JP4556557B2 - Method for producing carbon nanotube - Google Patents
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Description
本発明は、カーボンナノチューブの製造方法に関し、特に、半導体基板の一表面に平行な面内で所望の方向にカーボンナノチューブを成長可能なカーボンナノチューブの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a carbon nanotube manufacturing method, and more particularly to a carbon nanotube manufacturing method capable of growing carbon nanotubes in a desired direction within a plane parallel to one surface of a semiconductor substrate.
近年、所謂ナノテクノロジーの分野において注目されているカーボンナノチューブを用いた種々のカーボンナノチューブ応用デバイス(例えば、電子放出素子、ディスプレイ、電界効果型トランジスタ、メモリ、半導体圧力センサ、半導体加速度センサなど)や、カーボンナノチューブの製造方法が各所で研究開発されている。 Various carbon nanotube application devices using carbon nanotubes that have been attracting attention in the field of so-called nanotechnology in recent years (for example, electron-emitting devices, displays, field-effect transistors, memories, semiconductor pressure sensors, semiconductor acceleration sensors, etc.) Carbon nanotube production methods are being researched and developed at various locations.
ここにおいて、カーボンナノチューブの成長方向を制御可能なカーボンナノチューブの製造方法としては、半導体基板の一表面に直交する方向にカーボンナノチューブを成長可能なカーボンナノチューブの製造方法(例えば、特許文献1参照)や、半導体基板の一表面に平行な面内で所望の方向にカーボンナノチューブを成長可能なカーボンナノチューブの製造方法(例えば、特許文献2参照)が提案されている。 Here, as a method for producing carbon nanotubes capable of controlling the growth direction of carbon nanotubes, a method for producing carbon nanotubes capable of growing carbon nanotubes in a direction perpendicular to one surface of a semiconductor substrate (for example, see Patent Document 1) There has been proposed a carbon nanotube manufacturing method (see, for example, Patent Document 2) capable of growing carbon nanotubes in a desired direction within a plane parallel to one surface of a semiconductor substrate.
上記特許文献2に開示されたカーボンナノチューブの製造方法では、図9に示すように、絶縁層2上に触媒金属部4,4の対を形成し、絶縁層2上で対となる触媒金属部4,4よりも外側に配置された一対の電界発生用の金属電極13,13間に電圧を印加することで金属電極13,13間に電界を発生させた状態でCVD法により触媒金属部4,4間にカーボンナノチューブ5を成長させる。
In the carbon nanotube manufacturing method disclosed in
また、半導体基板の一表面に平行な面内で所望の方向にカーボンナノチューブを成長可能なカーボンナノチューブの製造方法としては、図10(a),(b)に示すように、シリコン基板からなる半導体基板1上の絶縁層2上に対となる電界発生用の金属電極13,13を形成してから、各金属電極13,13上に触媒金属部4,4を形成した後、対となる金属電極13,13間に直流電源Eから電圧を印加することで金属電極13,13間に電界を発生させた状態でCVD法により触媒金属部4,4間にカーボンナノチューブ5を成長させる方法が考えられる。
Further, as a carbon nanotube manufacturing method capable of growing carbon nanotubes in a desired direction in a plane parallel to one surface of a semiconductor substrate, as shown in FIGS. 10A and 10B, a semiconductor made of a silicon substrate is used. After forming
ところで、カーボンナノチューブ応用デバイスの一例として挙がっている半導体圧力センサや半導体加速度センサなどの半導体物理量センサでは4つのゲージ抵抗素子をブリッジ接続して感度を高めることが一般的に行われているが、この種の半導体物理量センサのゲージ抵抗素子としてカーボンナノチューブを採用する場合、上述の図9や図10を参照しながら説明したカーボンナノチューブの製造方法を適用することが考えられる。なお、ゲージ抵抗素子としてカーボンナノチューブを採用した半導体物理量センサの製造プロセスに関しては、カーボンナノチューブの製造後に、絶縁層2の表面側に絶縁膜を形成してから、カーボンナノチューブ5に電気的に接続されブリッジ回路などの回路パターンを構成する金属配線15,15(図9参照)を形成するプロセスが考えられる。
しかしながら、上述の図9や図10を参照しながら説明したカーボンナノチューブの製造方法を適用して製造するカーボンナノチューブ応用デバイスの構成要素のパターン設計にあたっては、上述の電界発生用の金属電極13,13が回路パターンを構成する金属配線15,15に影響を与えない(例えば、金属電極13,13と回路パターンを構成する金属配線15,15と短絡しない)ように金属電極13,13のパターン設計を行う必要があり、金属電極13,13のパターン設計の制約が多いので、1枚のウェハに多数のカーボンナノチューブ応用デバイスを製造するような場合には上述のカーボンナノチューブの製造方法を適用することが難しいという不具合があった。なお、カーボンナノチューブ5の製造後に金属電極13,13をエッチングにより除去することも考えられるが、金属電極13,13のエッチングの際にカーボンナノチューブ5がエッチングダメージを受けて劣化してしまう恐れがあるので、このようなプロセスの採用は難しい。
However, in the pattern design of the constituent elements of the carbon nanotube application device manufactured by applying the carbon nanotube manufacturing method described with reference to FIGS. 9 and 10, the above-described
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、半導体基板の一表面上の絶縁層上における各触媒金属部の近傍に電界発生用の金属電極を設けることなしに半導体基板の一表面に平行な面内で所望の方向にカーボンナノチューブを成長可能なカーボンナノチューブの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and its purpose is to provide a semiconductor substrate without providing a metal electrode for generating an electric field in the vicinity of each catalytic metal portion on an insulating layer on one surface of the semiconductor substrate. Another object of the present invention is to provide a carbon nanotube production method capable of growing carbon nanotubes in a desired direction within a plane parallel to one surface.
請求項1の発明は、半導体基板の一表面上の絶縁層上において互いに離間して形成された対となる触媒金属部間にカーボンナノチューブを成長させるにあたって、対となる触媒金属部の形成前に、半導体基板の前記一表面側に対となる触媒金属部間への電界発生用であり対となる高濃度不純物拡散層を形成しておき、対となる触媒金属部の形成後に、対となる高濃度不純物拡散層間に電圧を印加することで対となる触媒金属部間に電界を発生させ且つ絶縁層の表面側に炭素を含む原料ガスを供給して対となる触媒金属部間にカーボンナノチューブを成長させることを特徴とする。 According to the first aspect of the present invention, when the carbon nanotubes are grown between the pair of catalyst metal portions formed on the insulating layer on one surface of the semiconductor substrate so as to be separated from each other, before the formation of the pair of catalyst metal portions, A high-concentration impurity diffusion layer for forming an electric field between the pair of catalyst metal parts is formed on the one surface side of the semiconductor substrate, and the pair is formed after the pair of catalyst metal parts is formed. By applying a voltage between the high concentration impurity diffusion layers, an electric field is generated between the pair of catalytic metal parts, and a carbon-containing source gas is supplied to the surface side of the insulating layer to form carbon nanotubes between the paired catalytic metal parts. It is characterized by growing.
この発明によれば、カーボンナノチューブを成長させる際、対となる高濃度不純物拡散層間に電圧を印加することにより対となる触媒金属部間に電界を発生させることができ、対となる触媒金属部間に対となる触媒金属部の並設方向を長手方向とするカーボンナノチューブを成長させることができるので、半導体基板の一表面上の絶縁層上における各触媒金属部の近傍に電界発生用の金属電極を設けることなしに半導体基板の一表面に平行な面内で所望の方向にカーボンナノチューブを成長させることが可能となる。したがって、高濃度不純物拡散層および各高濃度不純物拡散層それぞれと電気的に接続される通電用の配線のパターンを適宜設計することにより、1枚のウェハに多数のカーボンナノチューブ応用デバイスを製造するような場合のカーボンナノチューブの製造方法として適用可能となる。 According to the present invention, when a carbon nanotube is grown, an electric field can be generated between the pair of catalyst metal parts by applying a voltage between the pair of high concentration impurity diffusion layers, and the pair of catalyst metal parts Since carbon nanotubes can be grown with the parallel direction of the paired catalyst metal portions as the longitudinal direction, a metal for generating an electric field is formed in the vicinity of each catalyst metal portion on the insulating layer on one surface of the semiconductor substrate. It is possible to grow carbon nanotubes in a desired direction within a plane parallel to one surface of the semiconductor substrate without providing an electrode. Therefore, a large number of carbon nanotube application devices are manufactured on one wafer by appropriately designing a high-concentration impurity diffusion layer and a pattern of a current-carrying wiring electrically connected to each high-concentration impurity diffusion layer. In this case, the method can be applied as a carbon nanotube production method.
請求項2の発明は、請求項1の発明において、対となる高濃度不純物拡散層それぞれの導電形を半導体基板の導電形とは異ならせることを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、対となる高濃度不純物拡散層を同時に形成することができ、対となる高濃度不純物拡散層間の距離の精度を高めることができるので、対となる触媒金属部間に発生する電界の強度や分布の再現性を高めることができる。 According to the present invention, a pair of high-concentration impurity diffusion layers can be formed at the same time, and the accuracy of the distance between the pair of high-concentration impurity diffusion layers can be increased. The reproducibility of the strength and distribution of the electric field can be increased.
請求項3の発明は、請求項1の発明において、対となる高濃度不純物拡散層における一方の高濃度不純物拡散層の導電形を半導体基板の導電形と同じ導電形とするとともに他方の高濃度不純物拡散層の導電形を半導体基板の導電形と異なる導電形とし、且つ、対となる触媒金属部の形成前に、半導体基板において対となる高濃度不純物拡散層間の部位に前記他方の高濃度不純物拡散層と同じ導電形で半導体基板の表面の電界集中を緩和する低濃度の電界緩和領域を形成しておくことを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the conductivity type of one high-concentration impurity diffusion layer in the paired high-concentration impurity diffusion layer is the same conductivity type as that of the semiconductor substrate and the other high-concentration impurity diffusion layer The conductivity type of the impurity diffusion layer is different from the conductivity type of the semiconductor substrate, and before the formation of the pair of catalytic metal parts, the other high concentration is formed in a portion between the pair of high concentration impurity diffusion layers in the semiconductor substrate. A low concentration electric field relaxation region that relaxes electric field concentration on the surface of the semiconductor substrate is formed with the same conductivity type as the impurity diffusion layer.
この発明によれば、対となる高濃度不純物拡散層間に電圧を印加したときに半導体基板の表面電界が緩和されて、対となる触媒金属部それぞれの近傍の電界集中が緩和されるので、対となる触媒金属部間に所望の方向のカーボンナノチューブを安定して成長させることができる。 According to the present invention, when a voltage is applied between the pair of high-concentration impurity diffusion layers, the surface electric field of the semiconductor substrate is relaxed, and the electric field concentration in the vicinity of each of the pair of catalyst metal parts is relaxed. Thus, carbon nanotubes in a desired direction can be stably grown between the catalytic metal portions.
請求項4の発明は、請求項3の発明において、電界緩和領域の形成にあたっては、半導体基板において対となる高濃度不純物拡散層間の部位に電界緩和領域を複数形成することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the invention of the third aspect, when the electric field relaxation region is formed, a plurality of electric field relaxation regions are formed in a portion between the pair of high-concentration impurity diffusion layers in the semiconductor substrate.
この発明によれば、半導体基板の表面電界をより効果的に緩和でき、対となる触媒金属部間の電界をより効果的に緩和することができる。 According to this invention, the surface electric field of the semiconductor substrate can be more effectively relaxed, and the electric field between the catalyst metal parts that form a pair can be more effectively mitigated.
請求項5の発明は、請求項3の発明において、電界緩和領域の形成にあたっては、前記他方の高濃度不純物拡散層側から前記一方の高濃度不純物拡散層側に向かって不純物濃度が低くなる電界緩和領域を形成することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the invention of the third aspect, in forming the electric field relaxation region, an electric field whose impurity concentration decreases from the other high concentration impurity diffusion layer side toward the one high concentration impurity diffusion layer side. A relaxation region is formed.
この発明によれば、半導体基板の表面電界をより効果的に緩和でき、対となる触媒金属部間の電界をより効果的に緩和することができる。 According to this invention, the surface electric field of the semiconductor substrate can be more effectively relaxed, and the electric field between the catalyst metal parts that form a pair can be more effectively mitigated.
請求項6の発明は、半導体基板の一表面上の絶縁層上において互いに離間して形成された対となる触媒金属部間にカーボンナノチューブを成長させるにあたって、対となる触媒金属部の形成前に、半導体基板の前記一表面側であって且つ絶縁層の表面よりも半導体基板側に対となる触媒金属部間への電界発生用の抵抗部を形成しておき、対となる触媒金属部の形成後に、抵抗部の両端間に電圧を印加することで対となる触媒金属部間に電界を発生させ且つ絶縁層の表面側に炭素を含む原料ガスを供給して対となる触媒金属部間にカーボンナノチューブを成長させることを特徴とする。 According to the sixth aspect of the present invention, when the carbon nanotubes are grown between the pair of catalyst metal portions formed on the insulating layer on one surface of the semiconductor substrate so as to be separated from each other, before the formation of the pair of catalyst metal portions, Forming a resistance portion for generating an electric field between the pair of catalytic metal portions on the one surface side of the semiconductor substrate and closer to the semiconductor substrate side than the surface of the insulating layer; After formation, an electric field is generated between the pair of catalytic metal parts by applying a voltage across the resistance part, and a source gas containing carbon is supplied to the surface side of the insulating layer to form a pair between the catalytic metal parts. It is characterized by growing carbon nanotubes.
この発明によれば、カーボンナノチューブを成長させる際、抵抗部の両端間に電圧を印加することにより対となる触媒金属部間に電界を発生させることができ、対となる触媒金属部間に対となる触媒金属部の並設方向を長手方向とするカーボンナノチューブを成長させることができるので、半導体基板の一表面上の絶縁層上における各触媒金属部の近傍に電界発生用の金属電極を設けることなしに半導体基板の一表面に平行な面内で所望の方向にカーボンナノチューブを成長させることが可能となる。したがって、抵抗部および抵抗部の両端部それぞれと電気的に接続される通電用の配線のパターンを適宜設計することにより、1枚のウェハに多数のカーボンナノチューブ応用デバイスを製造するような場合のカーボンナノチューブの製造方法として適用可能となる。 According to the present invention, when the carbon nanotube is grown, an electric field can be generated between the pair of catalytic metal parts by applying a voltage between both ends of the resistance part. Since carbon nanotubes having the longitudinal direction of the catalyst metal portions as the longitudinal direction can be grown, a metal electrode for generating an electric field is provided in the vicinity of each catalyst metal portion on the insulating layer on one surface of the semiconductor substrate. It is possible to grow carbon nanotubes in a desired direction within a plane parallel to one surface of the semiconductor substrate. Therefore, the carbon in the case where a large number of carbon nanotube application devices are manufactured on one wafer by appropriately designing the wiring pattern for energization that is electrically connected to each of the resistance portion and both ends of the resistance portion. It becomes applicable as a manufacturing method of a nanotube.
請求項7の発明は、請求項6の発明において、抵抗部を形成するにあたっては、絶縁層中に埋設されるポリシリコン層からなる抵抗部を形成することを特徴とする。 According to a seventh aspect of the invention, in the invention of the sixth aspect, the resistance portion is formed of a polysilicon layer embedded in the insulating layer when the resistance portion is formed.
この発明によれば、抵抗部を一般的な半導体製造プロセスにより簡単に形成することができる。 According to the present invention, the resistance portion can be easily formed by a general semiconductor manufacturing process.
請求項8の発明は、請求項6の発明において、抵抗部を形成するにあたっては、拡散抵抗層からなる抵抗部を形成することを特徴とする。
The invention of
この発明によれば、抵抗部を一般的な半導体製造プロセスにより簡単に形成することができる。 According to the present invention, the resistance portion can be easily formed by a general semiconductor manufacturing process.
請求項9の発明は、半導体基板の一表面上の絶縁層上において互いに離間して形成された対となる触媒金属部間にカーボンナノチューブを成長させるにあたって、対となる触媒金属部の形成前に、絶縁層中に対となる触媒金属部間への電界発生用の容量素子を形成しておき、対となる触媒金属部の形成後に、容量素子の両端間に電圧を印加することで対となる触媒金属部間に電界を発生させ且つ絶縁層の表面側に炭素を含む原料ガスを供給して対となる触媒金属部間にカーボンナノチューブを成長させることを特徴とする。 According to the ninth aspect of the present invention, when the carbon nanotubes are grown between the pair of catalytic metal portions formed on the insulating layer on one surface of the semiconductor substrate so as to be separated from each other, before the formation of the pair of catalytic metal portions, The capacitive element for generating an electric field between the pair of catalytic metal parts is formed in the insulating layer, and after forming the paired catalytic metal part, a voltage is applied between both ends of the capacitive element to form the pair. An electric field is generated between the catalytic metal parts, and a source gas containing carbon is supplied to the surface side of the insulating layer to grow carbon nanotubes between the paired catalytic metal parts.
この発明によれば、カーボンナノチューブを成長させる際、容量素子の両端間に電圧を印加することにより対となる触媒金属部間に電界を発生させることができ、対となる触媒金属部間に対となる触媒金属部の並設方向を長手方向とするカーボンナノチューブを成長させることができるので、半導体基板の一表面上の絶縁層上における各触媒金属部の近傍に電界発生用の金属電極を設けることなしに半導体基板の一表面に平行な面内で所望の方向にカーボンナノチューブを成長させることが可能となる。したがって、容量素子および容量素子それぞれと電気的に接続される通電用の配線のパターンを適宜設計することにより、1枚のウェハに多数のカーボンナノチューブ応用デバイスを製造するような場合のカーボンナノチューブの製造方法として適用可能となる。 According to the present invention, when the carbon nanotube is grown, an electric field can be generated between the pair of catalytic metal parts by applying a voltage between both ends of the capacitive element. Since carbon nanotubes having the longitudinal direction of the catalyst metal portions as the longitudinal direction can be grown, a metal electrode for generating an electric field is provided in the vicinity of each catalyst metal portion on the insulating layer on one surface of the semiconductor substrate. It is possible to grow carbon nanotubes in a desired direction within a plane parallel to one surface of the semiconductor substrate. Therefore, the production of carbon nanotubes in the case where a large number of carbon nanotube applied devices are produced on one wafer by appropriately designing the capacitive element and the wiring pattern for energization electrically connected to each capacitive element. Applicable as a method.
請求項10の発明は、請求項1ないし請求項9の発明において、対となる触媒金属部間に発生させる電界の所望の強度に応じて絶縁層の材料を、SiO2、Si3N4、Ta2O5、ZnO2の群から選択することを特徴とする。
ことを特徴とする。
According to a tenth aspect of the present invention, in the first to ninth aspects of the invention, the material of the insulating layer is selected from SiO 2 , Si 3 N 4 , and the like according to the desired strength of the electric field generated between the pair of catalytic metal parts. It is characterized by selecting from the group of Ta 2 O 5 and ZnO 2 .
It is characterized by that.
この発明によれば、絶縁層の材料を、それぞれ誘電率が異なるSiO2、Si3N4、Ta2O5、ZnO2の群から選択することにより、対となる触媒金属部間に発生させる電界の強度や分布を制御することができる。 According to this invention, the material of the insulating layer is generated between the pair of catalytic metal parts by selecting from the group of SiO 2 , Si 3 N 4 , Ta 2 O 5 , and ZnO 2 having different dielectric constants. The intensity and distribution of the electric field can be controlled.
請求項1ないし請求項10の発明では、半導体基板の一表面上の絶縁層上における各触媒金属部の近傍に電界発生用の金属電極を設けることなしに半導体基板の一表面に平行な面内で所望の方向にカーボンナノチューブを成長させることが可能となるという効果がある。 According to the first to tenth aspects of the present invention, an in-plane parallel to one surface of the semiconductor substrate is provided without providing a metal electrode for generating an electric field in the vicinity of each catalytic metal portion on the insulating layer on the one surface of the semiconductor substrate. Thus, it is possible to grow the carbon nanotubes in a desired direction.
(実施形態1)
以下、本実施形態のカーボンナノチューブの製造方法について図1(a),(b)を参照しながら説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the carbon nanotube manufacturing method of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
シリコン基板からなる半導体基板1の一表面(図1(b)における上面)上のSiO2膜からなる絶縁層2上において互いに離間して形成された対となる触媒金属部4,4間にカーボンナノチューブ5を成長させるにあたって、まず、対となる触媒金属部4,4の形成前に、半導体基板1の上記一表面側に対となる触媒金属部4,4間への電界発生用であり対となる高濃度不純物拡散層3a,3bを形成する。ここにおいて、本実施形態では、半導体基板1として導電形がn形(n−)のシリコン基板を用いており、対となる高濃度不純物拡散層3a,3bの導電形をp形(p+)として半導体基板1の導電形とは異ならせてあるが、半導体基板1として導電形がp形(p−)のシリコン基板を用いてもよく、この場合は、対となる高濃度不純物拡散層3a,3bの導電形をn形(n+)として半導体基板1の導電形と異ならせればよい。また、対となる高濃度不純物拡散層3a,3b間の距離は、後で形成する対となる触媒金属部4,4間の距離よりも大きく且つ対となる触媒金属部4,4の互いの対向面とは反対側の側面間(図1(a),(b)における左側の触媒金属部4の左側面と右側の触媒金属部4の右側面との間)の距離よりも小さく設定してある。なお、高濃度不純物拡散層3a,3bは、例えば、半導体基板1の上記一表面上にイオン注入用のマスク層を形成してから、p形不純物(例えば、ボロンなど)のイオン注入を高ドーズ量の条件で行い、熱拡散させることにより形成すればよい。
Carbon is formed between the pair of
高濃度不純物拡散層3a,3bの対の形成後、半導体基板1の一表面側にSiO2膜からなる絶縁層2を例えば熱酸化法やCVD法などによって形成する。
After the pair of high-concentration impurity diffusion layers 3a and 3b is formed, an insulating
続いて、絶縁層2上に対となる触媒金属部4,4を所定距離(後で成長させるカーボンナノチューブの所望の長さ寸法)だけ離間して互いの対向面が平行となる形状で形成する。ここにおいて、対となる触媒金属部4,4と対となる高濃度不純物拡散層3a,3bとの相対的な位置関係は、半導体基板1の厚み方向(図1(b)における上下方向)において触媒金属部4,4の一部と高濃度不純物拡散層3a,3bの一部とが重なる位置関係となっている。また、触媒金属部4,4の対の形成にあたっては、絶縁層2上にカーボンナノチューブを成長させるための触媒金属材料(例えば、鉄、ニッケル、コバルトなど)からなる触媒金属薄膜を成膜し、リソグラフィ技術およびエッチング技術を利用して触媒金属薄膜をパターニングすることによってそれぞれ触媒金属薄膜の一部からなる触媒金属部4,4を形成する。なお、触媒金属部4,4の平面形状は図10(a)に示した従来例と同じ細長の長方形状の形状として、触媒金属部4,4の長手方向を絶縁層2の上記一表面に平行な面内で触媒金属部4,4の並設方向(図1(a)における左右方向)と直交する方向に一致させてある。
Subsequently, a pair of
対となる触媒金属部4,4の形成後に、各高濃度不純物拡散層3a,3bそれぞれに電気的に接続される通電用の配線14,14(図1(b)参照)を形成してから、配線14,14を介して対となる高濃度不純物拡散層3a,3b間に所定の電圧(直流電圧)を印加することで対となる高濃度不純物拡散層3a,3b間および対となる触媒金属部4,4間に電界を発生させ且つ絶縁層2の表面側に炭素を含む原料ガス(例えば、炭化水素を含むC2H2ガス、C2H4ガス、CH4ガスなど)を供給して例えばCVD法によって対となる触媒金属部4,4間にカーボンナノチューブ5を成長させる(対となる触媒金属部4,4の一方の触媒金属部4から他方の触媒金属部4へ向かってカーボンナノチューブ5を成長させる)。ここにおいて、対となる高濃度不純物拡散層3a,3b間に電圧を印加することによって、絶縁層2を介して、対となる触媒金属部4,4間には均一な電界分布が生じる。なお、CVD法によってカーボンナノチューブを成長させる際の基板温度は、原料ガスおよび触媒金属材料の種類に応じて例えば500℃〜1000℃の範囲で適宜設定すればよい。
After the formation of the pair of
なお、カーボンナノチューブ応用デバイスとして例えば半導体圧力センサや半導体加速度センサなどの半導体物理量センサを想定し、当該半導体物理量センサの製造プロセスを考えた場合には、マイクロマシンニング技術などによって半導体基板1を所定形状の構造体(半導体圧力センサであれば、ダイヤフラム部を有する構造体、半導体加速度センサであれば、支持部に撓み部を介して支持された重り部を有する構造体)に加工した後、上述のカーボンナノチューブの製造方法を採用してカーボンナノチューブ5を製造し、その後、絶縁層2の表面側に絶縁膜を形成してから、カーボンナノチューブ5に電気的に接続されブリッジ回路などの回路パターンを構成する金属配線15,15を形成すればよい。
When a semiconductor physical quantity sensor such as a semiconductor pressure sensor or a semiconductor acceleration sensor is assumed as a carbon nanotube application device and a manufacturing process of the semiconductor physical quantity sensor is considered, the
以上説明したカーボンナノチューブの製造方法によれば、カーボンナノチューブ5を成長させる際、対となる高濃度不純物拡散層3a,3b間に所定の電圧を印加することにより対となる触媒金属部4,4間に均一な電界分布を発生させることができ、対となる触媒金属部4,4間に対となる触媒金属部4,4の並設方向を長手方向とするカーボンナノチューブ5を成長させることができるので、半導体基板1の上記一表面上の絶縁層2上における各触媒金属部4,4の近傍に電界発生用の金属電極13,13(図9および図10参照)を設けることなしに半導体基板1の上記一表面に平行な面内で所望の方向にカーボンナノチューブを成長させることが可能となる(図1(a)の左右方向を長手方向とするカーボンナノチューブ5を成長させることが可能となる)。したがって、高濃度不純物拡散層3a,3bおよび各高濃度不純物拡散層3a,3bそれぞれと電気的に接続される通電用の配線14,14のパターンを適宜設計することにより、カーボンナノチューブの製造に際して必要な構成要素がカーボンナノチューブ応用デバイスの回路パターンを形成する金属配線15,15へ影響を与えるのを防止することができるとともに、1枚のウェハに多数のカーボンナノチューブ応用デバイスを製造するような場合のカーボンナノチューブの製造方法として適用可能となる。
According to the carbon nanotube manufacturing method described above, when the
また、対となる高濃度不純物拡散層3a,3bの導電形および不純物濃度を同じとしてあるので、対となる高濃度不純物拡散層3a,3bを同時に形成することができるから、対となる高濃度不純物拡散層3a,3b間の距離の精度を高めることができ、対となる触媒金属部4,4間に発生する電界の強度や分布の再現性を高めることができる。
Further, since the conductivity type and impurity concentration of the paired high-concentration impurity diffusion layers 3a and 3b are the same, the paired high-concentration impurity diffusion layers 3a and 3b can be formed at the same time. The accuracy of the distance between the impurity diffusion layers 3a and 3b can be increased, and the reproducibility of the strength and distribution of the electric field generated between the paired
なお、図9や図10を参照しながら説明した従来のカーボンナノチューブの製造方法では、対となる金属電極13,13の形状と対となる金属電極13,13間に印加する電圧の電圧値とで対となる触媒金属部4,4間の電界分布や電位勾配が決定されるが、本実施形態のカーボンナノチューブの製造方法では、各高濃度不純物拡散層3a,3bの不純物濃度やサイズを適宜変更することにより、対となる触媒金属部4,4間に発生する電界分布や電位勾配などのより細かな制御が可能となる。
In the conventional carbon nanotube manufacturing method described with reference to FIGS. 9 and 10, the shape of the pair of
ところで、対となる触媒金属部4,4の平面形状が上述のような細長の長方形状の形状となって且つ対となる触媒金属部4,4の互いの対向面が平面となっている場合、対となる触媒金属部4,4間には多数のカーボンナノチューブ5が成長するが、上述のように触媒金属部4,4間の電界分布の均一性が高い状態で各カーボンナノチューブを成長させるので、各カーボンナノチューブ5の成長初期から成長終了まで各カーボンナノチューブ5の成長方向を安定して制御することができ、成長途中のカーボンナノチューブ5同士が干渉して絡み合うのを防止することができる。
By the way, when the planar shape of the
(実施形態2)
本実施形態のカーボンナノチューブの製造方法は基本的には実施形態1の製造方法と同じであり、対となる触媒金属部4,4の形成前に対となる高濃度不純物拡散層3a,3bを形成するにあたって、図2(a),(b)に示すように、対となる高濃度不純物拡散層3a,3bにおける一方の高濃度不純物拡散層3aの導電形をn形(n+)として半導体基板1と同じ導電形とするとともに他方の高濃度不純物拡散層3bの導電形をp形(p+)として半導体基板1の導電形と異なる導電形としている点が相違する。また、対となる触媒金属部4,4の形成前に、半導体基板1において対となる高濃度不純物拡散層3a,3b間の部位に上記他方の高濃度不純物拡散層3bと同じ導電形で半導体基板1の表面の電界集中を緩和する低濃度の電界緩和領域6を形成している点が相違するが、他の工程は実施形態1と同じである。なお、本実施形態では、半導体基板1の導電形をn形(n−)とし、上記一方の高濃度不純物拡散層3aの導電形をn形(n+)、上記他方の高濃度不純物拡散層3bの導電形をp形(p+)としてあるので、電界緩和領域6の導電形をp形(p−)としてあるが、半導体基板1の導電形をp形(p−)とし、上記一方の高濃度不純物拡散層3aの導電形をp形(p+)、上記他方の高濃度不純物拡散層3bの導電形をn形(n+)として、電界緩和領域6の導電形をn形(n−)としてもよい。
(Embodiment 2)
The manufacturing method of the carbon nanotube of this embodiment is basically the same as the manufacturing method of
しかして、本実施形態のカーボンナノチューブの製造方法によれば、実施形態1と同様に、半導体基板1の上記一表面上の絶縁層2上における各触媒金属部4,4の近傍に電界発生用の金属電極13,13(図9および図10参照)を設けることなしに半導体基板1の上記一表面に平行な面内で所望の方向にカーボンナノチューブを成長させることが可能となる。また、通電用の配線14,14を介して対となる高濃度不純物拡散層3a,3b間に電圧を印加したときに高濃度不純物拡散層3a,3b間に空乏層が形成されるが、電界緩和領域6を設けてあることにより、半導体基板1において高濃度不純物拡散層3a,3b近傍で電界が集中せずに高濃度不純物拡散層3a,3b間に広がり(つまり、半導体基板1の表面電界が緩和されて)、対となる触媒金属部4,4それぞれの近傍の電界集中が緩和されるので、電界集中が緩和された電界分布の状態で対となる触媒金属部4,4間にカーボンナノチューブ5を成長させることとなり、対となる触媒金属部4,4間に所望の方向のカーボンナノチューブ5を安定して成長させることができる(カーボンナノチューブ5の成長方向の制御性が向上する)。
Thus, according to the carbon nanotube manufacturing method of the present embodiment, as in the first embodiment, an electric field is generated in the vicinity of each
(実施形態3)
本実施形態のカーボンナノチューブの製造方法は基本的には実施形態2の製造方法と同じであり、図3(a),(b)に示すように、電界緩和領域6の形成にあたっては、半導体基板1において対となる高濃度不純物拡散層3a,3b間の部位に電界緩和領域6を複数形成する点が相違するだけであり、他の工程は実施形態2と同じである。すなわち、本実施形態では、対となる高濃度不純物拡散層3a,3bの離間方向(図3(a),(b)における左右方向であって、電界のかかる方向)における電界緩和領域6の幅を実施形態2よりも小さくし、対となる高濃度不純物拡散層3a,3bの間に、複数の電界緩和領域6を上記離間方向に所定間隔ずつ離して形成している点が実施形態2と相違するだけである。
(Embodiment 3)
The manufacturing method of the carbon nanotube of the present embodiment is basically the same as the manufacturing method of the second embodiment. As shown in FIGS. 3A and 3B, in forming the electric
しかして、本実施形態のカーボンナノチューブの製造方法によれば、実施形態1と同様に、半導体基板1の上記一表面上の絶縁層2上における各触媒金属部4,4の近傍に電界発生用の金属電極13,13(図9および図10参照)を設けることなしに半導体基板1の上記一表面に平行な面内で所望の方向にカーボンナノチューブを成長させることが可能となる。また、実施形態2の製造方法に比べて、半導体基板1の表面電界をより効果的に緩和でき、対となる触媒金属部4,4間の電界をより効果的に緩和することができ、カーボンナノチューブ5の成長方向の制御性がより向上する。
Thus, according to the carbon nanotube manufacturing method of the present embodiment, as in the first embodiment, an electric field is generated in the vicinity of each
(実施形態4)
本実施形態のカーボンナノチューブの製造方法は基本的には実施形態2の製造方法と同じであり、図4(a),(b)に示すように、電界緩和領域6の形成にあたって、上記他方の高濃度不純物拡散層3b側から上記一方の高濃度不純物拡散層3a側に向かって不純物濃度が低くなる電界緩和領域6を形成する点が相違するだけであり、他の工程は実施形態2と同じである。ここにおいて、本実施形態では、不純物濃度を段階的に変化させた2つの低濃度不純物領域6a,6bにより電界緩和領域6を構成しており、上記他方の高濃度不純物拡散層3bに近い側の低濃度不純物領域6aの不純物濃度よりも上記一方の高濃度不純物拡散層3aに近い側の低濃度不純物領域6bの不純物濃度の方が低くなっている。なお、本実施形態では、電界緩和領域6を2つの低濃度不純物領域6a,6bにより構成しているが、不純物濃度を段階的に変化させた3つ以上の低濃度不純物領域により構成してもよい。
(Embodiment 4)
The manufacturing method of the carbon nanotube of the present embodiment is basically the same as the manufacturing method of the second embodiment. As shown in FIGS. 4A and 4B, when the electric
しかして、本実施形態のカーボンナノチューブの製造方法によれば、実施形態1と同様に、半導体基板1の上記一表面上の絶縁層2上における各触媒金属部4,4の近傍に電界発生用の金属電極13,13(図9および図10参照)を設けることなしに半導体基板1の上記一表面に平行な面内で所望の方向にカーボンナノチューブを成長させることが可能となる。また、実施形態2の製造方法に比べて、半導体基板1の表面電界をより効果的に緩和でき、対となる触媒金属部4,4間の電界をより効果的に緩和することができ、カーボンナノチューブ5の成長方向の制御性がより向上する。
Thus, according to the carbon nanotube manufacturing method of the present embodiment, as in the first embodiment, an electric field is generated in the vicinity of each
(実施形態5)
以下、本実施形態のカーボンナノチューブの製造方法について図5(a),(b)を参照しながら説明するが、実施形態1と同様の工程については説明を適宜省略する。
(Embodiment 5)
Hereinafter, the carbon nanotube manufacturing method of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5A and 5B, but description of the same steps as those of
シリコン基板からなる半導体基板1の一表面(図5(b)における上面)上のSiO2膜からなる絶縁層2上において互いに離間して形成された対となる触媒金属部4,4間にカーボンナノチューブ5を成長させるにあたって、まず、対となる触媒金属部4,4の形成前に、半導体基板1の上記一表面側であって且つ絶縁層2の表面よりも半導体基板1側に対となる触媒金属部4,4間への電界発生用の抵抗部7を形成する。ここにおいて、本実施形態では、抵抗部7をポリシリコン層により構成しており、絶縁層2中に抵抗部7を埋設している。具体的には、絶縁層2の一部を構成するSiO2膜からなる第1の絶縁膜2aを半導体基板1の上記一表面上に例えばCVD法などによって形成した後、ポリシリコン層をCVD法などによって形成し、当該ポリシリコン層をリソグラフィ技術およびエッチング技術によってパターニングすることで抵抗部7を形成してから、第1の絶縁膜2aおよび抵抗部7の露出部位を覆うようにSiO2膜からなる第2の絶縁膜2bを例えばCVD法などによって形成することで、第1の絶縁膜2aと第2の絶縁膜2bとで構成される絶縁層2中に抵抗部7を埋設すればよい。なお、後で形成する対となる触媒金属部4,4の並設方向における抵抗部7の長さ寸法は触媒金属部4,4間の距離よりも大きく、対となる触媒金属部4,4の互いの対向面とは反対側の側面間(図5(a),(b)における左側の触媒金属部4の左側面と右側の触媒金属部4の右側面との間)の距離よりも大きく設定してある。
Carbon is formed between the pair of
続いて、絶縁層2上に対となる触媒金属部4,4を所定距離(後で成長させるカーボンナノチューブの所望の長さ寸法)だけ離間して互いの対向面が平行となる形状で形成する。
Subsequently, a pair of
対となる触媒金属部4,4の形成後に、抵抗部7の両端部(図5(a)における左右両端部)それぞれに電気的に接続される通電用の配線14,14を形成してから、配線14,14を介して抵抗部7の両端間に所定の電圧(直流電圧)を印加することで対となる触媒金属部4,4間に電界を発生させ且つ絶縁層2の表面側に炭素を含む原料ガス(例えば、炭化水素を含むC2H2ガス、C2H4ガス、CH4ガスなど)を供給して例えばCVD法によって対となる触媒金属部4,4間にカーボンナノチューブ5を成長させる(対となる触媒金属部4,4の一方の触媒金属部4から他方の触媒金属部4へ向かってカーボンナノチューブ5を成長させる)。ここにおいて、抵抗部7の両端間に電圧を印加することによって、第2の絶縁膜2bを介して、対となる触媒金属部4,4間には均一な電界分布が生じる。
After the formation of the pair of
なお、カーボンナノチューブ応用デバイスとして例えば半導体圧力センサや半導体加速度センサなどの半導体物理量センサを想定し、当該半導体物理量センサの製造プロセスを考えた場合には、マイクロマシンニング技術などによって半導体基板1を所定形状の構造体(半導体圧力センサであれば、ダイヤフラム部を有する構造体、半導体加速度センサであれば、支持部に撓み部を介して支持された重り部を有する構造体)に加工した後、上述のカーボンナノチューブの製造方法を採用してカーボンナノチューブ5を製造し、その後、絶縁層2の表面側に絶縁膜を形成してから、カーボンナノチューブ5に電気的に接続されブリッジ回路などの回路パターンを構成する金属配線15,15を形成すればよい。
When a semiconductor physical quantity sensor such as a semiconductor pressure sensor or a semiconductor acceleration sensor is assumed as a carbon nanotube application device and a manufacturing process of the semiconductor physical quantity sensor is considered, the
以上説明したカーボンナノチューブの製造方法によれば、カーボンナノチューブ5を成長させる際、半導体基板1の上記一表面側であって且つ絶縁層2の表面よりも半導体基板1側に設けた抵抗部7の両端間に所定の電圧を印加することにより対となる触媒金属部4,4間に均一な電界分布を発生させることができ、対となる触媒金属部4,4間に対となる触媒金属部4,4の並設方向を長手方向とするカーボンナノチューブ5を成長させることができるので、半導体基板1の上記一表面上の絶縁層2上における各触媒金属部4,4の近傍に電界発生用の金属電極13,13(図9および図10参照)を設けることなしに半導体基板1の上記一表面に平行な面内で所望の方向にカーボンナノチューブを成長させることが可能となる(図5(a)の左右方向を長手方向とするカーボンナノチューブ5を成長させることが可能となる)。したがって、抵抗部7および抵抗部7の両端部それぞれと電気的に接続される通電用の配線のパターンを適宜設計することにより、カーボンナノチューブの製造に際して必要な構成要素がカーボンナノチューブ応用デバイスの回路パターンを形成する金属配線へ影響を与えるのを防止することができるとともに、1枚のウェハに多数のカーボンナノチューブ応用デバイスを製造するような場合のカーボンナノチューブの製造方法として適用可能となる。
According to the carbon nanotube manufacturing method described above, when the
また、抵抗部7を形成するにあたっては、絶縁層2中に埋設されるポリシリコン層からなる抵抗部7を形成するようにしているので、抵抗部7を一般的な半導体製造プロセスにより簡単に形成することができる。また、図9や図10を参照しながら説明した従来のカーボンナノチューブの製造方法では、対となる金属電極13,13の形状と対となる金属電極13,13間に印加する電圧の電圧値とで対となる触媒金属部4,4間の電界分布や電位勾配が決定されるが、本実施形態のカーボンナノチューブの製造方法では、抵抗部7の不純物濃度やサイズを適宜変更することにより、対となる触媒金属部4,4間に発生する電界分布や電位勾配などのより細かな制御が可能となる。ここに、抵抗部7の不純物濃度を変更するには、ポリシリコン層の成膜時の条件を変更してもよいし、ポリシリコン層の成膜後にイオン注入を行うようにしてドーズ量を変更するようにしてもよい。
In forming the
なお、本実施形態では、半導体基板1として導電形がn形(n−)のシリコン基板を用いているが、半導体基板1として導電形がp形(p−)のシリコン基板を用いてもよい。
In the present embodiment, an n-type (n − ) silicon substrate is used as the
(実施形態6)
本実施形態のカーボンナノチューブの製造方法は実施形態5と略同じであり、実施形態5では、抵抗部7をポリシリコン層により構成して絶縁層2中に埋設していたのに対して、本実施形態では、図6(a),(b)に示すように、抵抗部7を拡散抵抗層により構成し半導体基板1内に形成している点に特徴がある。
(Embodiment 6)
The carbon nanotube manufacturing method of the present embodiment is substantially the same as that of the fifth embodiment. In the fifth embodiment, the
すなわち、本実施形態のカーボンナノチューブの製造方法では、対となる触媒金属部4,4の形成前に、半導体基板1の上記一表面側に半導体基板1とは異なる導電形の抵抗拡散層からなる抵抗部7を形成してから、半導体基板1の上記一表面上に抵抗部7の両端部それぞれと電気的に接続されるコンタクト電極18,18を形成し、その後、半導体基板1の上記一表面側にSiO2膜からなる絶縁層2を例えばCVD法などによって形成する。絶縁層2を形成した後の工程は実施形態5と同様である。
That is, in the carbon nanotube manufacturing method of the present embodiment, a resistance diffusion layer having a conductivity type different from that of the
しかして、本実施形態のカーボンナノチューブの製造方法によれば、カーボンナノチューブ5を成長させる際、半導体基板1の上記一表面側であって且つ絶縁層2の表面よりも半導体基板1側に設けた抵抗部7の両端間にコンタクト電極18,18を介して所定の電圧を印加することにより対となる触媒金属部4,4間に均一な電界分布を発生させることができ、対となる触媒金属部4,4間に対となる触媒金属部4,4の並設方向を長手方向とするカーボンナノチューブ5を成長させることができるので、半導体基板1の上記一表面上の絶縁層2上における各触媒金属部4,4の近傍に電界発生用の金属電極13,13(図9および図10参照)を設けることなしに半導体基板1の上記一表面に平行な面内で所望の方向にカーボンナノチューブを成長させることが可能となる。したがって、抵抗部7およびコンタクト電極18,18それぞれと電気的に接続される通電用の配線(図示せず)のパターンを適宜設計することにより、カーボンナノチューブの製造に際して必要な構成要素がカーボンナノチューブ応用デバイスの回路パターンを形成する金属配線15,15へ影響を与えるのを防止することができるとともに、1枚のウェハに多数のカーボンナノチューブ応用デバイスを製造するような場合のカーボンナノチューブの製造方法として適用可能となる。また、抵抗部7を形成するにあたっては、拡散抵抗層からなる抵抗部7を形成するようにしているので、抵抗部7を一般的な半導体製造プロセスにより簡単に形成することができる。また、図9や図10を参照しながら説明した従来のカーボンナノチューブの製造方法では、対となる金属電極13,13の形状と対となる金属電極13,13間に印加する電圧の電圧値とで対となる触媒金属部4,4間の電界分布や電位勾配が決定されるが、本実施形態のカーボンナノチューブの製造方法では、イオン注入を利用して形成する抵抗部7の不純物濃度やサイズを適宜変更することにより、対となる触媒金属部4,4間に発生する電界分布や電位勾配などのより細かな制御が可能となる。
Thus, according to the carbon nanotube manufacturing method of the present embodiment, when the
なお、本実施形態では、半導体基板1の導電形をn形(n−)とし、抵抗部7を構成する拡散抵抗層の導電形をp形(p−)としてあるが、半導体基板1の導電形をp形(p−)とし、拡散抵抗層の導電形をn形(n−)としてもよい。
In the present embodiment, the conductivity type of the
(実施形態7)
以下、本実施形態のカーボンナノチューブの製造方法について図7(a),(b)を参照しながら説明するが、実施形態1と同様の工程については説明を適宜省略する。
(Embodiment 7)
Hereinafter, the carbon nanotube manufacturing method of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 7A and 7B, but description of the same steps as those of
n形(n−)のシリコン基板からなる半導体基板1の一表面(図7(b)における上面)上のSiO2膜からなる絶縁層2上において互いに離間して形成された対となる触媒金属部4,4間にカーボンナノチューブ5を成長させるにあたって、まず、対となる触媒金属部4,4の形成前に、絶縁層2中に対となる触媒金属部4,4間への電界発生用の容量素子8を形成する。ここにおいて、本実施形態では、容量素子8を、絶縁層2中に埋設された対となる電極8a,8aと絶縁層2のうち対となる電極8a,8a間に介在する部分とで構成される容量要素(コンデンサ)の直列回路により構成しており、具体的には、絶縁層2の一部を構成するSiO2膜からなる第1の絶縁膜2aを半導体基板1の上記一表面上に例えばCVD法などによって形成した後、ポリシリコン層をCVD法などによって形成し、当該ポリシリコン層をリソグラフィ技術およびエッチング技術によってパターニングすることで多数の電極8aを形成してから、第1の絶縁膜2aおよび各電極8aの露出部位を覆うようにSiO2膜からなる第2の絶縁膜2bを例えばCVD法などによって形成することで、第1の絶縁膜2aと第2の絶縁膜2bとで構成される絶縁層2中に容量素子8を埋設すればよい。
Paired catalytic metals formed on the insulating
続いて、絶縁層2上に対となる触媒金属部4,4を所定距離(後で成長させるカーボンナノチューブの所望の長さ寸法)だけ離間して互いの対向面が平行となる形状で形成する。
Subsequently, a pair of
対となる触媒金属部4,4の形成後に、容量素子8の両端部(図7(a),(b)における左右両端の電極8a,8a)それぞれに電気的に接続される通電用の配線14,14を形成してから、配線14,14を介して容量素子8の両端間に所定の電圧(直流電圧)を印加することで対となる触媒金属部4,4間に電界を発生させ且つ絶縁層2の表面側に炭素を含む原料ガス(例えば、炭化水素を含むC2H2ガス、C2H4ガス、CH4ガスなど)を供給して例えばCVD法によって対となる触媒金属部4,4間にカーボンナノチューブ5を成長させる(対となる触媒金属部4,4の一方の触媒金属部4から他方の触媒金属部4へ向かってカーボンナノチューブ5を成長させる)。ここにおいて、容量素子8の両端間に電圧を印加することによって、第2の絶縁膜2bを介して、対となる触媒金属部4,4間には均一な電界分布が生じる。
After the formation of the pair of
なお、カーボンナノチューブ応用デバイスとして例えば半導体圧力センサや半導体加速度センサなどの半導体物理量センサを想定し、当該半導体物理量センサの製造プロセスを考えた場合には、マイクロマシンニング技術などによって半導体基板1を所定形状の構造体(半導体圧力センサであれば、ダイヤフラム部を有する構造体、半導体加速度センサであれば、支持部に撓み部を介して支持された重り部を有する構造体)に加工した後、上述のカーボンナノチューブの製造方法を採用してカーボンナノチューブ5を製造し、その後、絶縁層2の表面側に絶縁膜を形成してから、カーボンナノチューブ5に電気的に接続されブリッジ回路などの回路パターンを構成する金属配線15,15を形成すればよい。
When a semiconductor physical quantity sensor such as a semiconductor pressure sensor or a semiconductor acceleration sensor is assumed as a carbon nanotube application device and a manufacturing process of the semiconductor physical quantity sensor is considered, the
以上説明したカーボンナノチューブの製造方法によれば、カーボンナノチューブ5を成長させる際、半導体基板1の上記一表面側であって且つ絶縁層2の表面よりも半導体基板1側に設けた容量素子8の両端間に所定の電圧を印加することにより対となる触媒金属部4,4間に均一な電界分布を発生させることができ、対となる触媒金属部4,4間に対となる触媒金属部4,4の並設方向を長手方向とするカーボンナノチューブ5を成長させることができるので、半導体基板1の上記一表面上の絶縁層2上における各触媒金属部4,4の近傍に電界発生用の金属電極13,13(図9および図10参照)を設けることなしに半導体基板1の上記一表面に平行な面内で所望の方向にカーボンナノチューブを成長させることが可能となる。したがって、容量素子8および容量素子8の両端部それぞれと電気的に接続される通電用の配線14,14のパターンを適宜設計することにより、カーボンナノチューブの製造に際して必要な構成要素がカーボンナノチューブ応用デバイスの回路パターンを形成する金属配線15,15へ影響を与えるのを防止することができるとともに、1枚のウェハに多数のカーボンナノチューブ応用デバイスを製造するような場合のカーボンナノチューブの製造方法として適用可能となる。
According to the carbon nanotube manufacturing method described above, when the
また、図9や図10を参照しながら説明した従来のカーボンナノチューブの製造方法では、対となる金属電極13,13の形状と対となる金属電極13,13間に印加する電圧の電圧値とで対となる触媒金属部4,4間の電界分布や電位勾配が決定されるが、本実施形態のカーボンナノチューブの製造方法では、容量素子8において対となる電極8a,8a間の間隔や対向面積、絶縁層2の材料(第2の絶縁膜2bの材料)を適宜変更することにより、容量素子8の容量値を変更することができて、対となる触媒金属部4,4間に発生する電界分布や電位勾配などのより細かな制御が可能となる。ここにおいて、図7(a),(b)では、容量素子8において対となる電極8a,8aを対となる触媒金属部4,4の並設方向に離間して形成しているが、図8(a),(b)に示すように、絶縁層2中に複数(図示例では、9つ)の電極8aを千鳥状に配列されるように形成し、互いの横方向ではなく斜め方向に位置する電極8a,8aの対と、絶縁層2のうち対となる電極8a,8a間に介在する部分とで容量要素を構成するようにしてもよい。
In the conventional carbon nanotube manufacturing method described with reference to FIGS. 9 and 10, the shape of the pair of
ところで、上記各実施形態では、絶縁層2の材料をSiO2としてあるが、対となる触媒金属部4,4間に発生させる電界の所望の強度に応じて絶縁層2の材料を、SiO2、Si3N4、Ta2O5、ZnO2の群から選択するようにしてもよい。要するに、絶縁層2の材料を、それぞれ誘電率が異なるSiO2、Si3N4、Ta2O5、ZnO2の群から選択することにより、対となる触媒金属部4,4間に発生させる電界の強度や分布を制御することができる。
Incidentally, the above-described embodiments, the insulating
なお、上記各実施形態で説明したカーボンナノチューブの製造方法は、上述の半導体物理量センサに限らず、絶縁層2の一表面に平行な面内で長手方向を所望の方向に一致させる必要のある種々のカーボンナノチューブ応用デバイスの製造方法に適用できる。また、上記各実施形態では、半導体基板1としてシリコン基板を用いているが、半導体基板1はカーボンナノチューブ応用デバイスの仕様に応じて適宜選定すればよく、シリコン基板以外の半導体基板(例えば、GaAs基板、InP基板、SiC基板、所謂SOI基板など)を用いてもよい。
Note that the carbon nanotube manufacturing method described in each of the above embodiments is not limited to the above-described semiconductor physical quantity sensor, and various methods that require the longitudinal direction to coincide with a desired direction in a plane parallel to one surface of the insulating
1 半導体基板
2 絶縁層
3a,3b 高濃度不純物拡散層
4,4 触媒金属部
5 カーボンナノチューブ
14,14 配線
15,15 金属配線
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