ナノワイヤの形成方法、導電性構造及びコンピュータ読み取り可能媒体
【課題】基板上に安価にナノワイヤを形成する。
【解決手段】本開示は、概して、基板上にナノワイヤを形成するための方法を記載しており、この方法において、カーボンナノチューブは基板表面上のパターン中に配置され得る。前記基板表面は、前記カーボンナノチューブと前記基板との間で炭素熱還元が発生し、前記パターン中にナノトレンチが形成するような条件に暴露され、そして導電材料は、ナノワイヤを形成するために前記ナノトレンチ内に堆積させられ得る。
【解決手段】本開示は、概して、基板上にナノワイヤを形成するための方法を記載しており、この方法において、カーボンナノチューブは基板表面上のパターン中に配置され得る。前記基板表面は、前記カーボンナノチューブと前記基板との間で炭素熱還元が発生し、前記パターン中にナノトレンチが形成するような条件に暴露され、そして導電材料は、ナノワイヤを形成するために前記ナノトレンチ内に堆積させられ得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノワイヤの形成方法、導電性構造及びコンピュータ読み取り可能媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、その電気的および／または機械的特性ゆえに、多くの異なる応用のために研究されてきた。ＣＮＴは、筒状に丸められたグラファイトシートの構成を有する非常に小さな筒形構造体である。カーボンナノチューブはその構造に関連した電気伝導度を有し、化学的に安定しており、非常に小さな直径（１００ナノメートル未満）および大きなアスペクト比（長さ／直径）を有する。
【０００３】
カーボンナノチューブは、例えば、電界放出デバイス（ＦＥＤ）、ナノスケールの電気機械式アクチュエータ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、電子銃、ＣＮＴベースのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、顕微鏡電子機器（microscopic electronics）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）のプローブ、材料科学、生物学および化学といった種々の応用において有用であることが既に証明されている。カーボンナノチューブは、種々の金属基板のいずれかを用いて形成することができ、配向性が高く、実質的に金属基板に垂直な方向、または金属基板に平行な方向に均一に伸ばすことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、１００ｎｍ未満の長さスケールを有する機能性半導体デバイスの製造、つまりナノエレクトロニクスに大きな関心が集まっている。物理法則では、理論上、約１ｎｍの代表長さスケールを有するトランジスタ等の論理デバイスの構築が可能である。しかし、このような限界に到達することは困難であり、費用がかかっていた。
【０００５】
１００ｎｍ未満のデバイスを製造する方法には、トップダウン型とボトムアップ型のアプローチが含まれる。フォトリソグラフィや電子ビームリソグラフィといった従来のトップダウン型のアプローチは、機能性デバイスを形成するための様々なレベルの形成および選択的な除去を利用しており、１００ｎｍ未満のフィーチャを有するデバイスに対しては、非常に高価なアプローチとなり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）−（ｄ）は、いくつかの方法例により形成される基板の図である。
【図２】図２（ａ）−（ｃ）は、いくつかの追加の方法例により形成される基板の図である。
【図３】図３は、化学気相法（ＣＶＤ）チャンバの概略図である
【図４】図４（ａ）および（ｂ）は、基板上に与えられ得るカーボンナノチューブパターンの図である。
【図５】図５は、ナノワイヤを有する基板を形成するいくつかの方法例を示すフローダイアグラムである。
【図６】図６は、ナノワイヤを有する基板を形成するいくつかの追加の方法例を示すフローダイアグラムである。
【図７】図７は、本開示に係るコンピュータプログラム製品例であり、その全てが本開示の少なくともいくつかの例に従って構成されたブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示の前述の特徴および他の特徴は、添付の図面を参照とした以下の記載および請求の範囲からより明らかになるであろう。これらの図面は、本開示に係るいくつかの例のみを図示し、したがってその範囲を限定するものとみなされるべきではない。以下、添付図面を用いて、本開示をさらに具体的にそして詳細に説明する。
【０００８】
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照する。図面においては、文脈上特段の指示がない限り、同一の符号は通常同様の構成要素を示す。詳細な説明、図面および請求の範囲に記載される例は限定されることを意図したものではない。本明細書で説明される発明の主題の精神または範囲を逸脱することなく、他の例を使用してもよく、また他の変更を加えてもよい。本開示の態様は、本明細書において一般的に説明され、かつ図示されるが、様々な異なる構成で配置され、置き換えられ、組み合わされ、分離され、設計されることができ、それらの全てが明細書において示唆されていることが容易に理解されるだろう。
【０００９】
図は、図面中に示される例の例示的な構成要素を示す番号を含み、基板１０、カーボンナノチューブ２０、基板１０の表面３０、ナノトレンチ４０、導電材料５０、層６０、ＣＶＤチャンバ７０、流入口８０、および排気口９０を含む。ステップ３１０−３３０およびステップ４１０−４９０は図の例の例示的なステップを示す。
【００１０】
本明細書に例示する例は、ナノトレンチを有する基板と、当該基板を製造する方法を説明する。多くの他の例も可能であるが、時間と空間の制限により、１つの文書にそれら例の全てを含むことはできない。したがって、請求の範囲内の他の例は、本願の教示から当業者にとって明らかになるだろう。
【００１１】
いくつかの例では、基板上にナノワイヤを形成するためのナノトレンチを有する基板が含まれ得る。基板は、ナノエレクトロニクスまたは他の分野において、他の化学的または生物学的な応用等多様な応用に使用され得る。
【００１２】
図１（ａ）−（ｄ）は本開示に従って構成された方法例により形成された基板の図である。図１（ａ）は、表面３０上に整列したカーボンナノチューブ２０を有する基板１０を示す。図１（ｂ）は、炭素熱還元が起きた後、基板上に形成されたナノトレンチ４０を有する基板１０を示す。図１（ｃ）は、基板１０の表面３０の頂部に堆積させ得る、ナノトレンチ４０に導体素子５０を形成する導電材料の層６０を示す。図１（ｄ）に示すように、層６０の導電材料は、ナノトレンチ４０内に導電材料を残しつつ、基板１０から取り除かれ得るかまたは落とし取られ得る。これにより、例えば銅等の導電材料５０をナノトレンチ４０内に堆積させた基板１０が形成される。
【００１３】
図１（ｂ）に示すように、炭素熱還元を基板１０上で起こしナノトレンチ４０を形成するように、炭素熱エッチングが行われ得る。参照することにより本明細書にその全体を引用する、Ｂｙｏｎ, Ｈｅｙ Ｒｙｕｎｇ他による“Ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｇｕｉｄｅｄ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｘｉｄｅ ｎａｎｏｔｒｅｎｃｈｅｓ”（酸化ケイ素ナノトレンチの形成を誘導するカーボンナノチューブ）（Ｎａｔｕｒｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ、２００７年２月１８日）に記載されるように、炭素熱反応において、炭素は高温で二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）をエッチングすることがわかっている。カーボンナノチューブは、ＳｉＯ２表面を還元する（エッチングする）ための炭素源として作用し得る。化学気相成長法（ＣＶＤ）（つまり、温度制御および圧力制御されたＣＶＤチャンバにおける処理）において、単層カーボンナノチューブの成長中に少量の酸素ガスを導入することにより、ナノチューブはＳｉＯ２中にナノトレンチを選択的にエッチングすることができる。基板１０は炭素熱還元が発生するのに十分な時間に渡って、熱と圧力に暴露され得る。この時間は、温度、圧力、基板の大きさといったいくつかの要因、および当業者に理解され得る他の要因により変化し得る。
【００１４】
ナノトレンチの形、長さおよび軌道は、ＳｉＯ２上にカーボンナノチューブが層状に積み重なるパターンにより、完全に決定され得る。記載される例により作られるナノトレンチの深さは、例えば、基板の隣接する表面または近傍の表面から測定して約１ｎｍから約１０ｎｍとすることができ、一例では約４ｎｍの深さとすることができる。
【００１５】
ナノトレンチ形成の主な駆動力は、例示される例におけるＳｉＯ２の炭素熱還元である。下記括弧の（ｓ）は、本例において、固体状態または固相を示すのに使用され、下記括弧（ｇ）は気体状態または気相を示すのに使用される。このプロセスにおいて、カーボンナノチューブはバルクカーボン（Ｃ（ｓ））の役割を果たす。以下に示すように、非結晶バルクケイ素（ＳｉＯ２（ｓ））は、約１７５４℃より高い温度、および大気圧下において、ＳｉＯ（ｇ）とＣＯ（ｇ）が放出されることによって、炭素により還元され得る。
ＳｉＯ２（ｓ）＋Ｃ（ｓ）⇔ＳｉＯ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ）
【００１６】
図１（ｂ）に示すように、炭素熱還元によりカーボンナノチューブ２０が還元され、基板１０の表面３０上でカーボントレンチ４０が形成された後、一例において基板はＣＶＤチャンバから取り除かれ、基板１０上のナノトレンチ４０のパターンにナノワイヤを形成するために、導電材料５０をナノトレンチ４０に堆積させ得る。導電材料５０は、ナノワイヤリング導体用に好適で、ナノトレンチ内に堆積させるのに好適なあらゆる好適な材料または金属であり得る。導電材料５０は、図１（ｃ）に示すように、例えば、ナノメートルサイズのくぼみに金属を堆積させることのできる超臨界二酸化炭素（ＣＯ２）による金属堆積プロセスを用いて、ナノトレンチ内に堆積させられる。これは超臨界プロセスチャンバによって行われ得る。
【００１７】
上述した超臨界ＣＯ２は、流体の二酸化炭素であって、臨界温度および臨界圧力で、または臨界温度および臨界圧力以上で特有の性質を生じさせる二酸化炭素を指し得る。ＣＯ２は標準温度および標準圧力（ＳＴＰ）では通常空気中の気体として、凍結状態ではドライアイス等の固体として挙動する。温度と圧力の両方がＳＴＰから上昇し、ＣＯ２の臨界点またはそれ以上に達すると、ＣＯ２は気体と液体の中間の特性を取ることができる。より具体的には、ＣＯ２は、その臨界温度（３１．１℃）と臨界圧力（７２．９ａｔｍ）以上で超臨界流体として挙動し、気体のように容器を満たすように拡散するが、液体のような密度を有する。
【００１８】
超臨界の状態で、ＣＯ２は液体と同程度の高さの分子数密度と、気体と同程度の高さの拡散率を有する。超臨界ＣＯ２は、したがって、小さなフィーチャに深く入り込み、高い質量流束で銅前駆体を運び得る。超臨界ＣＯ２において前駆体を金属銅に変換することで、高い堆積率で、アスペクト比の高い小さなフィーチャを埋める銅を実現する。これにより、ナノサイズへの更なる小型化に必要な条件だけでなく、デシミクロンの深さを有するフィーチャを含む三次元集積回路のチップ内導体の製造に必要な条件をも満たされる。したがって、超臨界ＣＯ２による金属堆積は、基板に形成されたナノトレンチ内にナノワイヤを形成するために、本明細書に記載される例において使用され得る。
【００１９】
図１（ｃ）に示すように、超臨界ＣＯ２による金属堆積は、ナノトレンチ４０内に導電材料５０を堆積させるために使用することができ、また基板１０の表面３０の頂部に導電体５０と同じ材料で作られた層６０を形成するためにも使用することができる。参照することにより本明細書にその全体を引用する、Ｅ．Ｋｏｎｄｏｈ他による “Ｐａｖｉｎｇ ｔｈｅ ｗａｙ ｆｏｒ Ｆｕｌｌ−Ｆｌｕｉｄ ＩＣ Ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ”（超臨界二酸化炭素を用いた全流体ＩＣメタライゼーションへの道の開拓）（２００３年）に記載されているように、このプロセスの一例において、超臨界二酸化炭素による金属堆積を用いて金属を堆積させ得る。この一例において、ＣＯ２、金属前駆体、およびＨ２は、必要であれば、高圧反応器（超臨界装置）に導入され得る。Ｈ２は金属の質を向上するのに使用することができ、これには、金属的な光沢のある銅色の外観、継続的なフィルム構造の形成、堆積収率の向上、および／または高い実験再現性を含まれ得る。液体ＣＯ２は、ＣＯ２の臨界点以上の圧力に到達させるために、プランジャーポンプを使って圧送され、ナノサイズのくぼみに堆積され得る。
【００２０】
超臨界ＣＯ２金属堆積後、基板１０は超臨界装置から取り出され、図１（ｄ）に示すように、金属層６０は、ナノトレンチ４０内に導電材料を残し、基板１０から取り除かれ得るか、または落とし取られ得る。これにより、例えば銅等の導電材料５０がナノトレンチ４０内に堆積された基板１０が形成される。金属層６０は、時限エッチング（timed etching）、化学機械研磨、またはダマシンプロセスにより取り除かれ得る。ナノワイヤのパターンを有する基板１０は、基板１０のナノトレンチ４０に沿って導電するための導電材料を有することにより、様々なナノワイヤの応用に使用され得る。いくつかの例において結果として生じるナノワイヤパターンは、基板の全部分上または所望の部分上にわたって、ナノワイヤが互いに交差または電気的に接続しないようになっている。他の例においては、パターンはランダムであってもよく、またはナノワイヤ間に多くの電気接触を含む。いくつかの例において、結果として生じるナノワイヤはナノトレンチの頂部より上方に伸び得ないか、または大幅には上方に伸び得ない。パターンのいくつかの部分は、整列しているかまたは平行であり得るが、パターンの他の部分は、ランダムまたは擬似ランダムであり得る。また、別の例において、パターンは、基板の表面全体、またはナノトレンチおよびナノワイヤの全範囲に対して設けられているのではなく、基板の１つ以上の部分にのみ設けられていてもよい。
【００２１】
図２（ａ）―（ｃ）は本開示に従っていくつかの追加の方法例により形成される基板の図である。図２（ａ）は、単一のカーボンナノチューブ２０が、基板１０の表面３０上に設けられている例を示す。基板１０は、ＣＶＤチャンバ内部に置かれ、基板１０の表面３０は、ＣＶＤチャンバ内部でカーボンナノチューブ２０の第１先端２０ａにおいて炭素熱エッチング流体に暴露され得る。炭素熱エッチング流体は、その化学的特性に基づいて選択され、酸素ガス（例えばＯ２）、水素ガス（例えばＨ２）、メタン（ＣＨ４）およびエチレン（Ｃ２Ｈ２）等の１つ以上の気体を含み、流入口からＣＶＤチャンバへ流入し得る。流体は、当業者が本開示を参照して理解し得る様々な異なる方法および機構によって、ＣＶＤチャンバに流入し得る。
【００２２】
固相のＳｉＯ２および炭素は、炭素熱還元の発生を可能にするために互いに接触すべきであり、ＳｉＯ２表面と直接接触するカーボンナノチューブは、その反応のために活性を有する。図２（ｂ）に示すように、カーボンナノチューブ２０の第１先端２０ａは、第１先端２０ａが炭素熱還元流体に暴露される工程中にエッチングされ、ナノトレンチ４０を形成する。図２（ｂ）において、カーボンナノチューブ２０とＳｉＯ２との間の不完全な反応により、カーボンナノチューブ２０の一部がナノトレンチの第２先端２０ｂで未反応のまま残った。図２（ｃ）において、炭素熱還元が発生し、カーボンナノチューブ２０全体をエッチングし、基板１０中にナノトレンチ４０を形成した。気体中の炭化水素を追加することにより、除去されるＳｉＯ２量を増加させ得る。
【００２３】
図３は本記載に従って構成された化学気相成長（ＣＶＤ）チャンバの概略図である。前述の炭素熱エッチング（または炭素熱還元）は、化学気相成長（ＣＶＤ）チャンバ７０内部で行われ得るが、ここで、基板１０の表面３０上の複数のカーボンナノチューブ２０が、ＣＶＤチャンバ内部に所定の温度および圧力で置かれている。
【００２４】
ＣＶＤチャンバ７０の圧力制御を含む、ＣＶＤチャンバ７０に流出および流入するガスの流れは、コントローラ８５により制御され得る種々のバルブ７５によって円滑化され得る。例えば、流体および／または気体は、１つ以上の流入口（例えば流入口８０）からＣＶＤチャンバ７０に流入し得る一方、気体および／または流体は、１つ以上の流出口（例えば流出口９０）からＣＶＤチャンバ７０より流出し得る。温度／圧力調節装置を含み得るバルブ７５を制御すること等により、ＣＶＤチャンバ７０の温度および圧力もコントローラ８５によって制御され得るか、または、温度および圧力はコンピュータ制御プロセスによりコントローラ８５を介して制御され得る。コントローラ８５は、例えば、暴露時間、流入口８０および流出口９０を通る気体および流体等の物質の流れ、および他の様々なプロセス制御等の他の変動要素も制御し得る。
【００２５】
１つ以上の気体を含み得る炭素熱エッチング流体は、流入口８０からＣＶＤチャンバ７０に流入し得る。図３に示すように、反応による一酸化炭素（ＣＯ）ガスおよびケイ素（ＳｉＯ）ガスは、流出口９０からＣＶＤチャンバ７０より除去され得る。本開示を参照して理解されるように、流体は、様々な異なる方法および機構によってＣＶＤチャンバ７０に流入または流出し得る。
【００２６】
ＳｉＯ（ｇ）およびＣＯ（ｇ）の一部または全ては、反応中に気体の安定した流れの下、流出口９０を介して排出され得るが、ＳｉＯ（ｇ）およびＣＯ（ｇ）の多くをナノトレンチの頂端部に再び吸収させ得ることは可能であり、これによりＳｉＯ（ｇ）およびＣＯ（ｇ）が、それら自体により、または入ってくるフラグメント化された炭化水素および酸素ガスとさらに反応し、ナノトレンチの両側に沿ってナノトレンチの上方に立ち上がる肩部線（shoulder line）を形成する。より深くより広いナノトレンチの周囲により高い肩部が見られるため、肩部の由来は、ＳｉＯ（ｇ）の還元種、つまりＳｉＯ（ｇ）およびＣＯ（ｇ）の量および化学的特性に密接に関連していると予想される。
【００２７】
少量の酸素を含むことにより、同じ温度でＳｉＯ２と容易に反応する、局所的に制限された反応性の炭素質種を生成し、カーボンナノチューブの破壊を誘発し得る。ナノトレンチ形成の効率は、酸素ガスおよび炭化水素ガスのレベルによって、直接的に影響を受け得る。大気圧を用いる等の特定の状況下でプロセスを適用する場合、ナノトレンチは、全気体に対して０．０１％未満の酸素濃度で生じ得ることがわかっている。０．１％の酸素の追加によりナノトレンチの非常に高い収率得られた。これよりも高い酸素レベルでは、プロセスは可能であると思われるものの、安全性の観点から通常反応を試みない。炭化水素ガスは、炭素熱反応を介して、ＳｉＯ２表面の還元をさらに加速させるために供給され得る。形成されるナノトレンチの平均容積およびＳｉＯ２とＣとの間の化学量論的反応を考慮すると、約１．７ｎｍの平均直径を採用したカーボンナノチューブのみにより与えられる炭素の量は、下層のＳｉＯ２層全体をエッチングしてナノトレンチを形成するには不十分であることがわかっている。しかし、外部から供給されるフラグメント化された炭化水素によって、ＳｉＯ２の追加的なエッチングが発生し得る。
【００２８】
いくつかの例において、１７５４℃より高い温度が好ましいが、いくつかの例において炭素熱反応のために加えられる温度は均一ではなく、例えば、材料のバルクを過熱すること、および基板１０上にすでに作られていることのあるあらゆる回路に障害を及ぼすことを防ぐための高速熱処理（ＲＴＡ）、短期間熱源（rapid thermal anneal (RTA), short-duration source）により与えられることができる。
【００２９】
基板１０は、ＳｉＯ２表面３０を有するシリコン基板とすることができる。あるいは、基板は、酸化ゲルマニウムおよび燐化インジウム等の好適な特性を有する他の材料から作られてもよい。
【００３０】
図４の（ａ）および（ｂ）は、本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って、基板上に与えられ得るカーボンナノチューブパターンの図である。図４（ａ）に示すように、カーボンナノチューブ２０は、ランダムマット方式等のパターンで、基板の表面上に配置され得る。図４（ｂ）に示すように、カーボンナノチューブ２０は、カーボンナノチューブ２０が互いに実質的に平行に整列し得るパターンで配置されてもよい。大抵の例において、基板の少なくとも主要な部分に渡って、個別のナノワイヤの形成を可能にするため、ナノチューブの多くが交差しないようなまたは互いに接触しないようなパターンであり得る。カーボンナノチューブ２０は、基板の表面上でエレクトロスプレィされてもよく、適当な位置で成長させてもよく、または別の方法で与えられてもよい。参照することにより本明細書にその全体を引用する、Ｘ．Ｃ．Ｃｈｅｎ他による“Ａｌｉｇｎｉｎｇ ｓｉｎｇｌｅ―ｗａｌｌ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ ｗｉｔｈ ａｎ ａｌｔｅｒｉｎｇ―ｃｕｒｒｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ” （交流電場による単層カーボンナノチューブの配向）（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第７８巻、２３号、２００１年６月４日）に記載されているように、カーボンナノチューブ２０は、外部電場等の好適な方法によって、実質的に平行に整列させ得る。単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）は、非常に高い精度で整列し得る。単層カーボンナノチューブの配列は、印加電場の周波数および大きさへの顕著な依存を示す。５ＭＨｚの周波数を有する電場により、単層カーボンナノチューブの配列を向上させることができ、かつ高配向のサンプルを作ることができる。この整列は、ポリマー延伸（polymer stretching）、テンプレート法（templating）、または電気泳動等、他のプロセスによって行ってもよい。
【００３１】
図５は、本開示の少なくともいくつかの実施形態に従ってナノワイヤリングを有する基板を形成するいくつかの方法例を示すフローダイアグラムである。最初に、上記記載に従い、ブロック３１０において、カーボンナノチューブ２０は基板１０の表面上にあるパターンの中に配置され得る。ブロック３２０において、炭素熱還元が発生し、基板表面上にナノトレンチを形成するように、基板１０は所定の温度および圧力に暴露され得る。そして、ブロック３３０において、基板上にパターンを有するナノワイヤを形成するために、導電材料５０を、ナノトレンチ内に堆積させ得る。
【００３２】
図６は、本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って、ナノワイヤリングを有する基板を形成するいくつかの追加の方法例を示すフローダイアグラムである。最初に、上記記載に従い、ブロック４１０において、カーボンナノチューブ２０は基板１０上に配置、形成および／または整列させられ得る。そして、ブロック４２０において、基板１０はＣＶＤチャンバ内部に配置され、その後、ブロック４３０において、例えば基板がＳｉＯ２の場合には１７５４℃よりも高い温度等、高温に暴露され得る。ブロック４４０において、Ｏ２、Ｈ２、ＣＨ４およびＣ２Ｈ２等の気体は、ＣＶＤチャンバ内部に導入され、炭素熱還元を助長し得る。ブロック４５０において、基板１０の表面上でカーボンナノチューブ２０の炭素熱還元が発生し得る。
【００３３】
その後、ブロック４７０において、基板１０はＣＶＤチャンバから取り除かれ得て、ブロック４８０において、超臨界ＣＯ２による金属堆積を用いてナノトレンチ４０内に金属を堆積させ得る。上述するように、これは超臨界装置において行われ得る。金属を基板の表面上に堆積させ、導電材料を形成した後、図１（ｄ）を参照して前述したように、導電材料をナノトレンチ４０内に堆積させ得るように、ブロック４９０において、基板の表面上の金属層はエッチングおよび研磨され得る。
【００３４】
図７は、本開示に係るコンピュータプログラム製品例のブロック図を示す。いくつかの例において、コンピュータプログラム製品７００は、コンピュータ実行可能命令７０２も含み得る信号伝達媒体（signal bearing medium）７０１を含む。コンピュータ実行可能命令７０２は、基板上にナノワイヤを形成するための命令を与えるように構成され得る。当該命令は、例えば、基板表面の少なくとも一部上にあるパターン中に、カーボンナノチューブを配置することに関する命令を含み得る。当該命令は、例えば、パターンに従ってナノトレンチの形成を引き起こすのに十分な時間に渡って、基板表面の少なくとも一部に温度および圧力を加えることに関する命令をさらに含み得る。当該命令は、例えば、基板上にパターンを有する少なくとも１つ以上のナノワイヤを形成するために、導電材料をナノトレンチ内に堆積させることに関する命令をさらに含み得るが、ここで、前記導電材料は少なくとも部分的に導電性を有する。一般的に、コンピュータ実行可能命令７０２は、本明細書に記載される基板上にナノワイヤを形成する方法のあらゆるステップを実行するための命令を含み得る。
【００３５】
また、図７に示すように、いくつかの例において、コンピュータ製品７００は、コンピュータ読み取り可能な媒体７０３、記録可能な媒体７０４、および通信媒体７０５のうち１つ以上を含み得る。これら要素の周辺のボックスは、信号伝達媒体７０１の中に含まれ得る異なるタイプの媒体を示し得るが、これらに限定されるものではない。これらのタイプの媒体は、プログラミング命令７０２を、処理装置、論理および／または他の装置を含む当該命令を実行するためのコンピュータデバイスにより実行されるように、分配（distribute）し得る。コンピュータ読み取り可能な媒体７０３および記録可能な媒体７０４としては、フレキシブルディスク、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ），デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、コンピュータメモリ等が挙げられるが、これらに限定されない。通信媒体７０５としては、デジタルおよび／またはアナログ通信媒体（例えば、光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンク等）が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３６】
上記のように、カーボンナノチューブの配置／配列技術を組み合わせることで、１−１０ｎｍの深さの高配向のナノトレンチが形成され、ナノエレクトロニクス産業における各種の高密度電子製品部品のためのナノワイヤを製造することができる。ナノワイヤは、既存のワイヤアプローチよりも低い電気的寄生（electrical parasitics）と、高い記録密度を有する。ナノワイヤは、数十億ドルの産業である集積回路において回路を接続するための非常に望ましい機能部品であり、組織内部で使用されるセンサ等、生物学上の応用にも使用することができる。
【００３７】
本明細書に記載される本開示の例の種々の態様、特徴、または実施は、単独で、または様々な組み合わせで使用され得る。本開示の方法例は、ソフトウエア、ハードウエア、またはハードウエアとソフトウエアとの組み合わせ（例えば、コンピュータアクセス可能な媒体上に記憶されたソフトウエア）により実施され得る。
【００３８】
本開示は、種々の態様の例示として本出願に記載される特定の例に限定されるものではない。当業者に明らかなように、発明の要旨および精神を逸脱することなく、多くの変更および例が行われ得る。本明細書中に挙げられるものに加えて、本開示の範囲に含まれる機能的に同等な方法および装置は、上記記載から当業者にとっては明らかであろう。当該変更および例は、添付される請求の範囲に含まれることが意図される。本開示は、添付される請求の範囲によって認められる同等物の全範囲に加えて、当該請求の範囲の用語によってのみ限定されるべきものである。本開示は、当然変化し得る特定のデバイス、方法、システムに限定されていないことが理解されるべきである。また、本明細書で使用される専門用語は特定の例を説明する目的のためのものであり、限定することを意図したものではないことも理解されるべきである。
【００３９】
ナノワイヤリングのために使用される基板の種々の例、および基板上でナノワイヤを形成するための方法を上記で説明してきた。以下は、方法およびその基板の具体的な例である。これらは、例示のみを目的としたものであり、限定することは意図されていない。本開示は、概して、ナノワイヤリングのための基板を形成するための方法に関連する。
【００４０】
本明細書が提供し、かつ記載するのは、例えば、基板上にナノワイヤを形成するための方法であって、基板表面の少なくとも一部上にあるパターン中にカーボンナノチューブを配置するステップと、パターンに従ってナノトレンチの形成を引き起こすのに十分な時間に渡って、基板表面の少なくとも一部に温度および圧力を加えるステップと、基板上にパターンを有するナノワイヤを形成するために、導電材料をナノトレンチ内に堆積させるステップであって、前記導電材料は少なくとも部分的に導電性を有するステップと、を含む、方法である。
【００４１】
さらに、基板の表面はＳｉＯ２であり得る。導電材料は金属を含み得る。ナノトレンチは、基板の表面から約１ｎｍから約１０ｎｍの包括的な(inclusive)範囲の深さを持ち得る。所定の温度は約１７５４℃より高温であり得る。所定の圧力は約１ａｔｍであり得る。
【００４２】
カーボンナノチューブを配置することは、カーボンナノチューブの少なくとも一部が互いに実質的に平行になるように、カーボンナノチューブを整列させることを含み得る。カーボンナノチューブの整列は、ポリマー延伸（polymer stretching）、テンプレート法（templating）、電気泳動、または印加電場のうち１つを含み得る。
【００４３】
当該方法は、温度および圧力を加えたときに、基板表面を流体に暴露することをさらに含み得る。流体は酸素ガス、水素ガス、メタンおよび／またはエチレンを有する気体を含み得る。導電材料を堆積させることは、超臨界ＣＯ２による金属堆積プロセスの適用を含み得る。当該方法は、時限エッチング、化学機械研磨、またはダマシンプロセスのうち１つにより、導電材料を落とし取ることをさらに含み得る。
【００４４】
また、本明細書が提供し、かつ記載するのは、例えば、基板上にナノワイヤを形成するための方法であって、基板表面の少なくとも一部上にあるパターン中に、カーボンナノチューブを配置するステップであり、基板表面上のカーボンナノチューブの少なくとも一部が、互いに実質的に平行に整列されるステップと、パターン中にナノトレンチをエッチングするのに十分な時間に渡って、基板表面の少なくとも一部に温度および圧力を加えるステップと、ナノトレンチが堆積した金属により満たされ、かつ堆積した金属の層が基板表面の近くに形成されるように、基板上に金属を堆積させるステップと、基板のナノトレンチ中に金属が残りナノワイヤを形成するように、基板表面から金属層の少なくとも一部をエッチングするステップであって、ナノワイヤの少なくとも一部が、基板のナノトレンチのパターンに従って実質的に整列しているステップと、を含む、方法。
【００４５】
また、本明細書が提供し、かつ記載するのは、例えば、導電性構造であり、基板の表面から約１ｎｍから約１０ｎｍの範囲の深さを持つナノトレンチのパターンを画定する基板と、ナノトレンチ内部に堆積させられた導電材料であって、部分的に導電性を有する導電材料とを備える。
【００４６】
基板は、ナノトレンチを画定するＳｉＯ２材料を含み得る。導電材料は、導電体、半導体、または金属のうち１つ以上を含み得る。ナノトレンチは、基板表面に対して約４ナノメートルの深さを持ち得る。ナノトレンチは、炭素熱還元により形成させられ、導電材料は超臨界ＣＯ２による金属堆積プロセスにより形成させられ得る。ナノトレンチは、ランダムパターンで形成されてもよい。パターンは、ナノトレンチの各々内の導電材料間での接触を最小限にする、または減少させるように、ナノトレンチが整列された部分を含み得る。
【００４７】
また、本明細書が提供し、かつ記載するのは、例えば、基板上にナノワイヤを形成するために与えられるコンピュータ読み取り可能命令を含むコンピュータ読み取り可能媒体であって、処理装置（processing arrangement）が命令を実行すると、処理装置は、基板表面の少なくとも一部上にあるパターン中に、カーボンナノチューブを配置し、パターンに従ってナノトレンチの形成を引き起こすのに十分な時間に渡って、基板表面の少なくとも一部に温度および圧力を加え、基板上にパターンを有する少なくとも１つ以上のナノワイヤを形成するために、少なくとも部分的に導電性を有する導電材料をナノトレンチ内に堆積させるように構成された、コンピュータ読み取り可能媒体である。
【００４８】
本明細書で使用される実質的にあらゆる複数のおよび／または単数の用語について、当業者は、文脈および／または用途に応じて適切に、複数の用語を単数に、および／または単数の用語を複数に置き換えることができる。本明細書では、明確性を目的として、多様な単数／複数の置き換えが明記され得る。
【００４９】
一般的に、本明細書内、特に添付の請求の範囲内（例えば、添付の請求の範囲の要部）で使用される用語は、一般的に「非限定的な（open）」用語として意図されている（例えば、「含んでいる（including）」という用語は、「・・・を含んでいるが限定されない（including but not limited to）」と解釈されるべきであり、「有している（having）」という用語は、「少なくとも・・・を有している（having at least）」と解釈されるべきであり、「含む（includes）」という用語は、「・・・を含むが限定されない（includes but is not limited to）」と解釈されるべきである。）ことが当業者には理解されるであろう。さらに、導入されたクレーム記載（introduced claim recitation）において特定の数が意図される場合、そのような意図は当該クレーム中に明確に記載され、そのような記載がない場合は、そのような意図も存在しないことが当業者には理解されるであろう。理解を促すために、例えば、後続の添付する請求の範囲では、「少なくとも１つの（at least one）」および「１つ以上の（one or more）」といった導入句を使用し、クレーム記載を導入することがある。しかし、このような句を使用するからといって、「a」または「an」といった不定冠詞によりクレーム記載を導入した場合に、たとえ同一のクレーム内に、「１つ以上の」または「少なくとも１つの」といった導入句と「a」または「an」といった不定冠詞との両方が含まれるとしても、当該導入されたクレーム記載を含む特定のクレームが、当該記載事項を１つのみ含む例に限定されるということが示唆されると解釈されるべきではない（例えば、「a」および／または「an」は、通常は、「少なくとも１つの」または「１つ以上の」を意味すると解釈されるべきである）。定冠詞を使用してクレーム記載を導入する場合にも同様のことが当てはまる。さらに、導入されたクレーム記載において特定の数が明示されている場合であっても、そのような記載は、通常、「少なくとも」記載された数を意味するように解釈されるべきであることは、当業者には理解されるであろう（例えば、他に修飾語のない、単なる「２つの記載事項」という記載がある場合、この記載は、「少なくとも」２つの記載事項、または「２つ以上の」記載事項を意味する）。さらに、「Ａ、ＢおよびＣなどのうち少なくとも１つ」に類する表記が使用される場合、一般的に、そのような構造は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、ＢおよびＣのうち少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、および／またはＡとＢとＣの全て、などを有するシステムを含むがこれに限定されない）。また、「Ａ、ＢまたはＣなどのうち少なくとも１つ」に類する表記が使用される場合、一般的に、そのような構造は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、ＢまたはＣのうち少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、および／またはＡとＢとＣの全て、などを有するシステムを含むがこれに限定されない）。さらに、２つ以上の選択可能な用語を表す実質的にあらゆる離接語および／または離接句は、説明文内であろうと、請求の範囲内であろうと、または図面内であろうと、それら用語のうちの１つ、それらの用語のうちのいずれか、またはそれらの用語の両方を含む可能性を意図すると理解されるべきであることが、当業者には理解されるであろう。例えば、「ＡまたはＢ」という句は、「ＡまたはＢ」または「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。
【００５０】
加えて、本開示の特徴または態様がマーカッシュグループによって記載されると、それにより本開示がマーカッシュグループのあらゆる個々の要素、または要素のサブグループの観点からも記載されるということを当業者は認識するであろう。
【００５１】
当業者に理解されるように、記述を提供する等あらゆるかつ全ての目的のため、本明細書に開示される全ての範囲は、あらゆるかつ全ての可能な部分範囲およびその部分範囲の組み合わせをも含む。記載されたあらゆる範囲は、少なくとも半分、３分の１、４分の１、５分の１、１０分の１等へと細分化される同一の範囲を十分に記載し、かつ可能にしていることが容易に認識されるだろう。限定されない例として、明細書で記載される各範囲は、下部３分の１、中部３分の１、上部３分の１等に容易に分けられる。また、当業者には理解されるように、例えば、「まで（up to）」「少なくとも（at least）」「より大きい（greater than）」「未満（less than）」等の全ての文言は、記載される数を含み、上述したような部分範囲に細分化し得る範囲のことを指すことができる。最後に、当業者に理解されるように、範囲は個々の要素を含む。
【００５２】
明細書中で種々の態様と例を開示してきたが、別の態様と例も当業者には明らかであろう。明細書中で開示される種々の態様と例は、例示のためのものであり、限定的であると解釈すべきではなく、その真の範囲と精神は以下の特許請求の範囲に示されている。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ナノワイヤの形成方法、導電性構造及びコンピュータ読み取り可能媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、その電気的および／または機械的特性ゆえに、多くの異なる応用のために研究されてきた。ＣＮＴは、筒状に丸められたグラファイトシートの構成を有する非常に小さな筒形構造体である。カーボンナノチューブはその構造に関連した電気伝導度を有し、化学的に安定しており、非常に小さな直径（１００ナノメートル未満）および大きなアスペクト比（長さ／直径）を有する。
【０００３】
カーボンナノチューブは、例えば、電界放出デバイス（ＦＥＤ）、ナノスケールの電気機械式アクチュエータ、電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）、電子銃、ＣＮＴベースのランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、顕微鏡電子機器（microscopic electronics）、原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）のプローブ、材料科学、生物学および化学といった種々の応用において有用であることが既に証明されている。カーボンナノチューブは、種々の金属基板のいずれかを用いて形成することができ、配向性が高く、実質的に金属基板に垂直な方向、または金属基板に平行な方向に均一に伸ばすことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在、１００ｎｍ未満の長さスケールを有する機能性半導体デバイスの製造、つまりナノエレクトロニクスに大きな関心が集まっている。物理法則では、理論上、約１ｎｍの代表長さスケールを有するトランジスタ等の論理デバイスの構築が可能である。しかし、このような限界に到達することは困難であり、費用がかかっていた。
【０００５】
１００ｎｍ未満のデバイスを製造する方法には、トップダウン型とボトムアップ型のアプローチが含まれる。フォトリソグラフィや電子ビームリソグラフィといった従来のトップダウン型のアプローチは、機能性デバイスを形成するための様々なレベルの形成および選択的な除去を利用しており、１００ｎｍ未満のフィーチャを有するデバイスに対しては、非常に高価なアプローチとなり得る。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】図１（ａ）−（ｄ）は、いくつかの方法例により形成される基板の図である。
【図２】図２（ａ）−（ｃ）は、いくつかの追加の方法例により形成される基板の図である。
【図３】図３は、化学気相法（ＣＶＤ）チャンバの概略図である
【図４】図４（ａ）および（ｂ）は、基板上に与えられ得るカーボンナノチューブパターンの図である。
【図５】図５は、ナノワイヤを有する基板を形成するいくつかの方法例を示すフローダイアグラムである。
【図６】図６は、ナノワイヤを有する基板を形成するいくつかの追加の方法例を示すフローダイアグラムである。
【図７】図７は、本開示に係るコンピュータプログラム製品例であり、その全てが本開示の少なくともいくつかの例に従って構成されたブロック図を示す。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
本開示の前述の特徴および他の特徴は、添付の図面を参照とした以下の記載および請求の範囲からより明らかになるであろう。これらの図面は、本開示に係るいくつかの例のみを図示し、したがってその範囲を限定するものとみなされるべきではない。以下、添付図面を用いて、本開示をさらに具体的にそして詳細に説明する。
【０００８】
以下の詳細な説明では、本明細書の一部を形成する添付の図面を参照する。図面においては、文脈上特段の指示がない限り、同一の符号は通常同様の構成要素を示す。詳細な説明、図面および請求の範囲に記載される例は限定されることを意図したものではない。本明細書で説明される発明の主題の精神または範囲を逸脱することなく、他の例を使用してもよく、また他の変更を加えてもよい。本開示の態様は、本明細書において一般的に説明され、かつ図示されるが、様々な異なる構成で配置され、置き換えられ、組み合わされ、分離され、設計されることができ、それらの全てが明細書において示唆されていることが容易に理解されるだろう。
【０００９】
図は、図面中に示される例の例示的な構成要素を示す番号を含み、基板１０、カーボンナノチューブ２０、基板１０の表面３０、ナノトレンチ４０、導電材料５０、層６０、ＣＶＤチャンバ７０、流入口８０、および排気口９０を含む。ステップ３１０−３３０およびステップ４１０−４９０は図の例の例示的なステップを示す。
【００１０】
本明細書に例示する例は、ナノトレンチを有する基板と、当該基板を製造する方法を説明する。多くの他の例も可能であるが、時間と空間の制限により、１つの文書にそれら例の全てを含むことはできない。したがって、請求の範囲内の他の例は、本願の教示から当業者にとって明らかになるだろう。
【００１１】
いくつかの例では、基板上にナノワイヤを形成するためのナノトレンチを有する基板が含まれ得る。基板は、ナノエレクトロニクスまたは他の分野において、他の化学的または生物学的な応用等多様な応用に使用され得る。
【００１２】
図１（ａ）−（ｄ）は本開示に従って構成された方法例により形成された基板の図である。図１（ａ）は、表面３０上に整列したカーボンナノチューブ２０を有する基板１０を示す。図１（ｂ）は、炭素熱還元が起きた後、基板上に形成されたナノトレンチ４０を有する基板１０を示す。図１（ｃ）は、基板１０の表面３０の頂部に堆積させ得る、ナノトレンチ４０に導体素子５０を形成する導電材料の層６０を示す。図１（ｄ）に示すように、層６０の導電材料は、ナノトレンチ４０内に導電材料を残しつつ、基板１０から取り除かれ得るかまたは落とし取られ得る。これにより、例えば銅等の導電材料５０をナノトレンチ４０内に堆積させた基板１０が形成される。
【００１３】
図１（ｂ）に示すように、炭素熱還元を基板１０上で起こしナノトレンチ４０を形成するように、炭素熱エッチングが行われ得る。参照することにより本明細書にその全体を引用する、Ｂｙｏｎ, Ｈｅｙ Ｒｙｕｎｇ他による“Ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ ｇｕｉｄｅｄ ｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｘｉｄｅ ｎａｎｏｔｒｅｎｃｈｅｓ”（酸化ケイ素ナノトレンチの形成を誘導するカーボンナノチューブ）（Ｎａｔｕｒｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｇｒｏｕｐ、２００７年２月１８日）に記載されるように、炭素熱反応において、炭素は高温で二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）をエッチングすることがわかっている。カーボンナノチューブは、ＳｉＯ２表面を還元する（エッチングする）ための炭素源として作用し得る。化学気相成長法（ＣＶＤ）（つまり、温度制御および圧力制御されたＣＶＤチャンバにおける処理）において、単層カーボンナノチューブの成長中に少量の酸素ガスを導入することにより、ナノチューブはＳｉＯ２中にナノトレンチを選択的にエッチングすることができる。基板１０は炭素熱還元が発生するのに十分な時間に渡って、熱と圧力に暴露され得る。この時間は、温度、圧力、基板の大きさといったいくつかの要因、および当業者に理解され得る他の要因により変化し得る。
【００１４】
ナノトレンチの形、長さおよび軌道は、ＳｉＯ２上にカーボンナノチューブが層状に積み重なるパターンにより、完全に決定され得る。記載される例により作られるナノトレンチの深さは、例えば、基板の隣接する表面または近傍の表面から測定して約１ｎｍから約１０ｎｍとすることができ、一例では約４ｎｍの深さとすることができる。
【００１５】
ナノトレンチ形成の主な駆動力は、例示される例におけるＳｉＯ２の炭素熱還元である。下記括弧の（ｓ）は、本例において、固体状態または固相を示すのに使用され、下記括弧（ｇ）は気体状態または気相を示すのに使用される。このプロセスにおいて、カーボンナノチューブはバルクカーボン（Ｃ（ｓ））の役割を果たす。以下に示すように、非結晶バルクケイ素（ＳｉＯ２（ｓ））は、約１７５４℃より高い温度、および大気圧下において、ＳｉＯ（ｇ）とＣＯ（ｇ）が放出されることによって、炭素により還元され得る。
ＳｉＯ２（ｓ）＋Ｃ（ｓ）⇔ＳｉＯ（ｇ）＋ＣＯ（ｇ）
【００１６】
図１（ｂ）に示すように、炭素熱還元によりカーボンナノチューブ２０が還元され、基板１０の表面３０上でカーボントレンチ４０が形成された後、一例において基板はＣＶＤチャンバから取り除かれ、基板１０上のナノトレンチ４０のパターンにナノワイヤを形成するために、導電材料５０をナノトレンチ４０に堆積させ得る。導電材料５０は、ナノワイヤリング導体用に好適で、ナノトレンチ内に堆積させるのに好適なあらゆる好適な材料または金属であり得る。導電材料５０は、図１（ｃ）に示すように、例えば、ナノメートルサイズのくぼみに金属を堆積させることのできる超臨界二酸化炭素（ＣＯ２）による金属堆積プロセスを用いて、ナノトレンチ内に堆積させられる。これは超臨界プロセスチャンバによって行われ得る。
【００１７】
上述した超臨界ＣＯ２は、流体の二酸化炭素であって、臨界温度および臨界圧力で、または臨界温度および臨界圧力以上で特有の性質を生じさせる二酸化炭素を指し得る。ＣＯ２は標準温度および標準圧力（ＳＴＰ）では通常空気中の気体として、凍結状態ではドライアイス等の固体として挙動する。温度と圧力の両方がＳＴＰから上昇し、ＣＯ２の臨界点またはそれ以上に達すると、ＣＯ２は気体と液体の中間の特性を取ることができる。より具体的には、ＣＯ２は、その臨界温度（３１．１℃）と臨界圧力（７２．９ａｔｍ）以上で超臨界流体として挙動し、気体のように容器を満たすように拡散するが、液体のような密度を有する。
【００１８】
超臨界の状態で、ＣＯ２は液体と同程度の高さの分子数密度と、気体と同程度の高さの拡散率を有する。超臨界ＣＯ２は、したがって、小さなフィーチャに深く入り込み、高い質量流束で銅前駆体を運び得る。超臨界ＣＯ２において前駆体を金属銅に変換することで、高い堆積率で、アスペクト比の高い小さなフィーチャを埋める銅を実現する。これにより、ナノサイズへの更なる小型化に必要な条件だけでなく、デシミクロンの深さを有するフィーチャを含む三次元集積回路のチップ内導体の製造に必要な条件をも満たされる。したがって、超臨界ＣＯ２による金属堆積は、基板に形成されたナノトレンチ内にナノワイヤを形成するために、本明細書に記載される例において使用され得る。
【００１９】
図１（ｃ）に示すように、超臨界ＣＯ２による金属堆積は、ナノトレンチ４０内に導電材料５０を堆積させるために使用することができ、また基板１０の表面３０の頂部に導電体５０と同じ材料で作られた層６０を形成するためにも使用することができる。参照することにより本明細書にその全体を引用する、Ｅ．Ｋｏｎｄｏｈ他による “Ｐａｖｉｎｇ ｔｈｅ ｗａｙ ｆｏｒ Ｆｕｌｌ−Ｆｌｕｉｄ ＩＣ Ｍｅｔａｌｌｉｚａｔｉｏｎ ｕｓｉｎｇ Ｓｕｐｅｒｃｒｉｔｉｃａｌ Ｃａｒｂｏｎ Ｄｉｏｘｉｄｅ”（超臨界二酸化炭素を用いた全流体ＩＣメタライゼーションへの道の開拓）（２００３年）に記載されているように、このプロセスの一例において、超臨界二酸化炭素による金属堆積を用いて金属を堆積させ得る。この一例において、ＣＯ２、金属前駆体、およびＨ２は、必要であれば、高圧反応器（超臨界装置）に導入され得る。Ｈ２は金属の質を向上するのに使用することができ、これには、金属的な光沢のある銅色の外観、継続的なフィルム構造の形成、堆積収率の向上、および／または高い実験再現性を含まれ得る。液体ＣＯ２は、ＣＯ２の臨界点以上の圧力に到達させるために、プランジャーポンプを使って圧送され、ナノサイズのくぼみに堆積され得る。
【００２０】
超臨界ＣＯ２金属堆積後、基板１０は超臨界装置から取り出され、図１（ｄ）に示すように、金属層６０は、ナノトレンチ４０内に導電材料を残し、基板１０から取り除かれ得るか、または落とし取られ得る。これにより、例えば銅等の導電材料５０がナノトレンチ４０内に堆積された基板１０が形成される。金属層６０は、時限エッチング（timed etching）、化学機械研磨、またはダマシンプロセスにより取り除かれ得る。ナノワイヤのパターンを有する基板１０は、基板１０のナノトレンチ４０に沿って導電するための導電材料を有することにより、様々なナノワイヤの応用に使用され得る。いくつかの例において結果として生じるナノワイヤパターンは、基板の全部分上または所望の部分上にわたって、ナノワイヤが互いに交差または電気的に接続しないようになっている。他の例においては、パターンはランダムであってもよく、またはナノワイヤ間に多くの電気接触を含む。いくつかの例において、結果として生じるナノワイヤはナノトレンチの頂部より上方に伸び得ないか、または大幅には上方に伸び得ない。パターンのいくつかの部分は、整列しているかまたは平行であり得るが、パターンの他の部分は、ランダムまたは擬似ランダムであり得る。また、別の例において、パターンは、基板の表面全体、またはナノトレンチおよびナノワイヤの全範囲に対して設けられているのではなく、基板の１つ以上の部分にのみ設けられていてもよい。
【００２１】
図２（ａ）―（ｃ）は本開示に従っていくつかの追加の方法例により形成される基板の図である。図２（ａ）は、単一のカーボンナノチューブ２０が、基板１０の表面３０上に設けられている例を示す。基板１０は、ＣＶＤチャンバ内部に置かれ、基板１０の表面３０は、ＣＶＤチャンバ内部でカーボンナノチューブ２０の第１先端２０ａにおいて炭素熱エッチング流体に暴露され得る。炭素熱エッチング流体は、その化学的特性に基づいて選択され、酸素ガス（例えばＯ２）、水素ガス（例えばＨ２）、メタン（ＣＨ４）およびエチレン（Ｃ２Ｈ２）等の１つ以上の気体を含み、流入口からＣＶＤチャンバへ流入し得る。流体は、当業者が本開示を参照して理解し得る様々な異なる方法および機構によって、ＣＶＤチャンバに流入し得る。
【００２２】
固相のＳｉＯ２および炭素は、炭素熱還元の発生を可能にするために互いに接触すべきであり、ＳｉＯ２表面と直接接触するカーボンナノチューブは、その反応のために活性を有する。図２（ｂ）に示すように、カーボンナノチューブ２０の第１先端２０ａは、第１先端２０ａが炭素熱還元流体に暴露される工程中にエッチングされ、ナノトレンチ４０を形成する。図２（ｂ）において、カーボンナノチューブ２０とＳｉＯ２との間の不完全な反応により、カーボンナノチューブ２０の一部がナノトレンチの第２先端２０ｂで未反応のまま残った。図２（ｃ）において、炭素熱還元が発生し、カーボンナノチューブ２０全体をエッチングし、基板１０中にナノトレンチ４０を形成した。気体中の炭化水素を追加することにより、除去されるＳｉＯ２量を増加させ得る。
【００２３】
図３は本記載に従って構成された化学気相成長（ＣＶＤ）チャンバの概略図である。前述の炭素熱エッチング（または炭素熱還元）は、化学気相成長（ＣＶＤ）チャンバ７０内部で行われ得るが、ここで、基板１０の表面３０上の複数のカーボンナノチューブ２０が、ＣＶＤチャンバ内部に所定の温度および圧力で置かれている。
【００２４】
ＣＶＤチャンバ７０の圧力制御を含む、ＣＶＤチャンバ７０に流出および流入するガスの流れは、コントローラ８５により制御され得る種々のバルブ７５によって円滑化され得る。例えば、流体および／または気体は、１つ以上の流入口（例えば流入口８０）からＣＶＤチャンバ７０に流入し得る一方、気体および／または流体は、１つ以上の流出口（例えば流出口９０）からＣＶＤチャンバ７０より流出し得る。温度／圧力調節装置を含み得るバルブ７５を制御すること等により、ＣＶＤチャンバ７０の温度および圧力もコントローラ８５によって制御され得るか、または、温度および圧力はコンピュータ制御プロセスによりコントローラ８５を介して制御され得る。コントローラ８５は、例えば、暴露時間、流入口８０および流出口９０を通る気体および流体等の物質の流れ、および他の様々なプロセス制御等の他の変動要素も制御し得る。
【００２５】
１つ以上の気体を含み得る炭素熱エッチング流体は、流入口８０からＣＶＤチャンバ７０に流入し得る。図３に示すように、反応による一酸化炭素（ＣＯ）ガスおよびケイ素（ＳｉＯ）ガスは、流出口９０からＣＶＤチャンバ７０より除去され得る。本開示を参照して理解されるように、流体は、様々な異なる方法および機構によってＣＶＤチャンバ７０に流入または流出し得る。
【００２６】
ＳｉＯ（ｇ）およびＣＯ（ｇ）の一部または全ては、反応中に気体の安定した流れの下、流出口９０を介して排出され得るが、ＳｉＯ（ｇ）およびＣＯ（ｇ）の多くをナノトレンチの頂端部に再び吸収させ得ることは可能であり、これによりＳｉＯ（ｇ）およびＣＯ（ｇ）が、それら自体により、または入ってくるフラグメント化された炭化水素および酸素ガスとさらに反応し、ナノトレンチの両側に沿ってナノトレンチの上方に立ち上がる肩部線（shoulder line）を形成する。より深くより広いナノトレンチの周囲により高い肩部が見られるため、肩部の由来は、ＳｉＯ（ｇ）の還元種、つまりＳｉＯ（ｇ）およびＣＯ（ｇ）の量および化学的特性に密接に関連していると予想される。
【００２７】
少量の酸素を含むことにより、同じ温度でＳｉＯ２と容易に反応する、局所的に制限された反応性の炭素質種を生成し、カーボンナノチューブの破壊を誘発し得る。ナノトレンチ形成の効率は、酸素ガスおよび炭化水素ガスのレベルによって、直接的に影響を受け得る。大気圧を用いる等の特定の状況下でプロセスを適用する場合、ナノトレンチは、全気体に対して０．０１％未満の酸素濃度で生じ得ることがわかっている。０．１％の酸素の追加によりナノトレンチの非常に高い収率得られた。これよりも高い酸素レベルでは、プロセスは可能であると思われるものの、安全性の観点から通常反応を試みない。炭化水素ガスは、炭素熱反応を介して、ＳｉＯ２表面の還元をさらに加速させるために供給され得る。形成されるナノトレンチの平均容積およびＳｉＯ２とＣとの間の化学量論的反応を考慮すると、約１．７ｎｍの平均直径を採用したカーボンナノチューブのみにより与えられる炭素の量は、下層のＳｉＯ２層全体をエッチングしてナノトレンチを形成するには不十分であることがわかっている。しかし、外部から供給されるフラグメント化された炭化水素によって、ＳｉＯ２の追加的なエッチングが発生し得る。
【００２８】
いくつかの例において、１７５４℃より高い温度が好ましいが、いくつかの例において炭素熱反応のために加えられる温度は均一ではなく、例えば、材料のバルクを過熱すること、および基板１０上にすでに作られていることのあるあらゆる回路に障害を及ぼすことを防ぐための高速熱処理（ＲＴＡ）、短期間熱源（rapid thermal anneal (RTA), short-duration source）により与えられることができる。
【００２９】
基板１０は、ＳｉＯ２表面３０を有するシリコン基板とすることができる。あるいは、基板は、酸化ゲルマニウムおよび燐化インジウム等の好適な特性を有する他の材料から作られてもよい。
【００３０】
図４の（ａ）および（ｂ）は、本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って、基板上に与えられ得るカーボンナノチューブパターンの図である。図４（ａ）に示すように、カーボンナノチューブ２０は、ランダムマット方式等のパターンで、基板の表面上に配置され得る。図４（ｂ）に示すように、カーボンナノチューブ２０は、カーボンナノチューブ２０が互いに実質的に平行に整列し得るパターンで配置されてもよい。大抵の例において、基板の少なくとも主要な部分に渡って、個別のナノワイヤの形成を可能にするため、ナノチューブの多くが交差しないようなまたは互いに接触しないようなパターンであり得る。カーボンナノチューブ２０は、基板の表面上でエレクトロスプレィされてもよく、適当な位置で成長させてもよく、または別の方法で与えられてもよい。参照することにより本明細書にその全体を引用する、Ｘ．Ｃ．Ｃｈｅｎ他による“Ａｌｉｇｎｉｎｇ ｓｉｎｇｌｅ―ｗａｌｌ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅｓ ｗｉｔｈ ａｎ ａｌｔｅｒｉｎｇ―ｃｕｒｒｅｎｔ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｆｉｅｌｄ” （交流電場による単層カーボンナノチューブの配向）（Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第７８巻、２３号、２００１年６月４日）に記載されているように、カーボンナノチューブ２０は、外部電場等の好適な方法によって、実質的に平行に整列させ得る。単層カーボンナノチューブ（ＳＷＣＮＴ）は、非常に高い精度で整列し得る。単層カーボンナノチューブの配列は、印加電場の周波数および大きさへの顕著な依存を示す。５ＭＨｚの周波数を有する電場により、単層カーボンナノチューブの配列を向上させることができ、かつ高配向のサンプルを作ることができる。この整列は、ポリマー延伸（polymer stretching）、テンプレート法（templating）、または電気泳動等、他のプロセスによって行ってもよい。
【００３１】
図５は、本開示の少なくともいくつかの実施形態に従ってナノワイヤリングを有する基板を形成するいくつかの方法例を示すフローダイアグラムである。最初に、上記記載に従い、ブロック３１０において、カーボンナノチューブ２０は基板１０の表面上にあるパターンの中に配置され得る。ブロック３２０において、炭素熱還元が発生し、基板表面上にナノトレンチを形成するように、基板１０は所定の温度および圧力に暴露され得る。そして、ブロック３３０において、基板上にパターンを有するナノワイヤを形成するために、導電材料５０を、ナノトレンチ内に堆積させ得る。
【００３２】
図６は、本開示の少なくともいくつかの実施形態に従って、ナノワイヤリングを有する基板を形成するいくつかの追加の方法例を示すフローダイアグラムである。最初に、上記記載に従い、ブロック４１０において、カーボンナノチューブ２０は基板１０上に配置、形成および／または整列させられ得る。そして、ブロック４２０において、基板１０はＣＶＤチャンバ内部に配置され、その後、ブロック４３０において、例えば基板がＳｉＯ２の場合には１７５４℃よりも高い温度等、高温に暴露され得る。ブロック４４０において、Ｏ２、Ｈ２、ＣＨ４およびＣ２Ｈ２等の気体は、ＣＶＤチャンバ内部に導入され、炭素熱還元を助長し得る。ブロック４５０において、基板１０の表面上でカーボンナノチューブ２０の炭素熱還元が発生し得る。
【００３３】
その後、ブロック４７０において、基板１０はＣＶＤチャンバから取り除かれ得て、ブロック４８０において、超臨界ＣＯ２による金属堆積を用いてナノトレンチ４０内に金属を堆積させ得る。上述するように、これは超臨界装置において行われ得る。金属を基板の表面上に堆積させ、導電材料を形成した後、図１（ｄ）を参照して前述したように、導電材料をナノトレンチ４０内に堆積させ得るように、ブロック４９０において、基板の表面上の金属層はエッチングおよび研磨され得る。
【００３４】
図７は、本開示に係るコンピュータプログラム製品例のブロック図を示す。いくつかの例において、コンピュータプログラム製品７００は、コンピュータ実行可能命令７０２も含み得る信号伝達媒体（signal bearing medium）７０１を含む。コンピュータ実行可能命令７０２は、基板上にナノワイヤを形成するための命令を与えるように構成され得る。当該命令は、例えば、基板表面の少なくとも一部上にあるパターン中に、カーボンナノチューブを配置することに関する命令を含み得る。当該命令は、例えば、パターンに従ってナノトレンチの形成を引き起こすのに十分な時間に渡って、基板表面の少なくとも一部に温度および圧力を加えることに関する命令をさらに含み得る。当該命令は、例えば、基板上にパターンを有する少なくとも１つ以上のナノワイヤを形成するために、導電材料をナノトレンチ内に堆積させることに関する命令をさらに含み得るが、ここで、前記導電材料は少なくとも部分的に導電性を有する。一般的に、コンピュータ実行可能命令７０２は、本明細書に記載される基板上にナノワイヤを形成する方法のあらゆるステップを実行するための命令を含み得る。
【００３５】
また、図７に示すように、いくつかの例において、コンピュータ製品７００は、コンピュータ読み取り可能な媒体７０３、記録可能な媒体７０４、および通信媒体７０５のうち１つ以上を含み得る。これら要素の周辺のボックスは、信号伝達媒体７０１の中に含まれ得る異なるタイプの媒体を示し得るが、これらに限定されるものではない。これらのタイプの媒体は、プログラミング命令７０２を、処理装置、論理および／または他の装置を含む当該命令を実行するためのコンピュータデバイスにより実行されるように、分配（distribute）し得る。コンピュータ読み取り可能な媒体７０３および記録可能な媒体７０４としては、フレキシブルディスク、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）、コンパクトディスク（ＣＤ），デジタルビデオディスク（ＤＶＤ）、デジタルテープ、コンピュータメモリ等が挙げられるが、これらに限定されない。通信媒体７０５としては、デジタルおよび／またはアナログ通信媒体（例えば、光ファイバケーブル、導波管、有線通信リンク、無線通信リンク等）が挙げられるが、これらに限定されない。
【００３６】
上記のように、カーボンナノチューブの配置／配列技術を組み合わせることで、１−１０ｎｍの深さの高配向のナノトレンチが形成され、ナノエレクトロニクス産業における各種の高密度電子製品部品のためのナノワイヤを製造することができる。ナノワイヤは、既存のワイヤアプローチよりも低い電気的寄生（electrical parasitics）と、高い記録密度を有する。ナノワイヤは、数十億ドルの産業である集積回路において回路を接続するための非常に望ましい機能部品であり、組織内部で使用されるセンサ等、生物学上の応用にも使用することができる。
【００３７】
本明細書に記載される本開示の例の種々の態様、特徴、または実施は、単独で、または様々な組み合わせで使用され得る。本開示の方法例は、ソフトウエア、ハードウエア、またはハードウエアとソフトウエアとの組み合わせ（例えば、コンピュータアクセス可能な媒体上に記憶されたソフトウエア）により実施され得る。
【００３８】
本開示は、種々の態様の例示として本出願に記載される特定の例に限定されるものではない。当業者に明らかなように、発明の要旨および精神を逸脱することなく、多くの変更および例が行われ得る。本明細書中に挙げられるものに加えて、本開示の範囲に含まれる機能的に同等な方法および装置は、上記記載から当業者にとっては明らかであろう。当該変更および例は、添付される請求の範囲に含まれることが意図される。本開示は、添付される請求の範囲によって認められる同等物の全範囲に加えて、当該請求の範囲の用語によってのみ限定されるべきものである。本開示は、当然変化し得る特定のデバイス、方法、システムに限定されていないことが理解されるべきである。また、本明細書で使用される専門用語は特定の例を説明する目的のためのものであり、限定することを意図したものではないことも理解されるべきである。
【００３９】
ナノワイヤリングのために使用される基板の種々の例、および基板上でナノワイヤを形成するための方法を上記で説明してきた。以下は、方法およびその基板の具体的な例である。これらは、例示のみを目的としたものであり、限定することは意図されていない。本開示は、概して、ナノワイヤリングのための基板を形成するための方法に関連する。
【００４０】
本明細書が提供し、かつ記載するのは、例えば、基板上にナノワイヤを形成するための方法であって、基板表面の少なくとも一部上にあるパターン中にカーボンナノチューブを配置するステップと、パターンに従ってナノトレンチの形成を引き起こすのに十分な時間に渡って、基板表面の少なくとも一部に温度および圧力を加えるステップと、基板上にパターンを有するナノワイヤを形成するために、導電材料をナノトレンチ内に堆積させるステップであって、前記導電材料は少なくとも部分的に導電性を有するステップと、を含む、方法である。
【００４１】
さらに、基板の表面はＳｉＯ２であり得る。導電材料は金属を含み得る。ナノトレンチは、基板の表面から約１ｎｍから約１０ｎｍの包括的な(inclusive)範囲の深さを持ち得る。所定の温度は約１７５４℃より高温であり得る。所定の圧力は約１ａｔｍであり得る。
【００４２】
カーボンナノチューブを配置することは、カーボンナノチューブの少なくとも一部が互いに実質的に平行になるように、カーボンナノチューブを整列させることを含み得る。カーボンナノチューブの整列は、ポリマー延伸（polymer stretching）、テンプレート法（templating）、電気泳動、または印加電場のうち１つを含み得る。
【００４３】
当該方法は、温度および圧力を加えたときに、基板表面を流体に暴露することをさらに含み得る。流体は酸素ガス、水素ガス、メタンおよび／またはエチレンを有する気体を含み得る。導電材料を堆積させることは、超臨界ＣＯ２による金属堆積プロセスの適用を含み得る。当該方法は、時限エッチング、化学機械研磨、またはダマシンプロセスのうち１つにより、導電材料を落とし取ることをさらに含み得る。
【００４４】
また、本明細書が提供し、かつ記載するのは、例えば、基板上にナノワイヤを形成するための方法であって、基板表面の少なくとも一部上にあるパターン中に、カーボンナノチューブを配置するステップであり、基板表面上のカーボンナノチューブの少なくとも一部が、互いに実質的に平行に整列されるステップと、パターン中にナノトレンチをエッチングするのに十分な時間に渡って、基板表面の少なくとも一部に温度および圧力を加えるステップと、ナノトレンチが堆積した金属により満たされ、かつ堆積した金属の層が基板表面の近くに形成されるように、基板上に金属を堆積させるステップと、基板のナノトレンチ中に金属が残りナノワイヤを形成するように、基板表面から金属層の少なくとも一部をエッチングするステップであって、ナノワイヤの少なくとも一部が、基板のナノトレンチのパターンに従って実質的に整列しているステップと、を含む、方法。
【００４５】
また、本明細書が提供し、かつ記載するのは、例えば、導電性構造であり、基板の表面から約１ｎｍから約１０ｎｍの範囲の深さを持つナノトレンチのパターンを画定する基板と、ナノトレンチ内部に堆積させられた導電材料であって、部分的に導電性を有する導電材料とを備える。
【００４６】
基板は、ナノトレンチを画定するＳｉＯ２材料を含み得る。導電材料は、導電体、半導体、または金属のうち１つ以上を含み得る。ナノトレンチは、基板表面に対して約４ナノメートルの深さを持ち得る。ナノトレンチは、炭素熱還元により形成させられ、導電材料は超臨界ＣＯ２による金属堆積プロセスにより形成させられ得る。ナノトレンチは、ランダムパターンで形成されてもよい。パターンは、ナノトレンチの各々内の導電材料間での接触を最小限にする、または減少させるように、ナノトレンチが整列された部分を含み得る。
【００４７】
また、本明細書が提供し、かつ記載するのは、例えば、基板上にナノワイヤを形成するために与えられるコンピュータ読み取り可能命令を含むコンピュータ読み取り可能媒体であって、処理装置（processing arrangement）が命令を実行すると、処理装置は、基板表面の少なくとも一部上にあるパターン中に、カーボンナノチューブを配置し、パターンに従ってナノトレンチの形成を引き起こすのに十分な時間に渡って、基板表面の少なくとも一部に温度および圧力を加え、基板上にパターンを有する少なくとも１つ以上のナノワイヤを形成するために、少なくとも部分的に導電性を有する導電材料をナノトレンチ内に堆積させるように構成された、コンピュータ読み取り可能媒体である。
【００４８】
本明細書で使用される実質的にあらゆる複数のおよび／または単数の用語について、当業者は、文脈および／または用途に応じて適切に、複数の用語を単数に、および／または単数の用語を複数に置き換えることができる。本明細書では、明確性を目的として、多様な単数／複数の置き換えが明記され得る。
【００４９】
一般的に、本明細書内、特に添付の請求の範囲内（例えば、添付の請求の範囲の要部）で使用される用語は、一般的に「非限定的な（open）」用語として意図されている（例えば、「含んでいる（including）」という用語は、「・・・を含んでいるが限定されない（including but not limited to）」と解釈されるべきであり、「有している（having）」という用語は、「少なくとも・・・を有している（having at least）」と解釈されるべきであり、「含む（includes）」という用語は、「・・・を含むが限定されない（includes but is not limited to）」と解釈されるべきである。）ことが当業者には理解されるであろう。さらに、導入されたクレーム記載（introduced claim recitation）において特定の数が意図される場合、そのような意図は当該クレーム中に明確に記載され、そのような記載がない場合は、そのような意図も存在しないことが当業者には理解されるであろう。理解を促すために、例えば、後続の添付する請求の範囲では、「少なくとも１つの（at least one）」および「１つ以上の（one or more）」といった導入句を使用し、クレーム記載を導入することがある。しかし、このような句を使用するからといって、「a」または「an」といった不定冠詞によりクレーム記載を導入した場合に、たとえ同一のクレーム内に、「１つ以上の」または「少なくとも１つの」といった導入句と「a」または「an」といった不定冠詞との両方が含まれるとしても、当該導入されたクレーム記載を含む特定のクレームが、当該記載事項を１つのみ含む例に限定されるということが示唆されると解釈されるべきではない（例えば、「a」および／または「an」は、通常は、「少なくとも１つの」または「１つ以上の」を意味すると解釈されるべきである）。定冠詞を使用してクレーム記載を導入する場合にも同様のことが当てはまる。さらに、導入されたクレーム記載において特定の数が明示されている場合であっても、そのような記載は、通常、「少なくとも」記載された数を意味するように解釈されるべきであることは、当業者には理解されるであろう（例えば、他に修飾語のない、単なる「２つの記載事項」という記載がある場合、この記載は、「少なくとも」２つの記載事項、または「２つ以上の」記載事項を意味する）。さらに、「Ａ、ＢおよびＣなどのうち少なくとも１つ」に類する表記が使用される場合、一般的に、そのような構造は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、ＢおよびＣのうち少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、および／またはＡとＢとＣの全て、などを有するシステムを含むがこれに限定されない）。また、「Ａ、ＢまたはＣなどのうち少なくとも１つ」に類する表記が使用される場合、一般的に、そのような構造は、当業者がその表記を理解するであろう意味で意図されている（例えば、「Ａ、ＢまたはＣのうち少なくとも１つを有するシステム」は、Ａのみ、Ｂのみ、Ｃのみ、ＡとＢの両方、ＡとＣの両方、ＢとＣの両方、および／またはＡとＢとＣの全て、などを有するシステムを含むがこれに限定されない）。さらに、２つ以上の選択可能な用語を表す実質的にあらゆる離接語および／または離接句は、説明文内であろうと、請求の範囲内であろうと、または図面内であろうと、それら用語のうちの１つ、それらの用語のうちのいずれか、またはそれらの用語の両方を含む可能性を意図すると理解されるべきであることが、当業者には理解されるであろう。例えば、「ＡまたはＢ」という句は、「ＡまたはＢ」または「ＡおよびＢ」の可能性を含むことが理解されよう。
【００５０】
加えて、本開示の特徴または態様がマーカッシュグループによって記載されると、それにより本開示がマーカッシュグループのあらゆる個々の要素、または要素のサブグループの観点からも記載されるということを当業者は認識するであろう。
【００５１】
当業者に理解されるように、記述を提供する等あらゆるかつ全ての目的のため、本明細書に開示される全ての範囲は、あらゆるかつ全ての可能な部分範囲およびその部分範囲の組み合わせをも含む。記載されたあらゆる範囲は、少なくとも半分、３分の１、４分の１、５分の１、１０分の１等へと細分化される同一の範囲を十分に記載し、かつ可能にしていることが容易に認識されるだろう。限定されない例として、明細書で記載される各範囲は、下部３分の１、中部３分の１、上部３分の１等に容易に分けられる。また、当業者には理解されるように、例えば、「まで（up to）」「少なくとも（at least）」「より大きい（greater than）」「未満（less than）」等の全ての文言は、記載される数を含み、上述したような部分範囲に細分化し得る範囲のことを指すことができる。最後に、当業者に理解されるように、範囲は個々の要素を含む。
【００５２】
明細書中で種々の態様と例を開示してきたが、別の態様と例も当業者には明らかであろう。明細書中で開示される種々の態様と例は、例示のためのものであり、限定的であると解釈すべきではなく、その真の範囲と精神は以下の特許請求の範囲に示されている。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にナノワイヤを形成するための方法であって、
基板の表面の少なくとも一部上にあるパターン中にカーボンナノチューブを配置することと、
前記パターンに従ってナノトレンチの形成を引き起こすのに十分な時間に渡って、前記基板表面の前記少なくとも一部に温度および圧力を加えることと、
前記基板上に前記パターンを有する少なくとも１つ以上のナノワイヤを形成するために、少なくとも部分的に導電性を有する導電材料を前記ナノトレンチ内に堆積させることと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記基板表面が二酸化ケイ素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記導電材料が金属を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ナノトレンチが前記基板表面から約１ｎｍから約１０ｎｍの範囲の深さを持つ、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記温度が約１７５４℃よりも高い、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記圧力が約１ａｔｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
カーボンナノチューブを配置することは、前記カーボンナノチューブの少なくとも一部が互いに実質的に平行になるように、前記カーボンナノチューブを整列させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記カーボンナノチューブの整列がポリマー延伸、テンプレート法、電気泳動、または印加電場のうち１つを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記温度および前記圧力を加えたときに、前記基板表面を流体に暴露すること、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記流体が酸素ガス、水素ガス、メタンおよび／またはエチレンを有する気体を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記導電材料を堆積させることが、超臨界二酸化炭素による金属堆積プロセスの適用を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
時限エッチング、化学機械研磨、またはダマシンプロセスのうち１つにより前記導電材料を落とし取ることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
基板上にナノワイヤを形成するための方法であって、
基板表面の少なくとも一部上にあるパターン中に、カーボンナノチューブを配置することであって、前記基板表面上のカーボンナノチューブの少なくとも一部が、互いに実質的に平行に整列されることと、
前記パターン中にナノトレンチをエッチングするのに十分な時間に渡って、前記基板表面の前記少なくとも一部に温度および圧力を加えること、
前記ナノトレンチが堆積した金属により満たされ、かつ前記堆積した金属の層が前記基板表面の近くに形成されるように、前記基板上に金属を堆積させること、
前記基板の前記ナノトレンチ中に金属が残りナノワイヤを形成するように、前記基板表面から前記金属の層の少なくとも一部をエッチングすることであって、前記ナノワイヤの少なくとも一部が、前記基板の前記ナノトレンチのパターンに従って実質的に整列していることと、
を含む、方法。
【請求項１４】
導電性構造であって、
基板の表面から約１ｎｍから約１０ｎｍの範囲の深さを持つナノトレンチのパターンを画定する基板と、
前記ナノトレンチ内部に堆積させられた導電材料であって、部分的に導電性を有する導電材料と、
を備える、導電性構造。
【請求項１５】
前記基板が前記ナノトレンチを画定する二酸化ケイ素材料を含む、請求項１４に記載の導電性構造。
【請求項１６】
前記導電材料が、導電体、半導体、または金属のうち１つ以上を含む、請求項１４に記載の導電性構造。
【請求項１７】
前記ナノトレンチが、炭素熱還元により形成され、前記導電材料が、超臨界二酸化炭素による金属堆積プロセスにより形成される、請求項１４に記載の導電性構造。
【請求項１８】
前記ナノトレンチが、ランダムパターンで形成される、請求項１４に記載の導電性構造。
【請求項１９】
前記パターンは、前記ナノトレンチの各々内の前記導電材料間での接触を最小限にする、または減少させるように、前記ナノトレンチが整列された部分を含む、請求項１４に記載の導電性構造。
【請求項２０】
基板上にナノワイヤを形成するために与えられるコンピュータ読み取り可能命令を含むコンピュータ読み取り可能媒体であって、処理装置が前記命令を実行すると、前記処理装置は、
基板表面の少なくとも一部上にあるパターン中に、カーボンナノチューブを配置し、
前記パターンに従ってナノトレンチの形成を引き起こすのに十分な時間に渡って、前記基板表面の前記少なくとも一部に温度および圧力を加え、
前記基板上に前記パターンを有する少なくとも１つ以上のナノワイヤを形成するために、少なくとも部分的に導電性を有する導電材料を前記ナノトレンチ内に堆積させる、ように構成された、
コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項１】
基板上にナノワイヤを形成するための方法であって、
基板の表面の少なくとも一部上にあるパターン中にカーボンナノチューブを配置することと、
前記パターンに従ってナノトレンチの形成を引き起こすのに十分な時間に渡って、前記基板表面の前記少なくとも一部に温度および圧力を加えることと、
前記基板上に前記パターンを有する少なくとも１つ以上のナノワイヤを形成するために、少なくとも部分的に導電性を有する導電材料を前記ナノトレンチ内に堆積させることと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記基板表面が二酸化ケイ素を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記導電材料が金属を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記ナノトレンチが前記基板表面から約１ｎｍから約１０ｎｍの範囲の深さを持つ、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記温度が約１７５４℃よりも高い、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記圧力が約１ａｔｍである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
カーボンナノチューブを配置することは、前記カーボンナノチューブの少なくとも一部が互いに実質的に平行になるように、前記カーボンナノチューブを整列させることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記カーボンナノチューブの整列がポリマー延伸、テンプレート法、電気泳動、または印加電場のうち１つを含む、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記温度および前記圧力を加えたときに、前記基板表面を流体に暴露すること、をさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記流体が酸素ガス、水素ガス、メタンおよび／またはエチレンを有する気体を含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記導電材料を堆積させることが、超臨界二酸化炭素による金属堆積プロセスの適用を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
時限エッチング、化学機械研磨、またはダマシンプロセスのうち１つにより前記導電材料を落とし取ることをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
基板上にナノワイヤを形成するための方法であって、
基板表面の少なくとも一部上にあるパターン中に、カーボンナノチューブを配置することであって、前記基板表面上のカーボンナノチューブの少なくとも一部が、互いに実質的に平行に整列されることと、
前記パターン中にナノトレンチをエッチングするのに十分な時間に渡って、前記基板表面の前記少なくとも一部に温度および圧力を加えること、
前記ナノトレンチが堆積した金属により満たされ、かつ前記堆積した金属の層が前記基板表面の近くに形成されるように、前記基板上に金属を堆積させること、
前記基板の前記ナノトレンチ中に金属が残りナノワイヤを形成するように、前記基板表面から前記金属の層の少なくとも一部をエッチングすることであって、前記ナノワイヤの少なくとも一部が、前記基板の前記ナノトレンチのパターンに従って実質的に整列していることと、
を含む、方法。
【請求項１４】
導電性構造であって、
基板の表面から約１ｎｍから約１０ｎｍの範囲の深さを持つナノトレンチのパターンを画定する基板と、
前記ナノトレンチ内部に堆積させられた導電材料であって、部分的に導電性を有する導電材料と、
を備える、導電性構造。
【請求項１５】
前記基板が前記ナノトレンチを画定する二酸化ケイ素材料を含む、請求項１４に記載の導電性構造。
【請求項１６】
前記導電材料が、導電体、半導体、または金属のうち１つ以上を含む、請求項１４に記載の導電性構造。
【請求項１７】
前記ナノトレンチが、炭素熱還元により形成され、前記導電材料が、超臨界二酸化炭素による金属堆積プロセスにより形成される、請求項１４に記載の導電性構造。
【請求項１８】
前記ナノトレンチが、ランダムパターンで形成される、請求項１４に記載の導電性構造。
【請求項１９】
前記パターンは、前記ナノトレンチの各々内の前記導電材料間での接触を最小限にする、または減少させるように、前記ナノトレンチが整列された部分を含む、請求項１４に記載の導電性構造。
【請求項２０】
基板上にナノワイヤを形成するために与えられるコンピュータ読み取り可能命令を含むコンピュータ読み取り可能媒体であって、処理装置が前記命令を実行すると、前記処理装置は、
基板表面の少なくとも一部上にあるパターン中に、カーボンナノチューブを配置し、
前記パターンに従ってナノトレンチの形成を引き起こすのに十分な時間に渡って、前記基板表面の前記少なくとも一部に温度および圧力を加え、
前記基板上に前記パターンを有する少なくとも１つ以上のナノワイヤを形成するために、少なくとも部分的に導電性を有する導電材料を前記ナノトレンチ内に堆積させる、ように構成された、
コンピュータ読み取り可能媒体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２７７９８４（Ｐ２０１０−２７７９８４Ａ）
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２００９−２８７０７３（Ｐ２００９−２８７０７３）
【出願日】平成２１年１２月１８日（２００９．１２．１８）
【出願人】（５０９３４８７８６）エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー (117)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１２月９日（２０１０．１２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２８７０７３（Ｐ２００９−２８７０７３）
【出願日】平成２１年１２月１８日（２００９．１２．１８）
【出願人】（５０９３４８７８６）エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー (117)
【Ｆターム（参考）】
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