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ギャップで分断された薄膜の製造方法、およびこれを用いたデバイスの製造方法

国内特許コード P110002086
整理番号 S2008-0583-N0
掲載日 2011年3月31日
出願番号 特願2008-121512
公開番号 特開2009-272432
登録番号 特許第5360528号
出願日 平成20年5月7日(2008.5.7)
公開日 平成21年11月19日(2009.11.19)
登録日 平成25年9月13日(2013.9.13)
発明者
  • 村田 英幸
  • 石井 佑弥
出願人
  • 国立大学法人北陸先端科学技術大学院大学
発明の名称 ギャップで分断された薄膜の製造方法、およびこれを用いたデバイスの製造方法
発明の概要

【課題】 幅が1μm未満であるギャップ(ナノギャップ)を有する薄膜の新たな製造方法を提供する。
【解決手段】 基材1上に配置した径が1μm未満であるファイバー(ナノファイバー)2の上およびこのファイバー2に隣接する基材1の表面上に薄膜を構成する材料3を堆積させ、ファイバー2をこの上に堆積した薄膜材料3とともに除去し、ナノギャップ5を形成する。ファイバー2は、エレクトロスピニング法により予め作製したものを用いるとよい。具体的には、離間して配置された2つのコレクタの間を掛け渡すように原ファイバーを作製し、2つのコレクタの間の距離を広げることにより原ファイバーを延伸するとともに細径化すれば、径が均一化されたナノファイバーを得ることができる。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


半導体デバイスにおける回路の集積化の進展に伴い、半導体デバイスの作製にはナノギャップで分断された部材(例えば電極)の形成が必要とされている。より具体的には、半導体デバイスの製造プロセスでは、薄膜をナノギャップで分断して電極などの部材を作製しなければならない。ナノギャップで分断された薄膜は、半導体デバイス以外のデバイス、例えば光導波路に代表される光デバイスにおいても必要とされることがある。



ナノギャップのような微小ギャップを形成するために現在用いられている主要な方法は、フォトリソグラフィーおよびエッチングである。しかし、フォトリソグラフィーおよびエッチングによる微小ギャップの形成には、レジストのコーティング、プリベーク、露光、現像およびリンス、ポストベーク、エッチングによるパターン形成、という多くのステップを必要とする。また、この一連のステップでは、加工すべき面積と比較して多くのレジストが消費されるため、材料の利用効率が低い。



微小ギャップはイオンビームを用いて形成することもできる。しかし、イオンビームによる材料の削除は、高真空を保持した空間内において、形成すべきギャップに沿ってイオンビームを走査していく作業を要し、効率的とは言い難い。



特開2007-201211号公報(特許文献1)には、集束イオンビーム(FIB)を用いてナノギャップを有する電極を製造する方法が開示されている。

【特許文献1】特開2007-201211号公報

産業上の利用分野


本発明は、半導体デバイスその他のデバイスで必要とされるギャップで分断された薄膜の製造方法に関し、特にサブミクロンサイズのギャップ(以下、「ナノギャップ」という;本明細書では1μm未満の幅を有するギャップを「ナノギャップ」と称する)で分断された薄膜の製造方法に関する。また、本発明は、このような薄膜を有するデバイスの製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
径が1μm未満であるファイバーをエレクトロスピニング法により作製し、
前記ファイバーを基材上に配置し、
前記基材上に配置した前記ファイバーの上および前記ファイバーに隣接する前記基材の表面上に薄膜材料を堆積させ、
前記基材の表面上に堆積した前記薄膜材料が前記ファイバーを配置した領域に形成されたギャップにより分断された薄膜を形成するように、前記ファイバーを当該ファイバー上に堆積した前記薄膜材料とともに除去する、幅が1μm未満であるギャップで分断された薄膜の製造方法。

【請求項2】
予め作製した原ファイバーを当該原ファイバーの径が減少するように延伸して径が1μm未満であるファイバーを作製し、
前記ファイバーを基材上に配置し、
前記基材上に配置した前記ファイバーの上および前記ファイバーに隣接する前記基材の表面上に薄膜材料を堆積させ、
前記基材の表面上に堆積した前記薄膜材料が前記ファイバーを配置した領域に形成されたギャップにより分断された薄膜を形成するように、前記ファイバーを当該ファイバー上に堆積した前記薄膜材料とともに除去する、幅が1μm未満であるギャップで分断された薄膜の製造方法。

【請求項3】
離間して配置された2つの保持部材に前記原ファイバーを掛け渡して保持しながら前記2つの保持部材の間の距離を5倍以上に広げることにより、前記原ファイバーを延伸して前記ファイバーを作製する請求項に記載の薄膜の製造方法。

【請求項4】
エレクトロスピニング法により、離間して配置された2つのコレクタの間を掛け渡すように前記原ファイバーを作製し、
前記原ファイバーを前記2つのコレクタにより保持しながら前記2つのコレクタの間の距離を広げることにより前記原ファイバーを延伸して前記ファイバーを作製する、請求項に記載の薄膜の製造方法。

【請求項5】
前記ファイバーが樹脂からなるファイバーである、請求項1~のいずれか1項に記載の薄膜の製造方法。

【請求項6】
前記樹脂を溶かす溶剤を用いて前記ファイバーを除去する、請求項に記載の薄膜の製造方法。

【請求項7】
前記ファイバーの長さ方向に沿って互いに離間し、かつそれぞれが前記ファイバーを跨ぐように設定された2以上の領域上に、前記薄膜材料を堆積させ、
前記ファイバーの除去により、前記2以上の領域のそれぞれにギャップで形成された薄膜を形成する、請求項1~のいずれか1項に記載の薄膜の製造方法。

【請求項8】
真空成膜法により前記薄膜材料を堆積させる請求項1~のいずれか1項に記載の製造方法。

【請求項9】
前記薄膜材料が導電性材料である請求項1~のいずれかに記載の薄膜の製造方法。

【請求項10】
基材と、前記基材の表面上に形成され、幅が1μm未満であるギャップで分断された薄膜と、を有するデバイスの製造方法であって、
前記薄膜を請求項1~のいずれか1項に記載の製造方法により形成する、デバイスの製造方法。

【請求項11】
前記薄膜を形成した後に、前記薄膜上に前記ギャップを埋めるように第2の薄膜を形成
する、請求項10に記載のデバイスの製造方法。
産業区分
  • 固体素子
  • 高分子化合物
  • その他機械要素
  • 工業用ロボット
  • 電線ケーブル
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2008121512thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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