JP2005277096A - Semiconductor interconnection constituted by use of metal film containing carbon nanotube and its manufacturing method, and method of manufacturing metal film containing carbon nanotube - Google Patents

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和彦 松本
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide by use of predetermined metal a metal thin film with higher performance than that of a metal thin film consisting of the metal only. <P>SOLUTION: A copper thin film incorporating a single layer carbon nanotube is formed on a substrate by plating with copper the substrate on which the single layer carbon nanotube is formed. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、カーボンナノチューブに関するものであり、特に、カーボンナノチューブを利用した金属薄膜に関するものである。   The present invention relates to carbon nanotubes, and more particularly to a metal thin film using carbon nanotubes.

近年、先端材料や新素材の開発は、エレクトロニクス、ＩＴ、化学、材料、環境、エネルギー、バイオテクノロジー、医療等様々な分野での産業や科学技術を支える基盤として、非常に重要である。昨今では、とりわけ、ナノスケール物質（原子、分子レベルでの性状が反映される物質）が、バルク物質（集合体として特性が発現する材料）には見られない全く新しい性質や機能を発現させるため、その開発に大きな関心が寄せられている。非特許文献１，２では、新しい複合材料の粉を作るため、直径１００−２００ｎｍのカーボンナノファイバーに金属をメッキしているものがある。   In recent years, the development of advanced materials and new materials has become very important as a foundation for supporting industries and science and technology in various fields such as electronics, IT, chemistry, materials, environment, energy, biotechnology, and medicine. Nowadays, in particular, nanoscale substances (substances that reflect the properties at the atomic and molecular level) express completely new properties and functions not found in bulk substances (materials that exhibit properties as aggregates). There is great interest in its development. In Non-Patent Documents 1 and 2, there are those in which metal is plated on carbon nanofibers having a diameter of 100 to 200 nm in order to make a powder of a new composite material.

ナノスケール物質の中でもカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）は、低密度、高強度、高靭性、高延性、高表面積、高表面曲率、高熱伝導度、特異的伝導特性などの特殊な性質を持つため、複合材料、エレクトロニクス素子、平面ディスプレー、無線通信、燃料電池及びリチウム電池などの様々な幅広い分野の産業で次世代の高機能材料として注目されている。カーボンナノチューブは他の金属に比べて、1)１００倍以上の電流を流せる、2)抵抗が小さい、3)電流を流したときの発熱が少なく消費電力を抑制可能、4)放熱性も１０倍以上よい、といった特徴を有している。   Among nanoscale materials, carbon nanotubes (CNT) have special properties such as low density, high strength, high toughness, high ductility, high surface area, high surface curvature, high thermal conductivity, and specific conduction characteristics, so composite materials It has been attracting attention as a next-generation high-performance material in a wide variety of industries such as electronics elements, flat displays, wireless communications, fuel cells and lithium batteries. Compared with other metals, carbon nanotubes are 1) more than 100 times more current, 2) less resistance, 3) less heat generation when current is passed, and less power consumption, 4) 10 times more heat dissipation It has the characteristics that it is good.

カーボンナノチューブは、グラファイトシートが、外形の直径が１〜１００ｎｍ程度の管状となった構造を持つ。カーボンナノチューブには、チューブを形成するグラファイトシートが一層である、いわゆる単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ）と、グラファイトシートの円筒が多数入れ子状に重なった多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ）とがある。カーボンナノチューブの構造の単純化とその特異な性質から、主にＳＷＮＴが用いられている。そして近年では、ＳＷＮＴを様々に加工することで、化学的または物理的に修飾された新しいナノ複合材料を創製することなどが議論されている。   The carbon nanotube has a structure in which a graphite sheet has a tubular shape with an outer diameter of about 1 to 100 nm. Carbon nanotubes include so-called single-walled carbon nanotubes (SWNT) in which a single graphite sheet forms a tube, and multi-walled carbon nanotubes (MWNT) in which many cylinders of graphite sheets are nested. SWNTs are mainly used because of the simplification of the structure of carbon nanotubes and their unique properties. In recent years, it has been discussed to create new nanocomposites that are chemically or physically modified by variously processing SWNTs.

一方、近年の半導体集積回路（ＬＳＩ）の微細化に伴い、デバイス内の配線材料における信号伝達速度が、デバイス動作速度を決定する要因となっている。そのため、アルミニウム（Ａｌ）配線より信号伝達速度が速い、つまり、より低抵抗な、銅（Ｃｕ）配線に移行してきている。   On the other hand, with the recent miniaturization of semiconductor integrated circuits (LSIs), the signal transmission speed in the wiring material in the device is a factor that determines the device operation speed. For this reason, there is a shift to copper (Cu) wiring that has a higher signal transmission speed than aluminum (Al) wiring, that is, lower resistance.

半導体ＬＳＩでは、Ｃｕのダマシン配線が好適に用いられる。ここで、ダマシン配線を形成する方法について図９（ａ）〜（ｃ）を用いて説明する。図９（ａ）に示すように、平坦化された基板上にビア深さもしくは配線厚さ分の絶縁膜を堆積し、配線を形成する場所に反応性イオンエッチング（ＲＩＥ：Reactive Ion Etching）で配線溝やビアホールを形成する。続いて、例えばスパッタ法を用いてシード層を形成した後、図９（ｂ）に示すように、例えばメッキ法を用いて、配線溝やビアホールへ金属を埋め込む。その後、図９（ｃ）に示すように、化学機械研磨（ＣＭＰ：Chemical Mechanical Polishing）によって、ビアホールや配線溝の外部の金属を除去し、ビアホールや配線溝の内部だけに埋め込まれたビアプラグもしくは配線を残す。このようなダマシンプロセスを用いることで、配線の形成と同時に平坦化も行うことができるため、半導体集積回路を多層化しやすいという利点がある。
S. Arai and M. Endo, Electrochemistry Communication 5 (2003) 797-799. S. Arai, M. Endo, and N. Kaneko, Carbon 42 (2004) 641-644. In a semiconductor LSI, Cu damascene wiring is preferably used. Here, a method for forming the damascene wiring will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 9A, an insulating film having a via depth or wiring thickness is deposited on a flattened substrate, and reactive ion etching (RIE) is performed at a place where the wiring is formed. Wiring grooves and via holes are formed. Subsequently, after forming a seed layer by using, for example, a sputtering method, as shown in FIG. 9B, a metal is embedded in the wiring groove or via hole by using, for example, a plating method. After that, as shown in FIG. 9C, the metal outside the via hole and the wiring groove is removed by chemical mechanical polishing (CMP), and the via plug or wiring embedded only in the via hole or the wiring groove. Leave. By using such a damascene process, the planarization can be performed simultaneously with the formation of the wiring, and thus there is an advantage that the semiconductor integrated circuit can be easily multi-layered.
S. Arai and M. Endo, Electrochemistry Communication 5 (2003) 797-799. S. Arai, M. Endo, and N. Kaneko, Carbon 42 (2004) 641-644.

上記のような半導体ＬＳＩにおいて、デバイス動作速度をより速めるために、より低抵抗な配線が望まれる。また、他の様々な分野においても、性能の高い金属薄膜が求められている。ここで、カーボンナノチューブは、Ｃｕと比べるとさらに低抵抗であり、さらに電流を多く流せることができるためＣｕの場合に問題となっているエレクトロ・マイグレーションを抑制できると考えられている。   In the semiconductor LSI as described above, in order to further increase the device operation speed, a wiring with lower resistance is desired. In various other fields, a metal thin film with high performance is required. Here, it is considered that the carbon nanotube has a lower resistance than Cu and can flow a larger amount of current, and therefore can suppress electromigration that is a problem in the case of Cu.

そこで、本発明は、所定の金属を用いて、その金属のみからなる金属薄膜よりも性能の高い金属薄膜を実現することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to realize a metal thin film having higher performance than a metal thin film made of only a metal using a predetermined metal.

本発明者等は、上記課題を解決するために、鋭意検討を重ね、単層カーボンナノチューブの試料に銅をメッキして金属薄膜を形成することを見いだし、本発明を完成させるに至った。   In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have made extensive studies and found that a single-walled carbon nanotube sample is plated with copper to form a metal thin film, thereby completing the present invention.

本発明に係る金属薄膜は、上記課題を解決するために、金属薄膜にカーボンナノチューブが含まれていることを特徴とする。以下で、カーボンナノチューブが含まれている金属薄膜をＣＮＴ−金属薄膜と呼ぶことにする。   In order to solve the above problems, the metal thin film according to the present invention is characterized in that the metal thin film contains carbon nanotubes. Hereinafter, a metal thin film containing carbon nanotubes is referred to as a CNT-metal thin film.

本発明に係るＣＮＴ−金属薄膜は、カーボンナノチューブが含まれているために、金属にカーボンナノチューブの電気的な特性を付け加えることができる。つまり、金属だけの場合より、例えば、1)電流を多く流せる、2)抵抗を小さくすることができる、3)電流を流したときの発熱が少なく消費電力を抑制することができる、4)放熱性をよくすることができる、といった特性を持たせることができる。このように、所定の金属を用いて、その金属のみからなる金属薄膜よりも高い性能を持った金属薄膜を実現することができるという効果を奏する。   Since the CNT-metal thin film according to the present invention contains carbon nanotubes, the electrical characteristics of carbon nanotubes can be added to the metal. In other words, for example, 1) More current can flow, 2) Resistance can be reduced, 3) Less heat is generated when current is passed, and power consumption can be reduced. 4) Heat dissipation It is possible to have characteristics such as improving the performance. Thus, there is an effect that a metal thin film having higher performance than a metal thin film made of only that metal can be realized by using a predetermined metal.

なお、ＣＮＴ−金属薄膜に用いるカーボンナノチューブは、ナノオーダー（１００ｎｍ以下）であれば、単層でも多層でもかまわない。カーボンナノチューブを取り込ませる金属に応じて、その金属に取り込まれやすく、また、ＣＮＴ−金属薄膜の抵抗を低くできる方を選べばよい。   The carbon nanotube used for the CNT-metal thin film may be a single layer or a multilayer as long as it is nano-order (100 nm or less). Depending on the metal into which the carbon nanotube is to be incorporated, it is preferable to select one that can be easily incorporated into the metal and that can reduce the resistance of the CNT-metal thin film.

本発明に係る金属薄膜は、所定の金属にカーボンナノチューブを取り込んだことを特徴とすると言ってもよい。あるいは、基板上に形成された金属薄膜であって、基板上に形成されたカーボンナノチューブに金属メッキが施され、薄膜状をなしていることを特徴とすると言ってもよい。   It can be said that the metal thin film according to the present invention is characterized by incorporating carbon nanotubes into a predetermined metal. Or it may be said that it is the metal thin film formed on the board | substrate, and metal plating is given to the carbon nanotube formed on the board | substrate, and has comprised thin film shape.

また、本発明に係るＣＮＴ−金属薄膜において、カーボンナノチューブは、単層からなる構造であってもよい。   In the CNT-metal thin film according to the present invention, the carbon nanotube may have a single-layer structure.

上記構成によると、単層カーボンナノチューブは、構造やチューブの直径に対する評価が厳密にできるため、ＣＮＴ−金属薄膜の電気的性質を評価するには好ましい。しかし本発明のＣＮＴ−金属薄膜に用いるカーボンナノチューブは単層に限定されることなく、多層でも、また、単層および多層が混在しているものであってもかまわない。   According to the above configuration, the single-walled carbon nanotube is preferable for evaluating the electrical properties of the CNT-metal thin film because the structure and the diameter of the tube can be strictly evaluated. However, the carbon nanotube used for the CNT-metal thin film of the present invention is not limited to a single layer, and may be a multilayer or a mixture of a single layer and a multilayer.

また、本発明に係るＣＮＴ−金属薄膜において、上記カーボンナノチューブの外径は、ナノオーダー（１００ｎｍ以下）であればよく、ＳＷＮＴの場合、例えば直径０．８〜３ｎｍのものが挙げられ、また、ＭＷＮＴの場合、例えば、直径１０〜１００ｎｍのものが挙げられる。しかし、カーボンナノチューブの外径は、これらに限定されることはない。   Further, in the CNT-metal thin film according to the present invention, the outer diameter of the carbon nanotube may be nano-order (100 nm or less), and in the case of SWNT, for example, the diameter is 0.8 to 3 nm, In the case of MWNT, for example, those having a diameter of 10 to 100 nm are mentioned. However, the outer diameter of the carbon nanotube is not limited to these.

また、本発明に係るＣＮＴ−金属薄膜において、上記金属が、銅からなっていてもよい。   In the CNT-metal thin film according to the present invention, the metal may be made of copper.

本発明に係るＣＮＴ−金属薄膜に用いられる所定の金属は特に限定されないが、銅を用いると、本願発明に係るＣＮＴ−金属薄膜を、半導体配線に利用することができる。半導体ＬＳＩにおいて、このＣＮＴ−金属薄膜を配線として用いることで、低抵抗で電流を多く流すことができる配線とすることができる。そのため、半導体ＬＳＩにおいて、デバイスの動作速度を早めることができ、さらに、金属配線で問題となるエレクトロ・マイグレーションを抑制することができる。また、本発明に係るＣＮＴ−金属薄膜を用いる半導体配線としては特に限定されないが、例えば、ダマシン配線に用いることができる。   Although the predetermined metal used for the CNT-metal thin film according to the present invention is not particularly limited, when copper is used, the CNT-metal thin film according to the present invention can be used for semiconductor wiring. In a semiconductor LSI, by using this CNT-metal thin film as a wiring, a wiring that can flow a large amount of current with a low resistance can be obtained. Therefore, in the semiconductor LSI, the operation speed of the device can be increased, and furthermore, electromigration that becomes a problem with the metal wiring can be suppressed. Further, the semiconductor wiring using the CNT-metal thin film according to the present invention is not particularly limited, but for example, it can be used for damascene wiring.

また、本発明に係るＣＮＴ−金属薄膜の薄厚は、使用目的に応じた厚さであればよい。   Moreover, the thin thickness of the CNT-metal thin film according to the present invention may be a thickness according to the purpose of use.

本発明に係る金属薄膜の形方法は、基板上に形成したカーボンナノチューブに金属をメッキすることで、基板上にカーボンナノチューブが含まれた金属薄膜を形成することを特徴とする。   A method for forming a metal thin film according to the present invention is characterized in that a metal thin film containing carbon nanotubes is formed on a substrate by plating the carbon nanotubes formed on the substrate with metal.

上記方法によると、所定の金属を用いて、その金属のみからなる金属薄膜よりも高い性能を持った金属薄膜を形成することができる。金属薄膜は、基板上に形成されたカーボンナノチューブを取り込んでいる。そのため、基板にカーボンナノチューブを介して金属を密着させることができる。   According to the above method, a metal thin film having higher performance than a metal thin film made of only the metal can be formed using a predetermined metal. The metal thin film incorporates carbon nanotubes formed on the substrate. Therefore, the metal can be adhered to the substrate via the carbon nanotube.

例えば、本発明に係る方法をダマシン配線に利用すると以下のようなことが可能である。半導体ＬＳＩのダマシン配線を形成する工程において、従来の形成工程においては金属薄膜を基板に密着させるためにシード層を形成する工程が必要である。しかし、本発明に係る方法をダマシン配線に利用すると、金属中にカーボンナノチューブを取り込むことで、基板にカーボンナノチューブを介して金属を密着させることができる。よって、本発明の方法を用いることで、配線形成工程において、シード層を形成する必要がなくなる。よって、プロセスの１つの過程を省略することができる。   For example, when the method according to the present invention is used for damascene wiring, the following is possible. In the process of forming the damascene wiring of the semiconductor LSI, the conventional formation process requires a process of forming a seed layer in order to bring the metal thin film into close contact with the substrate. However, when the method according to the present invention is used for damascene wiring, the metal can be brought into close contact with the substrate via the carbon nanotube by incorporating the carbon nanotube into the metal. Therefore, by using the method of the present invention, it is not necessary to form a seed layer in the wiring formation process. Thus, one process step can be omitted.

また、本発明に係る方法をダマシン配線に利用した場合、従来のダマシン配線の形成工程をできるだけ変化させずに行うことができる。そのため、これまでの配線工程において用いていた装置等を利用することができる。よって、コストが多くかからないという利点がある。   Further, when the method according to the present invention is used for damascene wiring, the conventional damascene wiring forming process can be performed without changing as much as possible. Therefore, the apparatus etc. which were used in the wiring process until now can be utilized. Therefore, there is an advantage that the cost is not high.

本発明に係るＣＮＴ−金属薄膜は、カーボンナノチューブを含んでいるために、金属にカーボンナノチューブの電気的な特性を付け加えることができるという効果を奏する。つまり、ＣＮＴ−金属薄膜に用いた金属だけの場合より、例えば、1)電流を多く流せる、2)抵抗を小さくすることができる、3)電流を流したときの発熱が少なく消費電力を抑制することができる、4)放熱性をよくすることができる、といった特性を持たせることができる。よって、所定の金属を用いて、その金属のみからなる金属薄膜よりも高い性能を持った金属薄膜を実現することができるという効果を奏する。   Since the CNT-metal thin film according to the present invention contains carbon nanotubes, the electrical characteristics of carbon nanotubes can be added to the metal. In other words, for example, 1) More current can flow, 2) Resistance can be reduced, 3) Less heat is generated and less power is consumed than when using only the metal used for the CNT-metal thin film. 4) It can have the characteristics of improving heat dissipation. Therefore, there is an effect that a metal thin film having higher performance than a metal thin film made of only the metal can be realized by using a predetermined metal.

本願発明に係るＣＮＴ−金属薄膜を、例えば半導体ＬＳＩにおけるダマシン配線に用いることで、低抵抗で電流を多く流すことが可能な配線とすることができる。そのため、半導体ＬＳＩにおいて、デバイスの動作速度を早めることができるができ、さらに、エレクトロ・マイグレーションを抑制することができる。   By using the CNT-metal thin film according to the present invention for, for example, a damascene wiring in a semiconductor LSI, a wiring capable of flowing a large amount of current with a low resistance can be obtained. Therefore, in the semiconductor LSI, the operation speed of the device can be increased, and further, electromigration can be suppressed.

本発明に係るＣＮＴ−金属薄膜を形成する方法では、基板上に形成したカーボンナノチューブに金属をメッキすることでカーボンナノチューブを取り込んだ金属薄膜を形成する。   In the method of forming a CNT-metal thin film according to the present invention, a metal thin film incorporating carbon nanotubes is formed by plating a metal on carbon nanotubes formed on a substrate.

上記方法によると、所定の金属を用いて、その金属のみからなる金属薄膜よりも高い性能を持った金属薄膜を形成することができる。金属薄膜は、基板上に形成されたカーボンナノチューブを取り込んでいる。そのため、基板にカーボンナノチューブを介して金属を密着させることができる。   According to the above method, a metal thin film having higher performance than a metal thin film made of only the metal can be formed using a predetermined metal. The metal thin film incorporates carbon nanotubes formed on the substrate. Therefore, the metal can be adhered to the substrate via the carbon nanotube.

例えば、本発明に係るＣＮＴ−金属薄膜を形成する方法をダマシン配線に利用すると、金属中にカーボンナノチューブを取り込むことで、基板にカーボンナノチューブを介して金属を密着させることができる。よって、本発明の方法を用いることで、配線形成工程において、シード層を形成する必要がなくなる。よって、プロセスの１つの過程を省略することができる。   For example, when the method for forming a CNT-metal thin film according to the present invention is used for damascene wiring, the metal can be brought into close contact with the substrate via the carbon nanotube by incorporating the carbon nanotube into the metal. Therefore, by using the method of the present invention, it is not necessary to form a seed layer in the wiring formation process. Thus, one process step can be omitted.

また、本発明に係るＣＮＴ−金属薄膜を形成する方法をダマシン配線に利用した場合、従来のダマシン配線の形成工程をできるだけ変化させずに行うことができる。そのため、これまでの配線工程において用いていた装置等を利用することができる。よって、コストが多くかかることがない。   Further, when the method for forming a CNT-metal thin film according to the present invention is used for damascene wiring, the conventional damascene wiring forming process can be performed without changing as much as possible. Therefore, the apparatus etc. which were used in the wiring process until now can be utilized. Therefore, there is no cost increase.

〔実施の形態〕
本発明の一実施形態について図２に基づいて説明すると以下の通りである。なお、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。 Embodiment
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the present invention is not limited to the following embodiments.

本発明に係るＣＮＴ−金属薄膜に用いるカーボンナノチューブは、ナノオーダー（１００ｎｍ以下）であれば、単層でも多層でもかまわない。カーボンナノチューブは、カーボンナノチューブを取り込ませる金属に応じて、その金属に取り込まれやすく、また、ＣＮＴ−金属薄膜の抵抗を低くできるものを選べばよい。また、その外径としては、ＳＷＮＴの場合、例えば直径０．８〜３ｎｍのものが挙げられ、また、ＭＷＮＴの場合、例えば、直径１０〜１００ｎｍのものが挙げられる。しかし、カーボンナノチューブの外径は、これらに限定されることはない。   The carbon nanotube used for the CNT-metal thin film according to the present invention may be a single layer or a multilayer as long as it is nano-order (100 nm or less). The carbon nanotubes may be selected according to the metal into which the carbon nanotubes are incorporated, and those that can be easily incorporated into the metal and that can reduce the resistance of the CNT-metal thin film. As the outer diameter, in the case of SWNT, for example, one having a diameter of 0.8 to 3 nm is exemplified, and in the case of MWNT, for example, one having a diameter of 10 to 100 nm is exemplified. However, the outer diameter of the carbon nanotube is not limited to these.

なお、ＳＷＮＴの方が、構造やチューブの直径に対する評価が厳密にできるため、薄膜としての電気的性質を評価するには好ましい。しかしＣＮＴ−金属薄膜に用いるカーボンナノチューブは単層に限定されることなく、多層でも、また、単層および多層が混じっているものであってもかまわない。   SWNT is preferable for evaluating the electrical properties as a thin film because the structure and the diameter of the tube can be strictly evaluated. However, the carbon nanotube used for the CNT-metal thin film is not limited to a single wall, and may be a multilayer or a mixture of a single layer and a multilayer.

本発明のＣＮＴ−金属薄膜に、単層カーボンナノチューブを用いる場合、単層カーボンナノチューブは、通常の方法で形成すればよい。単層カーボンナノチューブは、例えば、アーク放電法、レーザ蒸発法、化学蒸着（ＣＶＤ、Chemical Vapor Deposition）法等を利用し、触媒金属を用いて形成することができる。触媒金属としては、例えば鉄や、ニッケル、コバルト、白金、パラジウム、ロジウム、ランタン、イットリウム等が挙げられる。   When single-walled carbon nanotubes are used for the CNT-metal thin film of the present invention, the single-walled carbon nanotubes may be formed by a usual method. Single-walled carbon nanotubes can be formed using a catalytic metal using, for example, an arc discharge method, a laser evaporation method, a chemical vapor deposition (CVD) method, or the like. Examples of the catalyst metal include iron, nickel, cobalt, platinum, palladium, rhodium, lanthanum, yttrium, and the like.

単層カーボンナノチューブの形成方法として化学蒸着法を用いる場合、例えば、アセチレン、ベンゼン、エタン、エチレン、エタノール等を触媒金属として用いて、高温で化学反応させると、基板上に単層カーボンナノチューブが形成される。この基板は、高温に耐えられる材料であればよく、例えば、シリコン（Ｓｉ）、ゼオライト、石英、サファイア等を使用することができる。   When chemical vapor deposition is used as a method for forming single-walled carbon nanotubes, for example, acetylene, benzene, ethane, ethylene, ethanol, or the like is used as a catalyst metal to form a single-walled carbon nanotube on a substrate when chemically reacted at a high temperature. Is done. The substrate may be made of any material that can withstand high temperatures. For example, silicon (Si), zeolite, quartz, sapphire, or the like can be used.

単層カーボンナノチューブが形成されたことは、例えば、ラマン散乱分光を測定することで確認することができる。また、ＳＥＭ（Scanning Electron Microscope）像を観測すればよい。   The formation of single-walled carbon nanotubes can be confirmed, for example, by measuring Raman scattering spectroscopy. Further, an SEM (Scanning Electron Microscope) image may be observed.

ＣＮＴ−金属薄膜に用いる金属は、カーボンナノチューブを取り込むことができる金属であればよい。例えば、銅、アルミニウム、ニッケル等が挙げられるが、これらに限定はされない。また、ＣＮＴ−金属薄膜の薄厚は、使用目的に応じた厚さであればよい。   The metal used for a CNT-metal thin film should just be a metal which can take in a carbon nanotube. Examples include copper, aluminum, nickel and the like, but are not limited thereto. Moreover, the thin thickness of a CNT-metal thin film should just be the thickness according to the intended purpose.

金属にＣＮＴを取り込む方法は、特に限定されないが、例えば、電解メッキ法、無電解メッキ法、電子ビーム蒸着、スパッタ法、抵抗加熱法、ＣＶＤ方等が挙げられる。できるだけ、ストレスを受けない単結晶の薄膜が得られるのが好ましい。   A method for incorporating CNT into the metal is not particularly limited, and examples thereof include an electrolytic plating method, an electroless plating method, an electron beam evaporation method, a sputtering method, a resistance heating method, and a CVD method. It is preferable to obtain a single-crystal thin film that is not stressed as much as possible.

例えば、電解メッキ法を用いて金属にＣＮＴを取り込む方法について、ＣＮＴを取り込む金属としてＣｕを用いる場合について、２つの例を挙げて説明する。   For example, a method for incorporating CNT into a metal using an electrolytic plating method and a case where Cu is used as a metal for incorporating CNT will be described with two examples.

１つ目の方法としては、ＣＮＴを作製した基板上にＣｕをメッキする方法である。例えばシリコン等からなる基板上にＣＮＴを作製し、この基板に対して、図２に示すようなセルを用いて、電流を流してＣｕをメッキする。メッキ溶液として硫酸銅水溶液（硫酸銅、硫酸、水）用いる。電解メッキ法を用いる場合には、電流量と電流を流す時間（メッキ時間）を変化させることにより、Ｃｕのメッキ量を制御することができる。つまり、膜厚に関しては、目的に応じて膜厚を変化させることができる。目的に応じて電流量と電流を流す時間を調整することで、膜厚を任意に決めることができる。   As a first method, Cu is plated on a substrate on which CNTs are produced. For example, CNTs are produced on a substrate made of silicon or the like, and Cu is plated on the substrate by using a cell as shown in FIG. An aqueous copper sulfate solution (copper sulfate, sulfuric acid, water) is used as a plating solution. When the electrolytic plating method is used, the amount of Cu plating can be controlled by changing the amount of current and the time for which the current flows (plating time). That is, regarding the film thickness, the film thickness can be changed according to the purpose. The film thickness can be arbitrarily determined by adjusting the amount of current and the time during which the current flows according to the purpose.

なお、上記のようにカーボンナノチューブを取り込んだＣｕ薄膜を、ＣｕＮＴ薄膜と呼ぶことにする。   The Cu thin film incorporating carbon nanotubes as described above will be referred to as a CuNT thin film.

２つ目の方法は、メッキ溶液中にＣＮＴを混入し、Ｃｕと一緒にＣＮＴを基板上にメッキする方法である。この場合、まず、基板上に、例えば電子ビーム蒸着等を用いてシード層を形成する。次に、図２に示すようなセルを用いて、メッキ溶液（硫酸銅、硫酸、水）中に、ＣＮＴを混入する。そして、電流を流すことで、基板上にＣｕＮＴ膜を形成する。なお、２つ目の方法は、従来のダマシン配線の形成工程をほとんど変化させる必要がない。つまり、１つ目の方法に比べて、基板上にＣＮＴを形成する必要がない。そのため、基板は、ＣＮＴ形成時の高温に耐えうるような材質でなくてもかまわない。つまり、基板として、例えば、ガラス、低融点金属、プラスティック等を用いてもかまわない。   The second method is a method in which CNT is mixed in the plating solution and plated on the substrate together with Cu. In this case, first, a seed layer is formed on the substrate using, for example, electron beam evaporation. Next, CNTs are mixed into the plating solution (copper sulfate, sulfuric acid, water) using a cell as shown in FIG. And a CuNT film | membrane is formed on a board | substrate by sending an electric current. The second method requires almost no change in the conventional damascene wiring formation process. That is, it is not necessary to form CNTs on the substrate as compared with the first method. Therefore, the substrate may not be made of a material that can withstand the high temperature at the time of CNT formation. That is, for example, glass, low melting point metal, plastic, or the like may be used as the substrate.

なお、Ｃｕをメッキする際、粒界ができると電流が流れにくくなってしまうため、上記どちらの方法でＣｕＮＴ薄膜を作製する際でも、できるだけＣｕの大きな粒界が形成されないように、また、できるだけ平坦な膜ができるような条件でメッキするのが好ましい。   It should be noted that, when a grain boundary is formed when Cu is plated, it becomes difficult for current to flow. Therefore, when producing a CuNT thin film by any of the above methods, a grain boundary as large as possible is not formed. Plating is preferably performed under conditions that allow a flat film to be formed.

なお、金属にカーボンナノチューブが取り込まれたことを確認するためには、例えば、ＳＥＭ像を観測することで確認することができる。   In addition, in order to confirm that the carbon nanotube was taken in into the metal, it can confirm by observing a SEM image, for example.

また、ＣＮＴ−金属薄膜の電流電圧特性につていは、例えば、２端子法を用いて測定すればよい。しかしながら、この２端子法ではＣＮＴ−金属薄膜の正確な抵抗を測ることが不可能であるため、正確な抵抗を測るためには、端子の起電力を相殺するような４端子法を用いて測定するのがよい。   Moreover, what is necessary is just to measure about the current voltage characteristic of a CNT-metal thin film, for example using a 2 terminal method. However, since it is impossible to measure the exact resistance of the CNT-metal thin film by this two-terminal method, in order to measure the accurate resistance, measurement is performed using the four-terminal method that cancels the electromotive force of the terminal. It is good to do.

〔実施例１〕
本発明の一実施例について、実験１〜実験３に基づいて以下に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下の実施例では、本発明に係るＣＴＮ−金属薄膜を半導体ＬＳＩにおけるダマシン配線用に作製したものにつてい説明する。 [Example 1]
Although one Example of this invention is described in detail below based on Experiment 1-Experiment 3, this invention is not limited to this. In the following examples, a CTN-metal thin film according to the present invention manufactured for damascene wiring in a semiconductor LSI will be described.

（実験１）単層カーボンナノチューブ
単層カーボンナノチューブは、鉄を含んだ触媒を塗布したシリコン（Ｓｉ）基板上に、エタノールを使用し、熱ＣＶＤ法を用いて９００℃で作製した。この試料のラマンスペクトルを測定した。その結果が図３（ａ），（ｂ）である。励起光源として、Ａｒイオンレーザ（波長５１４．５ｎｍ）を用いた。 (Experiment 1) Single-Walled Carbon Nanotubes Single-walled carbon nanotubes were produced at 900 ° C. using a thermal CVD method using ethanol on a silicon (Si) substrate coated with a catalyst containing iron. The Raman spectrum of this sample was measured. The results are shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b). An Ar ion laser (wavelength 514.5 nm) was used as an excitation light source.

図３（ａ）に示される高波数側のスペクトルには、「G band」、「D band」と呼ばれる二種類のピークが主に観測され、この内、１５９０ｃｍ-1付近に見られる「G band」はグラファイト（正確には炭素原子の六角格子内振動）に起因するピークである。また、１３５０ｃｍ-1付近に見られる「D band」と呼ばれるピークは、ＳＷＮＴ内の欠陥やアモルファスカーボン等のダングリングボンドを持つ炭素原子に起因するピークである。すわなち、Ｇ／Ｄ（G band／D band）強度比が大きければ大きいほど、結晶性のいいＳＷＮＴが作製できたことを示す。本実験で作製した試料のＧ／Ｄ比は５０程度である。よって、高品質なＳＷＮＴができていることがわかる。図３（ｂ）に示される低波数側のピークは、ＳＷＮＴに特有なピークで、ＲＢＭ（Radial Breathing Mode）と呼ばれ、ナノチューブの直径が全対称的に伸縮する振動モードに対応するため、そのシフト量はおおまかにナノチューブの直径に反比例する。この結果から、直径が１〜２ｎｍのＳＷＴＮが得られたことがわかる。 The spectrum of the high wave number side as shown in FIG. 3 (a), "G band '', two kinds of peaks called" D band '"are mainly observed, these, observed around 1590 cm -1" G band'"Is a peak caused by graphite (exactly, vibrations in the hexagonal lattice of carbon atoms). A peak called “D band” seen in the vicinity of 1350 cm −1 is a peak caused by a carbon atom having a dangling bond such as a defect in SWNT or amorphous carbon. In other words, the larger the G / D (G band / D band) intensity ratio, the more SWNT with better crystallinity can be produced. The sample produced in this experiment has a G / D ratio of about 50. Therefore, it can be seen that a high-quality SWNT is made. The peak on the low wavenumber side shown in FIG. 3 (b) is a peak peculiar to SWNT, and is called RBM (Radial Breathing Mode). The amount of shift is roughly inversely proportional to the nanotube diameter. From this result, it can be seen that SWTN having a diameter of 1 to 2 nm was obtained.

また、本実験で得られたＳＷＮＴの試料のＳＥＭ像を観察した。これを図４（ａ），（ｂ）に示す。図４（ａ）に示すように、基板上にＳＷＮＴが成長していることが確認できる。また、同図（ｂ）は、同図（ａ）の拡大図である。   Moreover, the SEM image of the sample of SWNT obtained in this experiment was observed. This is shown in FIGS. 4 (a) and 4 (b). As shown in FIG. 4A, it can be confirmed that SWNTs are grown on the substrate. FIG. 2B is an enlarged view of FIG.

（実験２）薄膜形成
実験１で得られた単層カーボンナノチューブが形成された基板の試料を用いて、銅・カーボンナノチューブ薄膜（ＣｕＮＴ薄膜）を作製した。 (Experiment 2) Thin Film Formation Using the sample of the substrate on which the single-walled carbon nanotubes obtained in Experiment 1 were formed, a copper / carbon nanotube thin film (CuNT thin film) was produced.

上記試料に対し、銅メッキを行った。図２に示すようなセルを用いて作製した。溶液としては硫酸銅水溶液（硫酸銅１０ｇ、硫酸５ｍｌ、水１００ｍｌ）を用いた。電流量と電流を流す時間（メッキ時間）を変化させることにより、銅のメッキ量をコントロールすることができた。   Copper plating was performed on the sample. It was fabricated using a cell as shown in FIG. As the solution, an aqueous copper sulfate solution (copper sulfate 10 g, sulfuric acid 5 ml, water 100 ml) was used. It was possible to control the amount of copper plating by changing the amount of current and the time during which the current was passed (plating time).

なお、試料の基板上にＣｕシード層を形成はしなかった。通常のＬＳＩの製造工程においては、Ｃｕを基板に密着させるために基板上にＣｕシード層が必要不可欠である。しかし、本発明を用いると、Ｃｕ中にＳＷＮＴをうまく取り込むことができる。つまり、ＳＣＮＴを介することで、Ｃｕを基板に密着させることができる。よって、Ｃｕシード層は作製する必要がない。これらのことより、本発明を用いることで、半導体ＬＳＩの配線における１つの工程を省略することができる。   A Cu seed layer was not formed on the sample substrate. In a normal LSI manufacturing process, a Cu seed layer is indispensable on a substrate in order to adhere Cu to the substrate. However, when the present invention is used, SWNT can be successfully incorporated into Cu. That is, Cu can be adhered to the substrate through the SCNT. Therefore, it is not necessary to produce a Cu seed layer. For these reasons, by using the present invention, one step in wiring of a semiconductor LSI can be omitted.

メッキ量が少ない（電流は０．５ｍＡ／ｃｍ２で１０ｍｉｎ流した）場合に得られたＣｕＮＴ薄膜のＳＥＭ像を図１に示す。図１に示すように、Ｃｕの結晶中に無数のカーボンナノチューブが取り込まれていることがわかる。なお、Ｃｕの結晶粒径は数十ｎｍ〜数μｍ程度であった。 FIG. 1 shows an SEM image of the CuNT thin film obtained when the amount of plating is small (the current flows for 10 min at 0.5 mA / cm 2 ). As shown in FIG. 1, it can be seen that countless carbon nanotubes are taken into the Cu crystal. The crystal grain size of Cu was about several tens of nm to several μm.

また、メッキ量が多い（電流は２．５ｍＡ／ｃｍ２で１０ｍｉｎ流した）場合には、得られたＣｕＮＴ薄膜のＳＥＭ像を図５（ａ），（ｂ）に示す。図５（ａ）に示すように、メッキ量が多い場合にも無数の銅の粒結晶が観察された。なお、Ｃｕの結晶粒径は、数十ｎｍ〜数μｍ程度であった。このメッキ量が多い場合を、さらに詳しく観察すると図５（ｂ）に示すように、ＳＷＮＴがない部分には銅の結晶が存在しないことが明らかになった。このことより、選択的にＣｕＮＴ膜を作製することが可能であることが示唆される。つまり、ＣｕＮＴ膜を形成したい場所にのみ、カーボンナノチューブを形成すれば、その場所にＣｕＮＴ膜を形成することができるということである。 Further, when the amount of plating is large (the current flows at 2.5 mA / cm 2 for 10 minutes), SEM images of the obtained CuNT thin film are shown in FIGS. 5 (a) and 5 (b). As shown in FIG. 5 (a), countless copper crystal grains were observed even when the amount of plating was large. The crystal grain size of Cu was about several tens of nm to several μm. When the amount of plating is large, a more detailed observation reveals that copper crystals do not exist in the portion without SWNT, as shown in FIG. This suggests that it is possible to selectively produce a CuNT film. That is, if a carbon nanotube is formed only at a place where a CuNT film is to be formed, the CuNT film can be formed at that place.

また、さらに電流量が多い場合（電流は１２．５ｍＡ／ｃｍ２で２ｍｉｎ流した）には、図６に示すように、図５に見られるような銅の大きな粒界は観察されず、より平坦な膜が形成されることがわかった。なお、膜厚に関しては、目的に応じて膜厚を変化させることができる。つまり、目的に応じて電流量と電流を流す時間を調整することで、膜の厚さは任意に決めることができる。 In addition, when the amount of current is larger (the current flowed at 12.5 mA / cm 2 for 2 min), as shown in FIG. 6, a large grain boundary of copper as seen in FIG. It was found that a flat film was formed. In addition, regarding a film thickness, a film thickness can be changed according to the objective. In other words, the thickness of the film can be arbitrarily determined by adjusting the amount of current and the time during which the current flows in accordance with the purpose.

（実験３）電気電圧特性
実験２で得られたＣｕＮＴ薄膜（電流は０．５ｍＡ／ｃｍ２で２４０ｍｉｎ流した）の電気電圧特性につてい２端子法を用いて測定した。この測定の結果より、図７に示すように線形な直線が得られた。この結果より、ＣｕＮＴ薄膜として、導電性のよい金属薄膜が得られたことがわかる。さらに、正確な抵抗を測るために端子の起電力を相殺するような４端子法を用いて測定することができる。 (Experiment 3) Electrical voltage characteristics The electrical voltage characteristics of the CuNT thin film obtained in Experiment 2 (current was passed for 240 min at 0.5 mA / cm 2 ) were measured using a two-terminal method. As a result of this measurement, a linear straight line was obtained as shown in FIG. From this result, it is understood that a metal thin film having good conductivity was obtained as the CuNT thin film. Furthermore, in order to measure an accurate resistance, it can be measured using a four-terminal method that cancels the electromotive force of the terminal.

〔実施例２〕
本発明の他の実施例について、実験４および実験５に基づいて以下に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。以下の実施例では、本発明に係るＣＴＮ−金属薄膜を半導体ＬＳＩにおけるダマシン配線用に作製したものにつてい説明する。 [Example 2]
Another embodiment of the present invention will be described in detail below based on Experiment 4 and Experiment 5, but the present invention is not limited to this. In the following examples, a CTN-metal thin film according to the present invention manufactured for damascene wiring in a semiconductor LSI will be described.

（実験４）シリコン基板の処理とＭＷＮＴ混合水溶液の作製
シリコン基板上に電子ビーム蒸着装置を用いて１０ｎｍ厚さのＣｕシード層を作製した。 (Experiment 4) Treatment of silicon substrate and preparation of MWNT mixed aqueous solution A 10 nm-thick Cu seed layer was prepared on a silicon substrate using an electron beam evaporation apparatus.

また、硫酸銅２０ｇ、硫酸１０ｍｌ、水２００ｍｌ、およびＭＷＮＴ１０ｍｇを混合して、ＭＷＮＴ混合メッキ溶液を作製した。なお、ＭＷＮＴは、市販のもの（長さ１００−２００μｍ、直径１０−４０ｎｍ（平均１２ｎｍ）、純度９７％）を使用した。また、上記ＭＷＮＴ混合メッキ溶液作製の際、ＭＷＮＴを分散させるために、ＭＷＮＴ混合メッキ溶液に対して、室温で超音波洗浄器を用いて、超音波を５時間与えた。   Further, 20 g of copper sulfate, 10 ml of sulfuric acid, 200 ml of water, and 10 mg of MWNT were mixed to prepare a MWNT mixed plating solution. The commercially available MWNT (length 100-200 μm, diameter 10-40 nm (average 12 nm), purity 97%) was used. Further, when the MWNT mixed plating solution was produced, in order to disperse the MWNT, ultrasonic waves were applied to the MWNT mixed plating solution at room temperature using an ultrasonic cleaner for 5 hours.

（実験５）薄膜形成
実験４で作製したＣｕシード層を形成したシリコン基板上に、同じく実験４で作製したＭＷＮＴ混合メッキ溶液を用いて、銅メッキを行った。図２に示すようなセルを用いた。電流密度２５ｍＡ／ｃｍ２、時間１ｍｉｎで電流を流したところ、シリコン基板上にＣｕＮＴ薄膜が形成された。 (Experiment 5) Thin Film Formation On the silicon substrate on which the Cu seed layer prepared in Experiment 4 was formed, copper plating was performed using the MWNT mixed plating solution similarly prepared in Experiment 4. A cell as shown in FIG. 2 was used. When a current was passed at a current density of 25 mA / cm 2 for 1 minute, a CuNT thin film was formed on the silicon substrate.

このとき得られたＣｕＮＴ薄膜のＳＥＭ像を図８に示す。図８に示すように、Ｃｕの薄膜内に無数のＭＷＮＴが取り込まれていることがわかる。なお、ＭＷＮＴの長さが１００μｍ以上あるため、銅薄膜内に取り込まれていないＭＷＮＴの一部が、ＣｕＮＴ薄膜上に存在している。   An SEM image of the CuNT thin film obtained at this time is shown in FIG. As shown in FIG. 8, it can be seen that innumerable MWNTs are taken in the Cu thin film. In addition, since the length of MWNT is 100 micrometers or more, a part of MWNT which is not taken in in a copper thin film exists on a CuNT thin film.

なお、本実施例は、上記実施例１と比べて、基板上にＣＮＴを形成する必要がないため、従来のダマシン配線の形成工程をほとんど変化させる必要がない。よって、基板は、ＣＮＴ形成時の高温に耐えうるような材質でなくてもかまわない。つまり、基板として、例えば、ガラス、低融点金属、プラスティック等を用いてもかまわない。   In this embodiment, compared with the first embodiment, it is not necessary to form CNTs on the substrate, so that the conventional damascene wiring forming process hardly needs to be changed. Therefore, the substrate may not be made of a material that can withstand the high temperature during CNT formation. That is, for example, glass, low melting point metal, plastic, or the like may be used as the substrate.

本発明は上述した実施形態、実施例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態、実施例についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the embodiments and examples described above, and various modifications are possible within the scope of the claims. That is, embodiments and examples obtained by combining technical means appropriately changed within the scope of the claims are also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、以上のように、金属のみからなる薄膜より性能の高い金属薄膜を得ることができる。カーボンナノチューブは、他の金属に比べて、1)１００倍以上の電流を流せる、2)抵抗が小さい、3)電流を流したときの発熱が少なく消費電力を抑制することが可能である、4)放熱性が１０倍以上よい、といった特徴を持っている。そのため、金属にこれらの用途が必要な分野に利用することができる。   As described above, the present invention can obtain a metal thin film having higher performance than a thin film made of only metal. Compared with other metals, carbon nanotubes are 1) capable of flowing over 100 times the current, 2) have low resistance, and 3) generate less heat when current is passed, and can suppress power consumption. ) It has the feature that heat dissipation is 10 times better. Therefore, the metal can be used in fields where these uses are required.

よって、本発明は、ナノテクノロジーを用いた、エレクトロニクスや情報通信の分野、化学、材料、環境、エネルギーの分野、バイオ、医療、医薬等の生命科学の幅広い分野等で利用することができる。例えば、光デバイス、電子デバイスやマイクロデバイスなどの機能材料や構造材料の広い範囲で利用することができる。   Therefore, the present invention can be used in the fields of electronics and information communication using nanotechnology, the fields of chemistry, materials, environment, energy, and a wide range of life sciences such as biotechnology, medicine, and medicine. For example, it can be used in a wide range of functional materials and structural materials such as optical devices, electronic devices, and micro devices.

具体的な例として、半導体ＬＳＩにおけるダマシン配線以外にも、電線やヒートシンク等に利用することが可能である。   As a specific example, in addition to damascene wiring in a semiconductor LSI, it can be used for electric wires, heat sinks, and the like.

実施例１のＣｕＮＴ薄膜のＳＥＭ像を表す図である。3 is a diagram showing an SEM image of a CuNT thin film of Example 1. FIG. メッキ用のセルの概略図である。It is the schematic of the cell for plating. 実施例１の単層カーボンナノチューブのラマンスペクトルである。2 is a Raman spectrum of the single-walled carbon nanotube of Example 1. （ａ）は実施例１の単層カーボンナノチューブのＳＥＭ像を表す図であり、（ｂ）は（ａ）の拡大図である。(A) is a figure showing the SEM image of the single wall carbon nanotube of Example 1, (b) is an enlarged view of (a). （ａ）は実施例の図１とは別のＣｕＮＴ薄膜のＳＥＭ像を表す図であり、（ｂ）は（ａ）のＣｕＮＴ薄膜のＣｕメッキが形成されていない部分のＳＥＭ像を表す図である。(A) is a figure showing the SEM image of the CuNT thin film different from FIG. 1 of an Example, (b) is a figure showing the SEM image of the part in which Cu plating of the CuNT thin film of (a) is not formed. is there. 実施例１の図１および図５とは別のＣｕＮＴ薄膜のＳＥＭ像を表す図である。It is a figure showing the SEM image of the CuNT thin film different from FIG. 1 and FIG. 5 of Example 1. FIG. 実施例１のＣｕＮＴ薄膜の電流電圧特性を表すグラフである。3 is a graph showing current-voltage characteristics of the CuNT thin film of Example 1. 実施例２のＣｕＮＴ薄膜のＳＥＭ像を表す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating an SEM image of a CuNT thin film of Example 2. 従来のダマシン配線の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of the conventional damascene wiring.

Claims (7)

金属薄膜にカーボンナノチューブが含まれていることを特徴とするカーボンナノチューブ含有金属薄膜。   A carbon nanotube-containing metal thin film, wherein the metal thin film contains carbon nanotubes. 上記カーボンナノチューブは単層からなる構造であることを特徴とする請求項１に記載のカーボンナノチューブ含有金属薄膜。   The carbon nanotube-containing metal thin film according to claim 1, wherein the carbon nanotube has a single-layer structure. 上記カーボンナノチューブの外径は、直径１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載のカーボンナノチューブ含有金属薄膜。   The carbon nanotube-containing metal thin film according to claim 1 or 2, wherein an outer diameter of the carbon nanotube is 100 nm or less. 上記金属薄膜は、銅からなることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のカーボンナノチューブ含有金属薄膜。   The said metal thin film consists of copper, The carbon nanotube containing metal thin film of any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned. 請求項１ないし４の何れか１項に記載の金属薄膜を用いてなる半導体配線。   The semiconductor wiring which uses the metal thin film of any one of Claim 1 thru | or 4. 上記半導体配線は、ダマシン配線であることを特徴とする請求項５に記載の半導体配線。   6. The semiconductor wiring according to claim 5, wherein the semiconductor wiring is a damascene wiring. 基板上に形成したカーボンナノチューブに金属をメッキすることで、基板上にカーボンナノチューブを取り込んだ金属薄膜を形成することを特徴とするカーボンナノチューブ含有金属薄膜の形成方法。   A method for forming a carbon nanotube-containing metal thin film, comprising forming a metal thin film incorporating carbon nanotubes on a substrate by plating the carbon nanotubes formed on the substrate with a metal.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009016795A (en) * 2007-07-09 2009-01-22 Samsung Electro Mech Co Ltd Heat dissipation printed circuit board, and manufacturing method thereof
JP2009167084A (en) * 2008-01-16 2009-07-30 Inha-Industry Partnership Inst Method for producing porous carbon nanofiber composite produced by electroplating transition metal for hydrogen storage
JP2010027916A (en) * 2008-07-22 2010-02-04 Meiko:Kk Printed wiring board
WO2012091139A1 (en) * 2010-12-28 2012-07-05 独立行政法人産業技術総合研究所 Carbon nanotube metal composite material and production method for same
WO2015012275A1 (en) * 2013-07-22 2015-01-29 独立行政法人産業技術総合研究所 Cnt metal composite material, and method for producing same
WO2015053411A1 (en) * 2013-10-08 2015-04-16 日本ゼオン株式会社 Metal composite material and method for producing same
JP2016500582A (en) * 2012-09-17 2016-01-14 ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅＢｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ Bulk carbon nanotube, metal composite, and manufacturing method
US9704793B2 (en) 2011-01-04 2017-07-11 Napra Co., Ltd. Substrate for electronic device and electronic device
JP2021535055A (en) * 2018-08-27 2021-12-16 ルクセンブルク・インスティテュート・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー・（エルアイエスティ） Metal-CNT complexes, their manufacturing methods and materials

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4999072B2 (en) * 2007-03-22 2012-08-15 古河電気工業株式会社 Surface coating material
JP2010180454A (en) * 2009-02-05 2010-08-19 Hitachi Cable Ltd Surface-treated copper foil, method for manufacturing the same and copper-clad laminate
US9324634B2 (en) 2011-11-08 2016-04-26 International Business Machines Corporation Semiconductor interconnect structure having a graphene-based barrier metal layer
JP6118540B2 (en) 2012-11-08 2017-04-19 新光電気工業株式会社 Heat dissipation component and manufacturing method thereof
JP6286852B2 (en) * 2013-04-01 2018-03-07 日立化成株式会社 Conductive particles, anisotropic conductive adhesive, and method for producing conductive particles
WO2016013219A1 (en) * 2014-07-23 2016-01-28 日本ゼオン株式会社 Plating solution and method for producing same, composite material, copper composite material, and method for producing same
JP6667536B2 (en) * 2015-08-24 2020-03-18 古河電気工業株式会社 Carbon nanotube aggregate, carbon nanotube composite material and carbon nanotube wire
JP2023102011A (en) * 2022-01-11 2023-07-24 矢崎総業株式会社 Carbon nanotube composite wiring, and method of producing the same

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3730476B2 (en) * 2000-03-31 2006-01-05 株式会社東芝 Field emission cold cathode and manufacturing method thereof
TW502282B (en) * 2001-06-01 2002-09-11 Delta Optoelectronics Inc Manufacture method of emitter of field emission display
JP4304921B2 (en) * 2002-06-07 2009-07-29 住友電気工業株式会社 High thermal conductivity heat dissipation material and method for manufacturing the same
JP2004076031A (en) * 2002-08-09 2004-03-11 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd Plating bath for electroplating and plating bath for composite plating, and their production method
JP2004076044A (en) * 2002-08-12 2004-03-11 Sumitomo Electric Ind Ltd Ceramics-metal composite material and method for producing the same
JP4032116B2 (en) * 2002-11-01 2008-01-16 国立大学法人信州大学 Electronic component and manufacturing method thereof
US7518247B2 (en) * 2002-11-29 2009-04-14 Nec Corporation Semiconductor device and its manufacturing method
JP4689218B2 (en) * 2003-09-12 2011-05-25 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing semiconductor device

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4693861B2 (en) * 2007-07-09 2011-06-01 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド． Heat dissipation printed circuit board and manufacturing method thereof
JP2009016795A (en) * 2007-07-09 2009-01-22 Samsung Electro Mech Co Ltd Heat dissipation printed circuit board, and manufacturing method thereof
JP2009167084A (en) * 2008-01-16 2009-07-30 Inha-Industry Partnership Inst Method for producing porous carbon nanofiber composite produced by electroplating transition metal for hydrogen storage
JP2010027916A (en) * 2008-07-22 2010-02-04 Meiko:Kk Printed wiring board
JP5896422B2 (en) * 2010-12-28 2016-03-30 国立研究開発法人産業技術総合研究所 CNT metal composite
WO2012091139A1 (en) * 2010-12-28 2012-07-05 独立行政法人産業技術総合研究所 Carbon nanotube metal composite material and production method for same
CN103298981A (en) * 2010-12-28 2013-09-11 独立行政法人产业技术综合研究所 Carbon nanotube metal composite material and production method for same
US9704793B2 (en) 2011-01-04 2017-07-11 Napra Co., Ltd. Substrate for electronic device and electronic device
JP2016500582A (en) * 2012-09-17 2016-01-14 ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅＢｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ Bulk carbon nanotube, metal composite, and manufacturing method
JPWO2015012275A1 (en) * 2013-07-22 2017-03-02 国立研究開発法人産業技術総合研究所 CNT metal composite and manufacturing method thereof
WO2015012275A1 (en) * 2013-07-22 2015-01-29 独立行政法人産業技術総合研究所 Cnt metal composite material, and method for producing same
US10017389B2 (en) 2013-07-22 2018-07-10 National Institute Of Advanced Industrial Science And Technology CNT metal composite material, and method for producing same
WO2015053411A1 (en) * 2013-10-08 2015-04-16 日本ゼオン株式会社 Metal composite material and method for producing same
JPWO2015053411A1 (en) * 2013-10-08 2017-03-09 日本ゼオン株式会社 Metal composite material and manufacturing method thereof
JP2021535055A (en) * 2018-08-27 2021-12-16 ルクセンブルク・インスティテュート・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー・（エルアイエスティ） Metal-CNT complexes, their manufacturing methods and materials
JP7397061B2 (en) 2018-08-27 2023-12-12 ルクセンブルク・インスティテュート・オブ・サイエンス・アンド・テクノロジー・（エルアイエスティ） Metal-CNT composites, their manufacturing methods and materials

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