JP2008084892A - カーボンナノチューブの成長方法、カーボンナノチューブの構造体及び電界効果型トランジスタ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】基板上に第1の絶縁層とその上にオーバーハング構造を有する第2の絶縁層とその上に触媒機能金属層とが積層された、所定の間隔をもって2列の突起パターンが形成され、その2列の突起パターンの触媒機能金属層のパターン領域間で、カーボンナノチューブの架橋成長を行う。オーバーハング部の存在により、一方の触媒機能金属層のパターン領域から成長を開始したカーボンナノチューブが、下層の絶縁層や基板との接触するのを大幅に防ぐことが可能となり、架橋を効果的に行うことができる。
【選択図】図6
Description
こうして形成された2列の触媒機能金属領域103は、基板101からは距離をもって形成されているが、ウエットエッチ絶縁段差パターン106は、図示する様にテーパを持つ構造となっている。この状況で、上記と同様にカーボンナノチューブの成長を行うと、多くのカーボンナノチューブは、左側の触媒機能金属領域103からの架橋成長の初期において、このテーパ形状との相互作用(ファンデルワールス力)が働き、テーパに沿って成長が進むようになる。そして多くのカーボンナノチューブは、右側の触媒機能金属領域103と架橋成長する前に、図示する様に基板101と接触してしまい、成長が停止してしまうことが解った。このような構成においては、架橋するカーボンナノチューブの数はかなり限定される。
こうして、テーパの無い、ドライエッチング絶縁段差パターン107を作製できた。しかし、上記の各絶縁膜のドライエッチングプロセスによって、マスクのレジストがダメージを受けて変質し、この変質したレジストを剥離処理を実施しても、残渣が十分に取りきれない状況となっている。この様な結果、上記と同様のカーボンナノチューブ架橋成長プロセスを行っても、触媒機能金属領域103からカーボンナノチューブの成長が期待したほどの数を観察し得ない状況となることが解った。勿論。この場合、残渣の残り具合によって架橋状況が大きく左右されるため、作製サンプル毎の再現性上の問題も残る。
J.Appenzeller et al.; IEEE Transaction on Nanotechnology, Vol.1, No.4, Dec. 2002, pp184-189
基板表面上に、第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層よりもエッチングレートの低い第2の絶縁層と、触媒金属層とを順次積層する工程と、
前記触媒金属層と前記第2の絶縁層と前記第1の絶縁層をエッチングして、少なくとも2列の突起パターンを形成する工程と、
前記2列の突起パターン間に電界を印加してカーボンナノチューブを成長する工程と
を含むことを特徴とするカーボンナノチューブの成長方法、によって可能となる。
基板と、
前記基板表面上に、少なくとも第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層上に触媒金属層と、が積層された少なくとも2列の突起パターンと、
互いに隣り合う前記2列の突起パターンの間に形成されたカーボンナノチューブと
からなることを特徴とするカーボンナノチューブの構造体、によって可能となる。
基板と、
前記基板表面上に、少なくとも第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層上に触媒金属層と、が積層された少なくとも2列の突起パターンと、
互いに隣り合う前記2列の突起パターンの間に架橋状に形成されたカーボンナノチューブからなるチャネル部と、
前記カーボンナノチューブの両端部の一方に形成されたソース電極及び他方の形成されたドレイン電極と
前記カーボンナノチューブの略中央部の上方で、かつ前記ソース電極及びドレイン電極との間に形成されたゲート電極と
からなることを特徴とする電界効果型トランジスタ、によって可能となる。
図1〜6に、本発明による、カーボンナノチューブをチャネルに用いた電界効果型トランジスタ(CNT−FET)を作製する工程を説明する、模式的な断面図を示す。
基板表面上に、第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層よりもエッチングレートの低い第2の絶縁層と、触媒金属層とを順次積層する工程と、
前記触媒金属層と前記第2の絶縁層と前記第1の絶縁層をエッチングして、少なくとも2列の突起パターンを形成する工程と、
前記2列の突起パターン間に電界を印加してカーボンナノチューブを成長する工程と
を含むことを特徴とするカーボンナノチューブの成長方法。
前記第1の絶縁層は窒化シリコン膜であり、前記第2の絶縁層は酸化シリコン膜であることを特徴とする付記1記載のカーボンナノチューブの成長方法。
前記エッチングのためのエッチャントは、緩衝フッ酸水溶液であることを特徴とする付記1または2記載のカーボンナノチューブの成長方法。
基板と、
前記基板表面上に、少なくとも第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層上に触媒金属層と、が積層された少なくとも2列の突起パターンと、
互いに隣り合う前記2列の突起パターンの間に形成されたカーボンナノチューブと
からなることを特徴とするカーボンナノチューブの構造体。
前記第1の絶縁層は窒化シリコン膜であり、前記第2の絶縁層は酸化シリコン膜であることを特徴とする付記4記載のカーボンナノチューブの構造体。
前記基板はサファイア基板であることを特徴とする付記4または5記載のカーボンナノチューブの構造体。
基板と、
前記基板表面上に、少なくとも第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層上に触媒金属層と、が積層された少なくとも2列の突起パターンと、
互いに隣り合う前記2列の突起パターンの間に架橋状に形成されたカーボンナノチューブからなるチャネル部と、
前記カーボンナノチューブの両端部の一方に形成されたソース電極及び他方の形成されたドレイン電極と
前記カーボンナノチューブの略中央部の上方で、かつ前記ソース電極及びドレイン電極との間に形成されたゲート電極と
からなることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
前記第1の絶縁層は窒化シリコン膜であり、前記第2の絶縁層は酸化シリコン膜であることを特徴とする付記7記載の電界効果型トランジスタ。
前記基板はサファイア基板であることを特徴とする付記7または8記載の電界効果型トランジスタ。
2 SiN層
3 SiO2層
4 Fe層
5、17 レジストパターン
6 Feパターン
7 SiO21パターン
8 SiNパターン
9、13 リフトオフ用レジストパターン
10 Ta膜
11 電界印加用電極
12、105 カーボンナノチューブ
14 Pd/Ti/Pt膜
15 ソース・ドレイン電極
16 SiN膜
18 開口部
19 Ti/Au膜
20 ゲート電極
102 絶縁層
103 触媒金属形成領域
104 電界印加成長用電極
106 ウエットエッチ絶縁段差パターン
107 ドライエッチ絶縁段差パターン
Claims (5)
- 基板表面上に、第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層よりもエッチングレートの低い第2の絶縁層と、触媒金属層とを順次積層する工程と、
前記触媒金属層と前記第2の絶縁層と前記第1の絶縁層をエッチングして、少なくとも2列の突起パターンを形成する工程と、
前記2列の突起パターン間に電界を印加してカーボンナノチューブを成長する工程と
を含むことを特徴とするカーボンナノチューブの成長方法。 - 前記第1の絶縁層は窒化シリコン膜であり、前記第2の絶縁層は酸化シリコン膜であることを特徴とする請求項1記載のカーボンナノチューブの成長方法。
- 前記エッチングのためのエッチャントは、緩衝フッ酸水溶液であることを特徴とする請求項1または2記載のカーボンナノチューブの成長方法。
- 基板と、
前記基板表面上に、少なくとも第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層上に触媒金属層と、が積層された少なくとも2列の突起パターンと、
互いに隣り合う前記2列の突起パターンの間に形成されたカーボンナノチューブと
からなることを特徴とするカーボンナノチューブの構造体。 - 基板と、
前記基板表面上に、少なくとも第1の絶縁層と、前記第1の絶縁層上に第2の絶縁層と、前記第2の絶縁層上に触媒金属層と、が積層された少なくとも2列の突起パターンと、
互いに隣り合う前記2列の突起パターンの間に架橋状に形成されたカーボンナノチューブからなるチャネル部と、
前記カーボンナノチューブの両端部の一方に形成されたソース電極及び他方の形成されたドレイン電極と
前記カーボンナノチューブの略中央部の上方で、かつ前記ソース電極及びドレイン電極との間に形成されたゲート電極と
からなることを特徴とする電界効果型トランジスタ。
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