配線構造体の製造方法及び配線構造体
【課題】 横方向（基板表面に平行な方向）にカーボンナノチューブを成長させるためには、側壁に平坦かつ微小な表面を持つ触媒膜を形成する必要がある。ところが、このような触媒膜を形成することは困難である。
【解決手段】 基板表面の相互に離隔した２つの縦配線領域に、第１の厚さの縦配線用触媒膜を形成し、１つの縦配線領域から他の縦配線領域まで連続する横配線領域に、第１の厚さよりも厚い第２の厚さの横配線用触媒膜を形成する。縦配線用触媒膜及び横配線用触媒膜の上に、カーボンを含む構造体を気相成長させる。気相成長の初期段階には、縦配線用触媒膜及び横配線用触媒膜の上にグラファイトが形成され、その後、縦配線領域の前記グラファイトと基板との間にカーボンナノチューブが成長し、横配線領域の前記グラファイトが、縦配線領域に成長したカーボンナノチューブによって中空に支持されるように第１の厚さ及び第２の厚さが設定されている。
【解決手段】 基板表面の相互に離隔した２つの縦配線領域に、第１の厚さの縦配線用触媒膜を形成し、１つの縦配線領域から他の縦配線領域まで連続する横配線領域に、第１の厚さよりも厚い第２の厚さの横配線用触媒膜を形成する。縦配線用触媒膜及び横配線用触媒膜の上に、カーボンを含む構造体を気相成長させる。気相成長の初期段階には、縦配線用触媒膜及び横配線用触媒膜の上にグラファイトが形成され、その後、縦配線領域の前記グラファイトと基板との間にカーボンナノチューブが成長し、横配線領域の前記グラファイトが、縦配線領域に成長したカーボンナノチューブによって中空に支持されるように第１の厚さ及び第２の厚さが設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦方向の配線にカーボンナノチューブを用いた配線構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路素子の配線材料として、主に銅（Ｃｕ）が用いられている。配線幅の微細化に伴い、エレクトロマイグレーションによる信頼性の劣化や電気抵抗の増大が顕在化してきている。これらの課題を解決するために、銅に代わる新しい配線材料として、カーボンナノチューブが注目されている。縦方向（基板の厚さ方向）の配線に、カーボンナノチューブを用いた配線構造が公知である。また、カーボンナノチューブ上に成長したグラファイト構造についても公知である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２０７４２号公報
【特許文献２】特開２００８−１３７８４６号公報
【非特許文献１】Daiyu Kondo et al., "Self-organization of Novel Carbon Composite Structure: Graphene Multi-Layers Combined Perpendicularly with Aligned Carbon Nanotubes", Applied Physics Express 1(2008) 074003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板表面に対して垂直の方向にカーボンナノチューブを成長させることは比較的容易である。横方向（基板表面に平行な方向）にカーボンナノチューブを成長させるためには、側壁に平坦かつ微小な表面を持つ触媒膜を形成する必要がある。ところが、このような触媒膜を形成することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する配線構造体の製造方法は、
基板表面の相互に離隔した２つの縦配線領域に、第１の厚さの縦配線用触媒膜を形成し、１つの該縦配線領域から他の縦配線領域まで連続する横配線領域に、該第１の厚さよりも厚い第２の厚さの横配線用触媒膜を形成する工程と、
前記縦配線用触媒膜及び横配線用触媒膜の上に、カーボンを含む構造体を気相成長させる工程と
を有し、
前記気相成長の初期段階には、前記縦配線用触媒膜及び横配線用触媒膜の上にグラファイトが形成され、その後、前記縦配線領域の前記グラファイトと前記基板との間にカーボンナノチューブが成長し、前記横配線領域の前記グラファイトが、前記縦配線領域に成長したカーボンナノチューブによって中空に支持されるように前記第１の厚さ及び第２の厚さが設定されている。
【０００６】
上記課題を解決する配線構造体は、
基板の表面の複数の導電性領域の各々から延びる複数のカーボンナノチューブを含む縦配線と、
少なくとも２つの前記縦配線の一方の上端から他方の上端まで横方向に延びるグラファイトを含む横配線と
を有する。
【発明の効果】
【０００７】
縦配線及び横配線の両方を、炭素材料で形成することにより、電流密度耐性を高めることができる。これにより、配線の微細化が容易になると共に、エレクトロマイグレーション耐性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１に、実施例１による配線構造体の斜視図を示す。表面に、複数の半導体素子及び配線が形成された基板１０の上に、複数の１層目の縦配線１１が形成されている。１層目の縦配線１１の各々は、基板１０の表面に対して垂直な方向に延びるカーボンナノチューブの束で構成されている。
【００１０】
少なくとも２つの１層目の縦配線１１の上端同士を、１層目の横配線１２が接続している。１層目の横配線１２は、グラファイトで構成されており、１層目の縦配線１１によって中空に支持されている。１層目の横配線１２の上に、２層目の縦配線１３が形成されている。少なくとも２つの２層目の縦配線１３の上端同士を、２層目の横配線１４が接続する。さらに、３層目以上の縦配線及び横配線が形成されている。２層目以上の配線層においても、縦配線１３等はカーボンナノチューブで形成され、横配線１４等は、グラファイトで形成されている。２層目以上の横配線１４等は、それよりも下方の縦配線１１、１３、及び横配線１２により、中空に支持されている。
【００１１】
図２Ａ〜図２Ｏを参照して、実施例１による配線構造体の製造方法について説明する。
【００１２】
図２Ａに示すように、基板１０の上に、ＴｉＮからなる厚さ１ｎｍ〜３０ｎｍ、例えば５ｎｍの導電膜２０を形成する。導電膜２０の上に、Ｃｏからなる厚さ２．６ｎｍの縦配線用触媒膜２１を形成する。導電膜２０及び縦配線用触媒膜２１の形成には、例えばマグネトロンスパッタリング法を適用することができる。なお、その他に、レーザアブレーション法、電子ビーム蒸着法、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、原子層堆積（ＡＬＤ）法等を用いてもよい。
【００１３】
縦配線用触媒膜２１の表面のうち、１層目の縦配線を形成すべき領域（第１の縦配線領域）２３を覆うレジストパターン２２を形成する。第１の縦配線領域２３の平面形状は、例えば直径１００ｎｍの円形、または一辺の長さが１００ｎｍの正方形等である。１層目の縦配線を形成しない領域においては、縦配線用触媒膜２１が露出している。
【００１４】
図２Ｂに示すように、レジストパターン２２で覆われていない領域の縦配線用触媒膜２１及び導電膜２０を、イオンミリング等により除去する。図２Ｃに示すように、レジストパターン２２を除去する。第１の縦配線領域２３に、パターニングされた導電膜２０と縦配線用触媒膜２１とからなる積層構造が残る。なお、導電膜２０及び縦配線用触媒膜２１のパターニングには、リフトオフ法を用いてもよいし、化学的エッチングを用いてもよい。また、レジストが触媒金属と触れることによる汚染を避けるために、エッチングマスクとして、絶縁膜等によるハードマスクを用いることもできる。
【００１５】
図２Ｄに示すように、第１の縦配線領域２３、及び１層目の横配線を形成しない領域（第１の無配線領域）２５を覆うレジストパターン３０を形成する。１層目の横配線が形成される領域（第１の横配線領域）２６には、レジストパターン３０の開口３０Ａが形成されている。第１の横配線領域２６は、１つの第１の縦配線領域２３から他の第１の縦配線領域２３まで連続する。
【００１６】
開口３０Ａの底面、及びレジストパターン３０の上面に、ＴｉＯ２からなる絶縁膜３４を形成し、その上にＣｏからなる厚さ４．５ｎｍの横配線用触媒膜３５を形成する。絶縁膜３４の厚さは、導電膜２０の厚さと等しくすることが好ましい。絶縁膜３４及び横配線用触媒膜３５の形成には、例えばマグネトロンスパッタリングが適用される。
【００１７】
縦配線用触媒膜２１及び横配線用触媒膜３５に、カーボンナノチューブ形成のための触媒として作用するＣｏ以外の材料、例えばＮｉ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｕ等を用いてもよい。導電膜２０に、Ｔｉ、ＴｉＳｉ、ＴｉＮ、Ｍｏ、Ｗ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＳｉのいずれか１つを含む導電材料を用いてもよい。絶縁膜３４に、Ｔｉ、ＴｉＳｉ、ＴｉＮ、ＴｉＯ２、Ｍｏ、Ｗ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＯ２のいずれか１つを含む絶縁材料を用いてもよい。導電膜２０及び絶縁膜３４は、縦配線用触媒膜２１及び横配線用触媒膜３５を構成する金属を担持する役割を持つ。
【００１８】
図２Ｅに示すように、レジストパターン３０を、その上に堆積している絶縁膜３４及び横配線用触媒膜３５と共に除去する。第１の横配線領域２６には、絶縁膜３４と横配線用触媒膜３５が残る。第１の縦配線領域２３には、縦配線用触媒膜２１が露出する。第１の無配線領域２５には、基板１０の表面が露出する。
【００１９】
その後、熱化学気相成長（熱ＣＶＤ）により、縦配線用触媒膜２１及び横配線用触媒膜３５の上に、炭素を成長させる。成長条件は、例えば下記の通りである。
・成長温度 ４５０℃
・原料ガス アルゴンで希釈したアセチレン（アセチレンの分圧比１０％）
・圧力 １ｋＰａ
図２Ｆに示すように、成長初期段階には、縦配線用触媒膜２１及び横配線用触媒膜３５の上に、グラファイト（横配線）１２が成長する。第１の無配線領域２５には、グラファイトが形成されない。成長を続けると、縦配線用触媒膜２１が炭素を吸収して微粒子状になる。
【００２０】
図２Ｇに示すように、横配線１２の厚さが２０ｎｍ程度になると、微粒子状になった触媒金属から下方に、カーボンナノチューブ１１Ａが成長する。カーボンナノチューブ１１Ａの束が縦配線１１を構成する。縦配線１１の高さは、例えば２００ｎｍとする。横配線用触媒膜３５は、縦配線用触媒膜２１よりも厚く形成されているため、微粒子状にならず、その下にカーボンナノチューブは成長しない。縦配線１１が成長すると、横配線１２が上方に持ち上げられ、第１の横配線領域２６の横配線１２の下方に空洞が形成される。
【００２１】
図２Ｈに、縦配線１１及び横配線１２の断面図を示す。横配線１２の下側の表面に、縦配線用触媒膜２１の金属元素が微粒子状になった触媒微粒子２１ａが付着している。触媒微粒子２１ａから下方に向かって、カーボンナノチューブ１１Ａが延びている。図２Ｈでは、カーボンナノチューブ１１Ａが２層構造である場合を示しているが、単層のカーボンナノチューブまたは３層以上の多層カーボンナノチューブを形成してもよい。カーボンナノチューブ１１の太さは、例えば約１０ｎｍである。カーボンナノチューブ１１の太さは、触媒微粒子の直径や、触媒及び成長条件により制御可能であり、カーボンナノチューブ１１の太さを１〜５０ｎｍの範囲内にすることが望ましい。
【００２２】
図２Ｉに示すように、基板１０及び横配線１２の上に、酸化シリコン系の充填膜４０を、スピンオングラス（ＳＯＧ）を用いたスピンコート法により形成する。なお、ＣＶＤや、その他の埋め込み法により充填膜４０を形成してもよい。第１の横配線領域２６においては、横配線１２と基板１０との間の空洞が、充填膜４０で埋め尽くされる。また、第１の無配線領域２５も、充填膜４０で埋め込まれる。
【００２３】
図２Ｊに示すように、２層目の縦配線を形成すべき第２の縦配線領域５０の充填膜４０をエッチング等により除去し、１層目の横配線１２を露出させる。同時に、２層目の横配線を形成すべき第２の横配線領域５１の充填膜４０の上面が、１層目の横配線１２の上面と同じ高さになるように、充填膜４０の表層部を除去する。２層目に縦配線及び横配線のいずれも形成されない第２の無配線領域５２には、１層目の横配線１２の上面よりも上に、充填膜４０が残っている。
【００２４】
図２Ｋに示すように、第２の縦配線領域５０に、導電膜５５及び縦配線用触媒膜５６を形成する。導電膜５５及び縦配線用触媒膜５６は、図２Ａ〜図２Ｃに示した１層目の導電膜２０及び縦配線用触媒膜２１と同じ方法で形成される。
【００２５】
図２Ｌに示すように、第２の横配線領域５１に、絶縁膜５７及び横配線用触媒膜５８を形成する。絶縁膜５７及び横配線用触媒膜５８は、図２Ｄ〜図２Ｅに示した１層目の絶縁膜３４及び横配線用触媒膜３５と同じ方法で形成される。
【００２６】
図２Ｍに示すように、第２の縦配線領域５０に２層目の縦配線１３を形成すると共に、第２の横配線領域５１、及びそれに連続する第２の縦配線領域５０に、２層目の横配線１４を形成する。２層目の縦配線１３及び横配線１４は、図２Ｆ〜図２Ｇに示した１層目の縦配線１１及び横配線１２と同じ方法で形成される。２層目の横配線１４を形成した時点では、２層目の横配線１４と絶縁膜５７との間は、空洞になっている。
【００２７】
１層目の充填膜４０及び２層目の横配線１４の上に、２層目の充填膜６０を形成する。２層目の横配線１４の下の空洞も、充填膜６０で埋め込まれる。
【００２８】
図２Ｎに示すように、３層目の導電膜６５、絶縁膜６６、縦配線６７、及び横配線６８を、２層目と同様の方法で形成する。同様の方法で、４層目以上の配線を形成してもよい。
【００２９】
図２Ｏに示すように、充填膜４０、６０を、フッ酸を用いたウェットエッチングにより除去する。なお、ＣＦ４等を用いたドライエッチングにより除去することも可能である。基板１０と１層目〜３層目の横配線１２、１４、６８との間が空洞になる。この空洞には、空気、不活性ガス等のガスが満たされるか、真空状態に保持される。さらに、配線全体の強度を高めるために、一部の配線部分には層間絶縁膜を残すことも可能である。
【００３０】
上記実施例１では、縦配線１１、１３、６７がカーボンナノチューブで形成され、横配線１２、１４、６８がグラファイトで形成される。カーボンナノチューブ及びグラファイトは、銅よりも３桁程度高い電流密度耐性を有し、バリスティック伝導等の優れた電気特性を示す。さらに、カーボンナノチューブ及びグラファイトは、高い熱伝導性を示す。このため、配線が微細化してもエレクトロマイグレーションの発生を抑制することができる。
【００３１】
また、実施例１では、配線間が空洞で絶縁される。この空洞内は、空気、窒素やアルゴン等の不活性ガス等で満たされる。または、この空洞は真空状態に保持される。これらのガス、及び真空は、一般的な層間絶縁膜材料に比べて低い誘電率（比誘電率が１程度）を持つ。このため、寄生容量を低減させることができる。
【００３２】
実施例１では、縦配線用触媒膜２１の厚さを２．６ｎｍとし、横配線用触媒膜３５の厚さを４．５ｎｍとした。触媒膜２１、３５の好適な厚さは、カーボンナノチューブの成長条件に依存する。触媒膜が厚い場合には、触媒が微粒子状にならないため、その上にグラファイトは成長するが、カーボンナノチューブが下方に向かって成長することはない。従って、縦配線用触媒膜を、下方に向かってカーボンナノチューブが成長する程度まで薄くし、横配線用触媒膜は、カーボンナノチューブが成長しない程度まで厚くすることが好ましい。
【００３３】
図３に、実施例１の変形例による配線構造体の１層目の配線の断面図を示す。この変形例においては、横配線領域２６の横配線１２の下側の表面から下方に向かってカーボンナノチューブ１１Ｂが成長している。カーボンナノチューブの成長の速さは、触媒膜が薄いほど速い。横配線領域２６内のカーボンナノチューブの成長速度が、縦配線領域２３内のカーボンナノチューブの成長速度に比べて十分遅い場合には、横配線領域２６に形成されるカーボンナノチューブ１１Ｂの長さが、縦配線領域２３に形成されるカーボンナノチューブ１１Ａの長さよりも短くなる。横配線１２が、カーボンナノチューブ１１Ｂの長さよりも高い位置まで持ち上げられるため、横配線領域２６に形成されたカーボンナノチューブ１１Ｂの下方の先端と、基板１０との間に空洞が生じる。このため、カーボンナノチューブ１１Ｂが、予期しない導電領域に接触することはない。
【００３４】
図３に示した変形例のように、横配線領域２６にカーボンナノチューブが成長する場合であっても、その成長の速さが、縦配線領域２３のカーボンナノチューブの成長速度に比べて十分遅い場合には、実施例１の場合と同様に、横配線１２を中空に支持することができる。横配線を中空に支持するために、横配線領域２６のカーボンナノチューブの成長速度が、縦配線領域２３のカーボンナノチューブの成長速度の５０％以下になるように、膜厚及び成長条件を設定することが好ましい。
【００３５】
一例として、カーボンナノチューブの成長温度は、３００℃〜６００℃の範囲内とすることが好ましい。原料ガスとして、アセチレン、エチレン、メタン等の炭化水素や、エタノール、メタノール等のアルコールを用いることができる。原料ガスを希釈するガスとして、アルゴン、水素、窒素、またはヘリウムを用いることができる。成長時のガス圧は、一例として０．１ｋＰａ〜１０ｋＰａとすることができる。カーボンナノチューブの長さは、成長時間で制御することができる。例えば、成長時間は６０分程度とする。成長ガス中に添加ガスとして、酸素、水蒸気、アルコールを微量（例えば成長ガス圧の１％程度）混ぜてもよい。
【００３６】
縦配線用触媒膜２１の厚さは、１ｎｍ〜５ｎｍの範囲内とし、横配線用触媒膜３５の厚さは、縦配線用触媒膜２１よりも厚く、かつ２ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内とする。
【００３７】
実施例１では、最終的に充填膜４０、６０を除去したが、充填膜４０、６０に、例えばポーラスシリカ等の低誘電率材料を用い、そのまま残存させてもよい。充填膜４０、６０を残存させると、配線の機械的強度を増すことができる。同様に、配線の一部分に充填材を用い、残る一部分を除去してもよい。この場合も、配線の機械的強度を高めることが可能となる。
【実施例２】
【００３８】
図４Ａ〜図４Ｆを参照して、実施例２による配線構造体の製造方法について説明する。なお、以下の説明においては、実施例１の製造方法との相違点に着目し、実施例１の製造方法と同一の工程については、説明を省略する場合がある。
【００３９】
図４Ａに示すように、基板１０の表面の、相互に離隔した複数の縦配線領域２３に、導電膜２０及び縦配線用触媒膜２１を形成する。１つの縦配線領域２３から他の縦配線領域２３まで連続する横配線領域２６には、基板１０の表面が露出している。
【００４０】
図４Ｂに示すように、横配線領域２６に、絶縁膜３４及び横配線用触媒膜３５を形成する。
【００４１】
図４Ｃに示すように、支持領域２７の横配線用触媒膜３５を除去し、絶縁膜３４を露出させる。支持領域２７は、横配線領域２６のうち、当該横配線領域２６に連続している縦配線領域２３のいずれからも離隔した領域に画定されている。横配線用触媒膜３５の除去には、例えばイオンミリングを用いることができる。なお、リフトオフ法を用いて、図４Ｃに示すようにパターニングされた横配線用触媒膜３５を形成してもよい。
【００４２】
図４Ｄに示すように、支持領域２７に、支持用触媒膜３６を形成する。支持用触媒膜３６は、縦配線用触媒膜２１と同じ材料で形成され、その厚さも、縦配線用触媒膜２１と同一である。支持用触媒膜３６は、例えばリフトオフ法を用いてパターニングすることができる。
【００４３】
図４Ｅに示すように、横配線１２及び縦配線１１を形成する。このとき、支持領域２７にも、カーボンナノチューブの束で構成される支持部材１５が形成される。
【００４４】
図４Ｆに示すように、横配線１２の上に、２層目の導電膜５５、絶縁膜５７、縦配線１３及び横配線１４を形成する。２層目の１つの縦配線１３は、平面視において支持部材１５と重なる位置に配置される。
【００４５】
実施例２では、横配線１２が、縦配線１１のみではなく、支持部材１５によっても支持されている。縦配線１１の位置は、電子回路の設計上の要請から決まる。このため、縦配線１１の位置を、自由に設定することはできない。１本の横配線１２で接続すべき２つの縦配線１１の間隔が広い場合には、中空に支持されている横方向１２の機械的強度が弱くなる。実施例２のように、横配線１２を、支持部材１５で支持することにより、横配線１２の十分な機械的強度を維持することができる。
【００４６】
２層目の縦配線１３を、１層目の横配線１２の中空部分に配置すると、上層の配線の重みによって、１層目の横配線１２が破壊されやすくなる。実施例２のように、２層目の縦配線１３の真下に、１層目の支持部材１５を配置することにより、上層配線の重みに耐えることが可能な十分な機械的強度を確保することができる。これにより、上層の縦配線１３の配置の自由度が高まる。
【００４７】
支持部材１５と基板１０との間に、絶縁膜３４が配置されているため、横配線１２が、支持部材１５を経由して、基板１０上の予期しない導電領域に電気的に接続されてしまうことはない。
【００４８】
図５に、実施例２の変形例による配線構造体の断面図を示す。２層目の横配線１４が、支持部材１７によって支持されている。支持部材１７の下端には、２層目の絶縁膜５７が接続されている。２層目の絶縁膜５７は、２層目の支持部材１７の真下に配置された１層目の支持部材１５によって補強されている。１層目の支持部材１５と２層目の絶縁膜５７との間には、１層目の横配線１２と同一の工程で形成されたダミー配線１６が配置されている。
【００４９】
このように、１層目の支持部材１５と２層目の支持部材１７とを、平面視において重なるように配置することにより、２層目の横配線１４を補強することができる。
【００５０】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施例１による配線構造体の斜視図である。
【図２−１】（２Ａ）〜（２Ｅ）は、実施例１による配線構造体の製造途中段階における断面図である。
【図２−２】（２Ｆ）〜（２Ｈ）は、実施例１による配線構造体の製造途中段階における断面図である。
【図２−３】（２Ｉ）〜（２Ｋ）は、実施例１による配線構造体の製造途中段階における断面図である。
【図２−４】（２Ｌ）〜（２Ｍ）は、実施例１による配線構造体の製造途中段階における断面図である。
【図２−５】（２Ｎ）は、実施例１による配線構造体の製造途中段階における断面図であり、（２Ｏ）は、実施例１による配線構造体の断面図である。
【図３】実施例１の変形例による配線構造体の断面図である。
【図４−１】（４Ａ）〜（４Ｄ）は、実施例２による配線構造体の製造途中段階における断面図である。
【図４−２】（４Ｅ）〜（４Ｆ）は、実施例２による配線構造体の製造途中段階における断面図である。
【図５】実施例２の変形例による配線構造体の断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 基板
１１ １層目の縦配線
１２ １層目の横配線
１３ ２層目の縦配線
１４ ２層目の横配線
１５ 支持部材
２０ 導電膜
２１ 縦配線用触媒膜
２２ レジストパターン
２３ 第１の縦配線領域
２５ 第１の無配線領域
２６ 第１の横配線領域
２７ 支持領域
３０ レジストパターン
３４ 絶縁膜
３５ 横配線用触媒膜
４０ 充填膜
５０ 第２の縦配線領域
５１ 第２の横配線領域
５２ 第２の無配線領域
５５ 導電膜
５６ 縦配線用触媒膜
５７ 絶縁膜
５８ 横配線用触媒膜
６０ 充填膜
６５ 導電膜
６６ 絶縁膜
６７ ３層目の縦配線
６８ ３層目の横配線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、縦方向の配線にカーボンナノチューブを用いた配線構造体及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路素子の配線材料として、主に銅（Ｃｕ）が用いられている。配線幅の微細化に伴い、エレクトロマイグレーションによる信頼性の劣化や電気抵抗の増大が顕在化してきている。これらの課題を解決するために、銅に代わる新しい配線材料として、カーボンナノチューブが注目されている。縦方向（基板の厚さ方向）の配線に、カーボンナノチューブを用いた配線構造が公知である。また、カーボンナノチューブ上に成長したグラファイト構造についても公知である。
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２２０７４２号公報
【特許文献２】特開２００８−１３７８４６号公報
【非特許文献１】Daiyu Kondo et al., "Self-organization of Novel Carbon Composite Structure: Graphene Multi-Layers Combined Perpendicularly with Aligned Carbon Nanotubes", Applied Physics Express 1(2008) 074003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板表面に対して垂直の方向にカーボンナノチューブを成長させることは比較的容易である。横方向（基板表面に平行な方向）にカーボンナノチューブを成長させるためには、側壁に平坦かつ微小な表面を持つ触媒膜を形成する必要がある。ところが、このような触媒膜を形成することは困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する配線構造体の製造方法は、
基板表面の相互に離隔した２つの縦配線領域に、第１の厚さの縦配線用触媒膜を形成し、１つの該縦配線領域から他の縦配線領域まで連続する横配線領域に、該第１の厚さよりも厚い第２の厚さの横配線用触媒膜を形成する工程と、
前記縦配線用触媒膜及び横配線用触媒膜の上に、カーボンを含む構造体を気相成長させる工程と
を有し、
前記気相成長の初期段階には、前記縦配線用触媒膜及び横配線用触媒膜の上にグラファイトが形成され、その後、前記縦配線領域の前記グラファイトと前記基板との間にカーボンナノチューブが成長し、前記横配線領域の前記グラファイトが、前記縦配線領域に成長したカーボンナノチューブによって中空に支持されるように前記第１の厚さ及び第２の厚さが設定されている。
【０００６】
上記課題を解決する配線構造体は、
基板の表面の複数の導電性領域の各々から延びる複数のカーボンナノチューブを含む縦配線と、
少なくとも２つの前記縦配線の一方の上端から他方の上端まで横方向に延びるグラファイトを含む横配線と
を有する。
【発明の効果】
【０００７】
縦配線及び横配線の両方を、炭素材料で形成することにより、電流密度耐性を高めることができる。これにより、配線の微細化が容易になると共に、エレクトロマイグレーション耐性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら、実施例を説明する。
【実施例１】
【０００９】
図１に、実施例１による配線構造体の斜視図を示す。表面に、複数の半導体素子及び配線が形成された基板１０の上に、複数の１層目の縦配線１１が形成されている。１層目の縦配線１１の各々は、基板１０の表面に対して垂直な方向に延びるカーボンナノチューブの束で構成されている。
【００１０】
少なくとも２つの１層目の縦配線１１の上端同士を、１層目の横配線１２が接続している。１層目の横配線１２は、グラファイトで構成されており、１層目の縦配線１１によって中空に支持されている。１層目の横配線１２の上に、２層目の縦配線１３が形成されている。少なくとも２つの２層目の縦配線１３の上端同士を、２層目の横配線１４が接続する。さらに、３層目以上の縦配線及び横配線が形成されている。２層目以上の配線層においても、縦配線１３等はカーボンナノチューブで形成され、横配線１４等は、グラファイトで形成されている。２層目以上の横配線１４等は、それよりも下方の縦配線１１、１３、及び横配線１２により、中空に支持されている。
【００１１】
図２Ａ〜図２Ｏを参照して、実施例１による配線構造体の製造方法について説明する。
【００１２】
図２Ａに示すように、基板１０の上に、ＴｉＮからなる厚さ１ｎｍ〜３０ｎｍ、例えば５ｎｍの導電膜２０を形成する。導電膜２０の上に、Ｃｏからなる厚さ２．６ｎｍの縦配線用触媒膜２１を形成する。導電膜２０及び縦配線用触媒膜２１の形成には、例えばマグネトロンスパッタリング法を適用することができる。なお、その他に、レーザアブレーション法、電子ビーム蒸着法、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法、化学気相成長（ＣＶＤ）法、原子層堆積（ＡＬＤ）法等を用いてもよい。
【００１３】
縦配線用触媒膜２１の表面のうち、１層目の縦配線を形成すべき領域（第１の縦配線領域）２３を覆うレジストパターン２２を形成する。第１の縦配線領域２３の平面形状は、例えば直径１００ｎｍの円形、または一辺の長さが１００ｎｍの正方形等である。１層目の縦配線を形成しない領域においては、縦配線用触媒膜２１が露出している。
【００１４】
図２Ｂに示すように、レジストパターン２２で覆われていない領域の縦配線用触媒膜２１及び導電膜２０を、イオンミリング等により除去する。図２Ｃに示すように、レジストパターン２２を除去する。第１の縦配線領域２３に、パターニングされた導電膜２０と縦配線用触媒膜２１とからなる積層構造が残る。なお、導電膜２０及び縦配線用触媒膜２１のパターニングには、リフトオフ法を用いてもよいし、化学的エッチングを用いてもよい。また、レジストが触媒金属と触れることによる汚染を避けるために、エッチングマスクとして、絶縁膜等によるハードマスクを用いることもできる。
【００１５】
図２Ｄに示すように、第１の縦配線領域２３、及び１層目の横配線を形成しない領域（第１の無配線領域）２５を覆うレジストパターン３０を形成する。１層目の横配線が形成される領域（第１の横配線領域）２６には、レジストパターン３０の開口３０Ａが形成されている。第１の横配線領域２６は、１つの第１の縦配線領域２３から他の第１の縦配線領域２３まで連続する。
【００１６】
開口３０Ａの底面、及びレジストパターン３０の上面に、ＴｉＯ２からなる絶縁膜３４を形成し、その上にＣｏからなる厚さ４．５ｎｍの横配線用触媒膜３５を形成する。絶縁膜３４の厚さは、導電膜２０の厚さと等しくすることが好ましい。絶縁膜３４及び横配線用触媒膜３５の形成には、例えばマグネトロンスパッタリングが適用される。
【００１７】
縦配線用触媒膜２１及び横配線用触媒膜３５に、カーボンナノチューブ形成のための触媒として作用するＣｏ以外の材料、例えばＮｉ、Ｆｅ、Ｐｔ、Ａｕ等を用いてもよい。導電膜２０に、Ｔｉ、ＴｉＳｉ、ＴｉＮ、Ｍｏ、Ｗ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ａｌ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＳｉのいずれか１つを含む導電材料を用いてもよい。絶縁膜３４に、Ｔｉ、ＴｉＳｉ、ＴｉＮ、ＴｉＯ２、Ｍｏ、Ｗ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ａｌ、Ａｌ２Ｏ３、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、ＴａＮ、ＴａＯ２のいずれか１つを含む絶縁材料を用いてもよい。導電膜２０及び絶縁膜３４は、縦配線用触媒膜２１及び横配線用触媒膜３５を構成する金属を担持する役割を持つ。
【００１８】
図２Ｅに示すように、レジストパターン３０を、その上に堆積している絶縁膜３４及び横配線用触媒膜３５と共に除去する。第１の横配線領域２６には、絶縁膜３４と横配線用触媒膜３５が残る。第１の縦配線領域２３には、縦配線用触媒膜２１が露出する。第１の無配線領域２５には、基板１０の表面が露出する。
【００１９】
その後、熱化学気相成長（熱ＣＶＤ）により、縦配線用触媒膜２１及び横配線用触媒膜３５の上に、炭素を成長させる。成長条件は、例えば下記の通りである。
・成長温度 ４５０℃
・原料ガス アルゴンで希釈したアセチレン（アセチレンの分圧比１０％）
・圧力 １ｋＰａ
図２Ｆに示すように、成長初期段階には、縦配線用触媒膜２１及び横配線用触媒膜３５の上に、グラファイト（横配線）１２が成長する。第１の無配線領域２５には、グラファイトが形成されない。成長を続けると、縦配線用触媒膜２１が炭素を吸収して微粒子状になる。
【００２０】
図２Ｇに示すように、横配線１２の厚さが２０ｎｍ程度になると、微粒子状になった触媒金属から下方に、カーボンナノチューブ１１Ａが成長する。カーボンナノチューブ１１Ａの束が縦配線１１を構成する。縦配線１１の高さは、例えば２００ｎｍとする。横配線用触媒膜３５は、縦配線用触媒膜２１よりも厚く形成されているため、微粒子状にならず、その下にカーボンナノチューブは成長しない。縦配線１１が成長すると、横配線１２が上方に持ち上げられ、第１の横配線領域２６の横配線１２の下方に空洞が形成される。
【００２１】
図２Ｈに、縦配線１１及び横配線１２の断面図を示す。横配線１２の下側の表面に、縦配線用触媒膜２１の金属元素が微粒子状になった触媒微粒子２１ａが付着している。触媒微粒子２１ａから下方に向かって、カーボンナノチューブ１１Ａが延びている。図２Ｈでは、カーボンナノチューブ１１Ａが２層構造である場合を示しているが、単層のカーボンナノチューブまたは３層以上の多層カーボンナノチューブを形成してもよい。カーボンナノチューブ１１の太さは、例えば約１０ｎｍである。カーボンナノチューブ１１の太さは、触媒微粒子の直径や、触媒及び成長条件により制御可能であり、カーボンナノチューブ１１の太さを１〜５０ｎｍの範囲内にすることが望ましい。
【００２２】
図２Ｉに示すように、基板１０及び横配線１２の上に、酸化シリコン系の充填膜４０を、スピンオングラス（ＳＯＧ）を用いたスピンコート法により形成する。なお、ＣＶＤや、その他の埋め込み法により充填膜４０を形成してもよい。第１の横配線領域２６においては、横配線１２と基板１０との間の空洞が、充填膜４０で埋め尽くされる。また、第１の無配線領域２５も、充填膜４０で埋め込まれる。
【００２３】
図２Ｊに示すように、２層目の縦配線を形成すべき第２の縦配線領域５０の充填膜４０をエッチング等により除去し、１層目の横配線１２を露出させる。同時に、２層目の横配線を形成すべき第２の横配線領域５１の充填膜４０の上面が、１層目の横配線１２の上面と同じ高さになるように、充填膜４０の表層部を除去する。２層目に縦配線及び横配線のいずれも形成されない第２の無配線領域５２には、１層目の横配線１２の上面よりも上に、充填膜４０が残っている。
【００２４】
図２Ｋに示すように、第２の縦配線領域５０に、導電膜５５及び縦配線用触媒膜５６を形成する。導電膜５５及び縦配線用触媒膜５６は、図２Ａ〜図２Ｃに示した１層目の導電膜２０及び縦配線用触媒膜２１と同じ方法で形成される。
【００２５】
図２Ｌに示すように、第２の横配線領域５１に、絶縁膜５７及び横配線用触媒膜５８を形成する。絶縁膜５７及び横配線用触媒膜５８は、図２Ｄ〜図２Ｅに示した１層目の絶縁膜３４及び横配線用触媒膜３５と同じ方法で形成される。
【００２６】
図２Ｍに示すように、第２の縦配線領域５０に２層目の縦配線１３を形成すると共に、第２の横配線領域５１、及びそれに連続する第２の縦配線領域５０に、２層目の横配線１４を形成する。２層目の縦配線１３及び横配線１４は、図２Ｆ〜図２Ｇに示した１層目の縦配線１１及び横配線１２と同じ方法で形成される。２層目の横配線１４を形成した時点では、２層目の横配線１４と絶縁膜５７との間は、空洞になっている。
【００２７】
１層目の充填膜４０及び２層目の横配線１４の上に、２層目の充填膜６０を形成する。２層目の横配線１４の下の空洞も、充填膜６０で埋め込まれる。
【００２８】
図２Ｎに示すように、３層目の導電膜６５、絶縁膜６６、縦配線６７、及び横配線６８を、２層目と同様の方法で形成する。同様の方法で、４層目以上の配線を形成してもよい。
【００２９】
図２Ｏに示すように、充填膜４０、６０を、フッ酸を用いたウェットエッチングにより除去する。なお、ＣＦ４等を用いたドライエッチングにより除去することも可能である。基板１０と１層目〜３層目の横配線１２、１４、６８との間が空洞になる。この空洞には、空気、不活性ガス等のガスが満たされるか、真空状態に保持される。さらに、配線全体の強度を高めるために、一部の配線部分には層間絶縁膜を残すことも可能である。
【００３０】
上記実施例１では、縦配線１１、１３、６７がカーボンナノチューブで形成され、横配線１２、１４、６８がグラファイトで形成される。カーボンナノチューブ及びグラファイトは、銅よりも３桁程度高い電流密度耐性を有し、バリスティック伝導等の優れた電気特性を示す。さらに、カーボンナノチューブ及びグラファイトは、高い熱伝導性を示す。このため、配線が微細化してもエレクトロマイグレーションの発生を抑制することができる。
【００３１】
また、実施例１では、配線間が空洞で絶縁される。この空洞内は、空気、窒素やアルゴン等の不活性ガス等で満たされる。または、この空洞は真空状態に保持される。これらのガス、及び真空は、一般的な層間絶縁膜材料に比べて低い誘電率（比誘電率が１程度）を持つ。このため、寄生容量を低減させることができる。
【００３２】
実施例１では、縦配線用触媒膜２１の厚さを２．６ｎｍとし、横配線用触媒膜３５の厚さを４．５ｎｍとした。触媒膜２１、３５の好適な厚さは、カーボンナノチューブの成長条件に依存する。触媒膜が厚い場合には、触媒が微粒子状にならないため、その上にグラファイトは成長するが、カーボンナノチューブが下方に向かって成長することはない。従って、縦配線用触媒膜を、下方に向かってカーボンナノチューブが成長する程度まで薄くし、横配線用触媒膜は、カーボンナノチューブが成長しない程度まで厚くすることが好ましい。
【００３３】
図３に、実施例１の変形例による配線構造体の１層目の配線の断面図を示す。この変形例においては、横配線領域２６の横配線１２の下側の表面から下方に向かってカーボンナノチューブ１１Ｂが成長している。カーボンナノチューブの成長の速さは、触媒膜が薄いほど速い。横配線領域２６内のカーボンナノチューブの成長速度が、縦配線領域２３内のカーボンナノチューブの成長速度に比べて十分遅い場合には、横配線領域２６に形成されるカーボンナノチューブ１１Ｂの長さが、縦配線領域２３に形成されるカーボンナノチューブ１１Ａの長さよりも短くなる。横配線１２が、カーボンナノチューブ１１Ｂの長さよりも高い位置まで持ち上げられるため、横配線領域２６に形成されたカーボンナノチューブ１１Ｂの下方の先端と、基板１０との間に空洞が生じる。このため、カーボンナノチューブ１１Ｂが、予期しない導電領域に接触することはない。
【００３４】
図３に示した変形例のように、横配線領域２６にカーボンナノチューブが成長する場合であっても、その成長の速さが、縦配線領域２３のカーボンナノチューブの成長速度に比べて十分遅い場合には、実施例１の場合と同様に、横配線１２を中空に支持することができる。横配線を中空に支持するために、横配線領域２６のカーボンナノチューブの成長速度が、縦配線領域２３のカーボンナノチューブの成長速度の５０％以下になるように、膜厚及び成長条件を設定することが好ましい。
【００３５】
一例として、カーボンナノチューブの成長温度は、３００℃〜６００℃の範囲内とすることが好ましい。原料ガスとして、アセチレン、エチレン、メタン等の炭化水素や、エタノール、メタノール等のアルコールを用いることができる。原料ガスを希釈するガスとして、アルゴン、水素、窒素、またはヘリウムを用いることができる。成長時のガス圧は、一例として０．１ｋＰａ〜１０ｋＰａとすることができる。カーボンナノチューブの長さは、成長時間で制御することができる。例えば、成長時間は６０分程度とする。成長ガス中に添加ガスとして、酸素、水蒸気、アルコールを微量（例えば成長ガス圧の１％程度）混ぜてもよい。
【００３６】
縦配線用触媒膜２１の厚さは、１ｎｍ〜５ｎｍの範囲内とし、横配線用触媒膜３５の厚さは、縦配線用触媒膜２１よりも厚く、かつ２ｎｍ〜５０ｎｍの範囲内とする。
【００３７】
実施例１では、最終的に充填膜４０、６０を除去したが、充填膜４０、６０に、例えばポーラスシリカ等の低誘電率材料を用い、そのまま残存させてもよい。充填膜４０、６０を残存させると、配線の機械的強度を増すことができる。同様に、配線の一部分に充填材を用い、残る一部分を除去してもよい。この場合も、配線の機械的強度を高めることが可能となる。
【実施例２】
【００３８】
図４Ａ〜図４Ｆを参照して、実施例２による配線構造体の製造方法について説明する。なお、以下の説明においては、実施例１の製造方法との相違点に着目し、実施例１の製造方法と同一の工程については、説明を省略する場合がある。
【００３９】
図４Ａに示すように、基板１０の表面の、相互に離隔した複数の縦配線領域２３に、導電膜２０及び縦配線用触媒膜２１を形成する。１つの縦配線領域２３から他の縦配線領域２３まで連続する横配線領域２６には、基板１０の表面が露出している。
【００４０】
図４Ｂに示すように、横配線領域２６に、絶縁膜３４及び横配線用触媒膜３５を形成する。
【００４１】
図４Ｃに示すように、支持領域２７の横配線用触媒膜３５を除去し、絶縁膜３４を露出させる。支持領域２７は、横配線領域２６のうち、当該横配線領域２６に連続している縦配線領域２３のいずれからも離隔した領域に画定されている。横配線用触媒膜３５の除去には、例えばイオンミリングを用いることができる。なお、リフトオフ法を用いて、図４Ｃに示すようにパターニングされた横配線用触媒膜３５を形成してもよい。
【００４２】
図４Ｄに示すように、支持領域２７に、支持用触媒膜３６を形成する。支持用触媒膜３６は、縦配線用触媒膜２１と同じ材料で形成され、その厚さも、縦配線用触媒膜２１と同一である。支持用触媒膜３６は、例えばリフトオフ法を用いてパターニングすることができる。
【００４３】
図４Ｅに示すように、横配線１２及び縦配線１１を形成する。このとき、支持領域２７にも、カーボンナノチューブの束で構成される支持部材１５が形成される。
【００４４】
図４Ｆに示すように、横配線１２の上に、２層目の導電膜５５、絶縁膜５７、縦配線１３及び横配線１４を形成する。２層目の１つの縦配線１３は、平面視において支持部材１５と重なる位置に配置される。
【００４５】
実施例２では、横配線１２が、縦配線１１のみではなく、支持部材１５によっても支持されている。縦配線１１の位置は、電子回路の設計上の要請から決まる。このため、縦配線１１の位置を、自由に設定することはできない。１本の横配線１２で接続すべき２つの縦配線１１の間隔が広い場合には、中空に支持されている横方向１２の機械的強度が弱くなる。実施例２のように、横配線１２を、支持部材１５で支持することにより、横配線１２の十分な機械的強度を維持することができる。
【００４６】
２層目の縦配線１３を、１層目の横配線１２の中空部分に配置すると、上層の配線の重みによって、１層目の横配線１２が破壊されやすくなる。実施例２のように、２層目の縦配線１３の真下に、１層目の支持部材１５を配置することにより、上層配線の重みに耐えることが可能な十分な機械的強度を確保することができる。これにより、上層の縦配線１３の配置の自由度が高まる。
【００４７】
支持部材１５と基板１０との間に、絶縁膜３４が配置されているため、横配線１２が、支持部材１５を経由して、基板１０上の予期しない導電領域に電気的に接続されてしまうことはない。
【００４８】
図５に、実施例２の変形例による配線構造体の断面図を示す。２層目の横配線１４が、支持部材１７によって支持されている。支持部材１７の下端には、２層目の絶縁膜５７が接続されている。２層目の絶縁膜５７は、２層目の支持部材１７の真下に配置された１層目の支持部材１５によって補強されている。１層目の支持部材１５と２層目の絶縁膜５７との間には、１層目の横配線１２と同一の工程で形成されたダミー配線１６が配置されている。
【００４９】
このように、１層目の支持部材１５と２層目の支持部材１７とを、平面視において重なるように配置することにより、２層目の横配線１４を補強することができる。
【００５０】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】実施例１による配線構造体の斜視図である。
【図２−１】（２Ａ）〜（２Ｅ）は、実施例１による配線構造体の製造途中段階における断面図である。
【図２−２】（２Ｆ）〜（２Ｈ）は、実施例１による配線構造体の製造途中段階における断面図である。
【図２−３】（２Ｉ）〜（２Ｋ）は、実施例１による配線構造体の製造途中段階における断面図である。
【図２−４】（２Ｌ）〜（２Ｍ）は、実施例１による配線構造体の製造途中段階における断面図である。
【図２−５】（２Ｎ）は、実施例１による配線構造体の製造途中段階における断面図であり、（２Ｏ）は、実施例１による配線構造体の断面図である。
【図３】実施例１の変形例による配線構造体の断面図である。
【図４−１】（４Ａ）〜（４Ｄ）は、実施例２による配線構造体の製造途中段階における断面図である。
【図４−２】（４Ｅ）〜（４Ｆ）は、実施例２による配線構造体の製造途中段階における断面図である。
【図５】実施例２の変形例による配線構造体の断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１０ 基板
１１ １層目の縦配線
１２ １層目の横配線
１３ ２層目の縦配線
１４ ２層目の横配線
１５ 支持部材
２０ 導電膜
２１ 縦配線用触媒膜
２２ レジストパターン
２３ 第１の縦配線領域
２５ 第１の無配線領域
２６ 第１の横配線領域
２７ 支持領域
３０ レジストパターン
３４ 絶縁膜
３５ 横配線用触媒膜
４０ 充填膜
５０ 第２の縦配線領域
５１ 第２の横配線領域
５２ 第２の無配線領域
５５ 導電膜
５６ 縦配線用触媒膜
５７ 絶縁膜
５８ 横配線用触媒膜
６０ 充填膜
６５ 導電膜
６６ 絶縁膜
６７ ３層目の縦配線
６８ ３層目の横配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板表面の相互に離隔した２つの縦配線領域に、第１の厚さの縦配線用触媒膜を形成し、１つの該縦配線領域から他の縦配線領域まで連続する横配線領域に、該第１の厚さよりも厚い第２の厚さの横配線用触媒膜を形成する工程と、
前記縦配線用触媒膜及び横配線用触媒膜の上に、カーボンを含む構造体を気相成長させる工程と
を有し、
前記気相成長の初期段階には、前記縦配線用触媒膜及び横配線用触媒膜の上にグラファイトが形成され、その後、前記縦配線領域の前記グラファイトと前記基板との間にカーボンナノチューブが成長し、前記横配線領域の前記グラファイトが、前記縦配線領域に成長したカーボンナノチューブによって中空に支持されるように前記第１の厚さ及び第２の厚さが設定されている配線構造体の製造方法。
【請求項２】
前記第１の厚さは１ｎｍから５ｎｍまでの範囲内であり、前記第２の厚さは２ｎｍから５０ｎｍまでの範囲内である請求項１に記載の配線構造体の製造方法。
【請求項３】
基板の表面の複数の導電性領域の各々から延びる複数のカーボンナノチューブを含む縦配線と、
少なくとも２つの前記縦配線の一方の上端から他方の上端まで横方向に延びるグラファイトを含む横配線と
を有する配線構造体。
【請求項４】
前記横配線と前記基板との間は真空である、または前記横配線と前記基板との間に気体が満たされている請求項３に記載の配線構造体。
【請求項５】
さらに、前記横配線の底面の一部から前記基板側に向かって延びる複数のカーボンナノチューブを含む支持部材と、
前記支持部材の下端と前記基板との間に配置された絶縁膜と
を有する請求項３または４に記載の配線構造体。
【請求項１】
基板表面の相互に離隔した２つの縦配線領域に、第１の厚さの縦配線用触媒膜を形成し、１つの該縦配線領域から他の縦配線領域まで連続する横配線領域に、該第１の厚さよりも厚い第２の厚さの横配線用触媒膜を形成する工程と、
前記縦配線用触媒膜及び横配線用触媒膜の上に、カーボンを含む構造体を気相成長させる工程と
を有し、
前記気相成長の初期段階には、前記縦配線用触媒膜及び横配線用触媒膜の上にグラファイトが形成され、その後、前記縦配線領域の前記グラファイトと前記基板との間にカーボンナノチューブが成長し、前記横配線領域の前記グラファイトが、前記縦配線領域に成長したカーボンナノチューブによって中空に支持されるように前記第１の厚さ及び第２の厚さが設定されている配線構造体の製造方法。
【請求項２】
前記第１の厚さは１ｎｍから５ｎｍまでの範囲内であり、前記第２の厚さは２ｎｍから５０ｎｍまでの範囲内である請求項１に記載の配線構造体の製造方法。
【請求項３】
基板の表面の複数の導電性領域の各々から延びる複数のカーボンナノチューブを含む縦配線と、
少なくとも２つの前記縦配線の一方の上端から他方の上端まで横方向に延びるグラファイトを含む横配線と
を有する配線構造体。
【請求項４】
前記横配線と前記基板との間は真空である、または前記横配線と前記基板との間に気体が満たされている請求項３に記載の配線構造体。
【請求項５】
さらに、前記横配線の底面の一部から前記基板側に向かって延びる複数のカーボンナノチューブを含む支持部材と、
前記支持部材の下端と前記基板との間に配置された絶縁膜と
を有する請求項３または４に記載の配線構造体。
【図１】
【図２−１】
【図２−２】
【図２−３】
【図２−４】
【図２−５】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図５】
【図２−１】
【図２−２】
【図２−３】
【図２−４】
【図２−５】
【図３】
【図４−１】
【図４−２】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１４７２３７（Ｐ２０１０−１４７２３７Ａ）
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３２２６６０（Ｐ２００８−３２２６６０）
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１日（２０１０．７．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月１８日（２００８．１２．１８）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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