(57)【要約】【課題】  ＶＬＳ法を用いて所望の柱状構造体を得る際に、共晶状態の触媒の基体表面拡散や触媒粒同士の凝集を抑制する方法を提供する。【解決手段】  固定部を有する基体を用意する工程と、  前記固定部の上に触媒を配置する工程と、  前記触媒と前記固定部との間で半導体を成長させる工程と、を有し、  前記触媒と前記半導体との共晶温度は、前記固定部と前記基体との共晶温度よりも低いことを特徴とする半導体の製造方法。【選択図】  図１
2013219203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定部を有する基体を用意する工程と、
前記固定部の上に触媒を配置する工程と、
前記触媒と前記固定部との間で半導体を成長させる工程と、を有し、
前記触媒と前記半導体との共晶温度は、前記固定部と前記基体との共晶温度よりも低いことを特徴とする半導体の製造方法。
【請求項２】
前記触媒と前記固定部との共晶温度は、前記触媒と前記半導体との共晶温度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の半導体の製造方法。
【請求項３】
前記固定部の融点は、前記触媒の融点よりも高いことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体の製造方法。
【請求項４】
前記固定部は、前記基体の表面に配置された粒子からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の半導体の製造方法。
【請求項５】
前記半導体はＳｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＳｉＣの群から選択された少なくともいずれか一つを含み、
前記触媒は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉの群から選択された少なくともいずれか一つを含み、
前記固定部はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔの群から選択された少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の半導体の製造方法。
【請求項６】
前記半導体は、Ｓｉであり、
前記触媒は、Ａｕであり、
前記固定部は、Ｔｉであることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体の製造方法。
【請求項７】
前記基体の面内に複数の前記固定部が設けられており、前記複数の固定部は互いに離間して設けられていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体の製造方法。
【請求項８】
基体と、前記基体の上に固定部を有し、前記固定部の上に半導体を有する構造体であって、
前記固定部は、前記半導体よりも融点が高いことを特徴とする構造体。
【請求項９】
基体と、前記基体の上に固定部を有し、前記固定部の上に半導体を有する構造体であって、
前記半導体の一端に触媒が設けられており、
前記半導体の他端は前記基体の表面に設けられた固定部に固定されており、
前記触媒と前記半導体との共晶温度は、前記固定部と前記基体との共晶温度よりも低いことを特徴とする構造体。
【請求項１０】
前記触媒と前記固定部との共晶温度は、前記触媒と前記半導体との共晶温度よりも高いことを特徴とする請求項９に記載の構造体。
【請求項１１】
前記半導体はＳｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＳｉＣの群から選択された少なくともいずれか一つを含み、
前記固定部はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔの群から選択された少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項８乃至１０のいずれか一項に記載の構造体の製造方法。
【請求項１２】
前記半導体はＳｉであり、
前記固定部はＴｉであることを特徴とする請求項８乃至１１のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１３】
前記半導体はＳｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＳｉＣの群から選択された少なくともいずれか一つを含み、
前記触媒は、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉの群から選択された少なくともいずれか一つを含み、
前記固定部はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔの群から選択された少なくともいずれか一つを含むことを特徴とする請求項９または１０に記載の構造体。
【請求項１４】
前記半導体は、Ｓｉであり、
前記触媒は、Ａｕであり、
前記固定部は、Ｔｉであることを特徴とする請求項１３に記載の構造体。
【請求項１５】
複数の前記半導体を有し、前記複数の半導体は互いに離間して配置されていることを特徴とする請求項８乃至１４のいずれか一項に記載の構造体。
【請求項１６】
センシング部と前記センシング部と接続されている電極とを有し、
前記センシング部に測定対象物が付着することで、電気特性が変化するセンサデバイスであって、
前記センシング部は請求項８乃至１５のいずれか一項に記載の構造体を有することを特徴とするセンサデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱状構造体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体のナノワイヤは、伝達特性の良いトランジスタを得られる可能性などから注目を集めている。加えて、非常に大きな表面体積比を有するので、センサへの応用が注目されている。
【０００３】
ナノワイヤの作製技術としては、リソグラフィーとエッチングを用いて作製するトップダウン法と、ＶＬＳ（気相−液相−固相）法に代表されるボトムアップ法が挙げられる。
【０００４】
ボトムアップ法を用いる場合、直径が小さい断面積を有し、結晶欠陥密度が低いナノワイヤが得られる。このようなナノワイヤを得ることは、トップダウン法を用いた場合には作製が困難である。
【０００５】
ボトムアップ法のひとつであるＶＬＳ成長法は、触媒金属と半導体種が共晶状態を形成し、更に半導体種が供給されることによって過飽和に至った半導体種が析出することによって構造体の成長が進行する方法である。
【０００６】
このＶＬＳ法を用いれば、結晶性や形状の再現性が高いワイヤが得られる。しかしながら、単結晶基板上に触媒を形成しＶＬＳ成長させる場合、触媒金属と半導体種が形成する共晶状態の液滴の凝集や基板上での拡散、移動が起こりやすい。
【０００７】
ナノワイヤの径は成長開始時の液滴の径に近いものとなるため、液滴の凝集や拡散によって成長後のナノワイヤ径のばらつきが生じる。
【０００８】
これらの問題を解決するために、触媒形成部位以外のＳｉ基板表面をＨ終端することで触媒金属の拡散を抑制する技術が特許文献１に開示されている。また、基板にテクスチャを設けることで、液滴の凝集を抑制する技術が特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２７７２００号公報
【特許文献２】特開２００６−２３９８５７号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Ｆｅｒｒａｌｉｓ  ｅｔ．ａｌ、Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  １０３，２５６１０２，２００９
【非特許文献２】Ｓｃｈｍｉｄｔ  ｅｔ．ａｌ、Ｎａｎｏ  Ｌｅｔｔｅｒｓ、ｖｏｌ．５、Ｎｏ．５、９３１−９３５、２００５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載の製造方法は、Ｈの除去に電子ビームを用いるなど、プロセスが複雑で汎用性に乏しい。また、構造体の成長温度がＨの脱離温度以下に限定されるという制約がある。
【００１２】
特許文献２に記載の製造方法は、基板上にテクスチャを設けることで触媒の拡散を抑制しているが、テクスチャを設けるのみでは隣接のＡｕ触媒粒からの拡散の抑制が不十分である。このことは、非特許文献１に、代表的なＳｉ、Ｇｅを用いたＶＬＳ成長の触媒に用いられるＡｕは、Ｓｉ基板表面での拡散が起こることが記載されている。
【００１３】
そこで、本発明は、触媒金属と基板との間に金属層を設けることで、触媒間の凝集や触媒の移動を抑制し、径や長さのばらつきの少ないナノワイヤを得る方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
よって、本発明は、
固定部を有する基体を用意する工程と、
前記固定部の上に触媒を配置する工程と、
前記触媒と前記固定部との間で半導体を成長させる工程と、を有し、
前記触媒と前記半導体との共晶温度は、前記固定部と前記基体との共晶温度よりも低いことを特徴とする半導体の製造方法を提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、触媒と基板との間に固定部を設け、触媒と固定部と共晶温度が基体と固定部との共晶温度よりも低いため、触媒の移動を抑制し、触媒同士の凝集、径や長さのばらつきの少ないナノワイヤを得る方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態に係る柱状構造体の製造方法を説明する図である。
【図２】第２の実施形態に係る柱状構造体の製造方法を説明する図である。
【図３】第３の実施形態に係る柱状構造体の製造方法を説明する図である。
【図４】第１の実施形態によって得られたシリコン柱状構造体を示す図である。
【図５】第１の実施形態によって得られたシリコン柱状構造体の基板との界面近傍の断面部の透過電子顕微鏡観察結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明は、
固定部を有する基体を用意する工程と、
前記固定部の上に触媒を配置する工程と、
前記触媒と前記固定部との間で半導体を成長させる工程と、を有し、
前記触媒と前記半導体との共晶温度は、前記固定部と前記基体との共晶温度よりも低いことを特徴とする半導体の製造方法である。
【００１８】
本実施形態において柱状構造体とは、所謂ナノワイヤ、ナノワイア、ナノウィスカ、ウィスカと呼称されるものを含むものである。
【００１９】
本実施形態において、触媒に接して設けられる固定部は、触媒の基体上の拡散を抑制するものなので、拡散抑制層とも呼ぶことができる。
【００２０】
この固定部は、触媒が基体上を移動しないように設けられるものである。そのため、触媒位置固定層とも呼ぶことができる。
【００２１】
固定部を有するため、半導体の成長時に、触媒が基板上を移動せずに固定される。そのため、半導体の径を所望の径に形成することができる。
【００２２】
固定部は、半導体の成長工程の温度で触媒と共晶状態にならない材料である。そのような材料であれば形状は特に限定されない。例えば基板上に配置された粒子や粒子状の形状でもよい。
【００２３】
共晶温度は、二つの物質の関係から一意に決まる温度であり、相図から読み取ることができる。
【００２４】
（第１の実施形態）
図１の（ａ）−（ｃ）を用いて本実施形態を説明する。
【００２５】
図１（ａ）は、固定部１２および触媒１３が基体１１を部分的に被覆するように形成され、固定部１２と触媒１３とは基体１１の同一領域を被覆している。そして、反応種１４がそれらに供給されている工程を示した図である。
【００２６】
基体１１は、結晶性を有し、かつ面方位による表面エネルギーの差異を有する材料が好ましい。より具体的にはＳｉ等が強度や平坦性が高いので好ましい。基体１１が結晶性を有する場合、形成される柱状構造は、特定の方向に向かって成長することができる。
【００２７】
さらには、基体の面方位と柱を形成する半導体の面方位が同一となるエピタキシャル成長することが好ましい。エピタキシャル成長を用いることで、柱の成長する方向を制御することができる。
【００２８】
尚、ＶＬＳ法で基板上に柱状構造体を形成する場合、ナノワイヤは表面エネルギーの低い面方位に向かって成長することが、非特許文献２に記載に記載されている。
【００２９】
例えば２０ｎｍ以上の径のＳｉの柱状構造体を形成する場合、＜１１１＞方位に優位に成長する。よって、基体に対して垂直に柱状構造体を成長させたい場合には（１１１）Ｓｉ基板を用いればよい。
【００３０】
固定部１２を構成する金属は、柱状構造体成長温度域において、基体１１と合金をなす材料であり、基体１１と共晶を形成する等の溶解状態に至る材料ではない。
【００３１】
具体的にはＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｔｃ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ等を固定部として用いることができる。柱状構造体の成長時に、固定部と触媒との間に合金が適正に形成されるためには、固定部１２の層厚は１ｎｍ以上５０ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは１ｎｍ以上１０ｎｍｍ以下である。
【００３２】
このように固定部１２の厚さを薄くすることは、Ｔｉの様な応力の大きい金属からの剥がれ発生を低減する上でも好適である。
【００３３】
固定部１２は、後述の反応種１４の導入と基体の昇温と同時、もしくはそれよりも前に基体１１と合金を形成するように熱処理がなされるのが好ましい。合金は、固定部と触媒の間に形成される。
【００３４】
例えばＴｉを固定部に用いた場合、３００℃以上の処理により合金化が始まる。合金化、及び柱状構造体成長の熱処理の条件や時系列順は、触媒１３や固定部１２の材料、それぞれの厚さ等によって適正に設定することができる。
【００３５】
固定部１２は、触媒１３が基体１１に接することの無いように形成されていればよい。
【００３６】
触媒１３は、固定部に接して設けられていればよい。基体を下とした場合、固定部上の少なくとも一部に触媒が設けられればよい。
【００３７】
例えば、図１に示すように、触媒１３と固定部１２が同じ領域のみ被覆している状態でも良い。また、図２に示すように触媒２３のみ領域限定されており、固定部２２は領域限定されない状態でも良い。また、図３に示すように触媒３３、固定部３２のいずれも領域限定されない状態でも良い。
【００３８】
触媒１３は反応種１４と共晶を為す材料から選択される。例えばＡｕ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ａｇ等が用いられる。反応種１４はＳｉやＧｅやその化合物等から選択される。
【００３９】
触媒１３にＡｕを用い、反応種１４にＳｉを用いる組み合わせが低温で共晶を形成する材料の組み合わせである。そのため、この組み合わせは柱状構造体の成長条件の自由度が高い好適な例である。
【００４０】
触媒１３の領域を限定した場合、形成される柱状構造の径の大きさを制御することができる。
【００４１】
本実施形態に係る固定部は、基体面内に離間して、複数配置されていてよい。
【００４２】
以上のいずれの構成でも本発明の効果を得ることができる。さらに触媒と基体との間に固定部を設ける限りは、どのような構成を用いてもよい。
【００４３】
尚、図１（ａ）と図２、図３は触媒１３と固定部１２の領域が異なるのみであり、いずれの構成においても柱状構造体は、合金部の形成領域が異なる以外は図１（ｂ）、図１（ｃ）と同様に成長させることができる。
【００４４】
触媒１３を図１、図２に示すように領域限定した場合、触媒の径によって、形成される柱状構造の径が決まるので、触媒の領域および触媒の厚さを制御することが好ましい。
【００４５】
本実施形態で用いるＶＬＳ成長法では、１０ｎｍ乃至２００ｎｍの径の柱状構造体を好適に得ることができる。それを考慮するに、触媒の領域の径は、加工精度や層形成の下限の観点から１０ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましい。
【００４６】
触媒の領域の形状は、円形に限定されない。円形でない場合は、上記の面積に相当する面積の触媒の領域とすることが好ましい。
【００４７】
固定部１２を図１に示すように領域限定する場合は、触媒１３は固定部１２と同じ領域を被覆する様に加工される。固定部１２を図２に示すように領域限定する場合は、触媒１３のみ領域を限定するように加工される。
【００４８】
触媒１３および固定部１２を同様に領域限定する場合、同時に加工しても良いし別々に加工しても良い。
【００４９】
本実施形態に係る固定部や触媒は公知のリソグラフィー技術を用いることで作成することができる。例えば微小サイズの加工に好適なｉ線、ＫｒＦ、ＡｒＦ、Ｆ２等の光源を有するステッパーや電子ビーム描画装置を用いれば、上記加工精度は得られる。
【００５０】
このようにして得られたリソグラフィーレジストパターンにエッチングプロセスやリフトオフプロセスを適用すれば上述の構成を得ることができる。
【００５１】
また、ＦＩＢ（フォーカスイオンビーム）等の装置を用いて、所望の金属を所望の部分に付着させる技術なども適用可能である。
【００５２】
図１（ｃ）に示す柱状構造体１７は、反応種１４と触媒１３の組み合わせにより、形成される柱状構造体の構成が変化する。柱状構造の構成として、例えば半導体、金属、誘電体、もしくはそれらの複合体からなるものが挙げられる。
【００５３】
半導体としては、Ｓｉ、Ｇｅ、ＳｉＧｅ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＧａＡｓ、ＳｉＣ等が挙げられる。触媒としては、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｚｎ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｔｌ、Ｐｂ、Ｂｉ等を挙げることができる。誘電体としては、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＨｆＯ２、Ａｌ２Ｏ３等を挙げることができる。
【００５４】
例えばシリコンやゲルマニウムの柱状構造体を得ようとする場合、反応種１４としては、ＳｉＨ４、ＳｉＦ４、ＳｉＣｌ４、ＳｉＨＣｌ３、ＳｉＨ２Ｃｌ２、ＧｅＨ４等などの柱状構造体を構成する原子を含むガスを用いることができる。また、ＰＬＤやスパッタなどの手法による反応種の供給も適用可能である。
【００５５】
次に、図１（ａ）に示す状態において、触媒１３に反応種１５が溶解する温度に基体温度を設定する。例えば触媒Ａｕによるシリコンナノワイヤ成長では３６３℃の共晶温度よりも高い温度とする。
【００５６】
この熱処理によって固定部１２と基体１１とが合金を形成しても良いし、この熱処理よりも前に合金が形成されていてもよい。
【００５７】
このように、半導体原料の供給により半導体種が触媒に溶け込み、図１（ｂ）に示すように共晶状態の溶融液滴１６を形成する。そして、反応種１５を供給し続けることによって溶融液滴１６中の反応種１５の組成比が過飽和に達し、柱状構造体１７が成長する、いわゆるＶＬＳ機構による成長が起こり、柱状構造体が得られる。
【００５８】
固定部を形成することで、触媒が基体上を拡散することを抑制できる。そして、形成される柱状構造の径のばらつきや柱状構造の高さのばらつきを抑制することができる。
【００５９】
固定部が基体と結晶性を有する合金部を形成した場合には、柱状構造体は触媒と基体が直接接している構成と同様に、特定の面方位に成長することができる。
【００６０】
更には、合金部が基体の結晶方位を反映した結晶方位を形成した場合には、触媒と基体が直接接している構成と同方向に、柱状構造体が成長することができるため、成長方位の制御性を損なうことなく、径や長さの再現性を改善することができる。
【００６１】
本実施形態に係る製造方法における半導体を炭素に変更し、触媒をＦｅ、ＦｅＳとすることで、炭素繊維を製造することもできる。
【００６２】
本実施形態において炭素繊維とは、ＳＷＣＮＴやＭＷＣＮＴ等のカーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバー等の炭素繊維を指す。カーボンナノチューブはその中心に空間を有するか否かを問わない。
【００６３】
本実施形態に係る構造体は、基体と、前記基体の上に固定部を有し、前記固定部の上に半導体を有する構造体であって、
前記固定部は、前記半導体よりも融点が高いことを特徴とする構造体である。
【００６４】
固定部は、基体の表面に設けられている。
【００６５】
本実施形態に係る構造体は、基体が有する半導体を基体面内の正確な位置に設けることができる。さらに基体面外に伸びる半導体を所望の方向に伸ばすことができるので、互いに離間した半導体を接触することなく配置することができる。
【００６６】
また、本実施形態に係る構造体が有する半導体は、基体面内の所望の位置に設けることができるので、半導体を所望の形に配置することができる。
【００６７】
所望の形とは、例えば、円形、楕円形、三角形、正方形、長方形、星形等が挙げられる。
【００６８】
本実施形態に係る構造体が有する半導体は、触媒を有したま間の状態でもよい。その場合は、半導体の一端に触媒を有し、他端は固定部材に固定されている。構造体を製造後、その触媒を取り除き、構造体のみとしてもよいし、触媒を取り除かなくてもよい。
【００６９】
触媒を取り除く方法は、例えば、酸やアルカリ等で処理する化学的処理方法や、物理的に取り除く等の物理的方法が挙げられる。
【００７０】
本実施形態に係る構造体が有する半導体を構造体から切り離すこともできる。
【００７１】
本実施形態に係る柱状構造体は、デバイスに用いることができる。
【００７２】
デバイスに用いるとは、例えばトランジスタを用いたセンサのゲート部分に柱状構造体を配置する構成が考えられる。デバイス自体は、ＦＥＴ等の公知のセンサデバイスを用いることができる。
【００７３】
また、デバイスに用いる形態として、例えば３次元構造を有するデバイスの層間導通を得るための貫通配線材料として用いることができる。
【００７４】
本実施形態に係る柱状構造を有するデバイスは柱状構造体の径や長さの作成再現性が改善されるため、特性、アウトプットの再現性が良好となるので、デバイス応用の観点からも好ましい。
【００７５】
また本実施形態に係る柱状構造を有するデバイスは、大きな表面体積比の構造体を作成再現性良く得られることが考えられる。構造体をセンサ部位に有する高感度なセンサデバイスへ応用することができる。
【００７６】
センサデバイスは、センシング部とこのセンシング部に接続されている電極を有し、センシング部は本実施形態に係る構造体を有している。センサデバイスは、測定対象物が構造体に付着した場合に、その電気特性が変化することでセンシングすることができる。
【００７７】
変化する電気特性は、電流特性でも電圧特性でもその他の特性でもよく、特に限定されない。
【００７８】
このようなセンサデバイスは、高感度な検出が期待できる。
【実施例】
【００７９】
（実施例１）
本実施例では、図１の（ａ）−（ｄ）を用いて、基体上の所定の位置に柱状構造体を形成する手法について説明する。本実施例では基体としてＳｉ基板を用いた。
【００８０】
まず、（１１１）Ｓｉ基体の表面を、アンモニア水と過酸化水素水の混合液で洗浄することによってパーティクル除去し、更に塩酸と過酸化水素水の混合液で金属汚染を除去する、所謂ＲＣＡ洗浄を用いてＳｉ基体を洗浄する。
【００８１】
その後、５％希釈フッ化水素酸に３０秒浸漬することで酸化膜を除去する。その後、１００℃で１分間Ｓｉ基板をベークする。
【００８２】
次に、電子線レジストＺＥＰ５２０Ａ（日本ゼオン株式会社製）：電子線レジスト用シンナーＺＥＰ−Ａ（日本ゼオン株式会社製）が１：１である液体でＳｉ基板をコーティングする。スピンコーターで４０００ｒｐｍ  １ｍｉｎ程度スピンコートすることで、１００ｎｍ程度の均一なレジスト塗布が可能である。
【００８３】
その後、５００μＣ／ｃｍ２のドーズ量で所望の位置に４０ｎｍの円形領域に電子線照射を行う。その後電子線レジスト用現像液ＺＥＤ−Ｎ５０（日本ゼオン株式会社製）で２分間現像後、イソプロピルアルコールで１分間リンスし、Ｎ２ブローすることで電子線照射した箇所の４０ｎｍの円形のレジストが除去される。
【００８４】
その後、ただちに電子線蒸着装置に基板を導入し、Ｔｉを３ｎｍ、Ａｕを７ｎｍ、この順でそれぞれ製膜する。その後、超音波を照射しながら電子線レジスト剥離液ＺＤＭＡＣに３分間浸漬し、その後同じく超音波洗浄しながらアセトン、イソプロピルアルコールにそれぞれ３分間浸漬する。
【００８５】
以上の工程で、図１（ａ）に示すように、（１１１）基板Ｓｉ上に、固定部Ｔｉ、触媒Ａｕが同じ領域にのみ形成される。
【００８６】
その後、基板をＣＶＤ成長装置に搬送し、真空チャンバー内でＡｒガスで５００℃でアニールすることで、Ｓｉ基板１１と固定部Ｔｉ１２とが図１（ｂ）に示すように合金部１５を形成する。固定部のすべてが合金になったように図示しているが、合金化されない金属が残っていてもよい。
【００８７】
更に、反応種Ｓｉ１４をシランガスにより導入する。その結果、触媒１３のＡｕと反応種１４のＳｉが共晶状態となり溶融し、液滴１６を形成する。更に反応種１４を供給することで、過飽和分の半導体種１４が液滴１６の下方に析出し、所謂ＶＬＳ過程により柱状構造体１７が形成される。
【００８８】
上述の条件にて、シランガスを４０分間導入することにより図４に示すような成長位置が制御され、かつ長さや径ばらつきが少ないナノサイズのシリコン柱状構造体が形成できた。
【００８９】
図５には、上述の条件にて成長したシリコン柱状構造体のシリコン基板との界面の断面の透過電子顕微鏡観察結果を示す。シリコンの柱状構造体とシリコン基板の間に、シリコンとＴｉとの合金部が形成していることが確認できる。
【００９０】
（実施例２）
本実施例では、図２を用いて説明する。固定部２２を基板上の全面に形成すること以外は、実施例１と同様である。
【００９１】
まず、実施例１と同様に洗浄したＳｉ基板２１上に、固定部２２としてＴｉを３ｎｍ全面製膜する。その後、実施例１と同様に電子ビーム描画を行い、触媒２３としてＡｕ７ｎｍを４０ｎｍの円形領域に形成する。
【００９２】
その後、実施例１と同様に基板を昇温、反応種２４を導入することで、合金部形成領域以外は実施例１と同様に柱状構造体が所望位置に得られる。
【００９３】
（実施例３）
本実施例では、図３を用いて説明する。固定部３２および触媒３３を基板上の全面に形成する以外は実施例１と同様である。
【００９４】
まず、実施例１と同様に洗浄したＳｉ基板３１上に、固定部２２としてＴｉを３ｎｍ、触媒３３としてＡｕを７ｎｍそれぞれ全面製膜する。
【００９５】
その後、実施例１と同様に基板を昇温、反応種３４を導入することで、合金部上に溶融液滴が形成され、柱状構造体が得られる。
【００９６】
実施例３を用いた場合には、実施例１または２のような柱状構造体の位置制御は困難であるが、触媒同士の凝集抑制、基板への触媒層拡散の抑制の効果を得ることができる。
【００９７】
デバイスへの応用を考慮した場合、径のばらつきを抑制することが好ましく、本実施形態に係る製造方法により製造した構造体は、デバイスに好適に応用される。
【００９８】
さらに、製造したナノタイヤをそのままデバイスに組み込むことを想定すると成長位置を制御することが好ましいので、実施例１または２を用いることが好ましい。
【符号の説明】
【００９９】
１１、２１、３１  基体
１２、２２、３２  固定部
１３、２３、３３  触媒
１４、２４、３４  反応種
１５、２５、３５  合金部
１６、２６、３６  溶解液滴
１７、２７、３７  柱状構造体
【図１】
2013219203.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2013219203.tif 000006
【図５】
2013219203.tif 000007