することができる。あるいは又、例えば、Ａｕ電極に対しては、一端をメルカプト基で修飾された直鎖状炭化水素のように、ゲート電極と化学的に結合を形成し得る官能基を有する絶縁性分子によって、浸漬法等の方法で自己組織的にゲート電極表面を被覆することで、ゲート電極の表面に絶縁膜を形成することもできる。
【００６２】
本発明の半導体装置において、ゲート電極やソース／ドレイン電極、各種の配線を構成する材料として、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）、パラジウム（Ｐｄ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、銅（Ｃｕ）、チタン（Ｔｉ）、インジウム（Ｉｎ）、錫（Ｓｎ）等の金属、あるいは、これらの金属元素を含む合金、これらの金属から成る導電性粒子、これらの金属を含む合金の導電性粒子、不純物を含有したポリシリコン等の導電性物質を挙げることができるし、これらの元素を含む層の積層構造とすることもできる。更には、ゲート電極やソース／ドレイン電極、各種の配線を構成する材料として、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリスチレンスルホン酸［ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ］といった有機材料（導電性高分子）を挙げることもできる。
【００６３】
ゲート電極やソース／ドレイン電極、配線の形成方法として、これらを構成する材料にも依るが、ＰＶＤ法；ＭＯＣＶＤ法を含む各種のＣＶＤ法；スピンコート法；上述した各種印刷法；上述した各種コーティング法；スタンプ法；キャスティング法；ゾル−ゲル法；電着法；シャドウマスク法；リフトオフ法；電解メッキ法や無電解メッキ法あるいはこれらの組合せといったメッキ法；及び、スプレー法の内のいずれかと、必要に応じてパターニング技術との組合せを挙げることができる。尚、物理的気相成長法（ＰＶＤ法）として、（ａ）電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、フラッシュ蒸着等の各種真空蒸着法、（ｂ）プラズマ蒸着法、（ｃ）２極スパッタリング法、直流スパッタリング法、直流マグネトロンスパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、バイアススパッタリング法等の各種スパッタリング法、（ｄ）ＤＣ（direct current）法、ＲＦ法、多陰極法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレーティング法、反応性イオンプレーティング法等の各種イオンプレーティング法を挙げることができる。
【００６４】
本発明の半導体装置を、ディスプレイ装置や各種の電子機器に適用、使用する場合、支持体に多数の半導体装置を集積したモノリシック集積回路としてもよいし、各半導体装置を切断して個別化し、ディスクリート部品として使用してもよい。また、半導体装置を樹脂にて封止してもよい。
【発明の効果】
【００６５】
本発明の半導体装置にあっては、導電路は、例えば、・・・第１の微粒子＝リンカー分子＝第２の微粒子＝リンカー分子＝第１の微粒子＝リンカー分子＝第２の微粒子＝リンカー分子＝第１の微粒子・・・というネットワーク構造から構成されている。そして、導電路の導電性は、導電路を構成する第２の微粒子及びリンカー分子に加えられる電界によって制御される。即ち、第２の微粒子及びリンカー分子に電界が加えられていない状態にあっては、第２の微粒子及びリンカー分子は電流を流さない。一方、第２の微粒子及びリンカー分子に電界が加えられている状態にあっては、第２の微粒子及びリンカー分子は電流を流す。従って、・・・微粒子＝リンカー分子＝微粒子＝リンカー分子＝微粒子＝リンカー分子＝微粒子＝リンカー分子＝微粒子・・・というネットワーク構造から構成されている導電路よりも、高いオン／オフ比を実現し得る半導体装置を提供することができる。
【００６６】
また、第１の微粒子と第２の微粒子とがリンカー分子を介して結びついて導電路が形成されているので、ネットワーク状の導電路を、同様に、簡便なプロセスで形成することができる。そして、導電路には分子間の電子移動が含まれないため、従来の有機半導体材料を用いた半導体装置における低い移動度の原因であった分子間の電子移動によって移動度が制限されることがない。また、導電路は、常圧下で２００゜Ｃ以下の低温プロセスで一層毎に形成することが可能であるが故に、所望の厚さを有する導電路を容易に形成でき、低コストで半導体装置を作製できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６７】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例１】
【００６８】
実施例１は、本発明の半導体装置に関し、より具体的には、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に関する。
【００６９】
実施例１の半導体装置は、図１、図２に概念図を示すように、導体から成る第１の微粒子１０、第２の微粒子２０、並びに、第１の微粒子１０及び第２の微粒子２０と結合したリンカー分子３０から形成された導電路１を有する。そして、導電路１の導電性は、導電路１を構成する第２の微粒子２０及びリンカー分子３０に加えられる電界によって制御される。ここで、導電路１に加えられる電界によって、第２の微粒子２０及びリンカー分子３０は導電性を示す。
【００７０】
より具体的には、実施例１の半導体装置は、図７の（Ｃ）、あるいは、図８の（Ｃ）に模式的な一部断面図を示すように、
（Ａ）支持体５０上に形成されたソース／ドレイン電極５４、
（Ｂ）ソース／ドレイン電極５４とソース／ドレイン電極５４との間に位置する支持体５０の部分の上に形成されたチャネル形成領域５３、
（Ｃ）全面に形成されたゲート絶縁層５２、並びに、
（Ｄ）ゲート絶縁層５２上に、チャネル形成領域５３と対向して形成されたゲート電極５１、
から成る。
【００７１】
あるいは又、実施例１の半導体装置は、図９の（Ｃ）、あるいは、図１０の（Ｂ）に模式的な一部断面図を示すように、
（Ａ）支持体５０上に形成されたゲート電極５１、
（Ｂ）ゲート電極５１及び支持体５０上に形成されたゲート絶縁層１５２、
（Ｃ）ゲート絶縁層１５２上に形成されたソース／ドレイン電極５４、並びに、
（Ｄ）ソース／ドレイン電極５４とソース／ドレイン電極５４との間に位置するゲート絶縁層１５２の部分の上に、ゲート電極５１と対向して形成されたチャネル形成領域５３、
から成る。
【００７２】
そして、導電路１によってチャネル形成領域５３が構成されており、導電路１の導電性は、ゲート電極５１に印加される電圧によって生成された電界によって制御される。
【００７３】
具体的には、実施例１において、第２の微粒子２０は量子ドットとして振る舞い、第２の微粒子２０は半導体、より具体的には、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）から成る。また、第２の微粒子［半導体］２０の平均粒径は約３ｎｍである。一方、リンカー分子３０は導電性を有する線状の分子から成る。即ち、リンカー分子３０は、非常に短い分子長（長さ０．５ｎｍ以下）を有し、トンネル電流が十分大きく、伝導ワイヤとして機能する。
【００７４】
更には、第１の微粒子１０は、平均粒径約１０ｎｍの金ナノ粒子から成る。第１の微粒子１０は、第１の保護膜１１で被覆されている。第１の保護膜１１の一端には、第１の微粒子と結合する官能基Ｘ1が存在する。また、第１の保護膜１１の他端には、官能基Ｙ1が存在する。
【００７５】
第１の微粒子１０、第１の保護膜１１、第２の微粒子［半導体］２０、リンカー分子３０の諸元を、以下の表１に纏めた。尚、リンカー分子３０は、第２の微粒子［半導体］２０の保護膜としても機能する。
【００７６】
［表１］
2007103829.tif 000015
【００７７】
ここで、第１の保護膜１１の一端が有する官能基Ｘ1と第１の微粒子１０との結合よりも、リンカー分子３０の一端が有する官能基ＸLと第１の微粒子１０の結合の方が強い、官能基Ｘ1と官能基ＸLとの組合せを選択する。これによって、リンカー分子３０は、第１の微粒子１０と確実に結合することができる。尚、リンカー分子３０の他端が有する官能基ＹLと第２の微粒子［半導体］２０とが結合している。そして、第２の微粒子［半導体］２０と結合したリンカー分子３０を第１の微粒子１０に固定化することで、第１の微粒子１０と第２の微粒子［半導体］２０とはリンカー分子３０によって、一種、架橋された状態となり、
・・・第１の微粒子＝リンカー分子＝第２の微粒子［半導体］＝リンカー分子＝第１の微粒子＝リンカー分子＝第２の微粒子［半導体］＝リンカー分子＝第１の微粒子・・・
といったネットワーク構造を得ることができる。
【００７８】
ところで、第１の微粒子１０と第１の微粒子１０との間には第１の保護膜１１が存在し、第１の保護膜１１の厚さは、第１の保護膜１１を構成する分子の分子長の２倍程度以上（４ｎｍ程度以上）であり、第１の微粒子１０と第１の微粒子１０との間に第１の保護膜１１を介して流れるトンネル電流の値は非常に小さい。一方、第１の微粒子１０と第２の微粒子［半導体］２０との間において、障壁となるリンカー分子３０の分子長は０．５ｎｍ程度しかなく、十分なトンネル電流を流すことができる。
【００７９】
しかも、第２の微粒子［半導体］２０は、平均粒径約３ｎｍのＣｄＳｅナノ粒子から成るので、バンドギャップを有し、これが伝導障壁となって、電子の移動を妨げる。つまり、導電路１（チャネル形成領域５３）に電界が加わっていない状態にあっては、第２の微粒子［半導体］２０、更には、導電路１（チャネル形成領域５３）には、電流は流れない。一方、導電路１に所定の値以上の電界が加わった状態になると、即ち、ゲート電極５１に或るゲート電圧が印加されると、第２の微粒子［半導体］２０のエネルギーバンドが上下し、第１の微粒子１０の伝導バンドと一致したところで、第１の微粒子１０間の電子の移動が許され、導電路１（チャネル形成領域５３）に電流が流れる。
【００８０】
実施例１における導電路１の形成方法の概要を、以下、図３の（Ａ）〜（Ｃ）を参照して説明する。また、半導体装置の詳細、及び、その製造方法に関しては、実施例５〜実施例８にて説明する。
【００８１】
［工程−１００］
先ず、絶縁材料であるＳｉＯXから成る下地構成微粒子４２が略規則性をもって配列された下地層４１を形成する。具体的には、シリカ（ＳｉＯ2）ナノ粒子のコロイド溶液（溶媒：シクロヘキサン）を基体４０の全面を覆うように滴下し、スピンコーターによって過剰の溶液及びナノ粒子を除去するといったスピンコート法に基づき、下地層４１を形成することができる（図３の（Ａ）参照）。尚、こうして得られた下地構成微粒子４２が略規則性をもって配列された状態を、例えば、模式的に図１１の（Ａ）に示すが、下地構成微粒子４２は、正三角形の頂点に位置するように密に、接触状態にて配列されている。
【００８２】
［工程−１１０］
次いで、下地層４１の上に、導体から成る第１の微粒子１０を配列させる（図３の（Ｂ）参照）。
【００８３】
実施例１にあっては、予め作製しておいた金ナノ粒子を改良することで得た均一な粒径を有する金ナノ粒子を用いている。即ち、実施例１においては、Leff らが提案した方法（ドデシルアミン（Ｃ12Ｈ25ＮＨ2）を被覆層とする金ナノ粒子の作製法。D. V. Leff, et al., Langmuir, 1996, 12, 4723 参照）を採用する。そして、作製した金ナノ粒子コロイド溶液に対して、Lin らの提案している方法（X. M. Lin, et al., J. Nanoparticle Res., 2000, 2, 157 参照）を改良した方法を適用することにより金ナノ粒子の粒径の均一化を行う。
【００８４】
具体的には、以下の調製方法にて金ナノ粒子を得る。即ち、四塩化金酸（ＨＡｕＣｌ4・３Ｈ2Ｏ）をイオン交換水に溶解する。次いで、この溶液を激しく攪拌しながら、トルエンに溶解した臭化テトラオクチルアンモニウム（Ｎ（Ｃ8Ｈ17）4Ｂｒ）をこの溶液中に添加する。次いで、トルエンに溶解したドデシルアミン（Ｃ12Ｈ25ＮＨ2）をこの混合物中に加える。その後、激しく攪拌しているこの混合物中に、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ4）をイオン交換水に溶解した溶液を滴下する。そして、１２時間攪拌を続けた後、静置後、水層を分液漏斗で除去する。次いで、この溶液にトルエンとドデシルアミンを加えて、１３０゜Ｃで１時間、加熱還流する。その後、室温まで静置した後、エバポレーターで液量を減量し、次いで、エタノールを加えて、冷凍庫内で１２時間静置する。そして、沈澱した金ナノ粒子を濾過により分離し、エタノールで洗浄後、トルエンに溶解する。尚、ドデシルアミンから成る被覆層によって表面が被覆された金ナノ粒子を０．０５重量％分散させた金ナノ粒子コロイド溶液（溶媒：トルエン）とする。
【００８５】
そして、こうして得られた第１の微粒子１０を含む溶液から成る薄膜を、下地層４１の上にキャスティング法にて形成した後、溶液に含まれる溶媒を蒸発させる。これによって、下地層４１の微粒子配列状態に基づき、第１の微粒子１０を略規則性をもって配列させることができる（図１２の（Ａ）あるいは図１３の（Ａ）参照）。
【００８６】
［工程−１２０］
次いで、第２の微粒子［半導体］２０に結合したリンカー分子３０を第１の微粒子１０に結合させる（図３の（Ｃ）参照）。そのために、先ず、リンカー分子３０の他端が有する官能基ＹL（アミノ基）と結合した第２の微粒子［半導体］２０を含む溶液を調製する。
【００８７】
そして、係る溶液中に、第１の微粒子１０が略規則性をもって配列された基体４０の全体を浸漬した後、洗浄して溶液を置換し、その後、溶媒を蒸発させる。このとき、第１の保護膜１１を構成する分子の一部が、リンカー分子３０によって置換され、リンカー分子３０が、その一端にある官能基ＸL（チオール基，−ＳＨ）によって金ナノ粒子から成る第１の微粒子１０の表面に化学的に結合する。１個の第１の微粒子１０の表面には、多数のリンカー分子３０が第１の微粒子１０を包み込むように結合する。こうして、
・・・第１の微粒子１０＝リンカー分子３０＝第２の微粒子［半導体］２０＝リンカー分子３０＝第１の微粒子１０＝リンカー分子３０＝第２の微粒子［半導体］２０＝リンカー分子３０＝第１の微粒子１０・・・
といったネットワーク構造を得ることができる（図１２の（Ｂ）あるいは図１３の（Ｂ）参照）。尚、図１２の（Ｂ）、図１３の（Ｂ）あるいは図１４の（Ｂ）において、第１の微粒子１０と第１の微粒子１０との間に存在するリンカー分子、第２の微粒子、リンカー分子を線分で示す。図３の（Ｃ）に示す状態にあっては、第１の微粒子１０、リンカー分子３０、第２の微粒子［半導体］２０の結合体の単一層によって導電路１が構築されている。
【００８８】
［工程−１３０］
次に、必要に応じて、［工程−１２０］を所望の回数だけ繰り返す。こうして、第１の微粒子１０、リンカー分子３０、第２の微粒子［半導体］２０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１が構築される。
【実施例２】
【００８９】
実施例２は、実施例１の変形である。実施例１にあっては、第２の微粒子［半導体］２０は量子ドットとして振る舞い、第２の微粒子２０は半導体から成る構成とした。一方、実施例２にあっては、第１の微粒子１０、リンカー分子３０、第２の微粒子１２０から形成された導電路の概念図を図４に示すように、第２の微粒子１２０は、クーロン・ブロッケード効果を有し、第２の微粒子１２０は金属、より具体的には、金（Ａｕ）ナノ粒子から成る。第２の微粒子［導体］１２０の平均粒径は約２ｎｍである。リンカー分子３０は、実施例１と同様に導電性を有する線状の分子から成る。即ち、リンカー分子３０は、非常に短い分子長（長さ０．５ｎｍ以下）を有し、トンネル電流が十分大きく、伝導ワイヤとして機能する。
【００９０】
第１の微粒子１０、第１の保護膜１１、第２の微粒子［導体］１２０、リンカー分子３０の諸元を、上記の表１に纏めた。尚、リンカー分子３０は、第２の微粒子［導体］１２０の保護膜としても機能する。
【００９１】
尚、実施例１と同様に、第１の保護膜１１の一端が有する官能基Ｘ1と第１の微粒子１０との結合よりも、リンカー分子３０の一端が有する官能基ＸLと第１の微粒子１０の結合の方が強い、官能基Ｘ1と官能基ＸLとの組合せを選択する。これによって、リンカー分子３０は、第１の微粒子１０と確実に結合することができる。尚、リンカー分子３０の他端が有する官能基ＹLと第２の微粒子［導体］１２０とが結合している。そして、第２の微粒子［導体］１２０と結合したリンカー分子３０を第１の微粒子１０に固定化することで、第１の微粒子１０と第２の微粒子［導体］１２０とはリンカー分子３０によって、一種、架橋された状態となり、
・・・第１の微粒子１０＝リンカー分子３０＝第２の微粒子［導体］１２０＝リンカー分子３０＝第１の微粒子１０＝リンカー分子３０＝第２の微粒子［導体］１２０＝リンカー分子３０＝第１の微粒子１０・・・
といったネットワーク構造を得ることができる。
【００９２】
ところで、第１の微粒子１０と第１の微粒子１０との間には第１の保護膜１１が存在し、第１の保護膜１１の厚さは、第１の保護膜１１を構成する分子の分子長の２倍程度以上（３ｎｍ程度以上）であり、第１の微粒子１０と第１の微粒子１０との間に第１の保護膜１１を介して流れるトンネル電流の値は非常に小さい。一方、第１の微粒子１０と第２の微粒子［導体］１２０との間において、障壁となるリンカー分子３０の分子長は０．５ｎｍ程度しかなく、十分なトンネル電流を流すことができる。
【００９３】
しかも、第２の微粒子［導体］１２０は、平均粒径約２ｎｍの金ナノ粒子から成る。導電路１（チャネル形成領域５３）に電界が加わっていない状態にあっては、第２の微粒子［導体］１２０は粒径が小さいので、非常に大きなクーロン相互作用を有し、それが伝導障壁（クーロン・ブロッケード効果）となって、電子の移動を妨げる。つまり、導電路１（チャネル形成領域５３）に電界が加わっていない状態にあっては、第２の微粒子［導体］１２０、更には、導電路１（チャネル形成領域５３）には、電流は流れない。一方、導電路１に所定の値以上の電界が加わった状態になると、即ち、ゲート電極５１に或るゲート電圧が印加されると、第１の微粒子１０内の電荷のエネルギーがクーロン障壁を越えるようになり、リンカー分子３０、及び、第２の微粒子［導体］１２０を経由した第１の微粒子１０間の電子の移動が許され、導電路１（チャネル形成領域５３）に電流が流れる。
【００９４】
実施例２における導電路の形成方法の概要は以下のとおりである。尚、半導体装置の詳細、及び、その製造方法に関しては、実施例５〜実施例８にて説明する。
【００９５】
［工程−２００］
先ず、実施例１の［工程−１００］と同様にして、下地層４１を形成した後、実施例１の［工程−１１０］と同様にして、下地層４１の上に、導体から成る第１の微粒子１０を配列させる。
【００９６】
［工程−２１０］
次いで、第２の微粒子［導体］１２０に結合したリンカー分子３０を第１の微粒子１０に結合させる。そのために、先ず、リンカー分子３０の他端が有する官能基ＹL（チオール基）と結合した第２の微粒子［導体］１２０を含む溶液を調製する。
【００９７】
そして、係る溶液中に、第１の微粒子１０が略規則性をもって配列された基体４０の全体を浸漬した後、洗浄して溶液を置換し、その後、溶媒を蒸発させる。このとき、第１の保護膜１１を構成する分子の一部が、リンカー分子３０によって置換され、リンカー分子３０が、その一端にある官能基ＸL（チオール基，−ＳＨ）によって金ナノ粒子から成る第１の微粒子１０の表面に化学的に結合する。１個の第１の微粒子１０の表面には、多数のリンカー分子３０が第１の微粒子１０を包み込むように結合する。こうして、
・・・第１の微粒子１０＝リンカー分子３０＝第２の微粒子［導体］１２０＝リンカー分子３０＝第１の微粒子１０＝リンカー分子３０＝第２の微粒子［導体］１２０＝リンカー分子３０＝第１の微粒子１０・・・
といったネットワーク構造を得ることができる。
【００９８】
［工程−２２０］
次に、必要に応じて、［工程−２１０］を所望の回数だけ繰り返す。こうして、第１の微粒子１０、リンカー分子３０、第２の微粒子［導体］１２０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１が構築される。
【実施例３】
【００９９】
実施例３も、実施例１の変形である。実施例１にあっては、導電性を有する線状の分子から成るリンカー分子３０を用いた。一方、実施例３にあっては、第１の微粒子１０、リンカー分子１３０、第２の微粒子２０から形成された導電路の概念図を図５に示すように、リンカー分子１３０は、有機半導体分子から成る。具体的には、リンカー分子１３０は、限定するものではないが、第１の微粒子１０に結合した第１のリンカー分子と、第２の微粒子［半導体］２０に結合した第２のリンカー分子とが結合して成る。
【０１００】
第１のリンカー分子が一端に有する官能基ＸL1（チオール基）は、第１の微粒子１０に結合しており、第２のリンカー分子が一端に有する官能基ＸL2（アミノ基）は、第２の微粒子［半導体］２０に結合している。また、反応前の第１のリンカー分子が他端に有する官能基ＹL1は［−Ｓｎ（ＣＨ3）3］であり、反応前の第２のリンカー分子が他端に有する官能基ＹL2は［−Ｂｒ］であり、パラジウム触媒の存在下（Stille coupling）で、官能基ＹL1と官能基ＹL2との反応によって、第１のリンカー分子と第２のリンカー分子とが化学的に結合して、リンカー分子１３０となる。尚、官能基ＹL1と官能基ＹL2とが反応するとき、第１のリンカー分子と第１の微粒子１０との結合、第２のリンカー分子と第２の微粒子［半導体］２０との結合に変化は生じない。
【０１０１】
第２の微粒子は、実施例１と同様に、量子ドットとして振る舞い、第２の微粒子２０は半導体、より具体的には、セレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）から成る。また、第２の微粒子［半導体］２０の平均粒径は約３ｎｍである。
【０１０２】
第１の微粒子１０、第１の保護膜１１、第２の微粒子［半導体］２０、第２の保護膜２１、第１のリンカー分子、第２のリンカー分子の諸元を、表２に纏めた。
【０１０３】
［表２］
2007103829.tif 000016
【０１０４】
上述したように、官能基ＹL1と官能基ＹL2との反応によって、第１のリンカー分子と第２のリンカー分子とが化学的に結合して、リンカー分子１３０となり、第１の微粒子１０と第２の微粒子［半導体］２０とはリンカー分子１３０によって、一種、架橋された状態となり、
・・・第１の微粒子１０＝リンカー分子１３０＝第２の微粒子［半導体］２０＝リンカー分子１３０＝第１の微粒子１０＝リンカー分子１３０＝第２の微粒子［半導体］２０＝リンカー分子１３０＝第１の微粒子１０・・・
といったネットワーク構造を得ることができる。
【０１０５】
ところで、第１の微粒子１０と第１の微粒子１０との間は、リンカー分子１３０（π共役系分子）で直接架橋されておらず、第１の微粒子１０と第１の微粒子１０との間には第１の保護膜１１が存在し、第１の保護膜１１の厚さは、第１の保護膜１１を構成する分子の分子長の２倍程度以上であり、第１の微粒子１０と第１の微粒子１０との間に第１の保護膜１１を介して流れるトンネル電流の値は非常に小さい。一方、第１の微粒子１０と第２の微粒子［半導体］２０との間は、リンカー分子１３０（π共役系分子）で直接架橋されているため、有機半導体分子から成るリンカー分子１３０に電界が加わると、リンカー分子１３０内に電流が流れる。
【０１０６】
しかも、第２の微粒子［半導体］２０は、実施例１と同様に、平均粒径約３ｎｍのＣｄＳｅナノ粒子から成るので、バンドギャップを有し、これが伝導障壁となって、電子の移動を妨げる。つまり、導電路１（チャネル形成領域５３）に電界が加わっていない状態にあっては、第２の微粒子［半導体］２０、更には、導電路１（チャネル形成領域５３）には、電流は流れない。一方、導電路１に所定の値以上の電界が加わった状態になると、即ち、ゲート電極５１に或るゲート電圧が印加されると、第２の微粒子［半導体］２０のエネルギーバンドが上下し、第１の微粒子１０の伝導バンドと一致したところで、第１の微粒子１０間の電子の移動が許され、導電路１（チャネル形成領域５３）に電流が流れる。
【０１０７】
実施例３においても、基本的には、実施例１の［工程−１００］〜［工程−１３０］と同様の工程を実行する。但し、第２の微粒子を含んだ溶媒にパラジウム触媒を同様に含ませておく。そうすることで、第１の微粒子１０の保護膜分子（第１のリンカー分子に相当する）と第２の微粒子の保護膜分子（第２のリンカー分子に相当する）とが反応し、１つリンカー分子（リンカー分子１３０）が形成される。
【実施例４】
【０１０８】
実施例４も、実施例１の変形であり、実施例２と実施例３の組合せに関する。実施例４にあっては、第１の微粒子１０、リンカー分子１３０、第２の微粒子１２０から形成された導電路の概念図を図６に示すように、実施例２と同様に、第２の微粒子１２０は、クーロン・ブロッケード効果を有し、第２の微粒子１２０は金属、より具体的には、金（Ａｕ）ナノ粒子から成る。また、第２の微粒子［導体］１２０の平均粒径は約２ｎｍである。また、リンカー分子１３０は、実施例３と同様に、有機半導体分子から成る。具体的には、リンカー分子１３０は、限定するものではないが、第１の微粒子１０に結合した第１のリンカー分子と、第２の微粒子［導体］１２０に結合した第２のリンカー分子とが結合して成る。
【０１０９】
第１の微粒子１０、第１の保護膜１１、第２の微粒子［導体］１２０、第２の保護膜２１、第１のリンカー分子、第２のリンカー分子の諸元を、上記の表２に纏めた。
【０１１０】
第１のリンカー分子が一端に有する官能基ＸL1（チオール基）は、第１の微粒子１０に結合しており、第２のリンカー分子が一端に有する官能基ＸL2（チオール基）は、第２の微粒子［導体］１２０に結合している。また、反応前の第１のリンカー分子が他端に有する官能基ＹL1は［−Ｓｎ（ＣＨ3）3］であり、反応前の第２のリンカー分子が他端に有する官能基ＹL2は［−Ｂｒ］であり、パラジウム触媒の存在下（Stille coupling）で、官能基ＹL1と官能基ＹL2との反応によって、第１のリンカー分子と第２のリンカー分子とが化学的に結合して、リンカー分子１３０となる。尚、官能基ＹL1と官能基ＹL2とが反応するとき、第１のリンカー分子と第１の微粒子１０との結合、第２のリンカー分子と第２の微粒子［導体］１２０との結合に変化は生じない。
【０１１１】
第２の微粒子［導体］１２０は、実施例２と同様に、平均粒径は約２ｎｍの金（Ａｕ）ナノ粒子から成り、クーロン・ブロッケード効果を有する。
【０１１２】
上述したように、官能基ＹL1と官能基ＹL2との反応によって、第１のリンカー分子と第２のリンカー分子とが化学的に結合して、リンカー分子１３０となり、第１の微粒子１０と第２の微粒子［導体］１２０とはリンカー分子１３０によって、一種、架橋された状態となり、
・・・第１の微粒子１０＝リンカー分子１３０＝第２の微粒子［導体］１２０＝リンカー分子１３０＝第１の微粒子１０＝リンカー分子１３０＝第２の微粒子［導体］１２０＝リンカー分子１３０＝第１の微粒子１０・・・
といったネットワーク構造を得ることができる。
【０１１３】
ところで、第１の微粒子１０と第１の微粒子１０との間は、リンカー分子１３０（π共役系分子）で直接架橋されておらず、第１の微粒子１０と第１の微粒子１０との間には第１の保護膜１１が存在し、第１の保護膜１１の厚さは、第１の保護膜１１を構成する分子の分子長の２倍程度以上であり、第１の微粒子１０と第１の微粒子１０との間に第１の保護膜１１を介して流れるトンネル電流の値は非常に小さい。一方、第１の微粒子１０と第２の微粒子［導体］１２０との間は、リンカー分子１３０（π共役系分子）で直接架橋されているため、有機半導体分子から成るリンカー分子１３０に電界が加わると、リンカー分子１３０内に電流が流れる。
【０１１４】
しかも、第２の微粒子［導体］１２０は、平均粒径約２ｎｍの金ナノ粒子から成る。導電路１（チャネル形成領域５３）に電界が加わっていない状態にあっては、第２の微粒子［導体］１２０は粒径が小さいので、非常に大きなクーロン相互作用を有し、それが伝導障壁（クーロン・ブロッケード効果）となって、電子の移動を妨げる。つまり、導電路１（チャネル形成領域５３）に電界が加わっていない状態にあっては、第２の微粒子［導体］１２０、更には、導電路１（チャネル形成領域５３）には、電流は流れない。一方、導電路１に所定の値以上の電界が加わった状態になると、即ち、ゲート電極５１に或るゲート電圧が印加されると、第１の微粒子１０内の電荷のエネルギーがクーロン障壁を越えるようになり、リンカー分子３０、及び、第２の微粒子［導体］１２０を経由した第１の微粒子１０間の電子の移動が許され、導電路１（チャネル形成領域５３）に電流が流れる。
【０１１５】
実施例４においても、基本的には、実施例１の［工程−１００］〜［工程−１３０］と同様の工程を実行する。但し、第２の微粒子を含んだ溶媒にパラジウム触媒を同様に含ませておく。そうすることで、第１の微粒子１０の保護膜分子（第１のリンカー分子に相当する）と第２の微粒子の保護膜分子（第２のリンカー分子に相当する）とが反応し、１つリンカー分子（リンカー分子１３０）が形成される。
【実施例５】
【０１１６】
実施例５は、実施例１〜実施例４の変形である。実施例５における半導体装置は、トップゲート／ボトムコンタクト型ＴＦＴである。即ち、実施例５の半導体装置は、図７の（Ｃ）に模式的な一部断面図で示すように、
（Ａ）支持体５０の上に形成されたソース／ドレイン電極５４、
（Ｂ）ソース／ドレイン電極５４とソース／ドレイン電極５４との間に位置する支持体５０の部分の上に形成されたチャネル形成領域５３、
（Ｃ）全面に（より具体的には、ソース／ドレイン電極５４の上及びチャネル形成領域５３の上に）形成されたゲート絶縁層５２、並びに、
（Ｄ）ゲート絶縁層５２の上に、チャネル形成領域５３と対向して形成されたゲート電極５１、
から成る。
【０１１７】
そして、必須ではないが、ソース／ドレイン電極５４とソース／ドレイン電極５４との間に位置する支持体５０の部分とチャネル形成領域５３との間には、下地層４１が形成されており、下地層４１は、電気的絶縁材料から成る下地構成微粒子４２が略規則性をもって配列されて成る。尚、図面においては、下地構成微粒子４２から成る層の１層によって下地層４１が構成されているように図示しているが、下地層４１は下地構成微粒子４２から成る層が積層された構造を有していてもよい。後述する実施例６においても同様である。
【０１１８】
ここで、下地構成微粒子４２は、例えば、正三角形の頂点に位置するように密に配列されている。従って、この正三角形の中心を通る法線上に第１の微粒子１０が位置している。そして、第１の微粒子１０は、第１の微粒子１０によって形成される正三角形の頂点に位置し（図１２の（Ｂ）参照）、あるいは又、第１の微粒子１０によって形成される正六角形の頂点に位置する（図１３の（Ｂ）参照）。尚、後述する実施例６〜実施例８においても同様である。図１２の（Ｂ）に示す状態、及び、図１３の（Ｂ）に示す状態をそれぞれ得るための、下地構成微粒子４２の平均粒径、第１の微粒子１０の平均粒径、第１の保護膜１１の長軸方向の長さを、それぞれ、以下の表３及び表４に例示する。
【０１１９】
［表３］
下地構成微粒子４２の平均粒径    ：２０ｎｍ
第１の微粒子１０の平均粒径      ：１０ｎｍ
第１の保護膜１１の長軸方向の長さ：  ２ｎｍ
【０１２０】
［表４］
下地構成微粒子４２の平均粒径    ：２０ｎｍ
第１の微粒子１０の平均粒径      ：１０ｎｍ
第１の保護膜１１の長軸方向の長さ：  ２ｎｍ
【０１２１】
実施例５、あるいは、後述する実施例６〜実施例８においては、第１の微粒子１０、リンカー分子３０，１３０、第２の微粒子２０，１２０とが化学的に（交互に）結合することで、あるいは、３次元的に化学的に（交互に）結合することで、ネットワーク状の導電路１が構築されている（実施例１〜実施例４参照）。そして、第１の微粒子１０、リンカー分子３０，１３０、第２の微粒子２０，１２０との結合体の単一層によって導電路１が構成され、あるいは又、第１の微粒子１０、リンカー分子３０，１３０、第２の微粒子２０，１２０との結合体の積層構造によって導電路１が構成されている。
【０１２２】
第１の微粒子１０を下地層４１（あるいは、後述するゲート絶縁層１５２）の上に、下地層４１（あるいは、後述するゲート絶縁層１５２）の表面と略平行な面内において２次元的に規則的に配列させた後、第２の微粒子及びリンカー分子を含む溶液に浸漬する工程を１回行うことによって、第１の微粒子１０、リンカー分子３０，１３０、第２の微粒子２０，１２０との結合体の単一層を形成することができ、２回以上行うことによって、第１の微粒子１０、リンカー分子３０，１３０、第２の微粒子２０，１２０との結合体から成る層が積層され、結合体の積層構造を得ることができる。あるいは又、第１の微粒子１０を下地層４１（あるいは、後述するゲート絶縁層１５２）の上に、下地層４１（あるいは、後述するゲート絶縁層１５２）の表面と略平行な面内において２次元的に規則的に配列させる工程を複数回、繰り返すことによって、第１の微粒子１０を３次元的に規則的に配列させた後、第２の微粒子及びリンカー分子を含む溶液に浸漬する工程を少なくとも１回行うことによって、第１の微粒子１０、リンカー分子３０，１３０、第２の微粒子２０，１２０との結合体から成る層が積層された結合体の積層構造を得ることができる。
【０１２３】
即ち、チャネル形成領域５３の形成工程においては、第１の微粒子１０の層を１層形成した後に、第１の微粒子１０に第２の微粒子及びリンカー分子を含む溶液に浸漬し、第１の微粒子１０、リンカー分子３０，１３０、第２の微粒子２０，１２０との結合体を形成させることにより、結合体の層が１層分形成される。このように、結合体の１層ずつの形成によってチャネル形成領域５３を形成することができるので、この工程を何回繰り返すかで、所望の厚さを有するチャネル形成領域５３を形成することができる。そして、こうして得られたチャネル形成領域５３は、第１の微粒子１０、リンカー分子３０，１３０、第２の微粒子２０，１２０とがネットワーク状に結合された結合体から構成され、ゲート電極５１に印加されるゲート電圧によってキャリア移動が制御される。
【０１２４】
チャネル形成領域５３は、実施例１、実施例２、実施例３あるいは実施例４にて説明した導電路１から構成されている。そして、下地層４１の微粒子配列状態に基づき、第１の微粒子１０が略規則性をもって配列されている。尚、図面においては、第１の微粒子１０から成る層の１層によってチャネル形成領域５３が構成されているように図示しているが、チャネル形成領域５３は第１の微粒子１０から成る層が積層された構造を有していてもよい。後述する実施例６〜実施例８においても同様である。
【０１２５】
即ち、チャネル形成領域５３は、結合体の単一層としてもよいし、２層以上、１０層程度の結合体の積層構造としてもよい。１層の厚さは、第１の微粒子１０の粒径と概ね同じである。第１の微粒子１０を平均粒径約１０ｎｍの金（Ａｕ）から構成し、１０層の結合体の積層構造とする場合、チャネル形成領域５３の厚さはおおよそ１００ｎｍとなる。尚、結合体の１層ずつを独立して形成することによってチャネル形成領域５３を得ることができるので、各結合体毎、又は、結合体の積層構造毎に、第１の微粒子１０を構成する材料や第１の微粒子１０の平均粒径、第２の微粒子２０，１２０、リンカー分子３０，１３０を変えて、チャネル形成領域５３の特性を制御してもよい。
【０１２６】
以上に説明した事項は、基本的に、後述する実施例６〜実施例８にも当てはまる。
【０１２７】
ここで、実施例５〜実施例６において、ゲート絶縁層５２はＳｉＯ2から成り、実施例５〜実施例８において、ゲート電極５１及びソース／ドレイン電極５４は、銅微粒子から成り、あるいは金薄膜から成り、支持体５０は、表面に絶縁膜（図示せず）が形成されたガラス基板から成る。
【０１２８】
以下、支持体等の模式的な一部端面図である図７の（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、実施例５の半導体装置（電界効果型トランジスタ）の製造方法を説明するが、実施例５の半導体装置の製造方法は、基本的には、以下の方法から構成されている。即ち、
ソース／ドレイン電極を支持体上に形成し、
ソース／ドレイン電極の間の支持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、
各工程から成る。そして、実施例５にあっては、第１の微粒子を、支持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。
【０１２９】
［工程−５００］
先ず、銅微粒子が含まれた銅ペーストをスクリーン印刷法にて支持体５０上に印刷し、焼成することで、ソース／ドレイン電極５４を形成することができる（図７の（Ａ）参照）。
【０１３０】
［工程−５１０］
その後、少なくとも、ソース／ドレイン電極５４とソース／ドレイン電極５４との間に位置する支持体５０の部分の上に（実施例５においては、ソース／ドレイン電極５４とソース／ドレイン電極５４との間の支持体５０の部分の上に）、電気的絶縁材料であるＳｉＯXから成る下地構成微粒子４２が略規則性をもって配列された下地層４１を形成する。具体的には、シリカ（ＳｉＯ2）ナノ粒子のコロイド溶液（溶媒：シクロヘキサン）を支持体５０の全面を覆うように滴下し、スピンコーターによって過剰の溶液及びナノ粒子を除去するといったスピンコート法に基づき、下地層４１を形成することができる。
【０１３１】
［工程−５２０］
次に、下地層４１の上に、実施例１、実施例２、実施例３あるいは実施例４にて説明した方法に基づき、導電路１を有するチャネル形成領域５３を形成する（図７の（Ｂ）参照）。尚、図７〜図１０にあっては、第１の微粒子、リンカー分子、第２の微粒子として、代表して、第１の微粒子１０、リンカー分子３０、第２の微粒子２０を図示した。
【０１３２】
［工程−５３０］
その後、全面に（より具体的には、ソース／ドレイン電極５４の上、及び、チャネル形成領域５３の上）にゲート絶縁層５２を形成する。具体的には、ＳｉＯ2から成るゲート絶縁層５２を、スパッタリング法に基づき全面に形成する。
【０１３３】
［工程−５４０］
次いで、銅微粒子が含まれた銅ペーストをスクリーン印刷法にてゲート絶縁層５２の上に印刷し、焼成することで、ゲート電極５１を形成することができる（図７の（Ｃ）参照）。
【０１３４】
［工程−５５０］
最後に、全面にパッシベーション膜である絶縁層（図示せず）を形成し、ソース／ドレイン電極５４の上方の絶縁層に開口部を形成し、開口部内を含む全面に配線材料層を形成した後、配線材料層をパターニングすることによって、ソース／ドレイン電極５４に接続された配線（図示せず）が絶縁層上に形成された実施例５の電界効果型トランジスタを完成させることができる。
【０１３５】
以上に説明したとおり、実施例５の半導体装置、あるいは、後述する実施例６〜実施例８の半導体装置におけるチャネル形成領域に、実施例１〜実施例４にて説明した導電路の構成、構造を適用することができる。
【０１３６】
尚、場合によっては、［工程−５１０］におけるソース／ドレイン電極５４上の下地層４１の除去、［工程−５２０］におけるソース／ドレイン電極５４上の導電路１の除去は不要であり、ソース／ドレイン電極５４上に、下地層４１、及び、チャネル形成領域５３の延在部を残しておいてもよい。
【実施例６】
【０１３７】
実施例６も、実施例１〜実施例４の変形である。実施例６における半導体装置は、トップゲート／トップコンタクト型ＴＦＴである。即ち、実施例６の半導体装置は、図８の（Ｃ）に模式的な一部断面図で示すように、
（Ａ）支持体５０の上に形成されたチャネル形成領域５３、
（Ｂ）支持体５０の上に形成されたチャネル形成領域５３の延在部５３Ａ上に設けられたソース／ドレイン電極５４、
（Ｃ）全面に（より具体的には、ソース／ドレイン電極５４の上及びチャネル形成領域５３の上に）形成されたゲート絶縁層５２、並びに、
（Ｄ）ゲート絶縁層５２の上に、チャネル形成領域５３と対向して形成されたゲート電極５１、
から成る。
【０１３８】
そして、少なくとも、ソース／ドレイン電極５４とソース／ドレイン電極５４との間に位置する支持体５０の部分とチャネル形成領域５３との間に（実施例６においては、より具体的には全面に）下地層４１が形成されており、下地層４１は、電気的絶縁材料（具体的には、ＳｉＯX微粒子，シリカ微粒子）から成る下地構成微粒子４２が略規則性をもって配列されて成る。実施例６にあっては、ソース／ドレイン電極５４と支持体５０との間にも、下地構成微粒子４２から成る下地層４１、及び、チャネル形成領域５３の延在部５３Ａが形成されている。
【０１３９】
実施例６におけるチャネル形成領域５３は、実施例５にて説明したチャネル形成領域５３と同様の構成、構造を有する。更には、実施例５と同様に、下地層４１の微粒子配列状態に基づき、第１の微粒子１０が略規則性をもって配列されている。また、実施例６の電界効果型トランジスタを構成する材料は、実施例５の電界効果型トランジスタを構成する材料と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。
【０１４０】
以下、支持体等の模式的な一部端面図である図８の（Ａ）〜（Ｃ）を参照して、実施例６の半導体装置（電界効果型トランジスタ）の製造方法を説明するが、実施例６の半導体装置の製造方法は、以下の方法から構成されている。即ち、
支持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、
各工程から成る。そして、実施例６にあっても、第１の微粒子を、支持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。
【０１４１】
［工程−６００］
先ず、実施例５の［工程−５１０］と同様にして、支持体５０上に、電気的絶縁材料であるＳｉＯXから成る下地構成微粒子４２が略規則性をもって配列された下地層４１を形成する。
【０１４２】
［工程−６１０］
その後、実施例５の［工程−５２０］と同様にして、下地層４１の上に、実施例１、実施例２、実施例３あるいは実施例４にて説明した方法に基づき、導電路１を有するチャネル形成領域５３、及び、その延在部５３Ａを形成する（図８の（Ａ）参照）。
【０１４３】
［工程−６２０］
次いで、実施例５の［工程−５００］と同様にして、ソース／ドレイン電極５４を形成し（図８の（Ｂ）参照）、実施例５の［工程−５３０］と同様にして、全面にゲート絶縁層５２を形成し、更には、実施例５の［工程−５４０］と同様にして、ゲート電極５１の形成を行い（図８の（Ｃ）参照）、更には、実施例５の［工程−５５０］と同様にして、実施例６の半導体装置を完成させる。
【実施例７】
【０１４４】
実施例７も、実施例１〜実施例４の変形である。実施例７における半導体装置は、ボトムゲート／ボトムコンタクト型ＴＦＴである。即ち、実施例７の半導体装置は、図９の（Ｃ）に模式的な一部断面図で示すように、
（Ａ）支持体５０の上に形成されたゲート電極５１、
（Ｂ）ゲート電極５１の上及び支持体５０の上に形成されたゲート絶縁層１５２、
（Ｃ）ゲート絶縁層１５２の上に形成されたソース／ドレイン電極５４、並びに、
（Ｄ）ソース／ドレイン電極５４とソース／ドレイン電極５４との間に位置するゲート絶縁層１５２の部分の上に、ゲート電極５１と対向して形成されたチャネル形成領域５３、
から成る。
【０１４５】
そして、ゲート絶縁層１５２は、基体４０に相当し、具体的には、電気的絶縁材料（具体的には、ＳｉＯX微粒子，シリカ微粒子）から成るゲート絶縁層構成微粒子１５２Ｂが略規則性をもって配列されて成る微粒子層１５２Ｃを備えている。尚、ゲート絶縁層１５２は、微粒子層１５２Ｃと膜状の層（ＳｉＯ2から成る下層ゲート絶縁膜１５２Ａ）の２層構成である。図面においては、ゲート絶縁層構成微粒子１５２Ｂから成る層の１層によって微粒子層１５２Ｃが構成されているように図示しているが、微粒子層１５２Ｃはゲート絶縁層構成微粒子１５２Ｂから成る層が積層された構造を有していてもよく、寧ろ、微粒子層１５２Ｃはゲート絶縁層構成微粒子１５２Ｂから成る層が積層された構造を有することが好ましい。後述する実施例８においても同様である。
【０１４６】
以下、図９の（Ａ）〜（Ｄ）を参照して、実施例７の半導体装置（電界効果型トランジスタ）の製造方法の概要を説明するが、実施例７の半導体装置の製造方法は、以下の方法から構成されている。即ち、
支持体上にゲート電極を形成した後、
全面にゲート絶縁層を形成し、次いで、
ゲート絶縁層上にソース／ドレイン電極を形成した後、
ソース／ドレイン電極とソース／ドレイン電極との間のゲート絶縁層の部分にチャネル形成領域を形成する、
各工程から成る。そして、実施例７にあっては、第１の微粒子を、ゲート絶縁層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。
【０１４７】
［工程−７００］
先ず、支持体５０上にゲート電極５１を形成する。具体的には、表面に形成されたＳｉＯ2から成る絶縁膜を備えたガラス基板から成る支持体５０の上に、ゲート電極５１を形成すべき部分が除去されたレジスト層（図示せず）を、リソグラフィ技術に基づき形成する。その後、密着層としてのチタン（Ｔｉ）層（図示せず）、及び、ゲート電極５１としての金（Ａｕ）層を、順次、真空蒸着法にて全面に成膜し、その後、レジスト層を除去する。こうして、所謂リフトオフ法に基づき、ゲート電極５１を得ることができる。
【０１４８】
［工程−７１０］
次に、ゲート電極５１を含む支持体５０上にゲート絶縁層１５２を形成する（図９の（Ａ）参照）。具体的には、実施例５の［工程−５３０］と同様にして、ＳｉＯ2から成る下層ゲート絶縁膜１５２Ａをスパッタリング法に基づきゲート電極５１及び支持体５０上に形成した後、実施例５の［工程−５１０］と同様にして、ゲート電極５１の上及び支持体５０の上に、ＳｉＯ2から成るゲート絶縁層構成微粒子１５２Ｂから成る微粒子層１５２Ｃを形成する。
【０１４９】
［工程−７２０］
次に、ゲート絶縁層１５２の上に金（Ａｕ）層から成るソース／ドレイン電極５４を形成する（図９の（Ｂ）参照）。具体的には、ゲート絶縁層１５２上に、ソース／ドレイン電極５４を形成すべき部分が除去されたレジスト層をリソグラフィ技術に基づき形成する。そして、［工程−７００］と同様にして、レジスト層及びゲート絶縁層１５２上に、密着層としてのチタン（Ｔｉ）層（図示せず）、及び、ソース／ドレイン電極５４としての金（Ａｕ）層を、順次、真空蒸着法にて成膜し、その後、レジスト層を除去する。こうして、所謂リフトオフ法に基づき、ソース／ドレイン電極５４を得ることができる。
【０１５０】
［工程−７３０］
その後、実施例５の［工程−５２０］と同様にして、微粒子層１５２Ｃの上に、実施例１、実施例２、実施例３あるいは実施例４にて説明した方法に基づき、導電路１を有するチャネル形成領域５３を形成する（図９の（Ｃ）参照）。
【０１５１】
ゲート絶縁層構成微粒子１５２Ｂが略規則性をもって配列された状態を、模式的に図１１の（Ａ）に示すが、ゲート絶縁層構成微粒子１５２Ｂは、例えば、正三角形の頂点に位置するように密に、接触状態にて配列されている。ここで、ゲート絶縁層構成微粒子１５２Ｂが正三角形の頂点に位置するように密に配列されているので、この正三角形の中心を通る法線上に第１の微粒子１０が位置している。そして、第１の微粒子１０は、第１の微粒子１０によって形成される正三角形の頂点に位置し（図１２の（Ｂ）参照）、あるいは又、第１の微粒子１０によって形成される正六角形の頂点に位置する（図１３の（Ｂ）参照）。尚、後述する実施例８においても同様である。図１２の（Ｂ）に示す状態、及び、図１３の（Ｂ）に示す状態をそれぞれ得るための、ゲート絶縁層構成微粒子１５２Ｂの平均粒径、第１の微粒子１０の平均粒径、有機半導体分子２２の長軸方向の長さは、それぞれ、表３及び表４に例示したと同様とすればよい。尚、表３及び表４における「下地構成微粒子４２の平均粒径」を「ゲート絶縁層構成微粒子１５２Ｂの平均粒径」と読み替えればよい。
【０１５２】
［工程−７４０］
最後に、全面にパッシベーション膜である絶縁層（図示せず）を形成し、ソース／ドレイン電極５４の上方の絶縁層に開口部を形成し、開口部内を含む全面に配線材料層を形成した後、配線材料層をパターニングすることによって、ソース／ドレイン電極５４に接続された配線（図示せず）が絶縁層上に形成された実施例７の半導体装置（電界効果型トランジスタ）を完成させることができる。
【実施例８】
【０１５３】
実施例８も、実施例１〜実施例４の変形である。実施例８における半導体装置は、ボトムゲート／トップコンタクト型ＴＦＴである。即ち、実施例８の半導体装置は、図１０の（Ｂ）に模式的な一部断面図で示すように、
（Ａ）支持体５０の上に形成されたゲート電極５１、
（Ｂ）ゲート電極５１の上及び支持体５０の上に形成されたゲート絶縁層１５２、
（Ｃ）ゲート絶縁層１５２の部分の上に、ゲート電極５１と対向して形成されたチャネル形成領域５３、並びに、
（Ｄ）チャネル形成領域５３の延在部５３Ａ上に形成されたソース／ドレイン電極５４、
から成る。
【０１５４】
そして、実施例７と同様に、ゲート絶縁層１５２は、電気的絶縁材料（具体的には、ＳｉＯX微粒子，シリカ微粒子）から成るゲート絶縁層構成微粒子１５２Ｂが略規則性をもって配列された微粒子層１５２Ｃを備えている。尚、ゲート絶縁層１５２は、実施例７と同様に、微粒子層１５２Ｃと膜状の層（ＳｉＯ2から成る下層ゲート絶縁膜１５２Ａ）の２層構成である。
【０１５５】
以下、支持体等の模式的な一部端面図である図１０の（Ａ）及び（Ｂ）を参照して、実施例８の半導体装置（電界効果型トランジスタ）の製造方法を説明するが、実施例８の半導体装置の製造方法は、以下の方法から構成されている。即ち、
支持体上にゲート電極を形成した後、
全面にゲート絶縁層を形成し、次いで、
ゲート絶縁層上にチャネル形成領域及びその延在部を形成した後、
チャネル形成領域の延在部上にソース／ドレイン電極を形成する、
各工程から成る。そして、実施例８にあっても、第１の微粒子を、ゲート絶縁層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。
【０１５６】
［工程−８００］
先ず、支持体５０上に、実施例７の［工程−７００］と同様にしてゲート電極５１を形成した後、実施例７の［工程−７１０］と同様にして、ゲート電極５１の上及び支持体５０の上に、ゲート絶縁層１５２（下層ゲート絶縁膜１５２Ａ、並びに、ＳｉＯ2から成るゲート絶縁層構成微粒子１５２Ｂから成る微粒子層１５２Ｃから構成されている）を形成する。その後、実施例５の［工程−５２０］と同様にして、ゲート絶縁層１５２の上に、実施例１、実施例２、実施例３あるいは実施例４にて説明した方法に基づき、導電路１を有するチャネル形成領域５３を形成する（図１０の（Ａ）参照）。
【０１５７】
［工程−８１０］
その後、実施例７の［工程−７２０］と同様にして、ゲート絶縁層１５２の上にソース／ドレイン電極５４を形成する（図１０の（Ｂ）参照）。
【０１５８】
［工程−８２０］
最後に、全面にパッシベーション膜である絶縁層（図示せず）を形成し、ソース／ドレイン電極５４の上方の絶縁層に開口部を形成し、開口部内を含む全面に配線材料層を形成した後、配線材料層をパターニングすることによって、ソース／ドレイン電極５４に接続された配線（図示せず）が絶縁層上に形成された実施例８の半導体装置（電界効果型トランジスタ）を完成させることができる。
【０１５９】
以上、本発明を好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。半導体装置（電界効果型トランジスタ）の構造や構成、製造条件、具体的な製造方法は例示であり、適宜変更することができる。本発明によって得られた半導体装置を、ディスプレイ装置や各種の電子機器に適用、使用する場合、支持体に多数のＴＦＴを集積したモノリシック集積回路としてもよいし、各ＴＦＴを切断して個別化し、ディスクリート部品として使用してもよい。第１の微粒子１０は、金（Ａｕ）に限定するものではなく、他の金属（例えば、銀や白金）、あるいは、半導体としての硫化カドミウム、セレン化カドミウム、又は、シリコンから構成することもできる。
【０１６０】
下地構成微粒子４２やゲート絶縁層構成微粒子１５２Ｂの表面の性状に依存して、下地構成微粒子やゲート絶縁層構成微粒子を、図１１の（Ｂ）に示すように、正方形の頂点に位置するように密に、接触状態にて配列させることもできる。そして、この場合には、図１４の（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、この正方形の中心を通る法線上に第１の微粒子が位置し、第１の微粒子は、第１の微粒子によって形成される正方形の頂点に位置する。
【０１６１】
実施例５、実施例６においては、電気的絶縁材料から成る下地構成微粒子４２が略規則性をもって配列されて成る下地層４１を形成したが、この下地層の形成は必須ではなく、第１の微粒子１０を、直接、支持体５０の上に配列させてもよい。また、実施例７、実施例８においては、ゲート絶縁層１５２を微粒子層１５２Ｃと下層ゲート絶縁膜１５２Ａの２層構成としたが、このような構成は必須ではなく、ゲート絶縁層１５２を微粒子層１５２Ｃのみから構成することもできるし、ゲート絶縁層１５２を下層ゲート絶縁膜１５２Ａのみから構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１６２】
【図１】図１は、第１の微粒子、リンカー分子、第２の微粒子から形成された導電路の概念図である。
【図２】図２は、実施例１における、第１の微粒子、リンカー分子、第２の微粒子から形成された導電路の概念図である。
【図３】図３は、第１の微粒子、リンカー分子、第２の微粒子から形成された導電路の形成方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図４】図４は、実施例２における、第１の微粒子、リンカー分子、第２の微粒子から形成された導電路の概念図である。
【図５】図５は、実施例３における、第１の微粒子、リンカー分子、第２の微粒子から形成された導電路の概念図である。
【図６】図６は、実施例４における、第１の微粒子、リンカー分子、第２の微粒子から形成された導電路の概念図である。
【図７】図７は、実施例５における半導体装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図８】図８は、実施例６における半導体装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図９】図９は、実施例７における半導体装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図１０】図１０は、実施例８における半導体装置の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図１１】図１１の（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の微粒子あるいは、下地構成微粒子が略規則性をもって配列された状態を模式的に示す図である。
【図１２】図１２の（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の微粒子、あるいは、第２の微粒子とリンカー分子とが略規則性をもって配列された状態を模式的に示す図である。
【図１３】図１３の（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の微粒子、あるいは、第２の微粒子とリンカー分子とが略規則性をもって配列された状態を模式的に示す図である。
【図１４】図１４の（Ａ）及び（Ｂ）は、第１の微粒子、あるいは、第２の微粒子とリンカー分子とが略規則性をもって配列された状態を模式的に示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）は、リンカー分子と結合する前の第１の微粒子の表面が絶縁性の第１の保護膜で覆われていることによって、導電路内に存在する第１の微粒子間に、トンネル電流が所定の量以上、流れることが無くなることを説明する概念図であり、図１５の（Ｂ）は、バルクの半導体材料及びナノサイズの微粒子のバンドギャップを示す図である。
【符号の説明】
【０１６３】
１・・・導電路、１０・・・第１の微粒子、２０・・・第２の微粒子、３０・・・リンカー分子、４１・・・下地層、４０・・・基体、４２・・・下地構成微粒子、５０・・・支持体、５１・・・ゲート電極、５２，１５２・・・ゲート絶縁層、１５２Ａ・・・下層ゲート絶縁膜、１５２Ｂ・・・ゲート絶縁層構成微粒子、１５２Ｃ・・・微粒子層、５３・・・チャネル形成領域、５３Ａ・・・チャネル形成領域の延在部、５４・・・ソース／ドレイン電極
【図１】
2007103829.tif 000017
【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】
2007103829.tif 000023
【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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