JP2010208925A

JP2010208925A - Method for producing semiconductor nanowire, and semiconductor device

Info

Publication number: JP2010208925A
Application number: JP2009059972A
Authority: JP
Inventors: Shunsuke Okochi; 俊介大河内
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-03-12
Filing date: 2009-03-12
Publication date: 2010-09-24

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To produce uniformly directed nanowires stably at high reproducibility without any restriction on the thickness, etc. of a thin film for separation in a nanowire formation method using liquid metal drops as growth seeds. <P>SOLUTION: There is provided a method for producing semiconductor nanowires 44 which comprises a step of forming a thin film 43 comprising a noncrystalline material on a substrate 42 made from a semiconductor, a step of forming liquid metal drops 41 on the thin film 43, and a step of effecting the crystal growth of semiconductor nanowires 44 made from the semiconductor by using the liquid metal drops 41 as growth seeds, wherein the thin film 43 is made from a material chemically reactive with the liquid metal drops 41. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ナノワイヤの製造方法及び半導体装置に関し、特に、エミッター材料や超微細デバイス材料など工業的な応用が期待されている半導体ナノワイヤの製造方法及び半導体装置に関するものである。 The present invention relates to a semiconductor nanowire manufacturing method and a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor nanowire manufacturing method and a semiconductor device that are expected to be industrially applied such as an emitter material and an ultrafine device material.

ナノワイヤは、一次元構造であるためにその物理的特性を理論的に説明し易い。従って、物性理論の検証を行ったり、将来的には理論的にナノワイヤを設計したりすることができる可能性があり非常に興味深い。 Since the nanowire has a one-dimensional structure, its physical characteristics are easy to explain theoretically. Therefore, it is very interesting that the physical property theory can be verified and nanowires can be theoretically designed in the future.

また、次世代の超大規模集積回路のための構成要素としても適用の可能性があり、その製造方法が確立されれば、ナノワイヤにより電子を一個ずつ流す単電子素子、量子コンピュータメモリ等への途も開ける可能性がある。 It can also be applied as a component for next-generation ultra-large scale integrated circuits, and once its manufacturing method is established, it can be applied to single-electron devices, quantum computer memories, etc. that flow electrons one by one through nanowires. May also open.

このような背景のもと、数ナノメートル（10^-9ｍ）オーダーの極小構造体として、カーボンナノチューブが発見されて以来、既に発見されていたシリコン（Ｓｉ）やゲルマニウム（Ｇｅ）などの微小構造体に注目が集まっている。 Against this background, microstructures such as silicon (Si) and germanium (Ge) that have already been discovered since the discovery of carbon nanotubes as a nanostructure of the order of several nanometers (10 ^-9 m) Attention has been focused on the body.

従来の金属系の微小構造体としては、棒状のシリコンナノワイヤ結晶（ウイスカ）(Wagner and Ellis, Applied Physics Letters 第4巻89頁(1964))（非特許文献１)や、シリコンナノワイヤまたは円錐形状のゲルマニウムナノワイヤ及びガリウム砒素（ＧａＡｓ）ナノワイヤなどのナノ構造体などが挙げられる。これらのナノチューブやナノワイヤ構造体はエミッター材料や超微細デバイス材料など工業的な応用性が極めて高く、これからのナノテクノロジーを支えていく重要な材料として期待されている。 Conventional metal-based microstructures include rod-shaped silicon nanowire crystals (whiskers) (Wagner and Ellis, Applied Physics Letters Vol. 4, p. 89 (1964)) (non-patent document 1), silicon nanowires or conical shapes. Examples include nanostructures such as germanium nanowires and gallium arsenide (GaAs) nanowires. These nanotubes and nanowire structures have extremely high industrial applicability, such as emitter materials and ultra-fine device materials, and are expected as important materials that will support future nanotechnology.

上述の非特許文献１によると、従来のシリコンやゲルマニウムなどのナノ構造体は、気相-液相-固相(Vapor - Liquid - Solid)反応を用いて作製されている。VLS成長とは1964年Bell研のWagnerとEllisにより報告されたウイスカ（ナノワイヤ）の成長機構である。 According to Non-Patent Document 1 described above, conventional nanostructures such as silicon and germanium are produced using a vapor-liquid-solid reaction. VLS growth is a whisker (nanowire) growth mechanism reported by Wagner and Ellis at Bell Lab in 1964.

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、半導体基板（シリコン単結晶）１２上に金粒子（金の微小体）１１を配置した後、昇温すると、金とシリコンの合金融液ができる。さらにこの状態で、気相状の四塩化珪素と水素を供給し反応させると、気流界面反応により合金融液中にシリコンの形で取り込まれ、合金融液中でシリコンの過飽和現象がおきる。そして、融液と半導体基板１２の界面に、過剰のシリコンが析出し、単結晶である半導体ウイスカ（シリコンウイスカ）１３が形成される。この３つの相を含んだ結晶成長機構のVapor‐Liquid‐Solidの略号でVLS成長と呼ばれている。 As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), when gold particles (gold microparticles) 11 are placed on a semiconductor substrate (silicon single crystal) 12, and then the temperature is raised, a combined financial solution of gold and silicon is obtained. it can. Further, when vapor phase silicon tetrachloride and hydrogen are supplied and reacted in this state, silicon is taken into the combined liquid by the airflow interface reaction, and a supersaturation phenomenon of silicon occurs in the combined liquid. Then, excess silicon is deposited at the interface between the melt and the semiconductor substrate 12 to form a single crystal semiconductor whisker (silicon whisker) 13. Vapor-Liquid-Solid is an abbreviation for crystal growth mechanism including these three phases and is called VLS growth.

近年、金の微小体の代わりに金属液滴を使用してナノワイヤを作製する手法が報告されている（Morral他、Applied Physics Letters 第92巻063112頁(2008)）（非特許文献２）。 In recent years, a technique for producing nanowires using metal droplets instead of gold microscopic bodies has been reported (Morral et al., Applied Physics Letters 92: 063112 (2008)) (Non-patent Document 2).

図２（ａ）及び（ｂ）に示すように、Morralらは、半導体基板（GaAs基板）２２上に酸化珪素から成る薄膜２３を堆積した試料を用い、その上にGaの金属液滴２１を形成し、分子線エピタキシ（MBE）法によりGaとAsを供給することによりGa液滴が存在している場所にGaAsの半導体ワイヤ（ナノワイヤ）２４が形成されることを見出した。 As shown in FIGS. 2A and 2B, Morral et al. Used a sample in which a thin film 23 made of silicon oxide was deposited on a semiconductor substrate (GaAs substrate) 22, and formed Ga metal droplets 21 thereon. It was found that by supplying Ga and As by molecular beam epitaxy (MBE) method, a GaAs semiconductor wire (nanowire) 24 is formed where Ga droplets are present.

これは、Ga金属液滴２１を酸化珪素薄膜２３上に孤立させ、そこにGaとAsを供給することにより、気相-液相-固相の平衡状態を作り出し、VLS成長によりGaAsナノワイヤ２４の形成を実現させているものである。 This is because the Ga metal droplet 21 is isolated on the silicon oxide thin film 23 and Ga and As are supplied thereto, thereby creating a gas phase-liquid phase-solid phase equilibrium state. The formation is realized.

しかしながら、図３に示すように、ナノワイヤ形成工程において、Ga金属は酸化珪素薄膜上に孤立しているため、半導体基板３２上の半導体ナノワイヤ３１の形成方向は一意に定まらず制御できないという問題点がある。 However, as shown in FIG. 3, in the nanowire forming process, Ga metal is isolated on the silicon oxide thin film, so that the formation direction of the semiconductor nanowire 31 on the semiconductor substrate 32 is not uniquely determined and cannot be controlled. is there.

このナノワイヤの形成方向を制御するためには、金属液滴に何らかの方法で基板結晶格子の情報を与える必要がある。Morralらは、酸化珪素薄膜の厚さを薄くすることによりこれを実現した。 In order to control the formation direction of the nanowire, it is necessary to give information on the substrate crystal lattice to the metal droplet by some method. Morral et al. Achieved this by reducing the thickness of the silicon oxide thin film.

通常、酸化珪素薄膜にはピンホールが形成されることが多く、この薄膜中に存在しているピンホールを通じて基板結晶と微小領域で金属液滴が接し、結合することにより、基板格子の情報を受け取り、基板の結晶方位に依存したある方向に揃ったナノワイヤが形成できる。 Normally, pinholes are often formed in a silicon oxide thin film, and metal droplets come into contact with the substrate crystal in a minute region through the pinholes existing in this thin film, and are combined to obtain information on the substrate lattice. Nanowires that are received and aligned in a certain direction depending on the crystal orientation of the substrate can be formed.

ただし、このピンホールの形成位置、および、金属液滴の形成位置はともにランダムであり、両者の形成位置が一致した場合のみ、その場所で方向のそろったナノワイヤが形成可能となる。また、酸化珪素薄膜の厚さが厚くなった場合もピンホールが基板まで貫通していないことが多く、方向のそろったナノワイヤは形成されない。ナノワイヤが基板の結晶格子の情報を受け継ぐために成長核を基板格子の影響が及ぶ20nm以下の距離に配置する必要があり、酸化珪素薄膜の厚さおよび材質に制約がある。 However, the pinhole formation position and the metal droplet formation position are both random, and a nanowire with a uniform orientation can be formed only when the formation positions of the two coincide. Also, when the thickness of the silicon oxide thin film is increased, the pinhole often does not penetrate to the substrate, so that nanowires with uniform orientation are not formed. In order for the nanowire to inherit the information of the crystal lattice of the substrate, it is necessary to arrange the growth nuclei at a distance of 20 nm or less that is affected by the substrate lattice, and there are restrictions on the thickness and material of the silicon oxide thin film.

また、ナノワイヤに関連する技術として、例えば、特開２００３−２８００号公報（特許文献１）、特開２００８−１００３３５号公報（特許文献２）、特開平８−８４４２号公報（特許文献３）等がある。 Further, as technologies related to nanowires, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-2800 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-1000033 (Patent Document 2), Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-8442 (Patent Document 3), etc. There is.

特開２００３−２８００号公報JP 2003-2800 A 特開２００８−１００３３５号公報JP 2008-100300A 特開平８−８４４２号公報JP-A-8-8442

Wagner and Ellis, Applied Physics Letters 第4巻89頁(1964)Wagner and Ellis, Applied Physics Letters Vol. 4, p. 89 (1964) Morral他、Applied Physics Letters 第92巻063112頁(2008)Morral et al., Applied Physics Letters 92: 063112 (2008)

そこで、本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、金属液滴を成長核として用いるナノワイヤ形成法において、隔絶のための薄膜の厚さ等の制限無くかつ方向の揃ったナノワイヤを安定的にかつ再現性よく製造することにある。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and its purpose is to limit the thickness of a thin film for isolation in a nanowire formation method using metal droplets as growth nuclei. The object is to stably and reproducibly produce nanowires with no orientation.

本発明の半導体ナノワイヤの製造方法は、半導体から成る基板上に非結晶から成る薄膜を形成する工程と、上記薄膜上に金属液滴を形成する工程と、上記金属液滴を成長核として上記半導体から成る半導体ナノワイヤを結晶成長する工程とを有し、上記薄膜は上記金属液滴と化学反応する材料から成る。 The method for producing a semiconductor nanowire according to the present invention includes a step of forming an amorphous thin film on a semiconductor substrate, a step of forming a metal droplet on the thin film, and the semiconductor using the metal droplet as a growth nucleus. Crystal growth of a semiconductor nanowire comprising: the thin film is made of a material that chemically reacts with the metal droplets.

また、本発明の半導体装置は、半導体から成る基板と、上記基板上に形成された非結晶から成る薄膜と、上記薄膜に局所的に形成された複数の穴部と、上記複数の穴部に形成された上記半導体から成る複数の半導体ナノワイヤとを有し、上記半導体ナノワイヤの形成位置は意図的に制御され、かつ上記半導体ナノワイヤは互いに方向が揃っている。 According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a semiconductor substrate; an amorphous thin film formed on the substrate; a plurality of holes locally formed in the thin film; and the plurality of holes. A plurality of semiconductor nanowires made of the semiconductor formed, the formation positions of the semiconductor nanowires are intentionally controlled, and the semiconductor nanowires are aligned with each other.

本発明によれば、金属液滴を成長核として用いるナノワイヤ形成法において、隔絶のための薄膜の厚さ等の制限無くかつ方向の揃ったナノワイヤを安定的にかつ再現性よく製造することができる。 According to the present invention, in a nanowire formation method using metal droplets as growth nuclei, nanowires with uniform orientation can be stably and reproducibly produced without any limitation on the thickness of the thin film for isolation. .

（ａ）及び（ｂ）は、金微小体によるナノウイスカの形成法を示す工程図である。(A) And (b) is process drawing which shows the formation method of the nano whisker by a gold microbody. （ａ）及び（ｂ）は、金属液滴によるナノワイヤの形成法を示す工程図である。(A) And (b) is process drawing which shows the formation method of the nanowire by a metal droplet. 金属液滴によるナノワイヤ形成例を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the example of nanowire formation by a metal droplet. （ａ）〜（ｃ）は、本発明による金属液滴を用いたナノワイヤの形成法を示す工程図である。(A)-(c) is process drawing which shows the formation method of the nanowire using the metal droplet by this invention. 本発明による形成位置を制御したナノワイヤ形成法の原理図である。It is a principle diagram of a nanowire forming method in which the forming position is controlled according to the present invention.

以下、本発明の実施形態について説明する。なお、これはあくまでも一例であって、本発明の技術的範囲はこれに限られるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. This is merely an example, and the technical scope of the present invention is not limited to this.

本発明者は、半導体基板と金属液滴の隔絶のための薄膜材料を微小な金属液滴により選択的に除去可能な材料で構成することにより、薄膜の厚さを局所的に制御可能であることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventor can locally control the thickness of the thin film by forming the thin film material for isolating the semiconductor substrate from the metal droplet with a material that can be selectively removed by the fine metal droplet. As a result, the present invention has been completed.

金属液滴を成長核として用いるナノワイヤ形成法において、半導体から成る基板上に非結晶から成る薄膜を形成する工程と、前記薄膜上に金属液滴を形成する工程と、前記半導体から成るナノワイヤを結晶成長する工程において、非結晶から成る薄膜として、金属液滴と化学反応する材料から成る薄膜を用いて半導体ナノワイヤを形成する。 In a nanowire formation method using metal droplets as growth nuclei, a step of forming an amorphous thin film on a semiconductor substrate, a step of forming metal droplets on the thin film, and crystallizing the semiconductor nanowires In the growing process, a semiconductor nanowire is formed using a thin film made of a material that chemically reacts with a metal droplet as a thin film made of an amorphous material.

特に、非結晶から成る薄膜として、酸化アルミニウム（Al2O3）もしくは酸化ガリウム（Ga2O3）を用い、金属液滴としてガリウムを用いることにより半導体ナノワイヤを形成する。 In particular, a semiconductor nanowire is formed by using aluminum oxide (Al 2 O 3) or gallium oxide (Ga 2 O 3) as the amorphous thin film and using gallium as the metal droplet.

また、前記酸化アルミニウム（Al2O3）を毎分1nm以下の速度で成膜した薄膜を使用することにより半導体ナノワイヤを金属液滴が形成された位置に確実に形成することができる。 In addition, by using a thin film in which the aluminum oxide (Al2O3) is formed at a rate of 1 nm or less per minute, the semiconductor nanowire can be reliably formed at the position where the metal droplet is formed.

さらに、金属液滴の形成位置を意図的に制御し、半導体ナノワイヤの形成位置を一意に決定することにより新たな機能を有する素子が作製可能となる。その際、金属液滴の形成位置を制御するためには収束イオンビームもしくは走査プローブ顕微鏡を用いることにより、液滴金属の位置制御形成がより確実となる。 Furthermore, an element having a new function can be manufactured by intentionally controlling the formation position of the metal droplet and uniquely determining the formation position of the semiconductor nanowire. At this time, in order to control the formation position of the metal droplet, the focused metal beam or the scanning probe microscope is used, so that the position control formation of the droplet metal becomes more reliable.

上述のように、本発明では、金属液滴を成長核として用いるナノワイヤ形成法において、隔絶のための薄膜の厚さ等の制限無くかつ方向の揃ったナノワイヤを安定にかつ再現性よく作製するために、金属液滴と半導体基板を隔絶する薄膜として、金属液滴と化学反応する材料から成る薄膜を用いる。薄膜の厚さを局所的に液滴の位置のみ薄くできれば、液滴と半導体基板の干渉の程度を局所的に制御可能であるからである。 As described above, according to the present invention, in the nanowire formation method using metal droplets as growth nuclei, in order to stably and reproducibly produce nanowires with uniform orientation without limitation of the thickness of the thin film for isolation. Further, a thin film made of a material that chemically reacts with the metal droplet is used as a thin film that separates the metal droplet from the semiconductor substrate. This is because, if the thickness of the thin film can be locally reduced only at the position of the droplet, the degree of interference between the droplet and the semiconductor substrate can be locally controlled.

そのための薄膜の例としては、金属液滴の材質をGaとすれば、GaによりエッチングされるAlを含有する非結晶薄膜（たとえばAl2O3）やGaと反応して形態が変化する材料から成る薄膜（たとえばGa2O3）が有効である。前者の場合、Gａと薄膜に含まれているＡｌは化学反応を起こし局所的に薄膜を除去可能である。また後者の場合、Ga2O3＋４Ga→３Ga2Oの化学反応に従い、強固な酸化膜であるGa2O3薄膜は、MBE成長時のAs雰囲気中での熱処理により容易に脱離するGa2O薄膜に改質され、局所的に除去される。 For example, if the material of the metal droplet is Ga, an amorphous thin film containing Al that is etched by Ga (for example, Al2O3) or a thin film made of a material that changes its form by reacting with Ga (for example, Ga) For example, Ga2O3) is effective. In the former case, Ga and Al contained in the thin film cause a chemical reaction, and the thin film can be locally removed. In the latter case, the Ga2O3 thin film, which is a strong oxide film, is modified into a Ga2O thin film that is easily desorbed by heat treatment in an As atmosphere during MBE growth, following the chemical reaction of Ga2O3 + 4Ga → 3Ga2O, and removed locally. Is done.

これらの材料から成る薄膜を用いて、液滴金属位置の薄膜の厚さを局所的に制御し、基板情報をナノワイヤへ伝達するようにして金属液滴を形成核とする薄膜上でのVLS成長を行えば、形成方向の揃った半導体ナノワイヤが安定にかつ再現性よく作製することが可能である。 Using thin films made of these materials, the thickness of the thin film at the position of the droplet metal is controlled locally, and the substrate information is transmitted to the nanowire so that the metal droplet is formed as a nucleus for VLS growth As a result, it is possible to stably and reproducibly produce semiconductor nanowires having the same formation direction.

図４に、本発明による金属液滴を用いた半導体ナノワイヤ形成法の工程図を示す。 FIG. 4 shows a process diagram of a semiconductor nanowire forming method using metal droplets according to the present invention.

まず、半導体基板４２上に非結晶材料から成る薄膜４３を形成する。この場合、薄膜４３の材質は、前述のGaによりエッチングされるAlを含有する非結晶薄膜もしくはGaにより改質が可能なGa酸化膜から成る。この薄膜４３を堆積した半導体基板４２上にGaから成る金属液滴４１を形成する（図４（ａ）参照）。 First, a thin film 43 made of an amorphous material is formed on the semiconductor substrate 42. In this case, the material of the thin film 43 is composed of the above-described amorphous thin film containing Al etched by Ga or a Ga oxide film that can be modified by Ga. A metal droplet 41 made of Ga is formed on the semiconductor substrate 42 on which the thin film 43 is deposited (see FIG. 4A).

そうすると、前述のように薄膜４３はGaから成る金属液滴４１によって化学反応を起こし、その結果、薄膜４３は浸食され、ナノメートルサイズの穴が形成される（図４（ｂ）参照）。 Then, as described above, the thin film 43 undergoes a chemical reaction by the metal droplet 41 made of Ga. As a result, the thin film 43 is eroded and nanometer-sized holes are formed (see FIG. 4B).

この浸食の深さは、薄膜４３の厚さに応じて金属液滴４１の大きさを変化させることにより制御可能であり、これに続く気相の半導体材料の供給により、方向の揃った半導体ナノワイヤ４４が形成される（図４（ｃ）参照）。この際、図４（ｃ）に示すように、半導体ナノワイヤ４４の先端には、金属液滴４１が形成される。 The depth of this erosion can be controlled by changing the size of the metal droplet 41 in accordance with the thickness of the thin film 43, and the semiconductor nanowires aligned in the direction by the subsequent supply of the vapor phase semiconductor material. 44 is formed (see FIG. 4C). At this time, as shown in FIG. 4C, a metal droplet 41 is formed at the tip of the semiconductor nanowire 44.

また、これらに加えて、Gaから成る金属液滴４１の形成位置を何らかの手法で制御すれば、方向のみならず位置も制御された半導体ナノワイヤ４４が形成可能である（図５参照）。このための手法としては、Ga液体金属イオン源を有する集束イオンビーム法によりGaを堆積する手法や、原子間力顕微鏡用の特殊なプローブを用いた手法（Ohkouchi 他Thin Solid Films 第464-465巻233頁 (2004)）（非特許文献３）も有効である。 In addition to these, if the formation position of the metal droplet 41 made of Ga is controlled by any method, the semiconductor nanowire 44 in which not only the direction but also the position is controlled can be formed (see FIG. 5). This can be achieved by depositing Ga using a focused ion beam method with a Ga liquid metal ion source or using a special probe for atomic force microscopy (Ohkouchi et al., Thin Solid Films Vol. 464-465). 233 (2004)) (Non-Patent Document 3) is also effective.

ここで、本手法の概念図を図５に示す。 Here, the conceptual diagram of this method is shown in FIG.

集束イオンビーム法は、通常、液体金属イオン源５２から放出されるGaをイオン化し、そのイオンを加速し、ビームを集束させて基板等に照射し、ナノメートルサイズの微細構造を作製するものである。このGaイオンの照射エネルギーを下げ、照射密度を上げることにより、照射領域にGaを局所的に析出させ、Gaから成る金属液滴の２次元配列を得ることが可能である。 In the focused ion beam method, Ga emitted from the liquid metal ion source 52 is usually ionized, the ions are accelerated, the beam is focused and irradiated onto a substrate or the like to produce a nanometer-sized fine structure. is there. By reducing the irradiation energy of the Ga ions and increasing the irradiation density, it is possible to locally precipitate Ga in the irradiation region and obtain a two-dimensional array of metal droplets made of Ga.

この金属液滴列５１をナノワイヤの形成核として使用する。Gaの照射位置は、通常数十ナノメートルオーダーで制御可能であるので、この機構を用いて堆積させたGaを使用することによって、形成位置が制御された半導体ナノワイヤ４４が形成可能である。 This metal droplet row 51 is used as a nanowire formation nucleus. Since the irradiation position of Ga is usually controllable on the order of several tens of nanometers, the semiconductor nanowire 44 whose formation position is controlled can be formed by using Ga deposited using this mechanism.

また、さらに上記非特許文献３に記載の原子間力顕微鏡（AFM）用の特殊なプローブを用いた手法を応用すれば、更に微小領域での半導体ナノワイヤの形成位置が制御可能になる。この場合、金属液滴の形成位置は、ＡＦＭの走査機構により決定されるため、ナノメータスケールで制御可能であり、集束イオンビームによる金属液滴よりも微小な領域で金属液滴の形成位置が制御可能である。 Furthermore, if a technique using a special probe for an atomic force microscope (AFM) described in Non-Patent Document 3 is applied, the formation position of the semiconductor nanowire in a minute region can be further controlled. In this case, the formation position of the metal droplet is determined by the scanning mechanism of the AFM, so it can be controlled on the nanometer scale, and the formation position of the metal droplet is controlled in a region smaller than the metal droplet by the focused ion beam. Is possible.

これらの手法により、半導体ナノワイヤの形成位置を制御し、新たなナノメートルオーダーの構造体を作製することが可能となる。たとえば、２次元周期的に半導体ナノワイヤを並べることにより、新たな物理特性を有するフォトニック結晶を作製することも可能である。また、規則的に半導体ナノワイヤを配列し、特定の機能を有するエミッター等を作製することも可能となる。ただし、本手法の適用範囲はこれらに限られない。 By these methods, it is possible to control the formation position of the semiconductor nanowire and to produce a new nanometer-order structure. For example, it is possible to produce a photonic crystal having new physical characteristics by arranging semiconductor nanowires two-dimensionally periodically. In addition, it is possible to regularly arrange semiconductor nanowires to produce an emitter having a specific function. However, the scope of application of this method is not limited to these.

以下、本発明による半導体ナノワイヤの製造方法の実施例について述べる。 Examples of the method for producing semiconductor nanowires according to the present invention will be described below.

（第１の実施例）
図４を参照して、本発明による液滴金属を用いたナノワイヤの製造方法の実施例について説明する。 (First embodiment)
With reference to FIG. 4, the Example of the manufacturing method of the nanowire using the droplet metal by this invention is described.

まず、ＧａＡｓから成る半導体基板４２上に酸化アルミニウムから成る薄膜４３をスパッタリング法により堆積する。この場合、膜厚は50nmで成膜レートは1μm/hで堆積を行った。 First, a thin film 43 made of aluminum oxide is deposited on a semiconductor substrate 42 made of GaAs by a sputtering method. In this case, deposition was performed at a film thickness of 50 nm and a film formation rate of 1 μm / h.

次に、この試料を分子線エピタキシ（MBE）装置に導入し、超高真空雰囲気下、基板温度50℃で供給量5原子層分のGaの堆積を行った。Gaの融点は30℃であるので、堆積されたGaはこの堆積温度では液体であり、表面張力により直径数十nm程度の金属液滴４１の形態となる（図４（ａ）参照）。 Next, the sample was introduced into a molecular beam epitaxy (MBE) apparatus, and Ga was supplied for 5 atomic layers at a substrate temperature of 50 ° C. in an ultrahigh vacuum atmosphere. Since the melting point of Ga is 30 ° C., the deposited Ga is liquid at this deposition temperature, and takes the form of metal droplets 41 having a diameter of about several tens of nm due to surface tension (see FIG. 4A).

薄膜４３の材料である酸化アルミニウムは、GaによりエッチングされるAlを含有する非結晶薄膜であるため、酸化アルミニウムから成る薄膜４３はGaから成る金属液滴４１によって化学反応を起こす。この結果、薄膜４３は浸食され、ナノメートルサイズの穴が形成される（図４（ｂ）参照）。 Since the aluminum oxide which is the material of the thin film 43 is an amorphous thin film containing Al etched by Ga, the thin film 43 made of aluminum oxide causes a chemical reaction by the metal droplet 41 made of Ga. As a result, the thin film 43 is eroded and a nanometer-sized hole is formed (see FIG. 4B).

この浸食の深さは、半導体基板４２の表面近傍まで達し、これに続く気相の半導体材料の供給により、方向の揃った半導体ナノワイヤ４４が形成された（図４（ｃ）参照）。 The depth of this erosion reached the vicinity of the surface of the semiconductor substrate 42, and semiconductor nanowires 44 aligned in the direction were formed by the subsequent supply of the vapor phase semiconductor material (see FIG. 4C).

（第２の実施例）
第２の実施例は、薄膜４３の材料として、酸化ガリウム（Ga2O3）を使用したものであり、金属液滴４１を形成後の半導体ナノワイヤの製造工程は第１の実施例と同様である。 (Second embodiment)
In the second embodiment, gallium oxide (Ga2O3) is used as the material of the thin film 43, and the manufacturing process of the semiconductor nanowire after forming the metal droplet 41 is the same as that of the first embodiment.

第１の実施例と同様に、図４を用いて本発明による液滴金属を用いたナノワイヤの製造方法の実施例について説明する。 As in the first embodiment, an embodiment of a method for manufacturing a nanowire using a droplet metal according to the present invention will be described with reference to FIG.

第２の実施例の場合、GaAsから成る半導体基板４２をMBE装置を備えた真空室へ導入し、As雰囲気下で熱処理することにより半導体基板４２の表面に形成されている自然酸化膜を除去する。 In the case of the second embodiment, the semiconductor substrate 42 made of GaAs is introduced into a vacuum chamber equipped with an MBE apparatus, and the natural oxide film formed on the surface of the semiconductor substrate 42 is removed by heat treatment in an As atmosphere. .

次に、この半導体基板４２を真空トンネルで結合された別の真空室へ移動させる。本実施例を実現した製造装置は、複数の超項真空室を具備し、かつ、これらが超高真空の真空トンネルで連結されているため、試料を大気に曝すこと無く連続した処理工程が可能である。 Next, the semiconductor substrate 42 is moved to another vacuum chamber connected by a vacuum tunnel. The manufacturing apparatus that realizes this embodiment has a plurality of ultra-high vacuum chambers, and these are connected by an ultra-high vacuum vacuum tunnel, enabling continuous processing steps without exposing the sample to the atmosphere. It is.

次に、試料を移動した別の真空室に純度99.9999％の酸素を１気圧になるまで導入し、真空室全体を酸素で充満させる。この状態で、真空室に設けられた窓を通じて半導体基板４２と対向した位置に配置したハロゲンランプを用いて出力138mW/cm2のハロゲンランプ光を１時間照射する。この工程によりGaAsから成る半導体基板４２上に酸化膜が形成されることになるが、この成膜条件で製造すると、薄膜４３の主成分である酸化膜のほとんどはGa2O3となる。 Next, oxygen with a purity of 99.9999% is introduced into another vacuum chamber to which the sample has moved until it reaches 1 atm, and the entire vacuum chamber is filled with oxygen. In this state, a halogen lamp light having an output of 138 mW / cm 2 is irradiated for 1 hour using a halogen lamp disposed at a position facing the semiconductor substrate 42 through a window provided in the vacuum chamber. By this process, an oxide film is formed on the semiconductor substrate 42 made of GaAs. However, when manufactured under this film forming condition, most of the oxide film which is the main component of the thin film 43 becomes Ga2O3.

そして、この試料を真空トンネルを介して再び分子線エピタキシ（MBE）装置を具備した真空室へ導入し、超高真空雰囲気下、基板温度50℃で供給量5原子層分のGaの堆積を行いGaの金属液滴４１を作製した。すると金属液滴４１が接している部分の強固な酸化膜であるGa2O3薄膜は、Ga2O3＋４Ga→３Ga2Oの化学反応に従い、MBE装置によるAs雰囲気中での熱処理により容易に脱離するGa2O薄膜に改質され、局所的に除去される。 This sample is introduced again into a vacuum chamber equipped with a molecular beam epitaxy (MBE) device through a vacuum tunnel, and Ga is deposited for 5 atomic layers at a substrate temperature of 50 ° C in an ultra-high vacuum atmosphere. Ga metal droplets 41 were prepared. Then, the Ga2O3 thin film, which is a strong oxide film in contact with the metal droplet 41, is modified into a Ga2O thin film that can be easily desorbed by heat treatment in an As atmosphere using an MBE device according to the chemical reaction of Ga2O3 + 4Ga → 3Ga2O. , Removed locally.

その後、この工程に続き、MBE室における気相の半導体材料の供給により、方向の揃った半導体ナノワイヤ４４が形成された（図４（ｃ）参照）。 Then, following this process, semiconductor nanowires 44 having the same direction were formed by supplying a vapor phase semiconductor material in the MBE chamber (see FIG. 4C).

（第３の実施例）
第３の実施例は、第１の実施例における酸化アルミニウムから成る薄膜４３の成膜条件が異なる以外は第１の実施例と同様であるので、この工程についてのみ説明する。 (Third embodiment)
Since the third embodiment is the same as the first embodiment except that the film forming conditions of the thin film 43 made of aluminum oxide in the first embodiment are different, only this step will be described.

第３の実施例に使用した酸化アルミニウムから成る薄膜４３は以下の条件より電子ビーム蒸着法により作製した。半導体基板４２を装置へ導入した後、半導体基板４２上での実行的な成膜速度が毎分1nm以下になる条件で100nmの酸化アルミニウムから成る薄膜４３の堆積を行った。具体的には、低速での成膜速度を精度よく制御するために、蒸着源と半導体基板４２を斜めに対向させ、実効的な成膜速度を低減させた。 The thin film 43 made of aluminum oxide used in the third embodiment was produced by the electron beam evaporation method under the following conditions. After the semiconductor substrate 42 was introduced into the apparatus, a thin film 43 made of 100 nm aluminum oxide was deposited under the condition that the effective film formation rate on the semiconductor substrate 42 was 1 nm or less per minute. Specifically, in order to accurately control the deposition rate at a low speed, the deposition source and the semiconductor substrate 42 are obliquely opposed to reduce the effective deposition rate.

本条件で成膜した薄膜４３が形成された試料は、MBEを具備した装置へ導入され、第１の実施例と同様の工程に従いGaAsから成る半導体ナノワイヤ４４を形成した（図４（ｃ）参照）。 The sample on which the thin film 43 formed under these conditions was formed was introduced into an apparatus equipped with MBE, and semiconductor nanowires 44 made of GaAs were formed according to the same steps as in the first embodiment (see FIG. 4C). ).

その際、薄膜４３の厚さは第１の実施例で作製した通常の条件で作製した酸化アルミニウムから成る薄膜４３より厚いにもかかわらず、再現性よく半導体ナノワイヤ４４が形成された。これは、第３の実施例の工程に従い作製された酸化アルミニウムから成る薄膜４３が第１の実施例の工程に従い作製された酸化アルミニウムから成る薄膜４３に比べて多くの欠陥を内包しているためであり、本発明の実施の形態で説明した効果に従い、この特性により金属液滴４１が存在する部分に再現性よく確実に半導体ナノワイヤ４４を作製できるためである。 At that time, the semiconductor nanowire 44 was formed with good reproducibility even though the thickness of the thin film 43 was thicker than that of the thin film 43 made of aluminum oxide produced under the normal conditions produced in the first embodiment. This is because the thin film 43 made of aluminum oxide produced according to the process of the third embodiment contains more defects than the thin film 43 made of aluminum oxide produced according to the process of the first embodiment. This is because, according to the effect described in the embodiment of the present invention, the semiconductor nanowire 44 can be reliably produced with good reproducibility in the portion where the metal droplet 41 exists due to this characteristic.

（第４の実施例）
本実施例では、Ga液滴の形成位置を制御し、方向のみならず位置も制御した半導体ナノワイヤの製造方法について述べる。このための手法としては、Ga液体金属イオン源を有する集束イオンビーム法によりGaを堆積する手法や、非特許文献３に記載のAFM用の特殊なプローブを用いた手法が適用可能である。 (Fourth embodiment)
In this example, a method for manufacturing semiconductor nanowires in which the formation position of Ga droplets is controlled and not only the direction but also the position is described. As a technique for this purpose, a technique of depositing Ga by a focused ion beam method having a Ga liquid metal ion source or a technique using a special probe for AFM described in Non-Patent Document 3 can be applied.

本実施例では、上記非特許文献３に記載のAFM用の特殊なプローブを用いた手法を応用して形成位置を制御した半導体ナノワイヤの製造方法について述べる。 In this example, a method for manufacturing a semiconductor nanowire in which the formation position is controlled by applying a technique using a special probe for AFM described in Non-Patent Document 3 will be described.

まず、ＧａＡｓから成る半導体基板４２上に酸化アルミニウムから成る薄膜４３をスパッタリング法により堆積する。この場合、膜厚は50nmで成膜レートは1μm/hで堆積を行った。この試料を、MBEを具備した真空室と真空トンネルで結合された別の真空室中に備えた真空雰囲気下で動作するAFM装置へと導入した。このAFM装置には前述の特殊なプローブが装備されている。 First, a thin film 43 made of aluminum oxide is deposited on a semiconductor substrate 42 made of GaAs by a sputtering method. In this case, deposition was performed at a film thickness of 50 nm and a film formation rate of 1 μm / h. This sample was introduced into an AFM apparatus operating in a vacuum atmosphere provided in a separate vacuum chamber connected by a vacuum tunnel and a vacuum chamber equipped with MBE. This AFM device is equipped with the special probe described above.

本手法で用いられるプローブはナノジェットプローブとよばれ、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）用に開発された自己検知型のカンチレバーがベースになっている。カンチレバー梁部にはＡＦＭ動作時に原子間力を検知するためのピエゾ薄膜が形成されており、また、端にはピラミッド状の突起部が設けられている。 The probe used in this method is called a nanojet probe and is based on a self-detecting cantilever developed for an atomic force microscope (AFM). The cantilever beam is provided with a piezo thin film for detecting an atomic force during the AFM operation, and a pyramidal protrusion is provided at the end.

カンチレバー先端部の突起は、内部が空洞になっており、その先端部分には、あらかじめ約0.5μｍ径の穴が開けられている。中空内部にはGaがあらかじめ蒸着により充填されており、ナノドットの形成は、このカンチレバーをＡＦＭの機構を用いて、先端を試料表面に近接させ、突起先端と試料を機械的に接触させることにより実現する。 The protrusion at the tip of the cantilever has a hollow inside, and a hole having a diameter of about 0.5 μm is formed in advance at the tip. Ga inside is filled with Ga in advance, and the formation of nanodots is realized by bringing the tip close to the sample surface using the AFM mechanism and mechanically bringing the tip of the protrusion into contact with the sample. To do.

つまり、接触により、突起先端からしみ出したGa先端が局所的に試料表面に接触することにより、試料表面へ堆積する。この形成位置は、ＡＦＭの走査機構により決定されるため、ナノメータスケールで制御可能である。同様のGa金属液滴の形成は、集束イオンビームを用いても可能であるが、大きさおよび形成位置の制御性はやや劣る。 That is, the Ga tip oozing out from the tip of the protrusion is brought into contact with the surface of the sample locally, thereby depositing on the surface of the sample. Since this formation position is determined by the scanning mechanism of the AFM, it can be controlled on a nanometer scale. A similar Ga metal droplet can be formed using a focused ion beam, but the controllability of the size and formation position is slightly inferior.

この特殊プローブを具備したAFM装置により、図５に示すように規則的に２次元状に配列した配列周期200nm、100列×100列のGa金属液滴列５１を作製した。 With the AFM apparatus equipped with this special probe, as shown in FIG. 5, an array period of 200 nm and 100 rows × 100 rows of Ga metal droplet rows 51 arranged in a two-dimensional manner were produced.

その後、この工程に続き、試料をMBEを具備した真空室へ移送し、気相の半導体材料を供給することにより、方向の揃った半導体ナノワイヤ４４を半導体基板４２の特定の領域のみに形成した。 Subsequently, following this step, the sample was transferred to a vacuum chamber equipped with MBE, and a vapor-phase semiconductor material was supplied to form semiconductor nanowires 44 with uniform orientation only in specific regions of the semiconductor substrate 42.

このような２次元周期配列構造の半導体ナノワイヤ列は、ピラー型のフォトニック結晶を作製することも可能であり、規則的に半導体ナノワイヤを配列し、特定の機能を有するエミッター等を作製することも可能である。ただし、本実施例の適用範囲はこれらに限定されることはない。 Such a semiconductor nanowire array having a two-dimensional periodic array structure can also produce a pillar-type photonic crystal, and can regularly arrange semiconductor nanowires to produce an emitter having a specific function. Is possible. However, the application range of the present embodiment is not limited to these.

以上、本発明の実施の形態および実施例について具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明技術的思想に基づく各種の変形が可能である。たとえば、上述の実施の形態および実施例において挙げた数値、物質、原料等はあくまでも例にすぎず、必要に応じてこれらと異なるものを用いても構わない。 Although the embodiments and examples of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and examples, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible. is there. For example, the numerical values, substances, raw materials, and the like given in the above-described embodiments and examples are merely examples, and different ones may be used as necessary.

１１金粒子
１２半導体基板
１３半導体ウイスカ
２１金属液滴
２２半導体基板
２３薄膜
２４半導体ナノワイヤ
３１半導体ナノワイヤ
３２半導体基板
４１金属液滴
４２半導体基板
４３薄膜
４４半導体ナノワイヤ
５１金属液滴列
５２液体金属イオン源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Gold particle 12 Semiconductor substrate 13 Semiconductor whisker 21 Metal droplet 22 Semiconductor substrate 23 Thin film 24 Semiconductor nanowire 31 Semiconductor nanowire 32 Semiconductor substrate 41 Metal droplet 42 Semiconductor substrate 43 Thin film 44 Semiconductor nanowire 51 Metal droplet row 52 Liquid metal ion source

Claims

半導体から成る基板上に非結晶から成る薄膜を形成する工程と、
上記薄膜上に金属液滴を形成する工程と、
上記金属液滴を成長核として上記半導体から成る半導体ナノワイヤを結晶成長する工程とを有し、
上記薄膜は上記金属液滴と化学反応する材料から成ることを特徴とする半導体ナノワイヤの製造方法。 Forming a non-crystalline thin film on a semiconductor substrate;
Forming a metal droplet on the thin film;
Crystal growth of the semiconductor nanowire made of the semiconductor using the metal droplet as a growth nucleus,
The method for producing a semiconductor nanowire, wherein the thin film is made of a material that chemically reacts with the metal droplet.

前記薄膜は、前記基板と前記金属液滴とを隔絶するために形成されることを特徴とする請求項１に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。 The method of claim 1, wherein the thin film is formed to isolate the substrate from the metal droplet.

前記薄膜は前記金属液滴と化学反応することにより局所的に除去されることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor nanowire according to claim 1, wherein the thin film is locally removed by chemically reacting with the metal droplet.

前記薄膜の局所的除去は、前記薄膜の厚さを前記金属液滴が形成された位置において制御することにより行われることを特徴とする請求項３に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor nanowire according to claim 3, wherein the thin film is locally removed by controlling the thickness of the thin film at a position where the metal droplet is formed.

前記薄膜の厚さの制御は、前記薄膜の厚さに応じて前記金属液滴の大きさを変化させることにより行われることを特徴とする請求項４に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。 The method of manufacturing a semiconductor nanowire according to claim 4, wherein the thickness of the thin film is controlled by changing the size of the metal droplet according to the thickness of the thin film.

前記薄膜の厚さの制御により、前記半導体ナノワイヤの結晶成長工程において、前記基板の有する情報を前記半導体ナノワイヤに伝達することを特徴とする請求項４又は５に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。 6. The method of manufacturing a semiconductor nanowire according to claim 4, wherein information of the substrate is transmitted to the semiconductor nanowire in a crystal growth process of the semiconductor nanowire by controlling the thickness of the thin film.

前記薄膜の局所的除去は、前記基板の表面近傍に達するまで行われことを特徴とする請求項４から６のいずれか１項に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor nanowire according to claim 4, wherein the thin film is locally removed until reaching a vicinity of a surface of the substrate.

前記金属液滴形成工程において、前記金属液滴を複数形成し、
前記半導体ナノワイヤの結晶成長工程において、前記薄膜の厚さが制御された状態で気相の半導体材料を供給することにより、互いに方向揃った前記半導体ナノワイヤを複数成長させることを特徴とする請求項４から７のいずれか１項に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。 In the metal droplet forming step, a plurality of the metal droplets are formed,
5. The semiconductor nanowire crystal growth step, wherein a plurality of the semiconductor nanowires aligned with each other are grown by supplying a vapor phase semiconductor material in a state where the thickness of the thin film is controlled. 8. The method for producing a semiconductor nanowire according to any one of 1 to 7.

前記金属液滴の形成位置を意図的に制御することにより、前記半導体ナノワイヤの形成位置を制御することを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。 The method for producing a semiconductor nanowire according to claim 1, wherein the formation position of the semiconductor nanowire is controlled by intentionally controlling the formation position of the metal droplet.

前記金属液滴の形成位置の意図的制御は、収束イオンビーム又は走査プローブ顕微鏡を使用して行われることを特徴とする請求項９に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor nanowire according to claim 9, wherein the intentional control of the formation position of the metal droplet is performed using a focused ion beam or a scanning probe microscope.

前記薄膜として、アルミニウムを含有する非結晶薄膜又はガリウムを含有する酸化膜を用い、
前記金属液滴としてガリウムを用いることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。 As the thin film, an amorphous thin film containing aluminum or an oxide film containing gallium,
The method of manufacturing a semiconductor nanowire according to any one of claims 1 to 10, wherein gallium is used as the metal droplet.

前記アルミニウムを含有する非結晶薄膜は酸化アルミニウム（Al2O3）であり、
前記ガリウムを含有する酸化膜は酸化ガリウム（Ga2O3）であることを特徴とする請求項１１に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。 The amorphous thin film containing aluminum is aluminum oxide (Al2O3),
12. The method of manufacturing a semiconductor nanowire according to claim 11, wherein the oxide film containing gallium is gallium oxide (Ga2O3).

前記酸化アルミニウム（Al2O3）から成る薄膜を毎分1nm以下の速度で成膜することを特徴とする請求項１２に記載の半導体ナノワイヤの製造方法。 13. The method of manufacturing a semiconductor nanowire according to claim 12, wherein the thin film made of aluminum oxide (Al2O3) is formed at a rate of 1 nm or less per minute.

半導体から成る基板と、
上記基板上に形成された非結晶から成る薄膜と、
上記薄膜に局所的に形成された複数の穴部と、
上記複数の穴部に形成された上記半導体から成る複数の半導体ナノワイヤとを有し、
上記半導体ナノワイヤの形成位置は意図的に制御され、かつ上記半導体ナノワイヤは互いに方向が揃っていることを特徴とする半導体装置。 A substrate made of semiconductor;
A non-crystalline thin film formed on the substrate;
A plurality of holes locally formed in the thin film;
A plurality of semiconductor nanowires made of the semiconductor formed in the plurality of holes,
A semiconductor device characterized in that the formation positions of the semiconductor nanowires are intentionally controlled, and the semiconductor nanowires are aligned with each other.

前記半導体ナノワイヤの先端には、金属が形成されていることを特徴とする請求項１４に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 14, wherein a metal is formed at a tip of the semiconductor nanowire.

前記薄膜は前記金属と化学反応する材料から成ることを特徴とする請求項１５に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 15, wherein the thin film is made of a material that chemically reacts with the metal.

前記薄膜はアルミニウムを含有する非結晶薄膜であり、
前記金属はガリウムであることを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載の半導体装置。 The thin film is an amorphous thin film containing aluminum,
The semiconductor device according to claim 14, wherein the metal is gallium.

前記アルミニウムを含有する非結晶薄膜は、酸化アルミニウム（Al2O3）であることを特徴とする請求項１７に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 17, wherein the amorphous thin film containing aluminum is aluminum oxide (Al 2 O 3).

前記薄膜はガリウムを含有する酸化膜であり、
前記金属はガリウムであることを特徴とする請求項１４から１６のいずれか１項に記載の半導体装置。 The thin film is an oxide film containing gallium,
The semiconductor device according to claim 14, wherein the metal is gallium.

前記ガリウムを含有する酸化膜は、酸化ガリウム（Ga2O3）であることを特徴とする請求項１９に記載の半導体装置。 The semiconductor device according to claim 19, wherein the oxide film containing gallium is gallium oxide (Ga 2 O 3).

前記穴部は、前記基板の有する情報を前記半導体ナノワイヤに伝達可能なように前記基板の表面近傍に達していることを特徴とする請求項１４から２０のいずれか１項に記載の半導体装置。 21. The semiconductor device according to claim 14, wherein the hole portion reaches the vicinity of the surface of the substrate so that information of the substrate can be transmitted to the semiconductor nanowire.

請求項１から１３のいずれか１項に記載の半導体ナノワイヤの製造方法を使用して製造された２次元周期配列構造の半導体ナノワイヤ列を有する半導体装置。 A semiconductor device comprising a semiconductor nanowire array having a two-dimensional periodic array structure manufactured using the method for manufacturing a semiconductor nanowire according to claim 1.