CN100502034C - 电子元件、集成电路及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明通过在基体表面至少具备输送层的构成，来提供环境负担小、且具备半导体特性优异的输送层的电子元件，所述输送层是由构成多个碳纳米管相互交联的网状结构的碳纳米管结构体层构成。本发明还提供该电子元件的制造方法。

Description

电子元件、集成电路及其制造方法
技术领域
本发明涉及作为输送层使用了碳纳米管结构体的电子元件、使用了该电子元件的集成电路、以及其制造方法。
背景技术
碳纳米管(CNT)由于其特异的形状和特性的缘故，被认为有各种各样的应用。碳纳米管的形状是卷拢用碳原子的六元环构成的二维碳原子片(也称为石墨烯薄片，graphene sheet)的具有1维性的筒状，将二维碳原子片为1片的结构的碳纳米管称为单层纳米管(SWNT，也称为单壁纳米管)，多层的情况下称为多层纳米管(MWNT，也称为多壁纳米管)。SWNT的直径为约1nm，多层碳纳米管为几十nm左右，相比于过去的被称为碳纤维的物质细得很。
另外，碳纳米管的特征是具有微米级的长度，该长度与直径的纵横比非常大。而且，碳纳米管由于碳原子的六元环的排列采取螺旋结构，因此具有金属性和半导体性这两方面的性质，是具有这一极为稀有的特性的物质。而且，碳纳米管的电导性极高，换算成电流密度，能流动100MA/cm2或以上的电流。
碳纳米管不仅在电特性方面，而且在机械性质方面也有优异之点。即，由于只用碳原子构成，因此尽管非常轻量，但是具有超过1TPa的杨氏模量，极为强韧。另外，由于是笼形物质，因此富有弹力性和复原性。这样，碳纳米管由于具有各种各样的优异的性质，因此作为工业材料是极为有魅力的物质。
迄今为止利用了碳纳米管的优异的特性的应用研究进行得很多。添加碳纳米管作为树脂的强化和传导性复合材料、或被利用作为扫描探针显微镜的探针。另外，作为微小电子源，碳纳米管被利用作为场致发射型电子元件或平板显示器，而且在储氢上的应用被进行着。
另外，伴随着近年来的信息处理和通信等的高速化，需要控制或放大能够用现在所使用的采用了硅或砷化镓的晶体管处理的频率以上的高频的电信号。使用硅、砷化镓而制造的电子器件也有时在器件自身及制造工序中使用对环境负荷大的物质。于是，据认为用环境负荷少的碳构成、在比硅、砷化镓高的频率下动作的碳纳米管受到注目，进行着晶体管等电子器件的试制。可是，为了将上述的使用了碳纳米管的电子器件实用化，纳米级的处理技术成为必需。
例如，特开2003-17508号公报中公开了在源电极和漏电极间并列配置多个碳纳米管而构成的场效应晶体管。作为配置这些碳纳米管的方法，是下列的方法：使用自组织化分子膜，通过使分子膜的带电性按场所而不同，能够在任意的位置配置具有带负电的性质的碳纳米管。可是，由于碳纳米管是极细的纤维状材料，因此例如即使碳纳米管的一部分在显示正的带电性的区域吸附，不限于将其配置成连接源电极和漏电极间，也发生只连接一个电极的情况、和位于电极间且完全不电连接的情况，过于不确实。作为别的方法，虽然公开了光镊子法和电场定向法，但是不得不依赖于偶然的点上没有不同，作为集成化的技术是不充分的。
另一方面，在液体中分散碳纳米管，在衬底上涂布和堆积，将涂布膜用于输送层(通道)的尝试也进行着。例如，E.S.Snow、J.P.Novak、P.M.Campbell、D.Park著的“Random networks of carbon nanotubes as anelectronic material”(APPLIED PHYSICS LETTERS)(美国)、2003年、Vol.82、No.13、p.2145～p.2147中报告：通过涂布高密度地分散了单层碳纳米管的液体而使用，形成了很多的接触，产生碳纳米管间的连接，能够用于薄膜晶体管。可是，对于单一的分散膜而言，如果通道为大面积，则虽然哪里都产生电的通路，但是随着微细化，其几率减少，因此高密度化困难。再有，为了进行微细化和集成化，长的碳纳米管的一端超出其区域外，有与其他的元件或布线短路的可能性，因此有必要进行布图(也称为图形化、构图；patterning)，将多余的纳米管切断和去除，但将处于接触状态的堆积物布图极为困难，在蚀刻作业中碳纳米管飞散，事实上布图不可能。另外，由于仅仅是接触，因此作为器件不稳定，伴随着振动和外加电压有电流波动的缺点。
作为解决碳纳米管的接触所形成的涂布膜的缺点的手法，有使树脂中分散碳纳米管，将之固化或涂布等的方法。例如特开2003-96313号公报公开了使用在聚合物中分散了碳纳米管的混合物制造薄膜晶体管的方法。可是，由于间隔有树脂，因此难发生碳纳米管彼此之间的接触，在电的连接方面有问题。另外，通过树脂的存在，碳纳米管的密度降低，因此电通路也减少，因此利用作为电子器件变得困难。当为了消除该问题而增加碳纳米管的混入量时，由于粘合剂量减少，因此分散膜自身的强度降低，产生与先前的堆积膜同样的课题。
发明内容
因此，本发明的课题是解决上述现有技术的问题。具体地说，本发明的目的在于，提供能够稳定得到碳纳米管的特性的电子元件、以及提供能够稳定地得到均质的电子元件的制造方法。
上述目的通过以下的本发明达到。
即，本发明的电子元件，其特征在于，具备3个以上的多个电极、和输送层，所述输送层是由碳纳米管结构体构成的层，并根据外加在上述多个电极的电压而输送载流子，所述碳纳米管结构体是由多个碳纳米管、以及不同的上述碳纳米管间的化学键接构成的交联部位形成为网状结构的结构体。
本发明的电子元件，由于输送层使用通过多个碳纳米管、和用不同的上述碳纳米管间的化学键接交联的交联部位形成为网状结构的碳纳米管结构体。因此与仅仅将碳纳米管的分散膜用于输送层时相比较，不会由于碳纳米管彼此之间的接触状态以及配置状态变得不稳定而使得电的通路丧失或波动，作为电子元件能够稳定地动作。所谓电的通路是指在输送层中输送的载流子(空穴、电子)的传导路径的。另外，虽说是电的通路，但未必限于在交联部位中传导载流子，由于交联部位十分短，因此也有因隧道效应等而进行载流子的传送的情况。另外，不限于网状结构的碳纳米管结构体，即使是碳纳米管分散体中，关于载流子传送的原理，现在也未确立明确的理论。因此，虽认为通过将来的研究能够进行更妥当的说明，但清楚的是：那些研究并不使根据本发明的构成而得到的电子元件的有效性丧失。
其次，本发明的电子元件具备3个以上的多个电极，但特别优选将这些电极构成成为场效应晶体管的源电极、漏电极及栅电极。也可以设置那些数量以上的电极，例如也能够设置多个栅电极。另外，栅电极能够相对于输送层配置于上侧、或者下侧，未必是平面的，也可以三维地形成以覆盖输送层，从而提高栅压的作用。
作为场效应晶体管，当制成MOS-FET(金属氧化物半导体场效应晶体管)型结构时，在能减小动作电力的同时，开关特性良好，因此在构成高集成的器件的场合变得有效。
另外，作为场效应晶体管，制成MES-FET(金属半导体场效应晶体管)型结构也在高速地进行开关动作的场合有效，特别是在将碳纳米管结构体作为输送层的场合，由于碳纳米管具有高的载流子输送速度，因此能够使开关速度为高速。
碳纳米管结构体为将交联部位之间用碳纳米管连接的网状结构，但作为该碳纳米管，主要为单层碳纳米管，这从易发挥出本来具备的半导体特性的方面来看是优选的。
另外，在使碳纳米管主要为多层碳纳米管的场合，在交联部位与碳纳米管键接之际，表层的二维碳原子片结构被部分破坏，但在中心形成了其他的二维碳原子片层，碳纳米管结构体未断裂并易形成电通路，从这方面来看是优选的。所谓多层碳纳米管，不单单限于完全同心圆筒状的，也包括如所谓筒状层叠(cup stack)型那样管的中心轴的垂直截面具有多层结构的。
在此，所谓“主要”是说碳纳米管有单层型和多层型，但其构成比，某一个多，通常根据碳纳米管的生产方法，基本是单层型和多层型某一个压倒性地多的情况。由于被区别开地作为商品供给，因此在制造本发明的电子元件的场合，能够选择使用某一种。另外，也能够有意地混合使用。
与单层碳纳米管不同，多层碳纳米管其电特性可以说是金属性的，但当使用形成本发明的交联部位的碳纳米管结构体时，也作为输送层而动作，这是明确的。关于其原因不明确，但在后面的实施例中表示此结果。推定交联部位是作为肖特基势垒结构而作用，但不明确。但是，已发现，与单层碳纳米管比，使用易大量生产高纯度的、处理也容易的多层碳纳米管形成输送层，所以在工业上大量生产应用了碳纳米管的有源器件变得极为容易。
作为构成交联部位的化学键接，优选是选自-COO(CH2)2OCO-、-COOCH2CHOHCH2OCO-、-COOCH2CH(OCO-)CH2OH、-COOCH2CH(OCO-)CH2OCO-及-COO-C6H4-COO-之中的任1个化学结构。这些键与碳纳米管的长度比较是极短的结构，因此能够使在交联部位的碳纳米管之间的距离极短，结果能够提高碳纳米管结构体中的碳纳米管的密度，易形成电通路。因此，即使输送层的尺寸变小，作为电子元件也能够稳定地动作，或者能够增加流到输送层中的电流量。另外，特别是将-COO-C6H4-COO-作为交联部位的结构的情况，从电特性稳定，随时间经过的劣化少这方面考虑是更优选的。
出于与在上述段落中显示的相同的原因，也优选上述构成交联部位的化学键接为选自-COOCO-、-O-、-NHCO-、-COO-、-NCH-、-NH-、-S-、-O-、-NHCOO-及-S-S-之中的一个。
优选的是，上述碳纳米管结构体是通过使用含有键接了官能团的多个碳纳米管的溶液，使连接了上述碳纳米管的多个上述官能团间化学键接，形成交联部位而形成的。
通过使用预先键合了官能团的碳纳米管，能够控制交联量，并使碳纳米管结构体中的纳米管密度和交联部位的形成量为均匀的，即使是集成了场合，根据碳纳米管结构体的位置，能够减少电子元件的特性偏差大的情况。即使为形成网状的碳纳米管结构体而产生将分离的纳米管间直接交联的化学键接，由于碳纳米管表面的稳定性极高，因此也几乎不交联，或纳米管表面的二维碳原子片结构全体地被破坏，难得到所要求的网状结构。
也更优选的是，碳纳米管结构体通过使包含具有官能团的碳纳米管及与官能团发生交联反应的交联剂的溶液固化，从而使与不同的碳纳米管键接的多个官能团和交联剂交联反应，形成交联部位。由于发生交联的官能团和交联剂的组合能够选择，因此可使构成交联部位的化学键接为所要求的结构，从而得到所要求特性的电子元件。
另外，作为上述交联剂，优选是非自聚合性的交联剂。
作为上述交联剂的特性，当其彼此之间具有进行聚合反应的性质(自聚合性)时，有时使连结了2个或更多个的该交联剂自身的聚合物成为包含上述连结基的状态，在碳纳米管结构体中所占有的实质的碳纳米管密度变低，因此作为输送层有时不能充分发挥半导体特性。
另一方面，如果上述交联剂是非自聚合性，则能够将碳纳米管相互的间隔控制成官能团与使用的交联剂的交联反应后的生成物的尺寸，因此以高的再现性得到所要求的碳纳米管的网状结构。而且，如果使交联剂的反应后的残存基的尺寸减小，则能够在电和物理极为接近的状态下构成碳纳米管相互的间隔，另外，能够将结构体中的碳纳米管紧密地结构化，能够形成微细的电子元件，或者能够增加输送层中流动的电流量。
在本发明中，所谓“自聚合性”是指：交联剂彼此之间在水分等其他成分的存在下、或者其他成分不存在而能相互产生聚合反应的性质，所谓“非自聚合性”是指不具有那样的性质的情况。
作为上述官能团，可列举出-OH-、-COOH、-COOR(R是取代或未取代的烃基)、-COX(X是卤原子)、-NH2及-NCO，优选从由这些官能团之中选择的至少1个基团，在这种情况下，作为上述交联剂，选择能与所选择的上述官能团发生交联反应的交联剂。
另外，作为优选的上述交联剂，可列举出多元醇、聚胺、聚羧酸、聚羧酸酯、聚羧酸卤化物、聚碳化二亚胺、聚异氰酸酯及氢醌，优选从由这些交联剂之中选择的至少1种交联剂，在这种情况下，作为上述官能团，选择能与所选择的上述交联剂发生交联反应的官能团。
优选的是从上述优选的作为上述官能团而例举的组、以及上述优选的作为上述交联剂而例举的组分别选择至少1种官能团及交联剂，并使得成为能够相互发生交联反应的组合。
作为上述官能基，特别优选的可列举出-COOR(R是取代或未取代的烃基)。由于向碳纳米管引入羧基比较容易，而且所得到的物质(碳纳米管羧酸)富有反应性，因此然后酯化，使官能团成为-COOR(R是取代或未取代的烃基)是比较容易的。该官能团易交联反应，适合于涂布膜形成。
另外，作为对应于该官能团的上述交联剂，可列举出多元醇。多元醇通过与-COOR(R是取代或未取代的烃基)反应而固化，容易地形成牢固的交联体。在多元醇之中，甘油和乙二醇与上述官能团的反应性良好，这不用说，其自身生物分解性高，对环境的负荷小。
交联部位的第2优选的结构是通过多个官能团彼此之间的化学键接而形成的结构。由于在该种情况下也是预先与碳纳米管连接的官能团彼此之间键接了的，因此使用了所得到的碳纳米管结构体的电子元件的特性也达到所要求的特性。另外，与使官能团间间隔有交联剂时相比，能够增加碳纳米管结构体的密度。
作为使官能团彼此之间化学键接的反应，优选是从脱水缩合、取代反应、加成反应及氧化反应之中选择的一种。
本发明的电子元件，将输送层制成将碳纳米管结构体布图为相应于输送层的形成区域的形状的层的场合，由于通过交联部位使碳纳米管彼此之间化学键接，因此在图形内的电通路不会丧失，能够进行稳定的动作。而且，通过用化学键接交联的交联部位形成为网状结构的碳纳米管结构体，与偶发的接触所形成的碳纳米管分散膜不同，由于全体地形成均质的结构体，因此布图前的碳纳米管结构体的位置所引起的输送层的特性偏差变小，布图后的电子元件的特性也降低了偏差。
另外，当将碳纳米管间通过用化学键接交联的交联部位形成为网状结构的碳纳米管结构体作为输送层的电子元件形成于挠性衬底上时，引起过去的具有碳纳米管的相互接触型的输送层的电子元件不可避免的、与衬底的弯曲等变形相伴的、电通路的变化的特性变化被降低。
另外，本发明的电子元件由于均质地形成结构体中的电通路，因此在衬底上形成成为集成电路的场合也能够制成一个个元件的特性偏差小的集成电路。
另一方面，本发明的电子元件的制造方法，该电子元件包含在基体上具备3个以上的多个电极、和与外加在上述多个电极的电压而输送载流子的输送层的，该制造方法的特征在于，包括下列步骤：将包含键接了官能团的多个碳纳米管的溶液供给到上述基体上的供给工序；使多个上述官能团间化学键接，构成上述多个碳纳米管相互交联的网状结构，形成作为上述输送层使用的碳纳米管结构体的交联工序。
在本发明中，首先采用向基体表面供给包含具有官能团的碳纳米管的溶液(以下有时简单叫做“交联涂布液”)的供给工序，向基体整个面或其表面的一部分、或者所要求的模具的内部等供给交联涂布液。然后在后续的交联工序中，使多个官能团间化学键接，构成上述多个碳纳米管相互交联的网状结构，形成碳纳米管结构体。然后，将该碳纳米管结构体层作为输送层使用。通过经由这2个工序，在上述基体表面，使碳纳米管结构体层的结构自身稳定化。
供给工序包含在基体上涂布上述溶液的涂布工序，当将碳纳米管结构体制成膜状时，能够以网状结构得到层状的碳纳米管结构体，如后面所述，布图成所要求的形状变得容易，因此在形成薄层的器件的场合优选。
作为在本发明的方法中使用的碳纳米管，从易发挥出本来具备的半导体特性的观点来看优选为单层碳纳米管。
另外，将碳纳米管制成多层碳纳米管的点如在电子元件的地方所说明的那样，已发现，与单层碳纳米管比，从在工业上能大量生产碳纳米管的应用有源器件的方面来看，使用易大量生产高纯度的、处理也容易的多层碳纳米管形成输送层是非常有效的。
在此，所谓“主要”，是指在碳纳米管结构体的制造中使用的溶液中的碳纳米管的单层与多层的构成比的大小关系，通常根据碳纳米管的制造方法而得到的单层与多层的碳纳米管的构成比，由于一方压倒性地多，因此只选择单层碳纳米管、或者多层碳纳米管任1个即可。但是，也能够有意地将它们混合而使用。
另外，通过与后述的碳纳米管结构体的布图所得到的输送层的形成组合，自顶向下(top down)式的集成电路的制造变得容易。
在本发明的电子元件的制造方法中形成交联部位的优选的第1方法，是使溶液中含有将多个上述官能团间交联的交联剂的方法。由于与官能团交联的交联剂的组合被决定，因此与碳纳米管分散膜不同，能切实发生交联的形成。
另外，作为上述交联剂，更优选使用非自聚合性的交联剂。作为上述交联剂使用自聚合性的交联剂，在交联工序的交联反应中或交联反应以前，当交联剂彼此之间相互发生聚合反应时，交联剂彼此之间的键接巨大化和长大化，必然地有时与它们键接的碳纳米管相互的间隙自身离间较大。此时，控制交联剂彼此之间的由自聚合性引起的反应的程度事实上是困难的，因此结构体中的碳纳米管相互间的交联结构相应于交联剂彼此之间的聚合状态的偏差而偏差。
可是，如果使用非自聚合性的交联剂，则至少在交联工序或该工序以前交联剂彼此之间不会相互聚合，在碳纳米管相互之间的交联部位，在上述官能团的交联反应后残存的反应后的残存基彼此之间，只有由交联剂之一的交联反应得到的残存基作为连结基存在。此结果，所得到的碳纳米管结构体层特性整体上被均一化，将此层在布图工序中布图的场合也能够大大降低布图后的碳纳米管结构体层的特性偏差。
作为官能团，从官能团对碳纳米管的键接的容易性的方面来看优选为选自-OH-、-COOH、-COOR(R是取代或未取代的烃基)、-COX(X是卤原子)、-NH2及-NCO之中的至少1个基团。
另外，作为交联剂，从能适度地减小交联部位的尺寸的方面来看，优选选自多元醇、聚胺、聚羧酸、聚羧酸酯、聚羧酸卤化物、聚碳化二亚胺、聚异氰酸酯及氢醌之中的至少1种交联剂。当交联剂的尺寸过大时，实质上碳纳米管变成孤立的状态，难得到由交联部位所形成的连接效果。
作为官能团，从官能团对碳纳米管的键接的容易性考虑，特别优选为-COOR(R是取代或未取代的烃基)，此时，从先前叙述的非自聚合性的交联剂与-COOR的交联反应的容易性、涂布膜的易形成度、生物分解性高且环境负荷少的方面考虑，也优选交联剂为多元醇，更优选为甘油和/或乙二醇。
另外，如果上述交联剂彼此之间不交联、或者对与碳纳米管键接着的官能团的反应性有差别，则即使混合多种的非自聚合性的交联剂，将碳纳米管间用多种的交联剂进行交联，也能够控制碳纳米管间的间隔，因此能够得到同样的降低偏差的效果。另一方面，阶段地使用不同的交联剂交联的场合，如果在最初的交联阶段使用非自聚合***联剂交联，则碳纳米管的网状结构的骨架在碳纳米管间的距离受控的状态下生成，因此在后面的交联工序中也可以使用自聚合性的交联剂或与最初的交联剂(或其残基)交联的交联剂。
在本发明的电子元件的制造方法中，能使在上述涂布工序中使用的上述溶液进一步含有溶剂，根据上述交联剂的种类，该交联剂也能够兼做其溶剂。
另外，在本发明的电子元件的制造方法中，形成交联部位的优选的第2方法是使多个上述官能团彼此之间化学键接的方法。
通过这样做，交联部位的结构被预先与碳纳米管键接的官能团决定。因此，使碳纳米管间键接的交联部位的尺寸变得一定。由于碳纳米管是极为稳定的化学结构，因此要修饰的官能团以外的官能团等键接的可能性低，使该官能团彼此之间化学键接的场合，可形成设计的交联部的结构，可使碳纳米管结构体为均质的结构体。
而且，由于是官能团彼此之间的化学键接，因此与使官能团间具有交联剂而进行交联的场合比，能使碳纳米管间的交联部分的长度短，因此碳纳米管结构体变得紧密，碳纳米管结构体易均质化。
作为使官能团彼此之间化学键接的反应，特别优选缩合、取代反应、加成反应、氧化反应。
在本发明的电子元件的制造方法中，作为上述官能团，在为缩合反应时优选选自-COOR(R是取代或未取代的烃基)、-COOH、-COX(X是卤原子)、-OH、-CHO、-NH2之中的至少1个基团，在为取代反应时优选选自-NH2、-X(X为卤原子)、-SH、-OH、-OSO2CH3及-OSO2(C6H4)CH3之中的至少1个基团，当为加成反应时优选选自-OH、及-NCO之中的至少1个基团，在为氧化反应时优选-SH。
特别是在本发明的电子元件中，也可以使含有上述官能团的分子与碳纳米管键接，并在上面列举的官能团部分化学键接，从而构成交联部位。
作为在缩合反应中使用的上述官能团，特别优选的可列举出-COOH。向碳纳米管引入羧基比较容易，而且所得到的物质(碳纳米管羧酸)富有反应性。因此，易将用于形成网状结构的官能团引入到一根碳纳米管的多个部位，而且此官能团易缩合反应，因此适合于涂布膜形成。
另外，用于制造本发明的碳纳米管结构体的溶液的特征在于，包含分别具有官能团的多个碳纳米管、和使不同的上述碳纳米管的上述官能团彼此之间键接的添加剂。
通过使用本发明的溶液，能够极容易处理地制造网状的均质的碳纳米管结构体。在利用缩合反应的场合，必须使用缩合剂作为添加剂，在使用取代反应的场合，必须使用碱作为添加剂，在使用氧化反应的场合，优选使用氧化反应促进剂作为添加剂。另外，在加成反应中，反应促进剂等未必必需。添加剂可以预先混合在溶液中，也可以在即将使用前混合。
在本发明的电子元件的制造方法中，更优选具备布图工序，将上述碳纳米管结构体层布图成为相应于输送层的形状。在该阶段，在上述交联工序中碳纳米管结构体层的结构自身已经稳定化，由于在该状态下进行布图，因此在布图工序中不用担心产生碳纳米管飞散的不良情况，能够布图成为相应于输送层的图形。另外，由于碳纳米管结构体层自身结构化，因此切实地确保了碳纳米管相互间的连接，能够稳定地形成电通路。另外，碳纳米管结构体由于使多个官能团间化学键接，使多个碳纳米管相互交联，因此不依存于碳纳米管分散膜的偶发的接触，在结构体全体上能够均质地形成交联部位。因此，将交联工序后的大的碳纳米管结构体布图成为更小的尺寸后，也能够稳定地确保电通路，能够形成均质的电子元件。
作为上述布图工序，可列举出以下A和B的2种方案。
A：是下列的方案：通过对上述基体表面的与上述输送层相应的图形以外的区域的碳纳米管结构体层进行干蚀刻，去除该区域的碳纳米管结构体层，将上述碳纳米管结构体层布图成为相应于上述输送层的图形的布图工序。
作为布图成为相应于上述输送层的图形的操作，可列举出下列的方案：上述布图工序分成下述2个工序：在与上述基体表面的上述输送层相应的图形的区域的碳纳米管结构体层之上设置抗蚀剂层(优选树脂层)的抗蚀剂层形成工序；和通过对上述基体的层叠了上述碳纳米管结构体层和抗蚀剂层的面进行干蚀刻(优选照射氧分子的自由基。该氧分子的自由基通过对氧分子照射紫外线，使发生氧自由基，能够将其利用。)，去除在上述区域以外的区域露出的碳纳米管结构体层的去除工序。在这种情况下，在继去除工序之后，通过进一步包含将在抗蚀剂层形成工序中设置的上述抗蚀剂层剥离的抗蚀剂层剥离工序，能够使布图了的碳纳米管结构体层露出。
另外，在该方案中，作为除此以外的布图成为相应于上述输送层的图形的操作，可以列举出下列的方案：通过利用离子束，向与上述基体表面的上述输送层相应的图形以外的区域的碳纳米管结构体层选择地照射气体分子的离子，来去除该区域的碳纳米管结构体层，将上述碳纳米管结构体层布图成为相应于上述输送层的图形。
B：是包括下列工序的方案：在上述基体表面的与上述输送层相应的图形的区域的碳纳米管结构体层之上设置抗蚀剂层的抗蚀剂层形成工序、和通过使上述基体的层叠了上述碳纳米管结构体层和抗蚀剂层的面接触蚀刻液，来去除在上述区域以外的区域露出的碳纳米管结构体层的去除工序。
本发明的电子元件的制造方法，当在将碳纳米管用化学键接的交联部位网状结构化的碳纳米管结构体上配置3个电极，并将其中之一作为控制电极时，发现不限于单层碳纳米管，即使是生产性和得到性高的多层碳纳米管也显示出半导体器件的特性，通过在将之结构化成为能稳定地布图的网状后布图，能够进行不依赖于碳纳米管彼此之间的偶然的接触，而且在接触状态下为困难的微细的布图，切实且高效率地得到电子器件，与过去的手法比较，是生产性极为优异的、还适合于自顶向下(top down)型的集成电路的形成的制造方法，为将使用了现在期待很高的碳纳米管的高集成器件具体实现，提供了极为划时代的方法。
如以上说明，根据本发明，可提供电特性稳定的电子元件和集成电路，而且能够极高效率地制造使用了均质的碳纳米管的电子元件。
附图说明
图1是表示本发明实施方案的MOS-FET型的碳纳米管场效应晶体管的示意截面图。
图2是从上方观察图1表示的MOS-FET型的碳纳米管场效应晶体管的示意图。
图3是表示本发明实施方案的MES-FET型的碳纳米管场效应晶体管的示意截面图。
图4(1)是表示用于说明本发明的电子元件的制造方法的一例的制造工序的中途状态的基体表面的示意截面图，是什么都未形成的衬底的状态。
图4(2)是表示用于说明本发明的电子元件的制造方法的一例的制造工序的中途状态的基体表面的示意截面图，是形成了栅电极后的衬底的状态。
图4(3)是表示用于说明本发明的电子元件的制造方法的一例的制造工序的中途状态的基体表面的示意截面图，是形成了栅绝缘膜后的衬底的状态。
图4(4)是表示用于说明本发明的电子元件的制造方法的一例的制造工序的中途状态的基体表面的示意截面图，是经由供给工序后的衬底的状态。
图4(5)是表示用于说明本发明的电子元件的制造方法的一例的制造工序的中途状态的基体表面的示意截面图，是经由交联工序后的衬底的状态。
图5(1)是表示用于说明本发明的电子元件的制造方法的一例的制造工序的中途状态的基体表面的示意截面图，是图4所示的工序后的布图工序中，在形成了碳纳米管结构体层的表面整个面上形成了抗蚀剂层之后的衬底的状态。
图5(2)是表示用于说明本发明的电子元件的制造方法的一例的制造工序的中途状态的基体表面的示意截面图，是图4所示的工序后的布图工序中，经由抗蚀剂层形成工序之后的衬底的状态。
图5(3)是表示用于说明本发明的电子元件的制造方法的一例的制造工序的中途状态的基体表面的示意截面图，是图4所示的工序后的布图工序中，经由去除工序之后的衬底的状态。
图5(4)是表示用于说明本发明的电子元件的制造方法的一例的制造工序的中途状态的基体表面的示意截面图，是图4所示的工序后的布图工序中，经由抗蚀剂层剥离工序之后的衬底的状态。
图5(5)是表示用于说明本发明的电子元件的制造方法的一例的制造工序的中途状态的基体表面的示意截面图，是经由了源电极和漏电极的形成工序之后的衬底的状态。
图6是实施例1中的(加成工序)的碳纳米管羧酸的合成的反应示意图。
图7是实施例1中的(加成工序)的酯化的反应示意图。
图8是实施例1中的(交联工序)的采用酯交换反应进行的交联的反应示意图。
图9是实施例3中的(交联工序)的采用酯交换反应进行的交联的反应示意图。
图10是表示源、漏电极间的电导相对于使用了由在实施例1中制作的单层碳纳米管和甘油构成的碳纳米管结构体的电子元件的栅压的变化的曲线图。
图11是表示源、漏电极间的电导相对于使用了由在实施例2中制作的单层碳纳米管和甘油构成的碳纳米管结构体的电子元件的栅压的变化的曲线图。
图12是表示源、漏电极间的电导相对于使用了由在实施例3中制作的多层碳纳米管和1，4-氢醌构成的碳纳米管结构体的电子元件的栅压的变化的曲线图。
图13是表示源、漏电极间的电导相对于使用了由在实施例4中制作的多层碳纳米管和1，4-氢醌构成的碳纳米管结构体的电子元件的栅压的变化的曲线图。
图14是表示源、漏电极间的电导相对于使用了由在实施例5中制作的多层碳纳米管和甘油构成的碳纳米管结构体的电子元件的栅压的变化的曲线图。
图15(a)是用于说明本发明的电子元件的制造方法的应用例的基体表面的示意截面图，是形成碳纳米管结构体，进行布图，制成相应于输送层的形状的衬底的状态。
图15(b)是用于说明本发明的电子元件的制造方法的应用例的基体表面的示意截面图，是在图15(a)的衬底上粘贴临时衬底之前的状态。
图15(c)是用于说明本发明的电子元件的制造方法的应用例的基体表面的示意截面图，是在图15(a)的衬底上粘贴临时衬底之后的状态。
图15(d)是用于说明本发明的电子元件的制造方法的应用例的基体表面的示意截面图，是再次剥离粘贴在图15(a)的衬底上的临时衬底之后的状态。
图15(e)是用于说明本发明的电子元件的制造方法的应用例的基体表面的示意截面图，是最终同时形成2个自顶向下(top down)型的MES-FET的状态。
具体实施方式
以下将本发明分成电子元件和其制造方法来说明。
[电子元件]
作为代表性的有源电子器件的晶体管，一般由与输送层连接的源电极和漏电极、配置成能对输送层施加电场的栅构成，通过向栅电极施加电压，来控制或放大源电极和漏电极间的电流。另外，将在栅电极和输送层之间形成绝缘膜的结构的称为MOS-FET型(Metal Oxside Semiconductor FieldEffect Transistor：金属氧化物半导体场效应晶体管)，其用于使用硅作为输送层的晶体管。将在栅电极和输送层之间没有绝缘膜的称为MES-FET型(Metal Semiconductor Field Effect Transistor：金属半导体场效应晶体管)，用于使用砷化镓作为输送层的晶体管。
作为本发明的实施方案的场效应晶体管，是采用构成多个碳纳米管相互交联的网状结构的碳纳米管结构体构成输送层的。
使用图1和图2说明构成作为本发明实施方案之一的MOS-FET型(金属氧化物半导体场效应晶体管)的薄膜晶体管的例子。
图1是本发明实施方案的MOS-FET型的碳纳米管晶体管的侧视图，图2是俯视图。碳纳米管晶体管是在硅衬底11上顺次层叠栅电极14、由SiO2构成的栅绝缘膜13、输送层10、源电极15及漏电极16而构成。
输送层10采用通过将多个碳纳米管间交联的交联部位形成为网状结构的碳纳米管结构体构成，交联部位通过化学键接形成。关于该碳纳米管结构体的形成方法在后面说明。
由在由该化学键接形成的交联部位网状结构化的碳纳米管结构体构成的输送层上设置3个电极，当在源电极和漏电极间流动电流，并对其外加栅压时，发生电流的控制作用。
另外，作为本发明的其他实施方案，也能够构成成为MES-FET型(金属半导体场效应晶体管)。图3表示出MES-FET型的碳纳米管晶体管的侧视图。与图1的不同是，不通过栅绝缘膜13而层叠了由碳纳米管结构体构成的输送层和栅电极。其他与MOS-FET型相同，因此说明省略。即使是该构成的场合，通过对控制电极外加电压，也能够控制源电极和漏电极间电流。
作为晶体管结构，能够使用使栅电极为多个多栅型结构、将栅电极制成3维结构并将对输送层的电场作用效率化的结构，另外，就栅电极的配置而言也能使用顶栅(top gate)型、底栅(bottom gate)型等各种的结构。
(电极)
本发明的电子元件中使用的电极，能够使用金、铝、铜、铂等各种金属电极、或导电性聚合物等有机材料等具有导电性的电极。一般地在使用了半导体晶体的半导体器件中，从晶体成长的方面来看，在电极上形成输送层有时困难，但由于本发明的输送层是碳纳米管结构体，因此没有这样的制约。但是，从涂布时的涂布液的润湿性的方面来看，优选根据涂布液选择电极材料、或对电极进行提高润湿性的表面处理。
作为电极的形成方法，可利用惯用的各种方法，例如有使用掩模蒸镀的方法、和使用光刻的方法、电沉积等。
作为基体的材质不特别限定，但为了在负载电子元件的输送层时容易地进行布图工艺，优选利用硅、石英衬底、云母、石英玻璃等。
但是，由于根据衬底的形状和性质有时不能够直接在基体表面将碳纳米管结构体层布图，因此在这种情况下，负载被布图了的碳纳米管结构体层的基体粘贴在第2基体上而利用、或者将被布图了的碳纳米管结构体层转印等即可。那样一来，作为最终的负载电子元件的衬底，其制约变少。
特别是本发明的电子元件在将具有挠性或软性的衬底作为基体的场合，按照后面叙述的那样也能够容易地制造，而且由于在表面形成的碳纳米管结构体层具有交联结构，因此即使弯曲变形该衬底，表面的碳纳米管结构体层断裂的危险性也少，变形导致的器件的性能劣化被降低。特别是在作为电子元件使用的场合，弯曲导致的电通路的缺损的发生被降低。
作为具有挠性或软性的衬底的例子，可列举出聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚酰胺、聚酰亚胺等各种树脂。
<碳纳米管结构体>
在本发明中所谓“碳纳米管结构体”，是采用多个碳纳米管、和将不同的碳纳米管间用化学键接交联的交联部位形成为网状结构的结构体。如果能够按照构成相互用化学键接交联的网状结构的方式形成碳纳米管的结构体，则该碳纳米管结构体用怎样的方法构成都可以，但采用后述的本发明的电子元件的制造方法制造时，在能够容易地制造的同时，能够得到低成本而且高性能的输送层，而且特性的均一化和控制是容易的。
采用后述的本发明的电子元件的制造方法制造的本发明的电子元件中的作为输送层使用的上述碳纳米管结构体是通过下列步骤制成的：使包含具有官能团的碳纳米管及与上述官能团发生交联反应的交联剂的溶液(交联涂布液)固化，使上述碳纳米管具有的上述官能团和上述交联剂交联反应，形成交联部位。
以下以该制造方法作为例子，说明本发明的电子元件中的上述碳纳米管结构体层。
(碳纳米管)
在本发明中，作为主要的构成要素的碳纳米管，可以是单层碳纳米管，也可以是二层或更多层的多层碳纳米管。如先前叙述的那样，通过象本发明那样形成碳纳米管结构体并作为输送层使用，不管是单层碳纳米管或多层碳纳米管，经与3电极组合，发生电流控制作用，这通过本发明人的研究被发现。因此，根据电子元件的用途和特性，或者考虑成本，适宜选择使用某种碳纳米管、或者将两种碳纳米管混合的情形即可。
另外，作为单层碳纳米管的变种的碳纳米喇叭管(horn)(从一个端部到另一个端部直径连续地扩大的喇叭型的)、碳纳米螺管(coil)(整体上呈螺旋状的螺管型的)、碳纳米珠(在中心有管、其是将由无定形碳等构成的球状的珠贯通的形状的)、筒状层叠(cup-stacked)型纳米管、用碳纳米喇叭管或无定形碳覆盖了外周的碳纳米管等、未严格地呈管形状的也能够在本发明中作为碳纳米管使用。
而且，在碳纳米管中内包着金属等的内包金属的纳米管、在碳纳米管中内包有富勒烯或者内包金属的富勒烯的豆荚纳米管(peapod nanotube)等在碳纳米管中内包了某些物质的碳纳米管也能够在本发明中作为碳纳米管使用。
如以上那样，在本发明中，除了一般的碳纳米管以外，即使其变种、进行了种种修饰的碳纳米管等任何形态的碳纳米管，从其反应性看，也能够没有问题地使用。因此，在本发明中的“碳纳米管”中，这些物质全部包含在其概念中。
这些碳纳米管的合成也能够采用过去就公知的电弧放电法、激光烧蚀法、CVD法之中的某个方法进行，在本发明中不限制。这些方法之中，从能够合成高纯度的碳纳米管的观点考虑，优选在磁场中的电弧放电法。
作为所使用的碳纳米管的直径，优选是0.3nm—100nm。碳纳米管的直径超过该范围时，合成困难，从成本方面考虑是不优选的。作为碳纳米管直径的更优选的上限是30nm或以下。
另一方面，一般地作为碳纳米管直径的下限，从其结构看，是0.3nm左右，但从太过细时，合成时的收率低的方面考虑，也有时不优选，因此更优选为1nm或以上，进一步优选为10nm或以上。
作为所使用的碳纳米管的长度，优选是0.1μm—100μm。碳纳米管的长度超过该范围时，合成困难，或者合成需要特殊的方法，从成本方面来看是不优选的，当小于该范围时，一根碳纳米管中的交联键接点数变少，从该方面考虑是不优选的。作为碳纳米管长度上限更优选是10μm或以下，作为下限更优选是1μm或以上。
作为上述交联涂布液中碳纳米管的含量，根据碳纳米管的长度和粗细、是单层还是多层、具有的官能团的种类和含量、交联剂的种类和含量、溶剂和其他添加剂的有无、种类和含量等不能一概而论，优选是高浓度以达到固化后形成良好的涂布膜的程度，但由于涂布适合性降低，因此优选不太过高。
另外，作为具体的碳纳米管的比例，如已经叙述的那样不能一概地说，不包含官能团的质量，相对于涂料总量，从0.01～10g/l左右的范围选择，优选0.1～5g/l左右的范围，更优选0.5～1.5g/l左右的范围。
在要使用的碳纳米管的纯度不高的场合，在调制交联涂布液之前，优选预先精制，以提高纯度。在本发明中，它的纯度越高越优选，但具体地说，优选是90％或以上，更优选是95％或以上。这是因为，当纯度低时，交联剂与作为杂质的无定形碳或焦油等碳生成物交联，碳纳米管间的交联距离波动，有时得不到所要求的特性。碳纳米管的精制方法没有特别限制，过去公知的方法均能够采用。
(官能团)
在本发明中，作为碳纳米管具有的官能团，如果是能够与碳纳米管化学地加成、且使官能团间化学键接的，就不特别限制，任何的官能团都能选择。
(官能团1)
形成交联部位的优选的第1方法，是利用某些交联剂在官能团间引起交联反应的方法，作为具体的官能团，可列举出-COOR、-COX、-MgX、-X(以上X为卤素)、-OR、-NR1R2、-NCO、-NCS、-COOH、-OH、-NH2、-SH、-SO3H、-R’CHOH、-CHO、-CN、-COSH、-SR、-SiR’3(以上R、R1、R2及R’分别独立地为取代或未取代的烃基)等基团，但并限定于这些基团。
在这些基团之中，优选的是选自-OH、-COOH、-COOR(R是取代或未取代的烃基)、-COX(X为卤原子)、-NH2及-NCO之中的至少1种基团，在这种情况下，作为上述交联剂，选择能与所选择的上述官能团发生交联反应的交联剂。
特别是-COOR(R是取代或未取代的烃基)，由于羧基向碳纳米管引入比较容易，通过使由此得到的物质(碳纳米管羧酸)酯化，能够容易地引入作为官能团，而且采用交联剂时的反应性也良好，因此特别优选。
官能团-COOR中的R是取代或未取代的烃基，没有特别限制，但从反应性，溶解度、粘度、作为涂料的溶剂的易使用度的观点考虑，优选是碳数为1～10的范围的烷基，更优选是碳数为1～5的范围的烷基，特别优选是甲基或乙基。
作为官能团的引入量，根据碳纳米管的长度和粗细、是单层还是多层、官能团的种类、电子元件的用途等而不同，不能一概而论，但从所得到的交联体的强度、即涂布膜的强度的观点考虑，优选为在1根碳纳米管上加成2个或更多个的官能团的程度的量。
关于向碳纳米管引入官能团的方法，在后述的[电子元件的制造方法]一项中说明。
(交联剂)
在上述交联涂布液中为必需成分的交联剂，只要是与碳纳米管具有的上述官能团引起交联反应的交联剂就能够使用。换言之，根据上述官能团的种类，可选择的交联剂的种类被某种程度限定。另外，通过它们的组合，由其交联反应所导致的固化条件(加热、紫外线照射、可见光照射、自然固化等)也自然确定。
作为具体优选的上述交联剂，可以列举出多元醇、聚胺、聚羧酸、聚羧酸酯、聚羧酸卤化物、聚碳化二亚胺、聚异氰酸酯及氢醌，优选从由这些交联剂组成的组中选择的至少1种交联剂，在这种情况下，作为上述官能团，选择能与所选择的上述交联剂发生交联反应的交联剂。
特别优选的是，从已述的作为优选的上述官能团而例举的组、以及作为上述优选的上述交联剂而例举的组分别选择至少1种官能团及交联剂，并使得成为能够相互发生交联反应的组合。下述表1中与其固化条件一起列举出碳纳米管具有的官能团、和与其对应的能够交联反应的交联剂的组合。
表1
 
碳纳米管具有的官能团 交联剂 固化条件
-COOR 多元醇 加热固化
-COX 多元醇 加热固化
-COOH 聚胺 加热固化
-COX 聚胺 加热固化
-OH 聚羧酸酯 加热固化
-OH 聚羧酸卤化物 加热固化
-NH<sub>2</sub> 聚羧酸 加热固化
-NH<sub>2</sub> 聚羧酸卤化物 加热固化
-COOH 聚碳化二亚胺 加热固化
-OH 聚碳化二亚胺 加热固化
-NH<sub>2</sub> 聚碳化二亚胺 加热固化
-NCO 多元醇 加热固化
-OH 聚异氰酸酯 加热固化
-COOH 铵配位化合物 加热固化
-COOH 氢醌 加热固化
※R是取代或未取代的烃基
  X为卤素
在这些组合之中，官能团侧的反应性良好的-COOR(R是取代或未取代的烃基)、与容易地形成牢固的交联体的多元醇的组合作为优选的组合被列举出。本发明中所说的“多元醇”是有2个或更多个OH基的有机化合物的总称，在这些多元醇中，从交联性和投入了过剩部分时的溶剂适合性、利用生物分解性的反应后的废液的处理性(环境适合性)、多元醇合成的收得率等的观点考虑，优选碳数2～10(更优选2～5)、OH基数2～22(更优选2～5)的多元醇。特别是从将所得到的涂布膜中的碳纳米管相互间缩小，能够使之为实质的接触状态(接近)的方面考虑，上述碳数在上述范围内较少的为好。具体讲，特别优选甘油和乙二醇，优选将它们之中的一个或双方作为交联剂使用。
根据使用的交联体，有时因在所得到的电子元件中使用的电流量增大而使得导电率降低。例如，通过甘油交联了键接了羧基的多层纳米管的碳纳米管结构体可看到这样的倾向，因此为了长期稳定地使用，或者在使用大电流的场合，优选形成覆盖输送层的保护层。
作为保护该输送层的保护层(保护膜)，除了在半导体器件中一般被使用的、氧化硅、氮化硅、氧化铝、氧化钛等已有的绝缘膜等无机物之外，还能够使用环氧树脂等绝缘性的有机材料。
相反，即使没有保护层，例如在使用氢醌作为交联剂的场合，即使不进行钝化处理，往往也看不到劣化。因此，在特性的长期稳定性方面，使用氢醌作为交联剂有好处。
从别的视点看，作为上述交联剂，优选是非自聚合性的交联剂。作为上述多元醇的例子举出的甘油和乙二醇不用说是非自聚合性的交联剂，更一般地说，非自聚合性的交联剂的条件是，自身之中不具有可相互地产生聚合反应的官能团的组。相反而言，所谓自聚合性的交联剂，可列举出在自身之中具有可相互产生聚合反应的官能团的组的交联剂(例如醇盐)。
(官能团2)
另外也优选采取构成碳纳米管结构体的第2手法：多个碳纳米管通过由至少其一端与分别不同的碳纳米管键接的多个官能团彼此之间的化学键接形成的交联部位，构成相互交联的网状结构。
在这种情况下，作为碳纳米管具有的官能团，如果是能够与碳纳米管化学地加成、且采用某些添加剂使官能团彼此之间反应的官能团，就不特别限制，任何的官能团都能选择。作为具体的官能团，可列举出-COOR、-COX、-MgX、-X(以上X为卤素)、-OR、-NR1R2、-NCO、-NCS、-COOH、-OH、-NH2、-SH、-SO3H、-R’CHOH、-CHO、-CN、-COSH、-SR、-SiR’3(以上R、R1、R2及R’分别独立地为取代或未取代的烃基)等的基团，但并限定于这些基团。
另外，使部分地含有这些官能团的分子与碳纳米管键接，用先前列举的优选的官能团部分使之化学键接也是可能的。在该场合，与碳纳米管键接的分子量大的官能团也有意地键接，因此交联部位的长度能控制。
(添加剂)
在上述交联涂布液中添加的添加剂，如果是使碳纳米管具有的上述官能团彼此之间反应的添加剂，就均能使用。换言之，根据上述官能团的种类和反应的种类，可选择的添加剂的种类被某种程度限定。另外，通过它们的组合，其反应的固化条件(加热、紫外线照射、可见光照射、自然固化等)也自然地确定。
(缩合剂)
作为具体优选的上述添加剂，可列举出作为缩合剂的酸催化剂、脱水缩合剂、例如硫酸、N-乙基-N’-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺、二环己基碳化二亚胺，优选从由这些物质组成的组中选择的至少1种缩合剂，在这种情况下，作为上述官能团，选择通过所选择的缩合剂能使得官能团彼此之间发生反应的官能团。
(碱)
在上述交联涂布液中作为取代反应必需成分的碱，根据羧基的酸性度选择任意的碱即可。
作为具体优选的上述碱，可列举出氢氧化钠、氢氧化钾、吡啶、乙醇钠等，优选从由这些物质组成的组中选择的至少1种碱，在这种情况下，作为上述官能团，选择通过所选择的碱能使得官能团彼此之间发生反应的官能团。
特别优选的是，从已述的作为优选的上述官能团而例举的组中分别选择，以使得成为至少2种官能团能够相互发生反应的组合。下述表2中列举出碳纳米管具有的官能团、和与其对应的反应名。
关于加成反应，未必需要添加剂。关于氧化反应，也未必需要添加剂，但优选添加氧化反应促进剂。具体可列举出碘。
表2
 
键接部位 碳纳米管具有的官能团(A)  碳纳米管具有的官能团(B)          反应
-COOCO- -COOH － 脱水缩合
-S-S- -SH － 氧化反应
-O- -OH － 脱水缩合
-NH-CO- -COOH -NH<sub>2</sub> 脱水缩合
-COO- -COOH -OH 脱水缩合
-COO- -COOR -OH 脱水缩合
-COO- -COX -OH 脱水缩合
-CH＝N- -CHO -NH<sub>2</sub> 脱水缩合
-NH- -NH<sub>2</sub> -X 取代反应
-S- -SH -X 取代反应
-O- -OH -X 取代反应
-O- -OH -OSO<sub>2</sub>CH<sub>3</sub> 取代反应
-O- -OH -OSO<sub>2</sub>(C<sub>6</sub>H<sub>4</sub>)CH<sub>3</sub> 取代反应
-NH-COO- -OH -N＝C＝O 加成反应
※R是取代或未取代的烃基
  X为卤素
作为上述交联涂布液中交联剂和官能团键接用的添加剂的含量，交联剂的种类(包括自聚合性或非自聚合性的区别)和官能团键接用的添加剂的种类不用说，还因碳纳米管的长度和粗细、是单层还是多层、具有的官能团的种类和含量、溶剂和其他添加剂的有无、种类和含量等而不能一概而论。特别是甘油和乙二醇等，由于其自身粘度不太高，还兼备溶剂的特性，因此也能够过剩地添加。
(其他添加剂)
在上述交联涂布液中，也可以含有溶剂、粘度调节剂、分散剂、交联促进剂等各种添加剂。
在只有上述交联剂或官能团键接用的添加剂时涂布适合性不充分的场合添加溶剂。作为能使用的溶剂，没有特别限制，根据使用的交联剂的种类选择即可。具体可列举出甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、丁醇、甲乙酮、甲苯、苯、丙酮、氯仿、二氯甲烷、乙腈、二乙基醚、四氢呋喃(THF)等有机溶剂和水、酸水溶液、碱水溶液等。作为这样的溶剂的添加量，考虑涂布适合性适宜设定即可，没有特别限制。
在只有上述交联剂或官能团键接用的添加剂时涂布适合性不充分的场合添加粘度调节剂。作为能使用的溶剂，没有特别限制，根据使用的交联剂的种类选择即可。具体可列举出甲醇、乙醇、异丙醇、正丙醇、丁醇、甲乙酮、甲苯、苯、丙酮、氯仿、二氯甲烷、乙腈、二乙基醚、THF等。
在这些粘度调节剂之中，根据其添加量，有具有作为溶剂的功能的，但明确地区别两者没有意义。作为这样的粘度调节剂的添加量，考虑涂布适合性适宜设定即可，没有特别限制。
分散剂是为了保持涂料液中的碳纳米管或交联剂或官能团键接用的添加剂的分散稳定性而添加的，可使用过去公知的各种表面活性剂、水溶性有机溶剂、水、酸水溶液和碱水溶液等。但是本发明的涂料成分由于其自身分散性高，因此未必需要分散剂。另外，根据形成后的涂布膜的用途，也有时希望涂布膜不含分散剂等杂质。在那种场合下，不用说，分散剂不添加或只添加极少的量。
(交联涂布液的调制方法)
其次说明交联涂布液的调制方法。上述交联涂布液，根据需要向具有官能团的碳纳米管混合与上述官能团发生交联反应的交联剂、或者使官能团彼此之间化学键接的添加剂，由此而调制(混合工序)。在该混合工序之前，也可以包含向碳纳米管引入官能团的加成工序。
如果将有官能团的碳纳米管作为初始原料，则可以是进行混合工序的操作，如果将通常的碳纳米管本身作为初始原料，则从加成工序进行操作即可。
上述加成工序是向碳纳米管引入所要求的官能团的工序。根据官能团的种类不同引入方法也不同，不能一概而论。可以直接地加成所要求的官能团，但引入加成容易的官能团，在此基础上进行取代该官能团或其一部分，或者使该官能团加成其他的官能团等的操作，由此也可以作为目标官能团。
另外，还有给予碳纳米管机械化学力，仅仅使碳纳米管表面的二维碳原子片少部分被破坏或改性，在被破坏或改性的部分引入各种官能团的方法。
另外，当使用从制造时刻表面就具有较多缺陷的、筒状层叠(cup-stacked)型的碳纳米管或采用气相成长法生长的碳纳米管时，能够比较容易地引入官能团。可是，二维碳原子片结构完全时，在有效地得到碳纳米管的特性的同时，特性也易控制，因此特别优选的是，使用多层碳纳米管在最外层形成适度的缺陷作为输送层，从而键接交联官能团，另一方面，利用结构缺陷少的内侧作为发挥碳纳米管特性的层。
作为加成工序的操作，没有特别限制，可以使用公知的所有的方法。此外，专利文献1中记载了各种方法，根据具体目的也可以在本发明中利用。
关于引入在上述官能团之中特别优选的-COOR(R是取代或未取代的烃基)的方法进行说明。为向碳纳米管引入-COOR(R是取代或未取代的烃基)，先对碳纳米管加成羧基(i)，再将之酯化(ii)即可。
(i)羧基的加成
为了向碳纳米管引入羧基，与有氧化作用的酸一起回流即可。该操作比较容易，而且能够加成富有反应性的羧基，因此是优选的。简单地说明该操作。
作为有氧化作用的酸，可列举出浓硝酸、过氧化氢水、硫酸与硝酸的混合液、王水等。特别是在使用浓硝酸的场合，作为其浓度优选5质量％或以上，更优选60质量％或以上。
回流采用常规方法进行即可，作为其温度优选为使用的酸的沸点附近。例如在使用浓硝酸时，优选120～130℃的范围。另外，作为回流的时间，优选30分～20小时的范围，更优选1小时～8小时的范围。
在回流后的反应液中生成加成了羧基的碳纳米管(碳纳米管羧酸)，冷却到室温，根据需要进行分离操作或洗净，由此得到目标碳纳米管羧酸。
(ii)酯化
向所得到的碳纳米管羧酸添加醇，脱水，酯化，由此能够引入目标官能团-COOR(R是取代或未取代的烃基)。
上述酯化使用的醇，根据上述官能团的式中的R决定。即，如果R是CH3，则是甲醇，如果R是C2H5，则是乙醇。
一般地酯化使用催化剂，在本发明中也能够使用过去公知的催化剂、例如硫酸、盐酸、甲苯磺酸等。在本发明中，从不引起副反应的观点出发，作为催化剂优选使用硫酸。
上述酯化，向碳纳米管羧酸添加醇和催化剂，在适当的温度下回流适当的时间即可。此时的温度条件和时间条件因催化剂的种类、醇的种类等而不同，不能一概而论，但作为回流温度优选为使用的醇的沸点附近。例如在使用甲醇时优选60-70℃的范围。另外，作为回流时间优选1-20小时的范围，更优选4-6小时的范围。
从酯化后的反应液分离反应物，根据需要进行洗净，由此能够得到加成了官能团-COOR(R是取代或未取代的烃基)的碳纳米管。
上述混合工序是根据需要向有官能团的碳纳米管混合与上述官能团发生交联反应的交联剂或者官能团键接用的添加剂，调制交联涂布液的工序。在混合工序中，除了有官能团的碳纳米管及交联剂以外，还混合在已述的“电线”项中说明的其他成分。优选的是，通过考虑涂布适合性而调整溶剂和粘度调节剂的添加量，来调制即将涂布前的交联涂布液。
在混合之际，可以简单地用搅拌，或只用搅拌叶片式的搅拌机、电磁式搅拌器或搅拌泵搅拌，但为更均匀地分散碳纳米管，提高保存稳定性，或全体地到处遍布碳纳米管的由交联而形成的网状结构，也可以用超声波分散机和均化器等使之强有力地分散。但是，使用如均化器等那样搅拌的剪切力强的搅拌装置的场合，有可能将所含的碳纳米管切断、或弄伤，因此进行极短的时间即可。
将以上说明的交联涂布液对上述基体的表面涂布，通过固化，形成碳纳米管结构体层。涂布方法和固化方法在后述的[电子元件的制造方法]项中详细叙述。
本发明中的碳纳米管结构体层，成为碳纳米管被网状化的状态。详细地讲，该碳纳米管结构体层成为固化成矩阵状的层，碳纳米管彼此之间通过交联部分连接着，能够充分发挥电子和空穴的高的传送特性这一碳纳米管自身具有的特征。即，该碳纳米管结构体层由于碳纳米管相互紧密地连接着，而且不含其他的键接剂等，因此实质上只由碳纳米管构成，因此碳纳米管具有的本来特性被最大限度地有效利用。
作为本发明的碳纳米管结构体层的厚度，根据用途从极薄的到厚的，能够宽范围地选择。如果降低使用的上述交联涂布液中的碳纳米管的含量(单纯地通过减薄来降低粘度)，并将之涂布成薄膜状，则成为极薄的涂布膜，同样如果提高碳纳米管的含量，则成为厚的涂布膜。而且，如果反复涂布，则也能够得到更加厚的涂布膜。作为极薄的涂布膜，从10nm左右的厚度开始是足够可能的，通过重涂，能够无上限地形成厚的涂布膜。作为经一次的涂布而能够得到的厚膜，是5μm左右。
用使用交联剂的第1手法形成的、由上述碳纳米管结构体构成的输送层，其上述碳纳米管彼此之间交联的部位、即上述碳纳米管具有的上述官能团与上述交联剂的交联反应所形成的交联部位，成为将上述官能团在交联反应后残存的残基彼此之间用上述交联剂在交联反应后残存的残基即连结基连结的交联结构。
如已述的那样，在上述交联涂布液中，其构成要素交联剂优选是非自聚合性。如果上述交联剂是非自聚合性，则关于最终形成的碳纳米管结构体层中的上述连结基，只采用1种上述交联剂的残基构成，能够将所交联的碳纳米管相互的间隔控制成使用的交联剂的残基的尺寸，因此以高的再现性得到所要求的碳纳米管的网状结构。另外，由于在碳纳米管间未多重地间隔着有交联剂，因此能够提高碳纳米管结构体中的碳纳米管的实质的密度。而且如果减小交联剂的残基的尺寸，则能够在电、物理极为接近的状态(碳纳米管相互实质上直接接触的状态)构成碳纳米管相互的间隔。
采用碳纳米管中的官能团选择单一的官能团、交联剂选择单一的非自聚合性的交联剂的交联涂布液，形成碳纳米管结构体层的场合，该层中的上述交联部位变为相同交联结构(例示1)。另外，采用碳纳米管中的官能团选择多种的官能团、和/或交联剂选择多种的非自聚合性的交联剂的交联涂布液，形成碳纳米管结构体层的场合，该层中的上述交联部位的主体的结构是，主要使用的上述官能团及非自聚合性的交联剂的组合所形成的交联结构成(例示2)。
相比于此，不管碳纳米管中的官能团或交联剂是单一的还是多种，采用交联剂选择了自聚合性的交联剂的交联涂布液形成碳纳米管结构体层的场合，该层中的碳纳米管彼此之间交联的交联部位，变成交联剂彼此之间的连结(聚合)个数不同的数量多的连结基混杂存在的状态，特定的交联结构不能成为主体的结构。
也就是说，如果作为上述交联剂选择非自聚合性的，则碳纳米管结构体层中的碳纳米管彼此之间交联的交联部位，只采用一种交联剂的残基与官能团键接，因此变成主要相同的交联结构。这里所说的“主要相同”包括了下列的情况：如上述(例示1)那样，交联部位的全部成为相同交联结构的情况不用说，如上述(例示2)那样，相对于交联部位全体，主要使用的上述官能团及非自聚合性的交联剂的组合所形成的交联结构成为主体的结构的情况也包括在内。
在说“主要相同”的情况下，作为全交联部位中的“相同交联部位的比例”，例如在交联部位中，赋予与碳纳米管的网络形成目的不同的功能性的官能团或交联结构的场合也被想定，因此并不能一律地规定下限值。但是，为了以牢固的网络实现碳纳米管特有的高的电或物理的特性，作为全交联部位中的“相同交联部位的比例”，以个数为基准，优选是50％或以上，更优选是70％或以上，进一步优选是90％或以上，最优选是全部相同。这些的个数比例，通过用红外线光谱测量与交联结构对应的吸收谱的强度比的方法等而能求出。
这样，碳纳米管彼此之间交联的交联部位，如果是主要相同的交联结构的碳纳米管结构体层，则能够将碳纳米管的均一的网络形成为所要求的状态，能够均质、良好、而且以期待的特性或高的再现性构成电或物理的特性。
另外，作为上述连结基，优选以烃为骨架的连结基。这里所说的“以烃为骨架”是指：有助于将所交联的碳纳米管的官能团在交联反应后残存的残基彼此之间连结的、连结基的主链部分由烃构成。该部分的氢被其他取代基取代的场合的侧链部分不被考虑。当然，更优选连结基全体由烃构成。
作为上述烃的碳数优选为2-10个，更优选为2-5个，进一步优选为2-3个。作为上述连结基如果是2元或更多元，则没有特别限制。
作为碳纳米管具有的官能团和交联剂的优选的组合，已经例举的、上述官能团-COOR(R为取代或未取代的烃基)与乙二醇的交联反应中，上述多个碳纳米管相互交联的交联部位变成-COO(CH2)2OCO-。
另外，上述官能团-COOR(R为取代或未取代的烃基)与乙二醇的交联反应中，上述多个碳纳米管相互交联的交联部位，如果2个OH基参与交联，则变成-COOCH2CHOHCH2OCO-或者-COOCH2CH(OCO-)CH2OH，如果3个OH基参与交联，则变成-COOCH2CH(OCO-)CH2OCO-。
另外，构成用第2手法形成的碳纳米管结构体的输送层，由于使官能团彼此之间反应而形成交联部位，因此能够提高碳纳米管结构体中的碳纳米管的实质的密度。而且如果减小官能团的尺寸，则能够在电、物理都极为接近的状态构成碳纳米管相互的间隔，易发挥出碳纳米管个体的特性。纳米管结构体层中的碳纳米管彼此之间交联的交联部位，由于为官能团的化学键接，因此结构体变成主要相同的交联结构。这里所说的“主要相同”包括下列的情况：交联部位的全部成为相同的交联结构的情况不用说，相对于交联部位全体，官能团彼此之间的化学键接所形成的交联结构成为主体的结构的情况也包括在内。
这样，碳纳米管彼此之间交联的交联部位，如果是主要相同的交联结构的碳纳米管结构体，则能够得到具有均质的电特性的输送层。
如以上说明，本发明的电子元件，由于碳纳米管结构体在多个碳纳米管通过由化学键接构成的多个交联部位而变成网状结构的状态的状态下形成，因此如单一碳纳米管的分散膜那样，碳纳米管彼此之间的接触状态以及配置状态不会变得不稳定，能够稳定地发挥电子和空穴的传送特性。另外，如后述，碳纳米管结构体层的图形的自由度也高，因此作为输送层能够制成多样的形状。
本发明的电子元件，也可以形成除了作为输送层使用的上述碳纳米管结构体层及3个以上的电极以外的其他层。例如在上述基体表面与上述碳纳米管结构体之间设置提高两者粘接性的粘接层时，能够提高布图了的碳纳米管结构体的粘接强度，为优选。粘接层的形成方法和其他详细情况在[电子元件的制造方法]项中说明。
另外，也能够设置保护层和其他的各种功能层，作为布图了的碳纳米管结构体的输送层的上层。通过设置保护层作为上述输送层的上层，交联的碳纳米管的网络即碳纳米管结构体更牢固地保持在基体表面，能够在受到外力时得到保护。将在[电子元件的制造方法]项中说明的抗蚀剂层原封不动地不去除而残留，也能够利用成为该保护层。当然，新设置覆盖与上述输送层相应的图形以外的区域也包括在内的整个面的保护层也有效。作为构成这样的保护层的材料，能够无问题地根据具体目的而使用过去公知的各种树脂材料和无机材料。
而且，在相同衬底上形成多数电子元件从而构成集成电路也是可能的。特别是通过组合涂布溶液的碳纳米管结构体的层形成、和布图，能够容易地集成以碳纳米管结构体为输送层的电子元件。
或者，将输送层通过绝缘层层叠，在层间适宜连接碳纳米管结构体，由此也能够制作高集成的器件。对于此时的层间的连接，可以另行设置碳纳米管结构体层，也可以使用另外的碳纳米管将其自身作为布线，还可以制成使用金属膜等完全采用其他方法的布线。
另外，如已述的那样，也能够使上述基体为具有挠性或软性的衬底。通过使上述基体为具有挠性或软性的衬底，适用范围扩展。特别是在本发明中使用的碳纳米管结构体，由于通过化学键接形成交联部位，因此碳纳米管自身具有的柔软性被有效发挥，即使构成使用采用具有挠性或软性的衬底的电子元件的装置，对于变形的稳定性也极高。因此，能够适应于装置中的多样的配置和形状、使用状态。
以上说明的本发明的电子元件的具体的形状等，在下面的[电子元件的制造方法]项和实施例项中明确。当然，后述的构成终究是例举，本发明的电子元件的具体的方案并不限定于这些。
[电子元件的制造方法]
本发明的电子元件的制造方法，是适合于制造上述本发明的电子元件的方法。具体地包括：(A)将包含具有官能团的碳纳米管的溶液(交联涂布液)涂布于基体的表面的涂布工序；(B)将涂布后的上述溶液固化，作为输送层使用，形成构成上述多个碳纳米管相互交联的网状结构的碳纳米管结构体的交联工序；以及，根据制造的电子元件的结构，在(A)、(B)工序的前后形成电极的工序。
而且，根据需要还可以包含(C)将上述碳纳米管结构体布图成为与输送层相应的图形的布图工序等其他工序。
以下分成这些各个工序，使用图4的示意截面图说明本发明的电子元件的一方案MOS-FET型的碳纳米管晶体管的制造方法。
(1)和(2)栅电极的形成工序
准备将衬底表面清洁化的衬底11，配置在蒸镀装置内，蒸镀出成为栅电极14的金属电极。衬底及电极材料如先前叙述的那样，可特别地考虑对后面的蚀刻和加热工艺的耐受性，适宜选择。
(3)栅绝缘膜形成工序
MOS型的FET，在栅电极14和输送层10间需要形成栅绝缘膜13。作为栅绝缘膜，在将硅等无机半导体材料作为输送层使用的场合，为了防止与半导体晶体的表面氧化相伴的界面等级密度的增加，使用与硅易形成良好的界面的硅氧化膜或硅氮化膜。在将碳纳米管结构体作为输送层使用的场合也能够使用能够灵活利用已有的半导体工艺的硅氧化膜或硅氮化膜、氧化铝、氧化钛等已有的绝缘膜。
栅绝缘膜13的形成方法取决于其材料，但能够利用将MOD(MetalOrganic Decomposition：有机金属材料)材料涂布烧成、或者蒸镀等方法。
(4)供给工序
在本发明中，所谓“供给工序”，是向上述基体11表面供给包含具有官能团的碳纳米管、以及与上述官能团发生交联反应的交联剂的溶液100(交联涂布液)的工序。在供给工序中应供给上述交联涂布液100的区域，只要全部包含上述所要求的区域即可，并不是必须向上述基体11的表面整个面供给。
作为供给方法，优选交联溶液的涂布，但其手法没有特别限制，从简单地垂滴液滴，或将液滴用橡皮刮板涂抹扩展等方法到一般的涂布方法，能够广范围地采用任何方法。作为一般的涂布方法，可列举出旋涂法、绕线棒涂法、浇铸涂法、辊涂法、毛刷涂法、浸渍涂布法、喷雾涂布法、帘幕涂法等。关于基体、有官能团的碳纳米管、交联剂以及交联涂布液的内容与在[电子元件]项中说明的一样。
(5)交联工序
在本发明中，所谓“交联工序”，是将涂布后的上述交联涂布液100固化，形成构成上述多个碳纳米管相互交联的网状结构的碳纳米管结构体101的工序。在交联工序中应将上述交联涂布液固化从而形成碳纳米管结构体101的区域，只要全部包含上述所要求的区域即可，并不是必须将涂布在上述基体表面的上述交联涂布液100全部固化。
交联工序中的操作，相应于上述官能团与上述交联剂的组合自然地决定。例如见上述表1所示。如果是热固性的组合，采用各种加热器等加热即可，如果是紫外线固化性的组合，则用紫外线灯照射、或者放置在日光下即可。当然，如果是自然固化性的组合，则原封不动地放置即足够，该“放置”也解释为可在本发明中的交联工序中进行的一个操作。
例如在加成了官能团-COOR(R为取代或未取代的烃基)的碳纳米管、与多元醇(其中，甘油和/或乙二醇)的组合的场合，进行加热固化(酯交换反应的聚酯化)。通过加热，酯化了的碳纳米管羧酸的-COOR、和多元醇的R’-OH(R’为取代或未取代的烃基)进行酯交换反应。该反应多数多元地进行，碳纳米管交联，最终碳纳米管相互连接，形成了成为网络状的碳纳米管结构体层14。
若在上述组合的情况下就优选的条件进行例举，则作为加热温度，具体优选50～500℃的范围，更优选150～200℃的范围。另外，作为该组合下的加热时间，具体优选1分～10小时的范围，更优选1～2小时的范围。
(6)布图工序
在本发明中，所谓“布图工序”，是将上述碳纳米管结构体层布图成为与输送层相应的图形的工序。图5(1)～(5)表示出表示该(6)布图工序的示意截面图。
布图工序的操作没有特别限制，作为优选的，可列举出以下(6-A)及(6-B)2种方案。
(6-A)
是包括下列步骤的方案：通过对上述基体11上的与上述输送层相应的图形以外的区域的碳纳米管结构体层101进行干蚀刻，去除该区域的碳纳米管结构体层101，将上述碳纳米管结构体层101布图成为与上述输送层10相对应的图形。
通过干刻布图成为与上述输送层10相应的图形是指：结果对上述基体表面的上述图形以外的区域的上述碳纳米管结构体层101照射自由基等。作为其手法，可列举出：直接对上述图形以外的区域的上述碳纳米管结构体层101照射自由基等的方式(6-A-1)；用抗蚀剂层17被覆上述图形以外的区域，然后对上述基体上(当然，是形成有上述碳纳米管结构体层和抗蚀剂层的一侧)的整个面照射自由基等的方式(6-A-2)。
(6-A-1)
所谓直接对上述图形以外的区域的上述碳纳米管结构体层101照射自由基等的方式，详细讲，本布图工序是下列的方案：通过对上述基体表面的与上述输送层10相应的图形以外的区域的碳纳米管结构体层101采用离子束选择地照射气体分子的离子，来去除该区域的碳纳米管结构体层101，将上述碳纳米管结构体层101布图成为与上述输送层10相应的图形。
就离子束而言，能够以数nm级左右的紧密度选择地照射气体分子的离子，与输送层相应的图形的布图能以一次的操作容易地进行，因此它是优选的。
作为可选择的气体种，可列举出氧、氩、氮、二氧化碳、六氟化硫等，但在本发明中特别优选氧。
所谓离子束，是通过对真空中气体分子施加电压，使之加速从而离子化，作为束的形式进行照射的方式，作为蚀刻的对象的物质和照***度能够根据使用的气体的种类而变更。
(6-A-2)
所谓用抗蚀剂层17被覆上述图形以外的区域，然后对上述基体上的整个面照射自由基等的方式，详细讲，本布图工序是包括下列工序的方案：在上述基体表面的与上述输送层相应的图形的区域的碳纳米管结构体层101之上设置抗蚀剂层17的抗蚀剂层形成工序(6-A-2-1)、和通过对上述基体的层叠了上述碳纳米管结构体层101和抗蚀剂层17的面进行干刻，来去除在上述区域以外的区域露出的碳纳米管结构体层101的去除工序(6-A-2-2)。也有时在继去除工序之后，进一步包含将在抗蚀剂层形成工序中设置的上述抗蚀剂层17剥离的抗蚀剂层剥离工序(6-A-2-3)。
(6-A-2-1)抗蚀剂层形成工序
在抗蚀剂层形成工序中，在上述基体表面的与上述输送层10相应的图形的区域的碳纳米管结构体层101之上设置抗蚀剂层17。该工序一般是按照被称为光刻法的工艺进行的，并不是在与上述输送层相应的图形的区域的碳纳米管结构体层之上直接设置抗蚀剂层，如图5(1)所示，变为：先在基体11的形成了碳纳米管结构体层101的表面整个面上形成抗蚀剂层17，将与上述输送层相应的图形的区域曝光，然后，通过显象，去除曝光部以外的部位，最终在与上述输送层相应的图形的区域的碳纳米管结构体层101之上设置抗蚀剂层17的状态。
图5(2)表示出显示经由该(C-A-2-1)抗蚀剂层形成工序后的基体表面的状态的示意截面图。根据抗蚀剂的种类，也有曝光部以外通过显象而被去除，非曝光部残存的构成的情况。
抗蚀剂层的形成方法采用过去公知的方法进行即可。具体讲，使用旋涂机等在衬底上涂布抗蚀剂，通过加热而使之形成抗蚀剂层17。
作为形成抗蚀剂层17所使用的材料(抗蚀剂)，不特别限制，能够原样地使用一直以来就作为抗蚀剂的材料使用的各种材料。其中，优选采用树脂形成(制成树脂层)。碳纳米管结构体层101网状地形成网络，为多孔性的结构体，因此例如如金属蒸镀膜那样采用在最表面形成膜、未充分渗透到孔内部的材料形成抗蚀剂层17时，在照射等离子体等之际，不能形成碳纳米管被充分封堵的状态(未暴露至等离子体等中的状态)。因此，等离子体等通过孔部，侵蚀抗蚀剂层17的下层的碳纳米管结构体层，因等离子体等的绕入，使得残留的碳纳米管结构体层的外形有时变小。加进该小形化，使抗蚀剂层17的外形(面积)比与上述输送层相应的图形充分大的手法也被考虑，但该场合，不得不扩大图形彼此之间的间隔，不能紧密地形成图形。
与此相对，通过使用树脂作为抗蚀剂层17的材料，能够使该树脂渗透到孔内部，能够减少暴露至等离子体等中的碳纳米管，结果，碳纳米管结构体层101的微细的布图成为可能。
作为主要构成该树脂层的树脂材料，能够举出酚醛清漆树脂、聚甲基丙烯酸甲酯、以及这些树脂的混合物等，但当然并不限定于这些物质。
用于形成抗蚀剂层17的抗蚀剂材料，是上述树脂材料或其前体和感光材料等的混合物，在本发明中，也可以使用过去公知的所有的抗蚀剂材料。例如能够例举东京应化工业制OFPR800、长濑产业制NPR9710等。
固化前的对抗蚀剂层17的曝光(抗蚀剂材料为热固性的场合，加热。此外，根据抗蚀剂材料的种类适宜选择适宜的曝光方法)及显象的操作乃至条件(例如光源波长、曝光强度、曝光时间、曝光量、曝光时的环境条件、显象方法、显象液的种类和浓度、显象时间、显象温度、前处理和后处理的内容等)，根据使用的抗蚀剂材料适宜选择。如果使用市场销售的抗蚀剂材料，则遵照该抗蚀剂材料的处理说明书的方法即可。一般地从处理的方便出发，使用紫外光曝光成与上述输送层相应的图形，采用碱显象液显象。然后经水洗冲洗显象液，干燥，完成光刻工艺。
(6-A-2-2)去除工序
在去除工序中，通过对上述基体的层叠了上述碳纳米管结构体层101及抗蚀剂层17的面进行干刻，去除在上述区域以外的区域露出(参照图5(2)。碳纳米管结构体层101从去除了抗蚀剂层17的部分露出。)的碳纳米管结构体层。图5(3)表示出显示经由该(C-A-2-2)去除工序后的基体表面的状态的示意截面图。
去除工序的操作包含一般被称为干刻的方法全体，作为方式，有反应性离子方式等。使用已述的(6-A-1)的离子束的方式也包括在干刻中。
能选择的气体种及其他装置和操作环境等按照在(6-A-1)项中叙述的那样。
作为在干刻中一般可选择的气体种，可列举出氧、氩、氟系气体(氟利昂、SF6、CF4等)等，但在本发明中特别优选氧。当使用氧自由基时，使去除的碳纳米管结构体层14的碳纳米管氧化(燃烧)，能够形成二氧化碳，没有残存物的发生导致的影响，还能够进行准确的布图。
作为气体种选择氧的场合，通过对氧分子照射紫外线，使发生氧自由基，能够利用它。采用该方式产生氧自由基的装置以UV Usher这一商品名销售，能够容易地得到。
(6-A-2-3)抗蚀剂层剥离工序
本发明的电子元件的制造方法，在完成了直到以上的(6-A-2-2)去除工序为止的操作的阶段，也能转移至(7)源电极和漏电极的形成工序，在想要去除抗蚀剂层17的场合，需要在继上述去除工序之后，进一步实施将在抗蚀剂层形成工序中设置的抗蚀剂层17剥离的抗蚀剂层剥离工序的操作。图5(4)表示出表示经由了该(6-A-2-3)抗蚀剂层剥离工序后的基体表面的状态的示意截面图。
抗蚀剂层剥离工序的操作根据用于形成抗蚀剂层17的材料选择即可。如果使用市场销售的抗蚀剂材料，则遵照该抗蚀剂材料的处理说明书的方法即可。在抗蚀剂层17为树脂层的场合，一般地通过与可溶解该树脂层的有机溶剂接触而去除。
(6-B)
是包括下列工序的方案：在上述基体表面的与上述输送层相应的图形的区域的碳纳米管结构体层之上设置抗蚀剂层的抗蚀剂层形成工序、和通过使上述基体的层叠了上述碳纳米管结构体层和抗蚀剂层的面接触蚀刻液，来去除在上述区域以外的区域露出的碳纳米管结构体层的去除工序。
该方案是一般被称为湿刻(使用药液(即蚀刻液)除掉任意的部分的方法)的方法。
关于抗蚀剂层形成工序的详细情况，除了希望使用对蚀刻液有耐受性的抗蚀剂材料以外，与已述的(6-A-2-1)抗蚀剂层形成工序同样。也可以在继去除工序之后，实施抗蚀剂层剥离工序的操作，而且关于其详细情况与在(6-A-2-3)抗蚀剂层剥离工序中记载的内容同样。因此，关于这些内容的详细的说明省略。
参照图5(2)进行说明。在去除工序中，通过使基体11的层叠了碳纳米管结构体层101和抗蚀剂层17的面接触蚀刻液，来去除在上述区域以外的区域露出的碳纳米管结构体层101。
在此，在本发明中，所谓“接触蚀刻液”是指，包含使对象物接触液体的行为全部的概念，可以采用浸渍、喷雾、浇注等任何方法使对象物接触液体。
蚀刻液一般是酸或碱，选择怎样的种类的蚀刻液为好是根据构成抗蚀剂层17的抗蚀剂材料和碳纳米管结构体层101中的碳纳米管彼此之间间的交联结构等确定。优选选择尽可能难侵蚀抗蚀剂层17、易去除碳纳米管结构体层101的材料。
但是，如果通过适当控制蚀刻液的温度和浓度、以及接触蚀刻液时间，在完全消灭抗蚀剂层17之前，能够去除原先露出的碳纳米管结构体层101，则也可以选择侵蚀抗蚀剂层17的种类的蚀刻液。
(7)源电极和漏电极的形成工序
采用与(2)的栅电极同样的手法，在其输送层10的功能的、残存的碳纳米管结构体层101上隔着间隙相向地配置对置源电极15及漏电极16。图5(5)表示出显示经由该工序后的基体表面的状态的示意截面图。关于电极材料也与栅电极的场合相同，优选考虑对栅绝缘膜及碳纳米管结构体的润湿性而选择。
如先前叙述的那样，例如使之为底栅型的场合，如本实施方案的说明那样，先形成栅电极，但制成顶栅结构的场合，先进行源电极和漏电极形成工序。
(8)其他的工序
通过经由以上各工序能够制造本发明的电子元件，但在本发明的电子元件的制造方法中，也能够包括其他的工序。
例如也优选在上述涂布工序之前，设置预先处理上述基体表面的表面处理工序。表面处理工序例如出于为了提高所涂布的交联涂布液的吸附性，为了提高作为上层而形成的碳纳米管结构体层与基体表面的粘接性，为了将基体表面清洁化，为了调整基体表面的电导度等目的而进行。
作为出于提高交联涂布液的吸附性的目的而进行的表面处理工序，例如可列举出由硅烷偶合剂(例如氨基丙基三乙氧基硅烷、γ-(2-氨基乙基)氨基丙基三甲氧基硅烷等)所进行的处理。其中，由氨基丙基三乙氧基硅烷所进行的表面处理广泛进行，在本发明的表面处理工序中为优选。由氨基丙基三乙氧基硅烷所进行的表面处理，例如如在Y.L.Lyubchenko et al.，Nucleic Acids Research，1993，vol.21，p.1117-1123等文献中所见，用于一直以来在DNA的AFM观察时用作衬底的云母的表面处理。
在将碳纳米管结构体层自身层叠2层或更多层的场合，将上述本发明的电子元件的制造方法的操作重复2次或更多次即可。在碳纳米管结构体层的层间设置介电层和绝缘层等中间层的场合，***形成这些层的工序并重复上述本发明的电子元件的制造方法的操作即可。
另外，在衬底上并置多数本发明的电子元件而集成的场合，在各布图工序中并行制作多个电子元件，在电极形成工序中在各元件间或者与电阻和电容器等元件之间形成相互布线，构成电路。
另外，在另行层叠保护层和电极层等其他层的场合，需要形成这些层的工序。这些各个层从过去公知的方法选择适应于其目的的材料和方法，或者采用为本发明新开发的物质或方法适宜形成即可。
<本发明的电子元件的制造方法的应用例>
作为本发明的电子元件的制造方法的应用例，有下列的方法：在临时衬底的表面先将碳纳米管结构体层布图后，转印到所要求的基体上。另外，在转印工序中，也可以为这样的构成：从该临时衬底向中间转印体表面先转印所布图的碳纳米管结构体层，再转印至所要求的基体(第2基体)上。
关于形成作为本发明的电子元件的一方案的MES-FET型的碳纳米管晶体管的方法，使用图15表示出具体的方法。
采用与先前说明的同样的方法在临时衬底11’上形成碳纳米管结构体，布图，制成适应于输送层10的形状(图15(a))。在该说明中，同时地在临时衬底11’上形成2个输送层。
接着，将形成了粘着面111的衬底11贴在临时衬底11’上的输送层10上。(图15(b)及(c))
通过将衬底11与临时衬底11’剥离，输送层10被转印在衬底11上。(图15(d))
接着，在转印于衬底11的输送层10上使用溅射等形成栅电极14、源电极15、以及漏电极16。
据此同时地形成2个顶栅型的MES-FET。(图15(e))
作为在该应用例中可使用的临时衬底，与在[电子元件]项中说明的基体同样的材质的衬底能够使用，是优选的。但是，考虑转印工序的转印适合性，希望至少具有1个平面，更优选是平板状。
作为在该应用例中能使用的基体或者中间转印体，需要具有保持粘着剂的粘着面、或者能保持的面，赛璐玢、纸胶带、布胶带、酰亚胺胶带之类的一般的胶带当然能够使用。另外，也可以是由象这些胶带那样的具有挠性或软性的材料以外的硬质的材料构成的。不保持粘着剂的材料的场合，在可保持的面上涂抹粘着剂，然后将之作为粘着面，能够与同样的胶带同样地使用。
根据该应用例，能够容易地制造本发明的电子元件。
准备在基体表面负载了碳纳米管结构体层的状态的基体，按基体贴在形成构成电子元件的3个电极的所要求的第2基体(例如筐体)的表面，也能够制造电子元件。
或者，如果使用在临时衬底(或者中间转印体)的表面负载了碳纳米管结构体层的碳纳米管转印体，在构成电子元件的基体的表面只转印上述碳纳米管结构体层，去除临时衬底(或者中间转印体)，则使用者即使省略交联工序也能够制作电子元件的输送层。在此，工艺上有时中间转印体成为碳纳米管转印体的临时衬底，但作为碳纳米管转印体自身没有区别的必要，因此这种情况也包括在本发明中。通过3个电极预先在衬底上形成或去除临时衬底后形成，能够形成电子元件。
使用碳纳米管转印体在临时衬底表面交联的状态下负载着碳纳米管结构体层，因此其后的处理极为简便，电子元件的制造能够极为容易的进行。临时衬底的去除方法可适宜选择单纯的剥离、化学分解、烧失、熔融、升华、溶解等。
该应用例的电子元件的制造方法，作为器件的基体，为原样状态下难适用本发明的电子元件的制造方法的材质和/或形状的基体的场合，特别有效。
例如，在上述交联工序中为将涂布后的上述溶液固化而加热的温度，达到作为电子元件的基体的材料的熔点或玻璃转变点以上的场合，上述本发明的应用例是有效的。此时，通过将上述加热温度设定得比上述临时衬底的熔点低，能够确保固化所需要的加热温度，能够适当地制造本发明的电子元件。
另外，例如上述布图工序，是通过对上述临时衬底表面的与上述输送层相应的图形以外的区域的碳纳米管结构体进行干刻，去除该区域的碳纳米管结构体层，将上述碳纳米管结构体布图成为与上述输送层相应的图形的工序时，要制成电子元件的基体的材料对在上述布图工序中进行的干刻不具有耐受性的场合，上述本发明的应用例是有效的。此时，通过上述临时衬底使用对干刻有耐受性的材料，能够确保对于对上述临时衬底布图的工序的操作的耐受性，能够适当地制造本发明的电子元件。
具体的耐受性、材料等根据干刻的气体种、强度、时间、温度、压力等条件而不同，因此不能一概而论，但由于树脂材料耐受性比较低，因此将其作为上述基体的场合，通过适用本应用例，由耐受性低导致的限制得以解除。因此，从可产生本应用例的优点方面出发，优选将树脂材料适用于上述基体。另一方面，无机材料由于耐受性比较高，因此适合于上述临时衬底。另外，具有挠性或软性的材料在通常情况下的该耐受性低，因此从可产生本应用例的优点方面出发，优选将其适用于上述基体。
而且，例如作为上述布图工序，包括在上述临时衬底表面的与上述输送层相应的图形的区域的碳纳米管结构体层之上设置抗蚀剂层的抗蚀剂层形成工序、和通过使上述临时衬底的层叠了上述碳纳米管结构体层和抗蚀剂层的面接触蚀刻液，来去除在上述区域以外的区域露出的碳纳米管结构体的去除工序时，对于在上述布图工序中使用的蚀刻液，上述基体不具有耐受性，但上述临时衬底具有耐受性的场合，上述本发明的应用例是有效的。此时，将该电子元件的基体作为本应用例的基体，上述临时衬底使用对于上述蚀刻液有耐受性的材料，由此能够确保对于对上述临时衬底布图的工序的操作的耐受性，能够适当地制造本发明的电子元件。
具体的耐受性、材料等根据蚀刻液的种类、浓度、温度、接触蚀刻液的时间等条件而不同，因此不能一概而论，例如蚀刻液为酸性，想要将不耐酸的铝等材料作为电子元件的基体的场合，将其作为上述基体，将对酸有耐受性的硅等材料制成上述临时衬底，通过适用本应用例，使得由耐受性低导致的限制得以解除。此外，根据蚀刻液的液体性不同不能一概而论，但按照已述的那样通过将对蚀刻液的耐受性低的材料制成上述基体，得由耐受性低导致的限制得以解除。
而且，作为别的方案，为了制成更易处理的电子元件，将负载碳纳米管结构体的基体贴在第2基体上，也可以构成本发明的电子元件及使用了该元件的装置。作为第2基体，物性上可以是刚性体，也可以是挠性或软性，在形状上也能够选择球体、凹凸形状等多样的形状的。
<更具体的实施例>
以下举出实施例更具体地说明本发明，但本发明并不被以下的实施例限定。
[实施例1]
根据图4和图5记载的电子元件的制造方法的流程，制造了MOS-FET型的碳纳米管晶体管。在本实施例的说明中，有时使用图4和图5的符号。
(A)涂布工序(A-1)交联涂布液的调制(加成工序)
(i)单层碳纳米管的精制
将单层碳纳米管粉末(纯度40％、Aldrich制)预先过筛(孔径125μm)，将除掉了粗大化的凝聚体的粉末(平均直径1.5nm、平均长度2μm)30mg使用马弗炉在450℃加热15分钟，除掉了碳纳米管以外的碳物质。将残留的粉末15mg在5当量盐酸水溶液{用纯水将浓盐酸(35％水溶液、关东化学制)稀释成2倍的溶液}10ml中浸没4小时，由此使催化剂金属溶解。
过滤该溶液回收了沉淀物。对于回收的沉淀物，进一步重复3次上述的加热并沉没到盐酸中这一工序，从而进行了精制。那时，加热的条件为450℃×20分钟、450℃×30分钟、550℃×60分钟，阶段性地增强。
已发现，精制后的碳纳米管与精制前(原料)比，纯度大幅度提高(具体地说纯度被推定为90％或以上)。最终得到的、精制了的碳纳米管是原料的5％左右的质量(1～2mg)。
通过多数次重复以上操作，精制了高纯度的单层碳纳米管粉末15mg或以上。
(ii)羧基的加成……碳纳米管羧酸的合成
将单层碳纳米管粉末(纯度90％、平均直径30nm、平均长度3μm；Science Laboratory Inc.制)30mg加到浓硝酸(60质量％水溶液、关东化学制)20ml中，在120℃的条件下进行回流5小时，合成了碳纳米管羧酸。图6表示出了以上的反应示意图。图6中碳纳米管(CNT)的部分用2条平行线表示(关于与反应示意图相关的其他图也同样)。
将溶液的温度返回到室温之后，在5000rpm的条件下进行15分钟的离心分离，分离了上澄清液和沉淀物。使回收的沉淀物分散在纯水10ml中，再次在5000rpm的条件下进行15分钟的离心分离，分离了上澄清液和沉淀物(在以上，洗净操作1次)。进一步重复5次该洗净操作，最后回收了沉淀物。
关于回收的沉淀物，测定了红外吸收谱。另外，为了比较，也测定了使用了单层碳纳米管原料自身的红外吸收谱。比较两谱，在单层碳纳米管原料自身中未观测到的、作为羧酸特征的1735cm-1的吸收在上述沉淀物中观测到了。由此知道，通过与硝酸的反应，向碳纳米管引入了羧基。即，确认了沉淀物是碳纳米管羧酸。
另外，将回收的沉淀物添加到中性纯水中看，确认了分散性良好。此结果支持亲水性羧基被引入到碳纳米管中这—红外吸收谱的结果。
(iii)酯化
将在上述工序中调制的碳纳米管羧酸30mg加至甲醇(和光纯药制)25ml中后，加入浓硫酸(98质量％、和光纯药制)5m1，在65℃的条件下进行回流6小时，进行了甲基酯化。图7表示出以上的反应示意图。
将溶液的温度返回到室温之后，过滤，分离了沉淀物。沉淀物水洗后回收。关于回收的沉淀物，测定了红外吸收谱。其结果观测到了作为酯特征的1735cm-1及1000～1300cm-1的区域的吸收，由此确认了碳纳米管羧酸被酯化。
(混合工序)
将在上述工序中得到的甲基酯化了的碳纳米管羧酸30mg加到甘油(关东化学制)4g中，使用超声波分散机混合。再将其加到作为粘度调节剂的甲醇4g中，调制了交联涂布液(100)。
(A-2)基体的表面处理工序
在作为基体11的表面形成了硅氧化膜的绝缘化了的硅晶片(Advantech Co.，Ltd.制、Φ76.2mm(直径3英寸)、厚度380μm、表面氧化膜厚度1μm)上蒸镀作为栅电极14的铝薄膜，使用氧化硅的MOD涂覆材(高纯度化学制)在栅电极14上形成了氧化硅绝缘膜13。栅电极的宽度定为2000μm。
为了提高涂布在其上的交联涂布液(100)、与该硅晶片的吸附性，采用氨基丙基三乙氧基硅烷对硅晶片进行了表面处理。
采用氨基丙基三乙氧基硅烷所进行的表面处理是，通过在密闭的带盖玻璃器皿内使上述硅晶片处在氨基丙基三乙氧基硅烷(Sigma-Aldrich Co.公司制)50μL的蒸气中3小时左右而进行。
为了比较，不实施表面处理的硅晶片也另行准备了。
(A-3)涂布工序
将在工序(A-1)中调制的交联涂布液100(1μL)使用旋涂机(MIKASACo.，Ltd.公司制、1H-DX2)在100rpm、30秒的条件下涂布在实施了表面处理的硅晶片表面。关于不实施表面处理的用于比较的硅晶片也同样地进行了涂布。
(B)交联工序
涂布交联涂布液100后，将形成了该涂布膜的硅晶片(基体11)在200℃加热2小时，将涂布膜固化，形成了碳纳米管结构体层101(图4(5))。图8表示出草图。
用光学显微镜确认了所得到的碳纳米管结构体层101的状态，结果为极均匀的固化膜。
(C)布图工序
(C-1)抗蚀剂层形成工序
在形成了碳纳米管结构体层101的硅晶片12(实施了表面处理的)的该碳纳米管结构体层101侧的表面，使用旋涂机(MIKASA Co.，Ltd.公司制、1H-DX2)在2000rpm、20秒的条件下涂布抗蚀剂170(长濑产业制、NPR9710、粘度50mPa·s)，采用加热板在100℃加热2分钟使之制膜，形成了抗蚀剂层17(图5(1))。
抗蚀剂NPR9710的组成如下。
·丙二醇单甲基醚乙酸酯：50-80质量％
·酚醛清漆树脂：20-50质量％
·感光剂：不到10质量％
对形成了碳纳米管结构体层101和抗蚀剂层17的硅晶片11的该抗蚀剂层17侧的表面，使用掩模对准机(MIKASA Co.，Ltd.公司制水银灯、MA-20、波长436nm)在光量12.7mW/cm2、8秒的条件下曝光成为与MOS-FET型中使用的输送层10相当的形状。
进而将曝光了的硅晶片11采用加热板在110℃加热1分钟后，放冷，作为显象液使用东京应化工业制的MD-3(四甲基氢氧化铵2.38质量％)，采用显象机(AD-1200、由Takizawa Industries制造)进行显象(图5(2))。此时，通过光学显微镜观察确认了抗蚀剂层17形成为输送层10的形状。
(C-2)去除工序
采用紫外线发生器(UV usher)(受激准分子真空紫外线灯、Atom技研制、EXM-2100BM、波长172nm)将如以上那样抗蚀剂层17形成为所规定的图形形状的硅晶片11在混合气体(氧10mL/min、氮40mL/min)中于200℃加热，通过照射2小时紫外线(172nm)，使发生氧自由基，去除了碳纳米管结构体层101中未用抗蚀剂层17保护的部分。其结果，在用抗蚀剂层17覆盖的状态下碳纳米管结构体层101形成为输送层10的形状(图5(3))。
抗蚀剂层17通过碳纳米管结构体层101残存在基体11表面。
(C-3)抗蚀剂层去除工序
作为形成成为上述“所规定的图形”的形状的碳纳米管结构体层10的上层而残存的抗蚀剂层17通过用丙酮冲洗而洗净去除(图5(4))，得到实施例1的电子元件的输送层。
在该输送层上蒸镀作为源电极15、漏电极16的金，得到图1(图5(5))所示的、MOS-FET型的碳纳米管场效应晶体管。源电极15和漏电极间的间隙定为1000μm。
然后，使用半导体参数分析器4156B(Agilent Technologies公司制)，进行了相对于栅压的电压Vgs的源、漏电极间的直流电流-电压特性测定。图10表示出其结果。从该结果看，相对于栅压，源、漏电极间的电导率变化，因此确认了碳纳米管结构体作为输送层而作用。
[实施例2]
除了实施例1的绝缘膜制作工序以外，以相同的工序制作了图3所示的MES-FET型的碳纳米管场效应晶体管。此时的、栅电极宽为500μm，源、漏电极间为1500μm。使用参数分析器4156B(Agilent Technologies公司制)与实施例1同样地测定该场效应晶体管，确认相对于栅压Vgs的源、漏电极间的电导率变化，确认了能够用栅压控制源电极和漏电极电流。(图11)
[实施例3]
采用使用了多层碳纳米管的交联涂布液，形成碳纳米管结构体，采用与实施例1同样的工序制作了图1的MOS-FET型的碳纳米管场效应晶体管。关于涂布膜的制作方法表示在下面。关于其他工序与实施例1同样地进行。
(A)涂布工序
(A-1)交联涂布液的调制(加成工序)
(i)羧基的加成……碳纳米管羧酸的合成
将多层碳纳米管粉末(纯度90％、平均直径30nm、平均长度3μm；Science Laboratory Inc.制)30mg加到浓硝酸(60质量％水溶液、关东化学制)20ml中，在120℃的条件下进行回流20小时，合成了碳纳米管羧酸。
将溶液的温度返回到室温之后，在5000rpm的条件下进行15分钟的离心分离，分离了上澄清液和沉淀物。使回收的沉淀物分散在纯水10ml中，再次在5000rpm的条件下进行15分钟的离心分离，分离了上澄清液和沉淀物(在以上，洗净操作1次)。进一步重复5次该洗净操作，最后回收了沉淀物。
关于回收的沉淀物，测定了红外吸收谱。另外，为了比较，也测定了使用了多层碳纳米管原料自身的红外吸收谱。比较两谱，在多层碳纳米管原料自身中未观测到的、作为羧酸特征的1735cm-1的吸收在上述沉淀物一方中观测到了。由此知道，通过与硝酸的反应，向碳纳米管引入了羧基。即，确认了沉淀物是碳纳米管羧酸。
另外，当将回收的沉淀物添加到中性的纯水中看时，确认了分散性良好。此结果支持亲水性的羧基被引入到碳纳米管中这一红外吸收谱的结果。
(混合工序)
将在上述工序中得到的碳纳米管羧酸5mg和1，4-氢醌(和光纯药制)30mg加到二甲基甲酰胺(和光纯药制)20ml中后，使用超声波分散机混合了N-乙基-N’-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺(盐酸盐、ALDRICH制)30mg。
将在上述工序中得到的甲基酯化了的碳纳米管羧酸30mg加到甘油(关东化学制)4g中，使用超声波分散机混合。再将其加到作为粘度调节剂的甲醇4g中，调制了交联涂布液(1)。图9表示出该反应示意图。
然后，使用半导体参数分析器4156B(Agilent Technologies公司制)，进行了相对于栅压的电压的源、漏电极间的直流电流-电压特性测定。(图12)
其结果确认：相对于栅压Vgs，能够使源、漏电极间的电导率变化，对于使用了多层碳纳米管的碳纳米管结构体，结构体也能够作为输送层使用。
[实施例4]
除了实施例3的绝缘膜制作工序以外，以相同的工序制作了在制造工序中采用了使用多层碳纳米管的碳纳米管结构体的图3所示的MES-FET型的电子元件，使用半导体参数分析器4156B(Agilent Technologies公司制)，进行了相对于栅压的电压的源、漏电极间的直流电流-电压特性测定。(图13)
其结果，相对于栅压，源、漏电极间的电导率变化，因此确认了碳纳米管结构体作为输送层而作用。
[实施例5]
采用使用了多层碳纳米管的交联涂布液，形成碳纳米管结构体，采用与实施例3同样的工序制作了图1的MOS-FET型的半导体装置。关于交联涂布液的与实施例3不同的混合工序进行说明。
(混合工序)
将在上述工序中得到的甲基酯化了的碳纳米管羧酸30mg加到甘油(关东化学制)4g中，使用超声波分散机混合。再将其加到作为粘度调节剂的甲醇4g中，调制了交联涂布液(1)。
然后，使用半导体参数分析器4156B(Agilent Technologies公司制)，进行了相对于栅压的电压的源、漏电极间的直流电流-电压特性测定。其结果，相对于栅压，源、漏电极间的电导率变化，因此确认了碳纳米管结构体能够作为输送层使用。(图14)

Claims (56)

1.一种电子元件，其特征在于，具备3个以上的多个电极、和输送层，所述输送层是由碳纳米管结构体构成的层，并根据外加在所述多个电极的电压而输送载流子，所述碳纳米管结构体是通过具有官能团的多个碳纳米管、以及使不同的所述碳纳米管的官能团彼此之间用以碳数是2-10个的烃为骨架的连结基进行连结或者使不同的所述碳纳米管的官能团彼此之间进行化学键接来进行交联的交联部位形成为网状结构的结构体。
2.根据权利要求1所述的电子元件，其特征在于，所述多个电极至少具备源电极、漏电极及栅电极，以构成场效应晶体管结构。
3.根据权利要求2所述的电子元件，其特征在于，所述场效应晶体管结构是MOS-FET型结构。
4.根据权利要求2所述的电子元件，其特征在于，所述场效应晶体管结构是MES-FET型结构。
5.根据权利要求1-4的任1项所述的电子元件，其特征在于，在所述碳纳米管结构体层中，将所述多个碳纳米管的交联部位间连接的碳纳米管主要是单层碳纳米管。
6.根据权利要求1-4的任1项所述的电子元件，其特征在于，在所述碳纳米管结构体层中，将所述多个碳纳米管的交联部位间连接的碳纳米管主要是多层碳纳米管。
7.根据权利要求1-4的任1项所述的电子元件，其特征在于，构成所述交联部位的化学键接是选自(-COO(CH2)2OCO-)、-COOCH2CHOHCH2OCO-、-COOCH2CH(OCO-)CH2OH、-COOCH2CH(OCO-)CH2OCO-及-COO-C6H4-COO-之中的至少1个化学键接。
8.根据权利要求1-4的任1项所述的电子元件，其特征在于，构成所述交联部位的化学键接是选自-COOCO-、-O-、-NHCO-、-COO-、-NCH-、-NH-、-S-、-O-、-NHCOO-及-S-S-之中的至少1个化学键接。
9.根据权利要求1所述的电子元件，其特征在于，所述烃的碳数为2-5个。
10.根据权利要求9所述的电子元件，其特征在于，所述烃的碳数为2-3个
11.根据权利要求1所述的电子元件，其特征在于，所述连结基是交联剂发生交联反应后残存的残基，所述交联剂是非自聚合性的交联剂。
12.根据权利要求1所述的电子元件，其特征在于，所述官能团是选自-OH-、-COOH、-COOR、-COX、-NH2及-NCO之中的至少1个基团，其中R是取代或未取代的烃基，X是卤原子。
13.根据权利要求11所述的电子元件，其特征在于，所述官能团是选自-OH-、-COOH、-COOR、-COX、-NH2及-NCO之中的至少1个基团，其中R是取代或未取代的烃基，X是卤原子，所述交联剂是能与所选择的所述官能团发生交联反应的交联剂。
14.根据权利要求11或13所述的电子元件，其特征在于，所述交联剂是选自多元醇、聚胺、聚羧酸、聚羧酸酯、聚羧酸卤化物、聚碳化二亚胺、聚异氰酸酯及氢醌之中的至少1种交联剂，所述官能团是能与所选择的所述交联剂发生交联反应的官能团。
15.根据权利要求11所述的电子元件，其特征在于，所述官能基是选自-OH-、-COOH、-COOR、-COX、-NH2及-NCO之中的至少1个基团，其中R是取代或未取代的烃基，X是卤原子，所述交联剂是选自多元醇、聚胺、聚羧酸、聚羧酸酯、聚羧酸卤化物、聚碳化二亚胺、聚异氰酸酯及氢醌之中的至少1种交联剂，所述官能团和所述交联剂被分别选择以使得它们成为能够相互发生交联反应的组合。
16.根据权利要求1所述的电子元件，其特征在于，产生所述化学键接的反应是从脱水缩合、取代反应、加成反应及氧化反应中选择的至少一种。
17.根据权利要求1～4的任1项所述的电子元件，其特征在于，所述输送层是将所述碳纳米管结构体布图成为与所述输送层的形成区域相对应的形状的层。
18.根据权利要求1～4的任1项所述的电子元件，其特征在于，具备所述多个电极、和形成了所述输送层的挠性衬底。
19.一种集成电路，其特征在于，由多个权利要求1～17的任1项所述的电子元件集成在衬底上而形成。
20.一种电子元件的制造方法，该电子元件包含在基体上具备3个以上的多个电极、和根据外加在该多个电极的电压而输送载流子的输送层，该制造方法的特征在于，包括下列工序：将包含键接了官能团的多个碳纳米管的溶液供给到所述基体上的供给工序；使多个所述官能团彼此之间用以碳数是2-10个的烃为骨架的连结基进行连结或者使多个所述官能团彼此之间进行化学键接，从而构成所述多个碳纳米管相互交联的网状结构，并形成作为所述输送层使用的碳纳米管结构体的交联工序。
21.根据权利要求20所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述供给工序包含在所述基体上涂布所述溶液的涂布工序，且所述碳纳米管结构体为膜状。
22.根据权利要求20所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述碳纳米管主要是单层碳纳米管。
23.根据权利要求20所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述碳纳米管主要是多层碳纳米管。
24.根据权利要求20所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述烃的碳数为2-5个。
25.根据权利要求24所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述连结基是交联剂发生交联反应后残存的残基，所述交联剂为非自聚合性。
26.根据权利要求24或25所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述官能团是选自-OH-、-COOH、-COOR、-COX、-NH2及-NCO之中的至少1个基团，其中R是取代或未取代的烃基，X是卤原子，所述交联剂是能与所选择的所述官能团发生交联反应的交联剂。
27.根据权利要求24或25所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述交联剂是选自多元醇、聚胺、聚羧酸、聚羧酸酯、聚羧酸卤化物、聚碳化二亚胺、聚异氰酸酯及氢醌之中的至少1种交联剂，所述官能团是能与所选择的所述交联剂发生交联反应的官能团。
28.根据权利要求24或25所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述官能基是选自-OH-、-COOH、-COOR、-COX、-NH2及-NCO之中的至少1个基团，其中R是取代或未取代的烃基，X是卤原子，所述交联剂是选自多元醇、聚胺、聚羧酸、聚羧酸酯、聚羧酸卤化物、聚碳化二亚胺、聚异氰酸酯及氢醌之中的至少1种交联剂，所述官能团和所述交联剂被分别选择以使得它们成为能够相互发生交联反应的组合。
29.根据权利要求24或25所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述官能团是-COOR，其中R是取代或未取代的烃基。
30.根据权利要求29所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述交联剂是多元醇。
31.根据权利要求30所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述交联剂是甘油和/或乙二醇。
32.根据权利要求20所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述烃的碳数为2-3个。
33.根据权利要求20所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述溶液含有产生所述官能团彼此之间的化学键接的添加剂。
34.根据权利要求33所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述反应是脱水缩合，所述添加剂是缩合剂。
35.根据权利要求34所述的碳纳米管结构体的制造方法，其特征在于，所述官能团是选自-COOR、-COOH、-COX、-OH-、-CHO、-NH2之中的至少1个基团，其中R是取代或未取代的烃基，X是卤原子。
36.根据权利要求35所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述官能团是-COOH。
37.根据权利要求34所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述缩合剂是选自硫酸、N-乙基-N’-(3-二甲基氨基丙基)碳化二亚胺、二环己基碳化二亚胺之中的至少1种化合物。
38.根据权利要求33所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述反应是取代反应，所述添加剂是碱。
39.根据权利要求38所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述官能团是选自-NH2、-X、-SH、-OH、-OSO2CH3及-OSO2(C6H4)CH3之中的至少1个基团，其中X为卤原子。
40.根据权利要求38所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述碱是选自氢氧化钠、氢氧化钾、吡啶及乙醇钠之中的至少一种化合物。
41.根据权利要求32所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述反应是加成反应。
42.根据权利要求41所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述官能团是-OH和/或-NCO。
43.根据权利要求32所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述反应是氧化反应。
44.根据权利要求43所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述官能团是-SH。
45.根据权利要求43所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述溶液中含有氧化反应促进剂。
46.根据权利要求45所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述氧化反应促进剂是碘。
47.根据权利要求20所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述溶液进一步含有溶剂。
48.根据权利要求24所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述交联剂兼作溶剂。
49.根据权利要求20～25的任1项所述的电子元件的制造方法，其特征在于，具备将所述碳纳米管结构体层布图成为与所述输送层相对应的形状的布图工序。
50.根据权利要求49所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述布图工序是通过对所述基体表面的与所述输送层相对应的图形以外的区域的碳纳米管结构体层进行干蚀刻，从而去除该区域的碳纳米管结构体层，并将所述碳纳米管结构体层布图成为与所述输送层相对应的图形的工序。
51.根据权利要求49所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述布图工序包括：在所述基体表面的与所述输送层相对应的图形的区域的碳纳米管结构体层之上设置抗蚀剂层的抗蚀剂层形成工序；和通过对所述基体的层叠了所述碳纳米管结构体层和抗蚀剂层的面进行干刻，从而去除在所述区域以外的区域露出的碳纳米管结构体层的去除工序。
52.根据权利要求51所述的电子元件的制造方法，其特征在于，在所述去除工序中，对所述基体的层叠了所述碳纳米管结构体层和抗蚀剂层的面照射氧分子的自由基。
53.根据权利要求52所述的电子元件的制造方法，其特征在于，通过对氧分子照射紫外线，使氧自由基产生，将该氧自由基作为对所述基体的层叠了所述碳纳米管结构体层和抗蚀剂层的面照射的自由基使用。
54.根据权利要求51所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述布图工序在继去除工序之后，进一步包含将在抗蚀剂层形成工序中设置的所述抗蚀剂层剥离的抗蚀剂层剥离工序。
55.根据权利要求54所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述抗蚀剂层是树脂层。
56.根据权利要求50所述的电子元件的制造方法，其特征在于，所述布图工序是通过利用离子束，向所述基体表面的与所述输送层相对应的图形以外的区域的碳纳米管结构体层选择地照射气体分子的离子，从而去除该区域的碳纳米管结构体层，并将所述碳纳米管结构体层布图成为与所述输送层相对应的图形。
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