電子デバイス及びその製造方法
【課題】 電子デバイス及びその製造方法に関し、カーボンナノチューブの特性を生かすとともに、よりに良好な電気伝導特性をもつ配線構造を提供する。
【解決手段】 カーボンナノチューブ束３の間隙を重合フラーレン６で埋め込んだカーボンベース配線を設ける。
【解決手段】 カーボンナノチューブ束３の間隙を重合フラーレン６で埋め込んだカーボンベース配線を設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子デバイス及びその製造方法に関するものであり、特に、半導体集積回路装置等の電子デバイスにおけるカーボンナノチューブ束を用いたビア配線や埋込配線の欠点を補うための構成に特徴のある電子デバイス及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、埋込配線構造やビア構造を形成する場合には銅などが用いられていたが、微細化にともない電気伝導特性の向上が望まれていた。そこで、単体での電気伝導特性に優れるカーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ：ＣＮＴ）を用いて特性向上を図ろうと開発が進められている。
【０００３】
このカーボンナノチューブは、直径がおおよそサブナノ乃至数１０ｎｍのサイズであり、長さは数１００μｍ程度まで成長が可能である。
【０００４】
カーボンナノチューブは形状異方性に起因する一次元電子的性質からバリスティク伝導によって電子が流れ、最大電流密度は１０6 Ａ／ｃｍ2 とＣｕよりも単位面積当たり１００倍以上の電流を流すことができるほどエレクトロマイグレーション耐性が大きいという特徴がある。
【０００５】
したがって、デバイス構造及び配線の微細化にともなって、配線を流れる電流密度は大きくなるが、この様なカーボンナノチューブを配線として用いることによって、従来のＣｕ配線における限界を大きく超えることが可能になる。
【０００６】
具体的には、カーボンナノチューブでビア配線を形成したり、或いは、成長方向を制御するために成長時に電界を印加して電界の方向にカーボンナノチューブを成長させて横方向配線層を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３２９７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
カーボンナノチューブを用いて配線ビア構造を形成しようとする場合、できるだけ沢山のカーボンナノチューブを束ねて密度を増やし電気伝導特性を向上させることがキーポイントとなる。
【０００８】
しかしながら、カーボンナノチューブの密度を向上させることが難しく、その性能を十分に活かすことができないのが現状である。
【０００９】
したがって、本発明は、カーボンナノチューブの特性を生かすとともに、より良好な電気伝導特性をもつ配線構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、電子デバイスにおいて、カーボンナノチューブ束３の間隙を重合フラーレン６で埋め込んだカーボンベース配線を有することを特徴とする。
【００１１】
このように、カーボンナノチューブ束３の間隙を重合フラーレン６で埋め込むことにより、カーボンナノチューブ束３の低密度性に起因する電気伝導性の低さを重合によって電気伝導性を発現した重合フラーレン６の断面積によって補うことができる。
また、このようなカーボンベース配線は、炭素原子のみで構成されるため、製造プロセスがシンプルになるとともに、化学的安定性が向上する。
【００１２】
この場合、カーボンベース配線は、ビア配線或いは埋込配線の少なくとも一方を構成するものであり、カーボンベース配線が埋込配線を構成する場合には、カーボンナノチューブ束３を埋込配線の延在方向と略直交するように構成しても良いし、或いは、カーボンナノチューブ束３の成長方向が埋込配線の延在方向に沿うようにしても良い。
【００１３】
カーボンナノチューブ束３を埋込配線の延在方向と略直交するように構成した場合には、製造工程が簡素化され、一方、カーボンナノチューブ束３の成長方向が埋込配線の延在方向に沿うように構成した場合には、電気伝導性がより良好になる。
【００１４】
また、本発明は、電子デバイスの製造方法において、層間絶縁膜１に凹部２を形成したのち、凹部２にカーボンナノチューブ束３を成長させ、次いで、カーボンナノチューブ束３の空間間隙にフラーレン４を充填した後に電子線５を照射することによってフラーレン４を重合させて重合フラーレン６に変換する工程を有することを特徴とする。
【００１５】
このように、カーボンナノチューブ束３の空間間隙に充填したフラーレン４を重合させる工程において、電子線５の照射を用いることによって、既に成長しているカーボンナノチューブ束３を破壊することなく、重合反応を行うことができる。
【００１６】
この場合、フラーレン４をカーボンナノチューブ束３の空間間隙に充填した後、イオン衝撃を行って、カーボンナノチューブ束３の空隙におけるフラーレン４の充填密度を高めることが望ましく、それによって、重合フラーレン６の断面積の増加により電気伝導性をより高めることができる。
【００１７】
また、上述の一連の工程を複数回繰り返すことによって凹部２にカーボンナノチューブ束３の間隙を重合フラーレン６で埋め込んだカーボンベース配線を設けるようにしても良く、それによって、カーボンナノチューブ束３が成長途中でファンデルワース力によって結合することがないので、カーボンナノチューブ束３が凹部２全体に超高密度に成長させることができる。
【００１８】
また、本発明は、電子デバイスの製造方法において、層間絶縁膜１に凹部２を形成したのち、凹部２にカーボンナノチューブ束３を成長させる工程とカーボンナノチューブ束３の空間間隙にフラーレン４を充填する工程を複数回繰り返す工程を有することを特徴とする。
【００１９】
このように構成することによって、カーボンナノチューブ束３が途中でチューブ間引力、即ち、ファンデルワース力によって結合してしまうことがないので、凹部２の底部から開放端に渡ってカーボンナノチューブ束３を超高密度に成長させることができる。
【００２０】
この場合の層間絶縁膜１に設けた凹部２は、ビアホール或いは埋込配線用溝の少なくとも一方を構成するものであり、凹部２が埋込配線用溝を構成する場合には、埋込配線用溝内に、埋込配線用溝の延在方向と略直交方向にカーボンナノチューブ束３を成長させても良いし、或いは、埋込配線用溝に沿って横方向成長させても良い。
【００２１】
埋込配線用溝の延在方向と略直交方向にカーボンナノチューブ束３を成長させる場合には、ビア配線の形成工程と同じであるので製造工程が簡素化され、一方、埋込配線用溝に沿って横方向成長させる場合には、触媒ブロックを形成するとともに埋込配線用溝の一側端部に触媒ブロックを露出させる工程が必要になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ビア配線或いは埋込配線をカーボンナノチューブの特長を生かしつつ、炭素原子のみから構成しているので化学的な安定性を高めるとともに、良好な電気伝導特性を有する配線を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、半導体集積回路装置等の電子デバイスを構成する層間絶縁膜にビアホール或いは埋込配線用溝の少なくとも一方を構成する凹部を形成したのち、凹部にカーボンナノチューブ束を成長させ、次いで、カーボンナノチューブ束の空間間隙にＣ６０等のフラーレンを充填した後にイオン衝撃によってフラーレンの充填密度を高め、次いで、電子線を照射することによってフラーレンを重合させて重合フラーレンに変換して、カーボンナノチューブ束と重合フラーレンからなるカーボンベース配線を構成するものである。
【実施例１】
【００２４】
ここで、図２乃至図６を参照して、本発明の実施例１のカーボンベース配線の形成方法を説明するが、半導体基板内の素子構造は本発明の技術内容とは直接関連しないので、最上層の構成のみを説明する。
図２参照
まず、下層配線１１上を覆う下層層間絶縁膜１２にレジストパターン１３をマスクとして下層配線１１に達するビアホール１４を形成したのち、全面にＣｏ微粒子１５を撒布する。
【００２５】
次いで、レジストパターン１３を除去したのち、原料ガスとしてアセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）、キャリアガスとしてＨ2 を用いたホットフィラメントＣＶＤ法を用いて、基板温度を例えば６００℃とした状態でＣｏ微粒子１５の触媒作用を利用してカーボンナノチューブ束１６を、ビアホール１４から若干突出する長さまで成長させてビア配線ベースとする。
【００２６】
次いで、再び、レジストを塗布したのち、カーボンナノチューブ束１６を成長させたビアホール１４が露出するように露光・現像して開口部１８を有するレジストパターン１７を形成したのち、慣用の形成方法、例えば、真空蒸着法或いはスパッタリング法を用いてＣ６０に代表されるフラーレン１９を撒布し、カーボンナノチューブ束１６の隙間をフラーレン１９で埋め込む。
【００２７】
図３参照
次いで、Ａｒイオン２０を照射することによって埋め込んだフラーレン１９をビアホール１４の底部まで十分に充填する。
【００２８】
次いで、レジストパターン１７を除去したのち、数ｋｅＶ、例えば、３ｋｅＶの加速エネルギーで、例えば、２０ｎＡの電子線２１を１分照射することによって、フラーレン１９を重合させて重合フラーレン２２に変換してカーボンベースビア配線２３を形成する。 なお、この時、フラーレン１９の反応性は高いので、この電子線照射工程でカーボンナノチューブが破壊されることはない。
【００２９】
図４参照
図４は、重合フラーレンの概略的分子構造の説明図であり、鎖状に結合したり、格子状に結合したり、或いは、六方最密構造状に結合したりして、フラーレン単体では中性の絶縁体であったものが電気伝導性を有するようになる。
【００３０】
したがって、このカーボンベースビア配線２３においては、密度が疎なカーボンナノチューブ束１６では不足する電気伝導性と機械的強度を、重合によって電気伝導性を持つとともに強固に結合した重合フラーレン２２で補って電流の流れる方向の断面積を増加する。
【００３１】
図５参照
次いで、全面を上層層間絶縁膜２４で覆ったのち、レジストパターン２５をマスクとして露出部にカーボンベースビア配線２３を含むように埋込配線用溝２６を形成する。
【００３２】
次いで、再び、全面にＣｏ微粒子２７を撒布したのちレジストパターン２５を除去し、次いで、原料ガスとしてアセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）、キャリアガスとしてＨ2 を用いたホットフィラメントＣＶＤ法を用いて、基板温度を例えば６００℃とした状態でＣｏ微粒子２７の触媒作用を利用してカーボンナノチューブ束２８を、例えば、埋込配線用溝２６の深さに相当する長さまで成長させて埋込配線ベースとする。
【００３３】
次いで、再び、レジストを塗布したのち、カーボンナノチューブ束２８を成長させた埋込配線用溝２６が露出するように露光・現像して開口部３０を有するレジストパターン２９を形成したのち、再び、セルを用いてＣ６０に代表されるフラーレン３１を撒布し、カーボンナノチューブ束２８の隙間をフラーレン３１で埋め込む。
【００３４】
図６参照
次いで、Ａｒイオン３２を照射することによって埋め込んだフラーレン３１を埋込配線用溝２６の底部まで十分に充填したのち、レジストパターン２９を除去し、次いで、数ｋｅＶ、例えば、３ｋｅＶの加速エネルギーで、例えば、２０ｎＡの電子線３３を１分照射することによって、フラーレン３１を重合させて重合フラーレン３４に変換してカーボンベース埋込配線３５を形成する。
【００３５】
以降は、多層配線構造において必要とする層数の数だけ上記のビア配線の形成工程及び埋込配線の形成工程を繰り返すことによって半導体集積回路装置が完成する。
【００３６】
このように、本発明の実施例１においては、電気的特性は優れているが、密度を十分に上げることが困難であったカーボンナノチューブビア或いはカーボンナノチューブ配線の欠点を重合フラーレンで補っているので、カーボンのみでビア或いは配線を構成することができ、それによって、電気的特性が優れるとともに化学的に安定なビア或いは配線を実現することができる。
【実施例２】
【００３７】
次に、図７乃至図９を参照して、本発明の実施例２のカーボンベース配線の形成方法を説明するが、この場合も半導体基板内の素子構造は本発明の技術内容とは直接関連しないので、最上層の構成のみを説明する。
図７参照
まず、上記の実施例１と全く同様にカーボンベースビア配線２３を形成したのち、全面にスパッタリング法を用いて厚さが、例えば、１００ｎｍのＴｉ膜を堆積させ、次いで、レジストパターン３６をマスクとしてイオンミリングを施すことによって配線を形成する方向の幅が２０ｎｍ以下、例えば、１０ｎｍで、配線を形成しない方向の幅が５０ｎｍ以上、例えば、５０ｎｍのＴｉブロック３７をカーボンベースビア配線２３と重なるように形成する。
【００３８】
次いで、レジストパターン３６を除去したのち、スパッタリング法を用いて全面に触媒となる厚さが、例えば、２．５ｎｍのＣｏ膜３８を全面に蒸着し、次いで、Ｔｉブロック３７の近傍のみを被覆するようにエッチングする。
【００３９】
次いで、全面に上層層間絶縁膜３９を堆積させたのち、レジストパターン４０をマスクとしてＣｏ膜３８で覆われたＴｉブロック３７の配線を形成する方向の側端面が露出するように埋込配線用溝４１を形成する。
【００４０】
図８参照
次いで、レジストパターン４０を除去したのち、内部を１×１０-3Ｐａ程度の高真空にしたチャンバー内で、ホットフィラメントＣＶＤ法を用いてカーボンナノチューブの成長を行う。
【００４１】
この時、アセチレン：Ａｒ＝１：９の流量比の混合ガスを流し、総圧１ｋＰａとした状態で、基板温度を５４０℃として成長を行うと、Ｃｏ膜３８で覆われたＴｉブロック３７の露出側端面からカーボンナノチューブ束４２が埋込配線用溝４１に沿って横方向に成長する。
【００４２】
この場合のカーボンナノチューブ束４２の長さは成長時間によって決まり、また、触媒の状態にもよるが、カーボンナノチューブ束４２を構成するカーボンナノチューブは概ね５〜３０ｎｍの直径を有する多層カーボンナノチューブとなる。
【００４３】
また、この場合、カーボンナノチューブの成長方向は下地依存性があり、本発明のように下地をＴｉ膜とし、その上に２．５ｎｍのＣｏ膜を設けて５４０℃の成長温度で成長させた場合、カーボンナノチューブの長さはＴｉ膜の膜厚が厚くなるにしたがって短くなり、２０ｎｍを超えると成長しなくなる（必要ならば、特開２００６−２０２９４２号公報参照）。
したがって、１００ｎｍの厚さのあるＴｉブロック３７の露出頂面上にはカーボンナノチューブは成長しない。
【００４４】
次いで、再び、レジストを塗布したのち、カーボンナノチューブ束４２を成長させた埋込配線用溝４１が露出するように露光・現像して開口部４４を有するレジストパターン４３を形成したのち、再び、セルを用いてＣ６０に代表されるフラーレン４５を撒布し、カーボンナノチューブ束４２の隙間をフラーレン４５で埋め込んだのち、Ａｒイオン４６を照射することによって埋め込んだフラーレン４５を埋込配線用溝４１の底部まで十分に充填する。
【００４５】
図９参照
次いで、レジストパターン４３を除去したのち、数ｋｅＶ、例えば、３ｋｅＶの加速エネルギーで、例えば、２０ｎＡの電子線４７を１分照射することによって、フラーレン４５を重合させて重合フラーレン４８に変換してカーボンベース埋込配線４９を形成する。
【００４６】
以降は、多層配線構造において必要とする層数の数だけ上記のビア配線の形成工程及び埋込配線の形成工程を繰り返すことによって半導体集積回路装置が完成する。
【００４７】
このように、本発明の実施例２においては、カーボンベース埋込配線４９を構成するカーボンナノチューブを埋込配線方向に沿って横方向成長したカーボンナノチューブを用いているので、埋込配線をより低抵抗にすることができる。
【００４８】
即ち、カーボンナノチューブを長軸方向の電気伝導率は高いものの、単軸方向の電気伝導率は低いため、上記の実施例１の場合には、電気伝導性に優れるカーボンナノチューブを用いているにも拘わらず必ずしも充分な特性はえられないが、実施例２においては、ビア配線においても埋込配線においても、電流の流れる方向にカーボンナノチューブを成長させているので、電気伝導性に優れるカーボンナノチューブの特性を有効に発揮することができる。
【実施例３】
【００４９】
次に、図１０乃至図１２を参照して、本発明の実施例３のカーボンベースビア配線の形成方法を説明するが、この場合も半導体基板内の素子構造は本発明の技術内容とは直接関連しないので、最上層の構成のみを説明する。
図１０参照
まず、上記の実施例１と同様に、下層配線１１上を覆う下層層間絶縁膜１２にレジストパターン１３をマスクとして下層配線１１に達するビアホール１４を形成したのち、全面にＣｏ微粒子１５を撒布する。
【００５０】
次いで、レジストパターン１３を除去したのち、原料ガスとしてアセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）、キャリアガスとしてＨ2 を用いたホットフィラメントＣＶＤ法を用いて、基板温度を例えば６００℃とした状態でＣｏ微粒子１５の触媒作用を利用してカーボンナノチューブ束５１を、例えば、ビアホール１４の深さの１／□程度の長さに成長させる。
【００５１】
次いで、再び、レジストを塗布したのち、カーボンナノチューブ束５１を成長させたビアホール１４が露出するように露光・現像して開口部１８を有するレジストパターン１７を形成したのち、慣用の形成方法、例えば、真空蒸着法或いはスパッタリング法を用いてＣ６０に代表されるフラーレン１９を撒布し、カーボンナノチューブ束５１の隙間をフラーレン１９で埋め込む。
【００５２】
次いで、Ａｒイオン２０を照射することによって埋め込んだフラーレン１９をビアホール１４の底部まで十分に充填する。
【００５３】
図１１参照
次いで、レジストパターン１７を除去したのち、再び、原料ガスとしてアセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）、キャリアガスとしてＨ2 を用いたホットフィラメントＣＶＤ法を用いて、基板温度を例えば６００℃とした状態で露出するカーボンナノチューブ束５１の端部を成長起点としてカーボンナノチューブ束５１を、ビアホール１４の深さの１／□程度の長さに成長させる。
【００５４】
次いで、再び、レジストを塗布したのち、カーボンナノチューブ束５１を成長させたビアホール１４が露出するように露光・現像して開口部５３を有するレジストパターン５２を形成したのち、慣用の形成方法、例えば、真空蒸着法或いはスパッタリング法を用いてＣ６０に代表されるフラーレン１９を撒布し、カーボンナノチューブ束５１の隙間をフラーレン１９で埋め込む。
【００５５】
次いで、Ａｒイオン２０を照射することによって埋め込んだフラーレン１９をビアホール１４の底部まで十分に充填する。
【００５６】
図１２参照
次いで、このような一連の工程を、カーボンナノチューブ束５１がビアホール１４の上端部に達するまで全体で□回繰り返すことによって、ビアホール１４内をカーボンナノチューブ束５１とフラーレン１９で埋め込む。
【００５７】
次いで、レジストパターン５２を除去したのち、数ｋｅＶ、例えば、３ｋｅＶの加速エネルギーで、例えば、２０ｎＡの電子線２１を１分照射することによって、フラーレン１９を重合させて重合フラーレン２２に変換してカーボンベースビア配線５４を形成する。
【００５８】
このように、本発明の実施例３においては、カーボンナノチューブ束の成長とフラーレンの重点を複数回の工程に分けて行っているので、カーボンナノチューブ束が途中でファンデルワース力によって結合することなく、それによって、ビアホール内に超高密度のカーボンナノチューブ束を成長させることができ、電気抵抗をより低抵抗化することができる。
【００５９】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、各実施例においては触媒層としてＮｉを用いているが、Ｎｉに限られるものではなく、ＣｏやＦｅ或いはＮｉを含めたこれらの合金を用いても良いものである。
【００６０】
また、上記の各実施例においては、フラーレンとしてＣ６０を用いているがＣ６０に限られるものではなく、他の構造のフラーレンを用いても良いものであり、さらには、Ｃ６０を含めた各種のフラーレンを混合して用いても良いものである。
【００６１】
また、上記の各実施例においては、フラーレンを重合する際に、電子線を照射しているが、電子線照射に限られるものではなく、例えば、紫外線を照射してフラーレンの炭素結合の一部を開環して重合反応させるようにしても良いものである。
【００６２】
また、上記の各実施例においては、フラーレンの充填密度を高めるためにＡｒイオンを照射しているが、Ａｒイオン照射は必須ではなく、フラーレン撒布後にレジストを除去して、直ちに電子線を照射して重合させても良いものである。
【００６３】
また、上記の各実施例においては、ビア配線と埋込配線の両方をカーボンナノチューブを重合フラーレンで埋め込んだカーボンベース配線で構成しているが、ビア配線のみカーボンベース配線で構成し、埋込配線は通常のＣｕ埋込配線で構成しても良いものである。
【００６４】
或いは、ビア配線を通常のＴｉＮ膜を介した埋込Ｗビアで構成し、埋込配線を上記の実施例１或いは実施例２に示したカーボンベース配線で構成しても良いものである。
【００６５】
また、上記の実施例３においては、フラーレンの撒布工程毎にＡｒイオンを照射して充填密度を高めているが、Ａｒイオン工程はフラーレンの撒布工程毎に行う必要は必ずしもなく、最後の撒布工程の後に１回行うようにしても良いものである。
【００６６】
また、上記の実施例３においては、フラーレンの重合工程を最後に１回行っているが、フラーレンの撒布工程毎にＡｒイオンを照射して充填密度を高めたのちに逐次行っても良いものである。
【００６７】
また、上記の実施例３においては、ビア配線の形成工程として説明しているが、この場合も、このビア配線に接続する埋込配線を上記の実施例１或いは実施例２の同様に形成しても良いものである。
【００６８】
なお、上記の実施例１のように埋込配線を形成する場合に、ビア配線と同様に、カーボンナノチューブ束の成長工程及びフラーレンの充填工程を複数回繰り返してカーボンベース埋込配線を形成しても良いものである。
【００６９】
ここで再び図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図１参照
（付記１） カーボンナノチューブ束３の間隙を重合フラーレン６で埋め込んだカーボンベース配線を有することを特徴とする電子デバイス。
（付記２） 上記カーボンベース配線が、ビア配線或いは埋込配線の少なくとも一方を構成することを特徴とする付記１記載の電子デバイス。
（付記３） 上記カーボンベース配線が少なくとも埋込配線を構成しており、且つ、前記埋込配線の延在方向と上記カーボンナノチューブ束３の成長方向が略直交していることを特徴とする付記２記載の電子デバイス。
（付記４） 上記カーボンベース配線が少なくとも埋込配線を構成しており、且つ、上記カーボンナノチューブ束３の成長方向が前記埋込配線の延在方向に沿っていることを特徴とする付記２記載の電子デバイス。
（付記５） 層間絶縁膜１に凹部２を形成したのち、前記凹部２にカーボンナノチューブ束３を成長させ、次いで、前記カーボンナノチューブ束３の空間間隙にフラーレン４を充填した後に電子線５を照射することによって、前記フラーレン４を重合させて重合フラーレン６に変換する工程を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
（付記６） 上記フラーレン４をカーボンナノチューブ束３の空間間隙に充填した後、イオン衝撃を行って、前記カーボンナノチューブ束３の空間におけるフラーレン４に充填密度を高める工程を有することを特徴とする付記６記載の電子デバイスの製造方法。
（付記７） 付記５記載の一連の工程を複数回繰り返すことによって上記凹部２にカーボンナノチューブ束３の間隙を重合フラーレン６で埋め込んだカーボンベース配線を設けることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
（付記８） 層間絶縁膜１に凹部２を形成したのち、前記凹部２にカーボンナノチューブ束３を成長させる工程と前記カーボンナノチューブ束３の空間間隙にフラーレン４を充填する工程を複数回繰り返す工程を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
（付記９） 上記層間絶縁膜１に設けた凹部２が、ビアホール或いは埋込配線用溝の少なくとも一方を構成することを特徴とする付記５乃至８のいずれか１に記載の電子デバイスの製造方法。
（付記１０） 上記凹部２が少なくとも埋込配線用溝を構成しており、且つ、前記埋込配線用溝内に、埋込配線用溝の延在方向と略直交方向に上記カーボンナノチューブ束３を成長させることを特徴とする付記９記載の電子デバイスの製造方法。
（付記１１） 上記凹部２が埋込配線用溝であり、且つ、前記埋込配線用溝の一側端部に触媒ブロックが露出させ、前記触媒ブロックを起点として前記埋込用配線溝に沿って上記カーボンナノチューブ束３を横方向成長させることを特徴とする付記５または６に記載の電子デバイスの製造方法。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の活用例としては、半導体装置のカーボンベース配線が典型的なものであるが、半導体装置の配線に限られるものではなく、液晶表示装置や、光偏向装置等の強誘電体デバイス等の各種の電子デバイスに適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１のカーボンベース配線の途中までの形成工程の説明図である。
【図３】本発明の実施例１のカーボンベース配線の図２以降の途中までの形成工程の説明図である。
【図４】重合フラーレンの概略的分子構造の説明図である。
【図５】本発明の実施例１のカーボンベース配線の図３以降の途中までの形成工程の説明図である。
【図６】本発明の実施例１のカーボンベース配線の図５以降の形成工程の説明図である。
【図７】本発明の実施例２のカーボンベース配線の途中までの形成工程の説明図である。
【図８】本発明の実施例２のカーボンベース配線の図７以降の途中までの形成工程の説明図である。
【図９】本発明の実施例２のカーボンベース配線の図８以降の形成工程の説明図である。
【図１０】本発明の実施例３のカーボンベースビア配線の途中までの形成工程の説明図である。
【図１１】本発明の実施例３のカーボンベースビア配線の図１０以降の途中までの形成工程の説明図である。
【図１２】本発明の実施例３のカーボンベースビア配線の図１１以降の形成工程の説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 層間絶縁膜
２ 凹部
３ カーボンナノチューブ束
４ フラーレン
５ 電子線
６ 重合フラーレン
１１ 下層配線
１２ 下層層間絶縁膜
１３ レジストパターン
１４ ビアホール
１５ Ｃｏ微粒子
１６ カーボンナノチューブ束
１７ レジストパターン
１８ 開口部
１９ フラーレン
２０ Ａｒイオン
２１ 電子線
２２ 重合フラーレン
２３ カーボンベースビア配線
２４ 上層層間絶縁膜
２５ レジストパターン
２６ 埋込配線用溝
２７ Ｃｏ微粒子
２８ カーボンナノチューブ束
２９ レジストパターン
３０ 開口部
３１ フラーレン
３２ Ａｒイオン
３３ 電子線
３４ 重合フラーレン
３５ カーボンベース埋込配線
３６ レジストパターン
３７ Ｔｉブロック
３８ Ｃｏ膜
３９ 上層層間絶縁膜
４０ レジストパターン
４１ 埋込配線用溝
４２ カーボンナノチューブ束
４３ レジストパターン
４４ 開口部
４５ フラーレン
４６ Ａｒイオン
４７ 電子線
４８ 重合フラーレン
４９ カーボンベース埋込配線
５１ カーボンナノチューブ束
５２ レジストパターン
５３ 開口部
５４ カーボンベースビア配線
【技術分野】
【０００１】
本発明は電子デバイス及びその製造方法に関するものであり、特に、半導体集積回路装置等の電子デバイスにおけるカーボンナノチューブ束を用いたビア配線や埋込配線の欠点を補うための構成に特徴のある電子デバイス及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、埋込配線構造やビア構造を形成する場合には銅などが用いられていたが、微細化にともない電気伝導特性の向上が望まれていた。そこで、単体での電気伝導特性に優れるカーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ：ＣＮＴ）を用いて特性向上を図ろうと開発が進められている。
【０００３】
このカーボンナノチューブは、直径がおおよそサブナノ乃至数１０ｎｍのサイズであり、長さは数１００μｍ程度まで成長が可能である。
【０００４】
カーボンナノチューブは形状異方性に起因する一次元電子的性質からバリスティク伝導によって電子が流れ、最大電流密度は１０6 Ａ／ｃｍ2 とＣｕよりも単位面積当たり１００倍以上の電流を流すことができるほどエレクトロマイグレーション耐性が大きいという特徴がある。
【０００５】
したがって、デバイス構造及び配線の微細化にともなって、配線を流れる電流密度は大きくなるが、この様なカーボンナノチューブを配線として用いることによって、従来のＣｕ配線における限界を大きく超えることが可能になる。
【０００６】
具体的には、カーボンナノチューブでビア配線を形成したり、或いは、成長方向を制御するために成長時に電界を印加して電界の方向にカーボンナノチューブを成長させて横方向配線層を形成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−３２９７２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
カーボンナノチューブを用いて配線ビア構造を形成しようとする場合、できるだけ沢山のカーボンナノチューブを束ねて密度を増やし電気伝導特性を向上させることがキーポイントとなる。
【０００８】
しかしながら、カーボンナノチューブの密度を向上させることが難しく、その性能を十分に活かすことができないのが現状である。
【０００９】
したがって、本発明は、カーボンナノチューブの特性を生かすとともに、より良好な電気伝導特性をもつ配線構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、電子デバイスにおいて、カーボンナノチューブ束３の間隙を重合フラーレン６で埋め込んだカーボンベース配線を有することを特徴とする。
【００１１】
このように、カーボンナノチューブ束３の間隙を重合フラーレン６で埋め込むことにより、カーボンナノチューブ束３の低密度性に起因する電気伝導性の低さを重合によって電気伝導性を発現した重合フラーレン６の断面積によって補うことができる。
また、このようなカーボンベース配線は、炭素原子のみで構成されるため、製造プロセスがシンプルになるとともに、化学的安定性が向上する。
【００１２】
この場合、カーボンベース配線は、ビア配線或いは埋込配線の少なくとも一方を構成するものであり、カーボンベース配線が埋込配線を構成する場合には、カーボンナノチューブ束３を埋込配線の延在方向と略直交するように構成しても良いし、或いは、カーボンナノチューブ束３の成長方向が埋込配線の延在方向に沿うようにしても良い。
【００１３】
カーボンナノチューブ束３を埋込配線の延在方向と略直交するように構成した場合には、製造工程が簡素化され、一方、カーボンナノチューブ束３の成長方向が埋込配線の延在方向に沿うように構成した場合には、電気伝導性がより良好になる。
【００１４】
また、本発明は、電子デバイスの製造方法において、層間絶縁膜１に凹部２を形成したのち、凹部２にカーボンナノチューブ束３を成長させ、次いで、カーボンナノチューブ束３の空間間隙にフラーレン４を充填した後に電子線５を照射することによってフラーレン４を重合させて重合フラーレン６に変換する工程を有することを特徴とする。
【００１５】
このように、カーボンナノチューブ束３の空間間隙に充填したフラーレン４を重合させる工程において、電子線５の照射を用いることによって、既に成長しているカーボンナノチューブ束３を破壊することなく、重合反応を行うことができる。
【００１６】
この場合、フラーレン４をカーボンナノチューブ束３の空間間隙に充填した後、イオン衝撃を行って、カーボンナノチューブ束３の空隙におけるフラーレン４の充填密度を高めることが望ましく、それによって、重合フラーレン６の断面積の増加により電気伝導性をより高めることができる。
【００１７】
また、上述の一連の工程を複数回繰り返すことによって凹部２にカーボンナノチューブ束３の間隙を重合フラーレン６で埋め込んだカーボンベース配線を設けるようにしても良く、それによって、カーボンナノチューブ束３が成長途中でファンデルワース力によって結合することがないので、カーボンナノチューブ束３が凹部２全体に超高密度に成長させることができる。
【００１８】
また、本発明は、電子デバイスの製造方法において、層間絶縁膜１に凹部２を形成したのち、凹部２にカーボンナノチューブ束３を成長させる工程とカーボンナノチューブ束３の空間間隙にフラーレン４を充填する工程を複数回繰り返す工程を有することを特徴とする。
【００１９】
このように構成することによって、カーボンナノチューブ束３が途中でチューブ間引力、即ち、ファンデルワース力によって結合してしまうことがないので、凹部２の底部から開放端に渡ってカーボンナノチューブ束３を超高密度に成長させることができる。
【００２０】
この場合の層間絶縁膜１に設けた凹部２は、ビアホール或いは埋込配線用溝の少なくとも一方を構成するものであり、凹部２が埋込配線用溝を構成する場合には、埋込配線用溝内に、埋込配線用溝の延在方向と略直交方向にカーボンナノチューブ束３を成長させても良いし、或いは、埋込配線用溝に沿って横方向成長させても良い。
【００２１】
埋込配線用溝の延在方向と略直交方向にカーボンナノチューブ束３を成長させる場合には、ビア配線の形成工程と同じであるので製造工程が簡素化され、一方、埋込配線用溝に沿って横方向成長させる場合には、触媒ブロックを形成するとともに埋込配線用溝の一側端部に触媒ブロックを露出させる工程が必要になる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、ビア配線或いは埋込配線をカーボンナノチューブの特長を生かしつつ、炭素原子のみから構成しているので化学的な安定性を高めるとともに、良好な電気伝導特性を有する配線を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、半導体集積回路装置等の電子デバイスを構成する層間絶縁膜にビアホール或いは埋込配線用溝の少なくとも一方を構成する凹部を形成したのち、凹部にカーボンナノチューブ束を成長させ、次いで、カーボンナノチューブ束の空間間隙にＣ６０等のフラーレンを充填した後にイオン衝撃によってフラーレンの充填密度を高め、次いで、電子線を照射することによってフラーレンを重合させて重合フラーレンに変換して、カーボンナノチューブ束と重合フラーレンからなるカーボンベース配線を構成するものである。
【実施例１】
【００２４】
ここで、図２乃至図６を参照して、本発明の実施例１のカーボンベース配線の形成方法を説明するが、半導体基板内の素子構造は本発明の技術内容とは直接関連しないので、最上層の構成のみを説明する。
図２参照
まず、下層配線１１上を覆う下層層間絶縁膜１２にレジストパターン１３をマスクとして下層配線１１に達するビアホール１４を形成したのち、全面にＣｏ微粒子１５を撒布する。
【００２５】
次いで、レジストパターン１３を除去したのち、原料ガスとしてアセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）、キャリアガスとしてＨ2 を用いたホットフィラメントＣＶＤ法を用いて、基板温度を例えば６００℃とした状態でＣｏ微粒子１５の触媒作用を利用してカーボンナノチューブ束１６を、ビアホール１４から若干突出する長さまで成長させてビア配線ベースとする。
【００２６】
次いで、再び、レジストを塗布したのち、カーボンナノチューブ束１６を成長させたビアホール１４が露出するように露光・現像して開口部１８を有するレジストパターン１７を形成したのち、慣用の形成方法、例えば、真空蒸着法或いはスパッタリング法を用いてＣ６０に代表されるフラーレン１９を撒布し、カーボンナノチューブ束１６の隙間をフラーレン１９で埋め込む。
【００２７】
図３参照
次いで、Ａｒイオン２０を照射することによって埋め込んだフラーレン１９をビアホール１４の底部まで十分に充填する。
【００２８】
次いで、レジストパターン１７を除去したのち、数ｋｅＶ、例えば、３ｋｅＶの加速エネルギーで、例えば、２０ｎＡの電子線２１を１分照射することによって、フラーレン１９を重合させて重合フラーレン２２に変換してカーボンベースビア配線２３を形成する。 なお、この時、フラーレン１９の反応性は高いので、この電子線照射工程でカーボンナノチューブが破壊されることはない。
【００２９】
図４参照
図４は、重合フラーレンの概略的分子構造の説明図であり、鎖状に結合したり、格子状に結合したり、或いは、六方最密構造状に結合したりして、フラーレン単体では中性の絶縁体であったものが電気伝導性を有するようになる。
【００３０】
したがって、このカーボンベースビア配線２３においては、密度が疎なカーボンナノチューブ束１６では不足する電気伝導性と機械的強度を、重合によって電気伝導性を持つとともに強固に結合した重合フラーレン２２で補って電流の流れる方向の断面積を増加する。
【００３１】
図５参照
次いで、全面を上層層間絶縁膜２４で覆ったのち、レジストパターン２５をマスクとして露出部にカーボンベースビア配線２３を含むように埋込配線用溝２６を形成する。
【００３２】
次いで、再び、全面にＣｏ微粒子２７を撒布したのちレジストパターン２５を除去し、次いで、原料ガスとしてアセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）、キャリアガスとしてＨ2 を用いたホットフィラメントＣＶＤ法を用いて、基板温度を例えば６００℃とした状態でＣｏ微粒子２７の触媒作用を利用してカーボンナノチューブ束２８を、例えば、埋込配線用溝２６の深さに相当する長さまで成長させて埋込配線ベースとする。
【００３３】
次いで、再び、レジストを塗布したのち、カーボンナノチューブ束２８を成長させた埋込配線用溝２６が露出するように露光・現像して開口部３０を有するレジストパターン２９を形成したのち、再び、セルを用いてＣ６０に代表されるフラーレン３１を撒布し、カーボンナノチューブ束２８の隙間をフラーレン３１で埋め込む。
【００３４】
図６参照
次いで、Ａｒイオン３２を照射することによって埋め込んだフラーレン３１を埋込配線用溝２６の底部まで十分に充填したのち、レジストパターン２９を除去し、次いで、数ｋｅＶ、例えば、３ｋｅＶの加速エネルギーで、例えば、２０ｎＡの電子線３３を１分照射することによって、フラーレン３１を重合させて重合フラーレン３４に変換してカーボンベース埋込配線３５を形成する。
【００３５】
以降は、多層配線構造において必要とする層数の数だけ上記のビア配線の形成工程及び埋込配線の形成工程を繰り返すことによって半導体集積回路装置が完成する。
【００３６】
このように、本発明の実施例１においては、電気的特性は優れているが、密度を十分に上げることが困難であったカーボンナノチューブビア或いはカーボンナノチューブ配線の欠点を重合フラーレンで補っているので、カーボンのみでビア或いは配線を構成することができ、それによって、電気的特性が優れるとともに化学的に安定なビア或いは配線を実現することができる。
【実施例２】
【００３７】
次に、図７乃至図９を参照して、本発明の実施例２のカーボンベース配線の形成方法を説明するが、この場合も半導体基板内の素子構造は本発明の技術内容とは直接関連しないので、最上層の構成のみを説明する。
図７参照
まず、上記の実施例１と全く同様にカーボンベースビア配線２３を形成したのち、全面にスパッタリング法を用いて厚さが、例えば、１００ｎｍのＴｉ膜を堆積させ、次いで、レジストパターン３６をマスクとしてイオンミリングを施すことによって配線を形成する方向の幅が２０ｎｍ以下、例えば、１０ｎｍで、配線を形成しない方向の幅が５０ｎｍ以上、例えば、５０ｎｍのＴｉブロック３７をカーボンベースビア配線２３と重なるように形成する。
【００３８】
次いで、レジストパターン３６を除去したのち、スパッタリング法を用いて全面に触媒となる厚さが、例えば、２．５ｎｍのＣｏ膜３８を全面に蒸着し、次いで、Ｔｉブロック３７の近傍のみを被覆するようにエッチングする。
【００３９】
次いで、全面に上層層間絶縁膜３９を堆積させたのち、レジストパターン４０をマスクとしてＣｏ膜３８で覆われたＴｉブロック３７の配線を形成する方向の側端面が露出するように埋込配線用溝４１を形成する。
【００４０】
図８参照
次いで、レジストパターン４０を除去したのち、内部を１×１０-3Ｐａ程度の高真空にしたチャンバー内で、ホットフィラメントＣＶＤ法を用いてカーボンナノチューブの成長を行う。
【００４１】
この時、アセチレン：Ａｒ＝１：９の流量比の混合ガスを流し、総圧１ｋＰａとした状態で、基板温度を５４０℃として成長を行うと、Ｃｏ膜３８で覆われたＴｉブロック３７の露出側端面からカーボンナノチューブ束４２が埋込配線用溝４１に沿って横方向に成長する。
【００４２】
この場合のカーボンナノチューブ束４２の長さは成長時間によって決まり、また、触媒の状態にもよるが、カーボンナノチューブ束４２を構成するカーボンナノチューブは概ね５〜３０ｎｍの直径を有する多層カーボンナノチューブとなる。
【００４３】
また、この場合、カーボンナノチューブの成長方向は下地依存性があり、本発明のように下地をＴｉ膜とし、その上に２．５ｎｍのＣｏ膜を設けて５４０℃の成長温度で成長させた場合、カーボンナノチューブの長さはＴｉ膜の膜厚が厚くなるにしたがって短くなり、２０ｎｍを超えると成長しなくなる（必要ならば、特開２００６−２０２９４２号公報参照）。
したがって、１００ｎｍの厚さのあるＴｉブロック３７の露出頂面上にはカーボンナノチューブは成長しない。
【００４４】
次いで、再び、レジストを塗布したのち、カーボンナノチューブ束４２を成長させた埋込配線用溝４１が露出するように露光・現像して開口部４４を有するレジストパターン４３を形成したのち、再び、セルを用いてＣ６０に代表されるフラーレン４５を撒布し、カーボンナノチューブ束４２の隙間をフラーレン４５で埋め込んだのち、Ａｒイオン４６を照射することによって埋め込んだフラーレン４５を埋込配線用溝４１の底部まで十分に充填する。
【００４５】
図９参照
次いで、レジストパターン４３を除去したのち、数ｋｅＶ、例えば、３ｋｅＶの加速エネルギーで、例えば、２０ｎＡの電子線４７を１分照射することによって、フラーレン４５を重合させて重合フラーレン４８に変換してカーボンベース埋込配線４９を形成する。
【００４６】
以降は、多層配線構造において必要とする層数の数だけ上記のビア配線の形成工程及び埋込配線の形成工程を繰り返すことによって半導体集積回路装置が完成する。
【００４７】
このように、本発明の実施例２においては、カーボンベース埋込配線４９を構成するカーボンナノチューブを埋込配線方向に沿って横方向成長したカーボンナノチューブを用いているので、埋込配線をより低抵抗にすることができる。
【００４８】
即ち、カーボンナノチューブを長軸方向の電気伝導率は高いものの、単軸方向の電気伝導率は低いため、上記の実施例１の場合には、電気伝導性に優れるカーボンナノチューブを用いているにも拘わらず必ずしも充分な特性はえられないが、実施例２においては、ビア配線においても埋込配線においても、電流の流れる方向にカーボンナノチューブを成長させているので、電気伝導性に優れるカーボンナノチューブの特性を有効に発揮することができる。
【実施例３】
【００４９】
次に、図１０乃至図１２を参照して、本発明の実施例３のカーボンベースビア配線の形成方法を説明するが、この場合も半導体基板内の素子構造は本発明の技術内容とは直接関連しないので、最上層の構成のみを説明する。
図１０参照
まず、上記の実施例１と同様に、下層配線１１上を覆う下層層間絶縁膜１２にレジストパターン１３をマスクとして下層配線１１に達するビアホール１４を形成したのち、全面にＣｏ微粒子１５を撒布する。
【００５０】
次いで、レジストパターン１３を除去したのち、原料ガスとしてアセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）、キャリアガスとしてＨ2 を用いたホットフィラメントＣＶＤ法を用いて、基板温度を例えば６００℃とした状態でＣｏ微粒子１５の触媒作用を利用してカーボンナノチューブ束５１を、例えば、ビアホール１４の深さの１／□程度の長さに成長させる。
【００５１】
次いで、再び、レジストを塗布したのち、カーボンナノチューブ束５１を成長させたビアホール１４が露出するように露光・現像して開口部１８を有するレジストパターン１７を形成したのち、慣用の形成方法、例えば、真空蒸着法或いはスパッタリング法を用いてＣ６０に代表されるフラーレン１９を撒布し、カーボンナノチューブ束５１の隙間をフラーレン１９で埋め込む。
【００５２】
次いで、Ａｒイオン２０を照射することによって埋め込んだフラーレン１９をビアホール１４の底部まで十分に充填する。
【００５３】
図１１参照
次いで、レジストパターン１７を除去したのち、再び、原料ガスとしてアセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）、キャリアガスとしてＨ2 を用いたホットフィラメントＣＶＤ法を用いて、基板温度を例えば６００℃とした状態で露出するカーボンナノチューブ束５１の端部を成長起点としてカーボンナノチューブ束５１を、ビアホール１４の深さの１／□程度の長さに成長させる。
【００５４】
次いで、再び、レジストを塗布したのち、カーボンナノチューブ束５１を成長させたビアホール１４が露出するように露光・現像して開口部５３を有するレジストパターン５２を形成したのち、慣用の形成方法、例えば、真空蒸着法或いはスパッタリング法を用いてＣ６０に代表されるフラーレン１９を撒布し、カーボンナノチューブ束５１の隙間をフラーレン１９で埋め込む。
【００５５】
次いで、Ａｒイオン２０を照射することによって埋め込んだフラーレン１９をビアホール１４の底部まで十分に充填する。
【００５６】
図１２参照
次いで、このような一連の工程を、カーボンナノチューブ束５１がビアホール１４の上端部に達するまで全体で□回繰り返すことによって、ビアホール１４内をカーボンナノチューブ束５１とフラーレン１９で埋め込む。
【００５７】
次いで、レジストパターン５２を除去したのち、数ｋｅＶ、例えば、３ｋｅＶの加速エネルギーで、例えば、２０ｎＡの電子線２１を１分照射することによって、フラーレン１９を重合させて重合フラーレン２２に変換してカーボンベースビア配線５４を形成する。
【００５８】
このように、本発明の実施例３においては、カーボンナノチューブ束の成長とフラーレンの重点を複数回の工程に分けて行っているので、カーボンナノチューブ束が途中でファンデルワース力によって結合することなく、それによって、ビアホール内に超高密度のカーボンナノチューブ束を成長させることができ、電気抵抗をより低抵抗化することができる。
【００５９】
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、各実施例においては触媒層としてＮｉを用いているが、Ｎｉに限られるものではなく、ＣｏやＦｅ或いはＮｉを含めたこれらの合金を用いても良いものである。
【００６０】
また、上記の各実施例においては、フラーレンとしてＣ６０を用いているがＣ６０に限られるものではなく、他の構造のフラーレンを用いても良いものであり、さらには、Ｃ６０を含めた各種のフラーレンを混合して用いても良いものである。
【００６１】
また、上記の各実施例においては、フラーレンを重合する際に、電子線を照射しているが、電子線照射に限られるものではなく、例えば、紫外線を照射してフラーレンの炭素結合の一部を開環して重合反応させるようにしても良いものである。
【００６２】
また、上記の各実施例においては、フラーレンの充填密度を高めるためにＡｒイオンを照射しているが、Ａｒイオン照射は必須ではなく、フラーレン撒布後にレジストを除去して、直ちに電子線を照射して重合させても良いものである。
【００６３】
また、上記の各実施例においては、ビア配線と埋込配線の両方をカーボンナノチューブを重合フラーレンで埋め込んだカーボンベース配線で構成しているが、ビア配線のみカーボンベース配線で構成し、埋込配線は通常のＣｕ埋込配線で構成しても良いものである。
【００６４】
或いは、ビア配線を通常のＴｉＮ膜を介した埋込Ｗビアで構成し、埋込配線を上記の実施例１或いは実施例２に示したカーボンベース配線で構成しても良いものである。
【００６５】
また、上記の実施例３においては、フラーレンの撒布工程毎にＡｒイオンを照射して充填密度を高めているが、Ａｒイオン工程はフラーレンの撒布工程毎に行う必要は必ずしもなく、最後の撒布工程の後に１回行うようにしても良いものである。
【００６６】
また、上記の実施例３においては、フラーレンの重合工程を最後に１回行っているが、フラーレンの撒布工程毎にＡｒイオンを照射して充填密度を高めたのちに逐次行っても良いものである。
【００６７】
また、上記の実施例３においては、ビア配線の形成工程として説明しているが、この場合も、このビア配線に接続する埋込配線を上記の実施例１或いは実施例２の同様に形成しても良いものである。
【００６８】
なお、上記の実施例１のように埋込配線を形成する場合に、ビア配線と同様に、カーボンナノチューブ束の成長工程及びフラーレンの充填工程を複数回繰り返してカーボンベース埋込配線を形成しても良いものである。
【００６９】
ここで再び図１を参照して、本発明の詳細な特徴を改めて説明する。
再び、図１参照
（付記１） カーボンナノチューブ束３の間隙を重合フラーレン６で埋め込んだカーボンベース配線を有することを特徴とする電子デバイス。
（付記２） 上記カーボンベース配線が、ビア配線或いは埋込配線の少なくとも一方を構成することを特徴とする付記１記載の電子デバイス。
（付記３） 上記カーボンベース配線が少なくとも埋込配線を構成しており、且つ、前記埋込配線の延在方向と上記カーボンナノチューブ束３の成長方向が略直交していることを特徴とする付記２記載の電子デバイス。
（付記４） 上記カーボンベース配線が少なくとも埋込配線を構成しており、且つ、上記カーボンナノチューブ束３の成長方向が前記埋込配線の延在方向に沿っていることを特徴とする付記２記載の電子デバイス。
（付記５） 層間絶縁膜１に凹部２を形成したのち、前記凹部２にカーボンナノチューブ束３を成長させ、次いで、前記カーボンナノチューブ束３の空間間隙にフラーレン４を充填した後に電子線５を照射することによって、前記フラーレン４を重合させて重合フラーレン６に変換する工程を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
（付記６） 上記フラーレン４をカーボンナノチューブ束３の空間間隙に充填した後、イオン衝撃を行って、前記カーボンナノチューブ束３の空間におけるフラーレン４に充填密度を高める工程を有することを特徴とする付記６記載の電子デバイスの製造方法。
（付記７） 付記５記載の一連の工程を複数回繰り返すことによって上記凹部２にカーボンナノチューブ束３の間隙を重合フラーレン６で埋め込んだカーボンベース配線を設けることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
（付記８） 層間絶縁膜１に凹部２を形成したのち、前記凹部２にカーボンナノチューブ束３を成長させる工程と前記カーボンナノチューブ束３の空間間隙にフラーレン４を充填する工程を複数回繰り返す工程を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
（付記９） 上記層間絶縁膜１に設けた凹部２が、ビアホール或いは埋込配線用溝の少なくとも一方を構成することを特徴とする付記５乃至８のいずれか１に記載の電子デバイスの製造方法。
（付記１０） 上記凹部２が少なくとも埋込配線用溝を構成しており、且つ、前記埋込配線用溝内に、埋込配線用溝の延在方向と略直交方向に上記カーボンナノチューブ束３を成長させることを特徴とする付記９記載の電子デバイスの製造方法。
（付記１１） 上記凹部２が埋込配線用溝であり、且つ、前記埋込配線用溝の一側端部に触媒ブロックが露出させ、前記触媒ブロックを起点として前記埋込用配線溝に沿って上記カーボンナノチューブ束３を横方向成長させることを特徴とする付記５または６に記載の電子デバイスの製造方法。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明の活用例としては、半導体装置のカーボンベース配線が典型的なものであるが、半導体装置の配線に限られるものではなく、液晶表示装置や、光偏向装置等の強誘電体デバイス等の各種の電子デバイスに適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の原理的構成の説明図である。
【図２】本発明の実施例１のカーボンベース配線の途中までの形成工程の説明図である。
【図３】本発明の実施例１のカーボンベース配線の図２以降の途中までの形成工程の説明図である。
【図４】重合フラーレンの概略的分子構造の説明図である。
【図５】本発明の実施例１のカーボンベース配線の図３以降の途中までの形成工程の説明図である。
【図６】本発明の実施例１のカーボンベース配線の図５以降の形成工程の説明図である。
【図７】本発明の実施例２のカーボンベース配線の途中までの形成工程の説明図である。
【図８】本発明の実施例２のカーボンベース配線の図７以降の途中までの形成工程の説明図である。
【図９】本発明の実施例２のカーボンベース配線の図８以降の形成工程の説明図である。
【図１０】本発明の実施例３のカーボンベースビア配線の途中までの形成工程の説明図である。
【図１１】本発明の実施例３のカーボンベースビア配線の図１０以降の途中までの形成工程の説明図である。
【図１２】本発明の実施例３のカーボンベースビア配線の図１１以降の形成工程の説明図である。
【符号の説明】
【００７２】
１ 層間絶縁膜
２ 凹部
３ カーボンナノチューブ束
４ フラーレン
５ 電子線
６ 重合フラーレン
１１ 下層配線
１２ 下層層間絶縁膜
１３ レジストパターン
１４ ビアホール
１５ Ｃｏ微粒子
１６ カーボンナノチューブ束
１７ レジストパターン
１８ 開口部
１９ フラーレン
２０ Ａｒイオン
２１ 電子線
２２ 重合フラーレン
２３ カーボンベースビア配線
２４ 上層層間絶縁膜
２５ レジストパターン
２６ 埋込配線用溝
２７ Ｃｏ微粒子
２８ カーボンナノチューブ束
２９ レジストパターン
３０ 開口部
３１ フラーレン
３２ Ａｒイオン
３３ 電子線
３４ 重合フラーレン
３５ カーボンベース埋込配線
３６ レジストパターン
３７ Ｔｉブロック
３８ Ｃｏ膜
３９ 上層層間絶縁膜
４０ レジストパターン
４１ 埋込配線用溝
４２ カーボンナノチューブ束
４３ レジストパターン
４４ 開口部
４５ フラーレン
４６ Ａｒイオン
４７ 電子線
４８ 重合フラーレン
４９ カーボンベース埋込配線
５１ カーボンナノチューブ束
５２ レジストパターン
５３ 開口部
５４ カーボンベースビア配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノチューブ束の間隙を重合フラーレンで埋め込んだカーボンベース配線を有することを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
上記カーボンベース配線が少なくとも埋込配線を構成しており、且つ、前記埋込配線の延在方向と上記カーボンナノチューブ束の成長方向が略直交していることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
【請求項３】
上記カーボンベース配線が少なくとも埋込配線を構成しており、且つ、上記カーボンナノチューブ束の成長方向が前記埋込配線の延在方向に沿っていることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
【請求項４】
層間絶縁膜に凹部を形成したのち、前記凹部にカーボンナノチューブ束を成長させ、次いで、前記カーボンナノチューブ束の空間間隙にフラーレンを充填した後に電子線を照射することによってフラーレンを重合させて重合フラーレンに変換する工程を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項５】
上記フラーレンをカーボンナノチューブ束の空間間隙に充填した後、イオン衝撃を行って、前記カーボンナノチューブ束の空間におけるフラーレンに充填密度を高める工程を有することを特徴とする請求項４記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項４記載の一連の工程を複数回繰り返すことによって上記凹部にカーボンナノチューブ束の間隙を重合フラーレンで埋め込んだカーボンベース配線を設けることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項７】
層間絶縁膜に凹部を形成したのち、前記凹部にカーボンナノチューブ束を成長させる工程と前記カーボンナノチューブ束の空間間隙にフラーレンを充填する工程を複数回繰り返す工程を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項１】
カーボンナノチューブ束の間隙を重合フラーレンで埋め込んだカーボンベース配線を有することを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
上記カーボンベース配線が少なくとも埋込配線を構成しており、且つ、前記埋込配線の延在方向と上記カーボンナノチューブ束の成長方向が略直交していることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
【請求項３】
上記カーボンベース配線が少なくとも埋込配線を構成しており、且つ、上記カーボンナノチューブ束の成長方向が前記埋込配線の延在方向に沿っていることを特徴とする請求項１記載の電子デバイス。
【請求項４】
層間絶縁膜に凹部を形成したのち、前記凹部にカーボンナノチューブ束を成長させ、次いで、前記カーボンナノチューブ束の空間間隙にフラーレンを充填した後に電子線を照射することによってフラーレンを重合させて重合フラーレンに変換する工程を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項５】
上記フラーレンをカーボンナノチューブ束の空間間隙に充填した後、イオン衝撃を行って、前記カーボンナノチューブ束の空間におけるフラーレンに充填密度を高める工程を有することを特徴とする請求項４記載の電子デバイスの製造方法。
【請求項６】
請求項４記載の一連の工程を複数回繰り返すことによって上記凹部にカーボンナノチューブ束の間隙を重合フラーレンで埋め込んだカーボンベース配線を設けることを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【請求項７】
層間絶縁膜に凹部を形成したのち、前記凹部にカーボンナノチューブ束を成長させる工程と前記カーボンナノチューブ束の空間間隙にフラーレンを充填する工程を複数回繰り返す工程を有することを特徴とする電子デバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−９１５１７（Ｐ２００８−９１５１７Ａ）
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２６９０５７（Ｐ２００６−２６９０５７）
【出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年４月１７日（２００８．４．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年９月２９日（２００６．９．２９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【Ｆターム（参考）】
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