(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャネル層及び電子供給層を積層し、該電子供給層の上側にソース、ゲート及びドレインを配置した高電子移動度トランジスタであって、
前記ゲートが金属性のカーボンナノチューブで作られていることを特徴とする高電子移動度トランジスタ。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブのゲートが金属材料のゲート引き出し部に接続している、請求項１記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項３】
前記カーボンナノチューブのゲートと前記金属材料のゲート引き出し部とが、当該カーボンナノチューブのＣＶＤ成長のための触媒金属を介して接続されている、請求項２記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項４】
前記カーボンナノチューブからなるゲートは、前記ソース及び前記ドレイン間を横切って形成された溝の中に位置している、請求項１から３までのいずれか一つに記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項５】
前記ゲートのカーボンナノチューブが、チャネル部分を含む基板に当該チャネルを横切って形成した断面形状がＶ型の溝の中に位置している、請求項１から３までのいずれか一つに記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項６】
前記溝内のカーボンナノチューブの上に、当該溝を埋める金属材料が位置している、請求項４又は５記載の高電子移動度トランジスタ。
【請求項７】
チャネル層及び電子供給層を積層し、該電子供給層の上側にソース、ゲート及びドレインを配置した高電子移動度トランジスタの製造方法であって、
前記ゲートは、成長方向に電界を印加しながらＣＶＤ法によりカーボンナノチューブを成長させて形成することを特徴とする高電子移動度トランジスタの製造方法。
【請求項８】
前記カーボンナノチューブのゲート成長を、当該カーボンナノチューブのゲートに接続させるべき金属材料のゲート引き出し部の一部に付着させた触媒を使用して行う、請求項７記載の方法。
【請求項９】
直流電界を印加して、前記カーボンナノチューブのゲートを前記ゲート引き出し部から一方向に成長させる、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記ゲート引き出し部の一部に付着させた触媒のほかに、前記カーボンナノチューブの当該ゲート引き出し部に接続するのと反対側の先端が位置する部位に触媒を配置し、交流電界を印加して、両方の触媒の位置を起点としてカーボンナノチューブを互いに向き合う方向に成長させて接続させる、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
チャネル層及び電子供給層を積層し、該電子供給層の上側にソース、ゲート及びドレインを配置した高電子移動度トランジスタの製造方法であって、
前記ゲート形成位置に、ゲート金属層を成長させ、
前記ゲート金属層上に、カーボンナノチューブを成長させ、
前記カーボンナノチューブをマスクに前記ゲート金属層をドライエッチングしてゲートパターンを形成すること、
を特徴とする高電子移動度トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トランジスタに関し、より詳しく言えば、金属的性質を示すカーボンナノチューブをゲート材料に用いた電界効果トランジスタに関する。
本発明はまた、カーボンナノチューブをドライエッチングのマスク材として利用する微細パターン形成方法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ＬＳＩの高密度化は、構成要素となる半導体素子や配線の微細加工技術によって押し進められてきた。半導体ＬＳＩの微細加工では、まずリソグラフィ工程でもってパターン化したレジストをマスクにして、下地をエッチングすることによって行う。そのため、解像度とエッチング耐性が共に高いことが、レジストに要求される特性である。しかしながら、従来の有機高分子レジストでは、高分子サイズより小さい１０ｎｍ級のパターンは解像できず、またドライエッチング耐性も十分でないため、エッチングには別の膜へのパターン転写が必要であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
現在、トランジスタの最も短いゲート長として、電子線露光で作製したＭＯＳ構造のトランジスタで８ｎｍが報告されている。この場合、レジストの解像度がほぼ限界に達しているため、形成されたゲートは寸法の揺らぎが大きくて直線性も悪く、実用には向かない。一般にゲートの微細化は、トランジスタ単体の高速・高周波性能向上に最も有効であり、それゆえ１０ｎｍあるいはそれ以下の寸法のゲート加工技術として、レジストの使用に代わる揺らぎの少ない技術が切望されている。
【０００４】
高周波トランジスタとして現在最も高い性能を持つものとして、ＩｎＰ基板上に作られたＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）が知られている。遠藤らが報告した現在最高性能のＨＥＭＴは、ゲート長が２５ｎｍでカットオフ周波数ｆTが約４００ＧＨｚに達している（Ａ．Ｅｎｄｏｈ  ｅｔ  ａｌ．，ＩＰＲＭ’０１，ｐｐ４４８−５１（２００１））。一方、高速光通信ネットワークについては、ＴＤＭ方式で４０Ｇｂｐｓの通信速度が開発段階にあるが、将来的には８０、１６０Ｇｂｐｓの実現が望まれている（図１）。その場合、光変調系の通信で要求される電子デバイス特性として、ｆTには一般に通信速度の４〜５倍の周波数が必要であることから、例えば１６０Ｇｂｐｓの通信速度になれば、６４０〜８００ＧＨｚのｆTが必要になると予測される。電子デバイスのｆTとゲート長との間にはある程度の相関関係があることが知られており、それをグラフ化したのが図２であるが、この図においてこれまでに実現されているゲート長とそれに対応するｆTとの関係（図中、実線で表示の範囲）を外挿すると、８００ＧＨｚ程度のｆTを得るためにはゲート長は１０ｎｍを下回らなくてはならないことが分かる。このように、近い将来の高速通信の要請に応えるためには、ゲートの更なる微細化が必須と考えられる。
【０００５】
本発明は、ゲートをこれまで以上に微細化するという要望に応えようとするものであり、寸法の揺らぎのない微細ゲートを備えた電界効果トランジスタを提供することを目的とするものである。
そのような微細ゲートを始めとする微細構造の形成を可能にする微細パターン形成方法を提供することも、本発明の目的である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の電界効果トランジスタは、微細なゲートの実現を可能にする材料として、金属性のカーボンナノチューブを使用する。具体的に言えば、本発明の電界効果トランジスタは、キャリヤ、すなわちトランジスタ等の半導体装置において電気伝導に寄与する電子又は正孔、を供給するソースと、キャリヤを受け取るドレインと、それらの間の電流通路であるチャネルの導電率を変化させることによりチャネルを流れる電流を制御する電流制御電極としてのゲートを含む電界効果トランジスタであって、当該ゲートが金属性のカーボンナノチューブで作られていることを特徴とする電界効果トランジスタである。
【０００７】
本発明の微細パターン形成方法では、カーボンナノチューブをエッチングのマスクとして使用することにより、寸法の揺らぎのない微細パターンの形成を可能にする。具体的には、本発明の微細パターン形成方法は、下地層上にカーボンナノチューブを配置し、このカーボンナノチューブをマスクとしてドライエッチングを施すことにより当該ナノチューブの形状を下地層に転写し、これにより下地層をパターニングすることを特徴とする微細パターン形成方法である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明では、電界効果トランジスタのゲートの材料として、あるいはドライエッチングによるパターン形成のためのマスク材料として、自己組織化によるナノ構造体であり炭素元素から構成される円筒状の構造体であって、一般にカーボンナノチューブとして知られるものを使用する。
【０００９】
カーボンナノチューブは、その独特の特性から最近注目を浴びている新しい炭素材料である。カーボンナノチューブは、炭素原子どうしがｓｐ２結合と呼ばれる最も強い結合で６角形状につながって形成されたグラファイトシートを筒状に巻いたチューブ構造をしている。チューブの直径は最小０．４ｎｍ、長さは数１００μｍに達する。また、カーボンナノチューブは炭素原子が自己組織的に成長して形成されたナノ構造体であるため、寸法の揺らぎは極めて少ないという特徴がある。更に、カーボンナノチューブは、カイラリティの違いによって電気伝導度が半導体的なものから金属的なものまで、幅広く変化することも知られている。金属的な電気伝導度を持つ金属性カーボンナノチューブの場合、格子欠陥などがないと、電荷はナノチューブ内で無散乱（バリステック）伝導を示し、抵抗はその長さに依存しない量子抵抗値（６．５Ω）を示すことが知られている。
【００１０】
カーボンナノチューブの作製には、従来はアーク放電やレーザーアブレーションが用いられてきたが、最近の研究でプラズマＣＶＤや熱ＣＶＤによっても作製可能との報告がある。アーク放電などによる方法は高純度のナノチューブの生産を可能にする方法ではあるが、半導体装置の製造には不向きである一方、ＣＶＤによる方法は、半導体装置への応用にとっての有効なものと言える。
【００１１】
本発明は、特に１０ｎｍ以下の直径のカーボンナノチューブを、トランジスタのゲート電極あるいはその加工技術に適用することで、寸法揺らぎのない微細ゲートを備えた電界効果トランジスタを提供するものである。カーボンナノチューブをマスクに利用して微細パターンを形成する加工技術は、トランジスタのゲートに限らず、半導体装置その他で特に微細なパターンの形成が求められる場合に適用可能である。
【００１２】
図３に、本発明による電界効果トランジスタの第一の態様を示す。比較のために、図４に従来の電界効果トランジスタを示す。
図３及び図４を参照して説明すると、従来の電界効果トランジスタ（図４）でも本発明のもの（図３）でも、基板１１はＩｎＰで作られており、その上にＨＥＭＴ（高電子移動度トランジスタ）用ヘテロ接合構造が形成されている。具体的には、ＩｎＡｌＡｓバッファー層１２、ＩｎＧａＡｓチャネル層１３、Ｓｉドナーのδドーピング１４が施されたＩｎＡｌＡｓ電子供給層１５、ＩｎＰキャップ層１６、ｎ+−ＩｎＧａＡｓオーミック層１７が、ＭＢＥ（分子線エピタキシャル成長法）もしくはＭＯＣＶＤ（有機金属化学蒸着法）によって順次結晶成長されている。ソース２１とドレイン２２にはオーム性電極としてＡｕＧｅ／Ｎｉ／Ａｕが用いられ、約４５０℃の温度で低抵抗化のための合金化処理が施されている。本発明の電界効果トランジスタ（図３）と従来の電界効果トランジスタ（図４）の違いは、ゲート電極２３（本発明、図３）、２３’（従来技術、図４）の材料として、後者ではＷＳｉなどが用いられていたのに対し、前者では金属的性質を持つカーボンナノチューブが用いられている点にあり、このゲート電極の構成のための材料の違いを反映して、ゲート電極２３の形状も両者で異なっている。下記で説明するように、本発明におけるカーボンナノチューブはトランジスタの活性層の部位に配置されて、ゲートのいわゆる「フィンガー」と呼ばれる部分を構成し、一方、それと外部との電気的接続用の部分（すなわちゲート電極の引き出し部）は、これまでのトランジスタと同様に形成され、従ってこれまでのものと同様の形状を持つ。そのため、本発明のトランジスタを示す図３のゲート２３は、その後方でそのようなゲート電極引き出し部（図中、想像線で表示されている）に接続している。ソース２１、ドレイン２２、ゲート２３、２３’以外の部分の表面は、表面パッシベーション膜としてＳｉＯ2の絶縁膜コーティング２５、２６が施されている。
【００１３】
従来の電界効果トランジスタにおけるゲート電極２３’は、次にようにして製作される。図５（ａ）は、先に言及した種々の層１２、１３、１５、１６、１７を形成したＩｎＰ基板１１にソース２１、ドレイン２２、ＳｉＯ2膜２５を設けたところを示している。次に、図５（ｂ）に示したように、この基板表面にレジストパターン３１を形成し、これをマスクにＳｉＯ2膜２５とｎ+−ＩｎＧａＡｓ層１７をエッチングして、ゲート作製用の開口部３２を形成する。レジストパターン３１を除去してから、基板全面にＳｉＯ2膜２６を形成する（図５（ｃ））。次に、図６（ａ）に示したように、ゲート作製用のレジストパターン３４を形成し、これをマスクにＳｉＯ2膜２６をエッチングして、開口３５を形成する。レジストパターン３４を除去してから、図６（ｂ）に示したようにＳｉＯ2膜２６の一部が露出するように別のレジストパターン３６を形成し、これと露出しているＳｉＯ2膜２６とをマスクにＩｎＰ層１６をエッチングして、穴３７を形成する。次いで、ゲート電極材料を堆積し、リフトオフ法を利用して図７に示したようにゲート電極２３’を形成する。続いて、ＳｉＯ2膜２６の一部を除去してソース２１、ドレイン２２を部分的に露出させて、図４で説明した従来技術による電界効果トランジスタが得られる。このように、従来の電界効果トランジスタのゲート電極２３’の作製にはリソグラフィ技術とリフトオフ法が用いられており、実用的なゲート電極としては、最小で２５ｎｍのものまでしかできていない。
【００１４】
図８は、従来の電界効果トランジスタの模式上面図である。この図、及び以下で参照するトランジスタの同様の上面図においては、トランジスタの基本的構成要素であるソース、ドレイン、ゲート、及び活性領域（図中、その位置を４０で表示する）を、模式的に示すことにする。
【００１５】
図７は、図８のＡ−Ａ線断面に相当しており、図６（ｂ）に示したＳｉＯ2膜２６とその下のＩｎＰ層１６に設けられた穴３７の部分（この部分に、トランジスタの電流制御用ゲート電極が位置している）は、図８では３７ｘで示した部分に相当しており、図から明らかなようにこの部分は電界効果トランジスタの活性層４０を横断するように形成されている。図８において、この部分３７ｘの存在しない領域（図中の想像線３９より上方の領域）の部分２３ａ’はゲート電極の引き出し部に相当している。
【００１６】
図３で説明した本発明の電界効果トランジスタの特徴であるゲート部分を取り出して、図９の斜視図に示す。ゲート２３は、ＳｉＯ2膜２６の開口３５（図６（ａ））とその下のＩｎＰ層１６に形成した穴３７（図６（ｂ））に相当するところに位置するカーボンナノチューブ（簡単にするため、この図及び以下で参照する図では円筒状として示す）から構成されている。このカーボンナノチューブの一方の先端は、先に説明した従来技術のトランジスタのゲート２３’の引き出し部２３ａ’の作製と同様のやり方で形成されたゲート電極引き出し部２３ａに接続している。このように、ゲート金属に相当するカーボンナノチューブは、ゲート電極引き出し部２３ａの根元から伸び出した構造となっている。
【００１７】
図３に示した本発明の態様の電界効果トランジスタの製造を、図１０（ａ）、１０（ｂ）及び図１１を参照して説明する。先に図５（ａ）〜（ｃ）、図６（ａ）、（ｂ）及び図７を参照して説明した方法と同じやり方によりゲート電極を形成してから、カーボンナノチューブのゲート２３（「ゲートフィンガー」とも呼ばれる）（図９）を形成しようとする領域のゲート金属をパターニングにより取り除いてゲート電極引き出し部２３ａを残し、次いでそれに用いたレジスト（図示せず）を除去する（図１０（ａ））。図１０（ａ）に４１で示された溝は、図６（ｂ）の穴３７に相当するものであり、カーボンナノチューブのゲートはこの溝内に形成される。次に、図１０（ｂ）に示したように別のレジストパターン４３を形成し、ゲート電極引き出し部２３ａの根元に連絡するその開口部４４にカーボンナノチューブ作製の触媒となるＮｉ、ＣｏあるいはＦｅなどの遷移金属微粒子、あるいはそのような遷移金属の合金の微粒子を堆積させる。レジストパターン４３を除去し、そして図１１に示したように、堆積させた遷移金属触媒４５を使用するＣＶＤ法によりゲートフィンガーとなるカーボンナノチューブ４６を方向制御して成長させる。この成長方向の制御は、カーボンナノチューブを成長させようとする方向に電界を印加しながら熱ＣＶＤ成長させることで達成できる。ここで使用する電界は直流電界である。
【００１８】
ゲートフィンガーのカーボンナノチューブを成長させるもう一つの方法を、図１２（ａ）と（ｂ）を参照して説明する。図１２（ａ）に示したように、先に説明したのと同様のやり方でＳｉＯ2膜２６とその下のＩｎＰ層１６（図３）に形成した、カーボンナノチューブを成長させるための溝５１を作り、この溝５１の両端に遷移金属触媒５２を堆積させ、そして電界を印加しながらＣＶＤ法でカーボンナノチューブ５３を成長させる。この場合には、交流電界を使用することで、カーボンナノチューブ５３は溝５１の両端を起点として双方から溝５１の中央に向かって成長し、最終的に中央で接続して１本のチューブ５４になる（図１２（ｂ））。
【００１９】
本発明の電界効果トランジスタのもう一つの態様では、半導体基板上に形成したＶ型の溝に収容されたカーボンナノチューブをゲートとして使用する。この場合は、半導体基板に設けたＶ型の溝の中でカーボンナノチューブを成長することで、カーボンナノチューブの位置及び方向制御性を高めることができる。ＩｎＰ基板を用い、絶縁膜をマスクにＨＣｌガスによってこの基板をエッチングすることで、面方位の違いによる高選択エッチングが可能であり、ナノメートル級の尖った溝の形成が可能である。更に、炭素が例えばＮｉのような金属によってメッキできることを利用して、カーボンナノチューブの存在するＶ型溝内にそのような金属を埋め込み、ゲートの低抵抗化を図ることができる。
【００２０】
この態様を図面を参照して説明することにする。
まず、先に図５（ａ）〜（ｃ）、図６（ａ）を参照して説明したやり方で、ソース２１、ドレイン２２、及び絶縁膜２６を備え、ＳｉＯ2の絶縁膜２６に開口３５（図６（ａ））を設けた基板を用意する。次に、図１３（ａ）に示したように、ゲート作製用のレジストパターン６１を形成し、そしてＨＣｌガスを使ってＩｎＰ層１６を高温でドライエッチングする。このときのエッチングマスクは、レジストパターン６１でなく、その開口部に露出しているＳｉＯ2絶縁膜２６である。また、この絶縁膜２６の開口パターンの長手方向（後にカーボンナノチューブを成長させる方向）は、予めＩｎＰ層１６の（１１０）方向に合わせておく。ＩｎＰ層１６をこのように高温でドライエッチングすると、断面がＶ字型で、Ｖ字の底が非常に尖った溝を自動的に形成できること、またこのＶ字型の溝の側面にはＩｎＰ結晶の（１１１）Ｂ面が現れることが分かった。
【００２１】
続いて、ＩｎＰの成長原料ガス（トリメチルインジウム、ホスフィン等）を供給してＩｎＰのＭＯＣＶＤを行うと、Ｖ型溝の側壁の（１１１）Ｂ面には結晶成長せず、溝の底の部分にだけ選択的に成長して尖った底を埋めることができる。こうして形成されるＶ型溝の底面の幅ＷLは、図１７に示したように、成長温度で制御することができる。この技術を利用して、後にカーボンナノチューブをＶ型溝の底面に安定に成長させるのに必要な底面の幅を持った溝６２（図１３（ｂ））を得ることができる。
【００２２】
ＩｎＰ層１６に所定のＶ型溝６２（図１３（ｂ））を形成後、レジストパターン６１をマスクにゲート金属材料を堆積し、リフトオフ法を利用して、図７を参照して説明したようにゲート６３を形成する。続いて、ＳｉＯ2膜２６の一部をエッチングにより除去してソース２１、ドレイン２２を部分的に露出させる。次に、先に図１０（ａ）、（ｂ）を参照して説明した事例ではカーボンナノチューブを成長させる溝４１の断面が矩形であったが、ここではＶ型溝６２（図１３（ｂ））であることを除き、先の事例と同じようにして、Ｎｉ金属触媒６６を使用しＶ型溝６２内にカーボンナノチューブ６７を成長させる（図１４）。Ｎｉ金属触媒６６を用意する前に、ゲート電極引き出し部６３ａ（図１４）となる部分を残してゲート金属を除去しておく。このときのカーボンナノチューブの成長方向の制御性は、印加された電界の作用に加えて、Ｖ型溝内をそれに沿って成長することで、一層高められる。
【００２３】
図１５は、図１４のＢ−Ｂ断面に相当しており、そしてこの図においてはカーボンナノチューブ６７の存在するＶ型溝内に後にＮｉ金属を埋め込むメッキの際のマスクとなるレジストパターン６８が示されている。このレジストパターン６８をマスクにＮｉ電解メッキを行い、図１６に示したようにＶ型溝内にＮｉ金属６９を埋め込み、その後レジストパターン６８を除去する。
【００２４】
本発明で使用するカーボンナノチューブの最小直径は０．４ｎｍであるから、本発明によって、将来の高速・高周波トランジスタに不可欠である１０ｎｍ以下のゲート長が実現可能になる。
【００２５】
このように直径の小さなカーボンナノチューブをトランジスタのゲート自体として利用するのでなく、ゲートの作製におけるマスクとして利用することも可能であり、それによってもやはり１０ｎｍ以下のゲート長の実現か可能になる。従来のようにレジストパターンをマスクに微細ゲートを製作した場合には、レジストパターン自体の寸法上の揺らぎが大きいため、そのような微細パターンを満足に得ることはできない。その一方で、エッチングによるマスクパターンの下地層への転写に伴う揺らぎは、現在でもそれほど大きくはない。そこで、寸法あるいは形状の揺らぎの極めて小さいカーボンナノチューブをマスクとして利用すれば、それに応じて寸法あるいは形状の揺らぎの極めて小さい微細ゲートを得ることができる。カーボンナノチューブをマスクにゲートを作製するためには、まず半導体基板上あるいはゲート絶縁膜上にゲート金属膜を成長した後フッ素系のガス、例えばＳＦ6、ＣＦ4などでゲート金属膜をドライエッチングし、それから酸素系ドライエッチガスを使ってカーボンナノチューブのマスクを除去する。
【００２６】
以下、本発明によりカーボンナノチューブをマスクとする電界効果トランジスタの作製を図面を参照して説明する。
まず、先に図５（ａ）〜（ｃ）、図６（ａ）〜（ｂ）を参照して説明したやり方で、ソース２１、ドレイン２２、及び絶縁膜２６を備え、絶縁膜２６とその下のＩｎＰ層１６にゲート金属用の穴３７（図６（ｂ））を設けた基板を用意する。次に、図１８（ａ）に示したように、ゲート金属層８１を形成し、その上にカーボンナノチューブ成長用のＮｉ触媒８２を用意する。続いて、直流電界を印加しながら熱ＣＶＤを行い、カーボンナノチューブ８３を成長させる（図１８（ｂ））。得られたカーボンナノチューブ８３をマスクに、例えばＳＦ6を使ってゲート金属層８１をドライエッチングし、そして酸素ドライエッチングによりカーボンナノチューブを除去して、金属から形成された微細パターンのゲート８４を得る（図１９（ａ））。次いで、ゲート８４の一端にゲートの引き出し部８５を形成する（図１９（ｂ））。
【００２７】
この方法を駆使し、１０ｎｍ以下でもレジストによるリソグラフィの場合に問題となる寸法ゆらぎを回避し、高速・高周波トランジスタを実現できる。
【００２８】
ここでは、ＨＥＭＴを例に本発明を説明しているが、本発明がそれ以外の種々のトランジスタに適用可能なことは言うまでもない。一例を挙げれば、カーボンナノチューブのゲートを採用した本発明の電界効果トランジスタでは、ゲートの数は一つに限らず、複数であってもよい。ゲートとなるカーボンナノチューブの成長は、上述の説明で言及している熱ＣＶＤのほかに、プラズマＣＶＤで行うことも可能である。熱ＣＶＤの場合、触媒は成長の起点に残存するのに対し、プラズマＣＶＤの場合、触媒は成長するチューブの先端に位置し、チューブの成長とともに移動していく。また、カーボンナノチューブをマスクに微細パターンを形成する方法が、ゲートの作製のみならず、例えばＳｉＯ2絶縁膜のパターニングなどにも応用できることは容易に理解される。いずれの場合も、マスクであるカーボンナノチューブとパターニングしようとする材料に応じて、適当なエッチングガスを選べばよい。例えば、金属膜のエッチングにはＳＦ6、ＣＦ4など、シリコン酸化膜用にはＣＨＦ3などを使用することができる。
【００２９】
本発明は以上説明したとおりであるが、その特徴を種々の態様とともに付記すれば、次のとおりである。
（付記１）キャリヤを供給するソースと、キャリヤを受け取るドレインと、それらの間の電流通路であるチャネルの導電率を変化させることによりチャネルを流れる電流を制御する電流制御電極としてのゲートを含む電界効果トランジスタであって、当該ゲートが金属性のカーボンナノチューブで作られていることを特徴とする電界効果トランジスタ。
（付記２）前記カーボンナノチューブのゲートが金属材料のゲート引き出し部に接続している、付記１記載の電界効果トランジスタ。
（付記３）前記ゲート引き出し部がリソグラフィ技術により製作されている、付記２記載の電界効果トランジスタ。
（付記４）前記カーボンナノチューブのゲートと前記金属材料のゲート引き出し部とが、当該カーボンナノチューブのＣＶＤ成長のための触媒金属を介して接続されている、付記２又は３記載の電界効果トランジスタ。
（付記５）前記触媒金属が遷移金属又はそれらの合金である、付記４記載の電界効果トランジスタ。
（付記６）前記遷移金属がＮｉ、Ｃｏ又はＦｅである、付記５記載の電界効果トランジスタ。
（付記７）前記ゲートのカーボンナノチューブが、チャネル部分を含む基板に当該チャネルを横切って形成した溝の中に位置している、付記１から６までのいずれかに記載の電界効果トランジスタ。
（付記８）前記溝の断面形状が矩形である、付記７記載の電界効果トランジスタ。
（付記９）前記溝の断面形状がＶ型である、付記７記載の電界効果トランジスタ。
（付記１０）前記溝内のカーボンナノチューブの上に、当該溝を埋める金属材料が位置している、付記９記載の電界効果トランジスタ。
（付記１１）キャリヤを供給するソースと、キャリヤを受け取るドレインと、それらの間の電流通路であるチャネルの導電率を変化させることによりチャネルを流れる電流を制御する電流制御電極としてのゲートを含む電界効果トランジスタであり、当該ゲートが金属性のカーボンナノチューブで作られている電界効果トランジスタの製造方法であって、当該カーボンナノチューブのゲートを電界印加条件下でのＣＶＤ法により成長させることを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
（付記１２）前記カーボンナノチューブのゲート成長を、当該カーボンナノチューブのゲートに接続させるべき金属材料のゲート引き出し部の一部に付着させた触媒を使用して行う、付記１１記載の方法。
（付記１３）直流電界を印加して、前記カーボンナノチューブのゲートを前記ゲート引き出し部から一方向に成長させる、付記１２記載の方法。
（付記１４）前記ゲート引き出し部の一部に付着させた触媒のほかに、前記カーボンナノチューブの当該ゲート引き出し部に接続するのと反対側の先端が位置する部位に触媒を配置し、交流電界を印加して、両方の触媒の位置を起点としてカーボンナノチューブを互いに向き合う方向に成長させて接続させる、付記１２記載の方法。
（付記１５）前記カーボンナノチューブのゲートを、チャネル部分を含む基板に当該チャネルを横切って形成した溝の中で成長させる、付記１１から１４までのいずれかに記載の方法。
（付記１６）前記溝の断面形状が矩形である、付記１５記載の方法。
（付記１７）前記溝の断面形状がＶ型である、付記１６記載の方法。
（付記１８）下地層上にカーボンナノチューブを配置し、このカーボンナノチューブをマスクとしてドライエッチングを施すことにより当該ナノチューブの形状を下地層に転写し、これにより下地層をパターニングすることを特徴とする微細パターン形成方法。
（付記１９）前記下地層が金属層である、付記１８記載の方法。
（付記２０）前記金属層がトランジスタのゲートを形成するためのものである、付記１９記載の方法。
（付記２１）前記下地層が絶縁層である、付記１９記載の方法。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、寸法の揺らぎのない微細ゲートを備えた電界効果トランジスタの提供に貢献することができる。また、本発明によれば、そのような微細ゲートを始めとする微細構造の形成を可能にする微細パターン形成方法の利用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】今後の光通信速度の予測を説明するグラフである。
【図２】電子デバイスのゲート長とカットオフ周波数ｆTとの関係を説明するグラフである。
【図３】ＨＥＭＴ構造を持つ、本発明による電界効果トランジスタの一態様を説明する図である。
【図４】従来のＨＥＭＴ構造の電界効果トランジスタを説明する図である。
【図５】従来の電界効果トランジスタの製造を説明する第一の図である。
【図６】従来の電界効果トランジスタの製造を説明する第二の図である。
【図７】従来の電界効果トランジスタの製造を説明する第三の図である。
【図８】従来の電界効果トランジスタの模式上面図である。
【図９】本発明の電界効果トランジスタのゲート部分を説明する斜視図である。
【図１０】本発明の電界効果トランジスタのゲートの製作方法を説明する第一の図である。
【図１１】本発明の電界効果トランジスタのゲートの製作方法を説明する第二の図である。
【図１２】本発明の電界効果トランジスタのゲートのもう一つの製作方法を説明する図である。
【図１３】ＨＥＭＴ構造を持つ、本発明によるもう一つの態様の電界効果トランジスタの製造を説明する第一の図である。
【図１４】ＨＥＭＴ構造を持つ、本発明によるもう一つの態様の電界効果トランジスタの製造を説明する第二の図である。
【図１５】ＨＥＭＴ構造を持つ、本発明によるもう一つの態様の電界効果トランジスタの製造を説明する第三の図である。
【図１６】ＨＥＭＴ構造を持つ、本発明によるもう一つの態様の電界効果トランジスタの製造を説明する第四の図である。
【図１７】Ｖ型溝へのＭＯＣＶＤによる材料の埋め込みの際に観測される温度とＶ型溝底面の幅との関係を示すグラフである。
【図１８】本発明による微細パターン形成方法を説明する第一の図である。
【図１９】本発明による微細パターン形成方法を説明する第二の図である。
【符号の説明】
１１…基板
１６…キャップ層
１７…オーミック層
２１…ソース
２２…ドレイン
２３、２３’、６３…ゲート
２５、２６…絶縁膜
２３ａ、２３ａ’…ゲート電極引き出し部
４０…活性層
４１、５１…溝
４５、５２、６６…金属触媒
４６、５３、５４、６７…カーボンナノチューブ
６２…Ｖ型溝
８１…ゲート金属層
８２…金属触媒
８３…カーボンナノチューブ
８４…ゲート
８５…ゲート引き出し部
【図１】
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【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】
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【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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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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