JP2003109974A - カーボンナノチューブゲート電界効果トランジスタとその製造方法、及び微細パターン形成方法 - Google Patents
カーボンナノチューブゲート電界効果トランジスタとその製造方法、及び微細パターン形成方法Info
- Publication number
- JP2003109974A JP2003109974A JP2001305566A JP2001305566A JP2003109974A JP 2003109974 A JP2003109974 A JP 2003109974A JP 2001305566 A JP2001305566 A JP 2001305566A JP 2001305566 A JP2001305566 A JP 2001305566A JP 2003109974 A JP2003109974 A JP 2003109974A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gate
- carbon nanotube
- effect transistor
- field effect
- channel
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Abstract
(57)【要約】
【課題】 寸法の揺らぎのない微細ゲートを備えた電界
効果トランジスタと、そのような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。 【解決手段】 キャリヤを供給するソース２１と、キャ
リヤを受け取るドレイン２２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ゲート２３を含む
電界効果トランジスタにおいて、ゲート２３として、金
属性のカーボンナノチューブで作られたものを使用す
る。一方、寸法の揺らぎのないカーボンナノチューブを
パターニングのマスクとして用いることで、微細パター
ンを容易に形成することができる。
効果トランジスタと、そのような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。 【解決手段】 キャリヤを供給するソース２１と、キャ
リヤを受け取るドレイン２２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ゲート２３を含む
電界効果トランジスタにおいて、ゲート２３として、金
属性のカーボンナノチューブで作られたものを使用す
る。一方、寸法の揺らぎのないカーボンナノチューブを
パターニングのマスクとして用いることで、微細パター
ンを容易に形成することができる。
Description
【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。
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。
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。
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２５
ｎｍでカットオフ周波数ｆTが約４００ＧＨｚに達して
いる（Ａ．Ｅｎｄｏｈ ｅｔ ａｌ．，ＩＰＲＭ’０
１，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、１６
０Ｇｂｐｓ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、８００ＧＨ
ｚ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。
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２５
ｎｍでカットオフ周波数ｆTが約４００ＧＨｚに達して
いる（Ａ．Ｅｎｄｏｈ ｅｔ ａｌ．，ＩＰＲＭ’０
１，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、１６
０Ｇｂｐｓ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、８００ＧＨ
ｚ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。
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。
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。
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。
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１０
０μｍ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。
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１０
０μｍ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。
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。
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、Ｉｎ
ＡｌＡｓバッファー層１２、ＩｎＧａＡｓチャネル層１
３、Ｓｉドナーのδドーピング１４が施されたＩｎＡｌ
Ａｓ電子供給層１５、ＩｎＰキャップ層１６、ｎ+−Ｉ
ｎＧａＡｓ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。
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、Ｉｎ
ＡｌＡｓバッファー層１２、ＩｎＧａＡｓチャネル層１
３、Ｓｉドナーのδドーピング１４が施されたＩｎＡｌ
Ａｓ電子供給層１５、ＩｎＰキャップ層１６、ｎ+−Ｉ
ｎＧａＡｓ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、１
６、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ＳｉＯ
2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３
５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、ＳｉＯ
2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。
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、１
６、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ＳｉＯ
2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３
５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、ＳｉＯ
2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。
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Ｉｎ
Ｐ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。
り、図６（ｂ）に示したＳｉＯ2膜２６とその下のＩｎ
Ｐ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３
７（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２
３ａ’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。
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３
７（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２
３ａ’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１
１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２
３ａ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。
ンジスタの製造を、図１０（ａ）、１０（ｂ）及び図１
１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２
３ａ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））。
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。
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３
５（図６（ａ））を設けた基板を用意する。次に、図１
３（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（１１
１）Ｂ面が現れることが分かった。
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３
５（図６（ａ））を設けた基板を用意する。次に、図１
３（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（１１
１）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ＭＯ
ＣＶＤ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。
ルインジウム、ホスフィン等）を供給してＩｎＰのＭＯ
ＣＶＤ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。
（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６
７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６
９を埋め込み、その後レジストパターン６８を除去す
る。
おり、そしてこの図においてはカーボンナノチューブ６
７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６
９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。
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。
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２
１、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））。
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２
１、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。
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Ｃ
ＶＤ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ＣＨＦ
3などを使用することができる。
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Ｃ
ＶＤ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ＣＨＦ
3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。
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。
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１】今後の光通信速度の予測を説明するグラフであ
る。
る。
【図２】電子デバイスのゲート長とカットオフ周波数ｆ
Tとの関係を説明するグラフである。
T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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
る第二の図である。
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
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 29/06 ６０１ Ｈ０１Ｌ 29/80 Ｍ
29/417 29/50 Ｊ
29/43 21/302 Ｊ
29/778 29/62 Ｚ
29/812
Ｆターム(参考） 4K030 BA27 FA17 JA14
4M104 AA04 BB36 CC03 DD43 DD46
DD52 DD68 DD71 FF13 FF27
GG12
5F004 AA09 DA01 DA16 DA18 DB08
EA05 EB02
5F102 GB01 GC01 GD01 GJ06 GK04
GL04 GL08 GL20 GM08 GN04
GQ01 GR04 GS03 GS07 GT01
GT05 GT10 GV07 HC24
Claims (10)
- 【請求項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。 - 【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
載の電界効果トランジスタ。 - 【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記載の電界効果トランジスタ。 - 【請求項４】 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電界効果トランジス
タ。 - 【請求項５】 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
記載の電界効果トランジスタ。 - 【請求項６】 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。 - 【請求項７】 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６記載の方法。 - 【請求項８】 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７記載の方法。 - 【請求項９】 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７記載の方法。 - 【請求項１０】 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。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001305566A JP3963686B2 (ja) | 2001-10-01 | 2001-10-01 | カーボンナノチューブゲート高電子移動度トランジスタ、及びその製造方法 |
| US10/107,480 US7084507B2 (en) | 2001-05-02 | 2002-03-28 | Integrated circuit device and method of producing the same |
| US11/448,805 US7332810B2 (en) | 2001-05-02 | 2006-06-08 | Integrated circuit device and method of producing the same |
| US11/963,511 US7923283B2 (en) | 2001-05-02 | 2007-12-21 | Integrated circuit device and method of producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001305566A JP3963686B2 (ja) | 2001-10-01 | 2001-10-01 | カーボンナノチューブゲート高電子移動度トランジスタ、及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003109974A true JP2003109974A (ja) | 2003-04-11 |
| JP3963686B2 JP3963686B2 (ja) | 2007-08-22 |
Family
ID=19125337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001305566A Expired - Fee Related JP3963686B2 (ja) | 2001-05-02 | 2001-10-01 | カーボンナノチューブゲート高電子移動度トランジスタ、及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3963686B2 (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005203601A (ja) * | 2004-01-16 | 2005-07-28 | Yuichi Ochiai | 量子ポイントコンタクト、量子ドット、量子細線、メモリ素子、及び量子コンピュータ |
| JP2006228864A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Nec Corp | Ｔ型構造のナノチューブおよび電界効果トランジスタ並びにそれらの製造方法 |
| JP2007059637A (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Fujitsu Ltd | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
| JP2007188984A (ja) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Fujitsu Ltd | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
| KR100811266B1 (ko) | 2006-09-01 | 2008-03-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 하드 마스크를 이용한 선택적 식각 방법 및 이를 이용한메모리 소자의 소자분리 형성 방법 |
| JP2008140935A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置 |
| US7692238B2 (en) | 2003-05-22 | 2010-04-06 | Fujitsu Limited | Field effect transistor and its manufacturing method |
| JP2013145904A (ja) * | 2013-03-04 | 2013-07-25 | Fujitsu Ltd | 電界効果型トランジスタの製造方法 |
| US8502277B2 (en) | 2003-08-29 | 2013-08-06 | Japan Science And Technology Agency | Field-effect transistor, single-electron transistor and sensor using the same |
| KR101399347B1 (ko) | 2013-06-04 | 2014-05-27 | 고려대학교 산학협력단 | 탄소나노튜브 이용한 나노 채널 제조 방법 및 이를 이용한 나노 구조물 |
| JP2016058566A (ja) * | 2014-09-10 | 2016-04-21 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 電子半透鏡デバイス |
| WO2016099668A1 (en) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | Northrop Grumman Systems Corporation | Cobalt-carbon eutectic metal alloy ohmic contact for carbon nanotube field effect transistors |
-
2001
- 2001-10-01 JP JP2001305566A patent/JP3963686B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7692238B2 (en) | 2003-05-22 | 2010-04-06 | Fujitsu Limited | Field effect transistor and its manufacturing method |
| US7883968B2 (en) | 2003-05-22 | 2011-02-08 | Fujitsu Limited | Field effect transistor and its manufacturing method |
| US8502277B2 (en) | 2003-08-29 | 2013-08-06 | Japan Science And Technology Agency | Field-effect transistor, single-electron transistor and sensor using the same |
| US9506892B2 (en) | 2003-08-29 | 2016-11-29 | Japan Science And Technology Agency | Field-effect transistor, single-electron transistor and sensor using the same |
| US8772099B2 (en) | 2003-08-29 | 2014-07-08 | Japan Science And Technology Agency | Method of use of a field-effect transistor, single-electron transistor and sensor |
| US8766326B2 (en) | 2003-08-29 | 2014-07-01 | Japan Science And Technology Agency | Field-effect transistor, single-electron transistor and sensor |
| JP2005203601A (ja) * | 2004-01-16 | 2005-07-28 | Yuichi Ochiai | 量子ポイントコンタクト、量子ドット、量子細線、メモリ素子、及び量子コンピュータ |
| JP2006228864A (ja) * | 2005-02-16 | 2006-08-31 | Nec Corp | Ｔ型構造のナノチューブおよび電界効果トランジスタ並びにそれらの製造方法 |
| JP2007059637A (ja) * | 2005-08-25 | 2007-03-08 | Fujitsu Ltd | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
| JP2007188984A (ja) * | 2006-01-12 | 2007-07-26 | Fujitsu Ltd | 電界効果型トランジスタ及びその製造方法 |
| KR100811266B1 (ko) | 2006-09-01 | 2008-03-07 | 주식회사 하이닉스반도체 | 하드 마스크를 이용한 선택적 식각 방법 및 이를 이용한메모리 소자의 소자분리 형성 방법 |
| US7927961B2 (en) | 2006-09-01 | 2011-04-19 | Hynix Semiconductor Inc. | Selective etching method and method for forming an isolation structure of a memory device |
| JP2008140935A (ja) * | 2006-11-30 | 2008-06-19 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置 |
| JP2013145904A (ja) * | 2013-03-04 | 2013-07-25 | Fujitsu Ltd | 電界効果型トランジスタの製造方法 |
| KR101399347B1 (ko) | 2013-06-04 | 2014-05-27 | 고려대학교 산학협력단 | 탄소나노튜브 이용한 나노 채널 제조 방법 및 이를 이용한 나노 구조물 |
| JP2016058566A (ja) * | 2014-09-10 | 2016-04-21 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 | 電子半透鏡デバイス |
| WO2016099668A1 (en) * | 2014-12-18 | 2016-06-23 | Northrop Grumman Systems Corporation | Cobalt-carbon eutectic metal alloy ohmic contact for carbon nanotube field effect transistors |
| US9401488B2 (en) | 2014-12-18 | 2016-07-26 | Northrop Grumman Systems Corporation | Cobalt-carbon eutectic metal alloy ohmic contact for carbon nanotube field effect transistors |
| US9570695B2 (en) | 2014-12-18 | 2017-02-14 | Northrop Grumman Systems Corporation | Carbon mixture ohmic contact for carbon nanotube transistor devices |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3963686B2 (ja) | 2007-08-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7923283B2 (en) | Integrated circuit device and method of producing the same | |
| TWI461350B (zh) | 使用奈米結構物之三極管及其製造方法 | |
| US6774052B2 (en) | Method of making nanotube permeable base transistor | |
| US7883968B2 (en) | Field effect transistor and its manufacturing method | |
| US6759693B2 (en) | Nanotube permeable base transistor | |
| US7361579B2 (en) | Method for selective chemical vapor deposition of nanotubes | |
| KR100571803B1 (ko) | 수소로 기능화된 반도체 탄소나노튜브를 포함하는 전자 소자 및 그 제조방법 | |
| US7553472B2 (en) | Nanotube forming methods | |
| US20050215049A1 (en) | Semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| KR100827524B1 (ko) | 반도체 소자의 제조 방법 | |
| JP3963686B2 (ja) | カーボンナノチューブゲート高電子移動度トランジスタ、及びその製造方法 | |
| JP2002329723A (ja) | 集積回路装置及び集積回路装置製造方法 | |
| JP4974263B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP5157074B2 (ja) | 電界効果トランジスタ及びその製造方法 | |
| TWI552191B (zh) | Connection structure and manufacturing method thereof, semiconductor device | |
| US6204102B1 (en) | Method of fabricating compound semiconductor devices using lift-off of insulating film | |
| JP2007081371A (ja) | 不定形高電子移動度トランジスタの製造方法 | |
| JP2004532523A (ja) | ヘテロ構造のコンポーネント | |
| JP4225716B2 (ja) | 円筒状多層構造体による半導体装置 | |
| JP4234348B2 (ja) | パターン間配線形成法 | |
| KR101399347B1 (ko) | 탄소나노튜브 이용한 나노 채널 제조 방법 및 이를 이용한 나노 구조물 | |
| TWI744188B (zh) | 鰭式場效電晶體裝置和其形成方法 | |
| KR20020095800A (ko) | 카본나노튜브의 수평 성장 방법 | |
| US20060102889A1 (en) | Tri-gated molecular field effect transistor and method of fabricating the same | |
| KR100434271B1 (ko) | 탄소나노튜브 길이별 제조방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040915 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050811 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050830 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051031 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20070424 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20070522 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110601 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120601 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120601 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130601 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140601 Year of fee payment: 7 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |