JP4555695B2

JP4555695B2 - Electronic device provided with carbon nanotube wiring and method for manufacturing the same

Info

Publication number: JP4555695B2
Application number: JP2005012375A
Authority: JP
Inventors: 真理大淵; 大雄近藤; 瑞久二瓶
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2005-01-20
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2010-10-06
Anticipated expiration: 2025-01-20
Also published as: JP2006202942A

Description

本発明はカーボンナノチューブ配線を備えた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、カーボンナノチューブ配線を電界を印加することなく且つ製造工程を複雑化することなく任意の方向に選択的に成長させるための構成に特徴のあるカーボンナノチューブ配線を備えた電子デバイス及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an electronic device and a manufacturing method thereof with a carbon nanotube wires, in particular, selective in any direction without and complicating the manufacturing process without applying an electric field to the carbon nanotubes wiring The present invention relates to an electronic device provided with a carbon nanotube wiring characteristic in a structure for growing it and a manufacturing method thereof.

近年、ナノテクノロジーが注目を集めているが、そのうちでも、炭素系自己組織的線状構造体のカーボンナノチューブ（ＣａｒｂｏｎＮａｎｏＴｕｂｅ：ＣＮＴ）が、その魅力的な物性から注目を集めており、このカーボンナノチューブのエレクトロニクスへの応用としては、半導体集積回路装置における配線が挙げられる。 In recent years, nanotechnology has attracted attention. Among them, carbon nanotubes (Carbon Nano Tubes: CNT), which are carbon-based self-organizing linear structures, are attracting attention because of their attractive properties. Application of nanotubes to electronics includes wiring in semiconductor integrated circuit devices.

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。 The carbon nanotube has a diameter of approximately sub-nano to several tens of nanometers, and can grow up to several hundreds of μm in length.

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１０⁶Ａ／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くという特徴がある。 Carbon nanotubes have a one-dimensional electronic property due to shape anisotropy, so that electrons flow by ballistic conduction, and the maximum current density is 10 ⁶ A / cm ² , which allows a current 100 times or more per unit area to flow. The characteristic is that the resistance to electromigration increases.

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。 Therefore, the current density flowing through the wiring increases with the miniaturization of the device structure and the wiring, but the use of such carbon nanotubes as the wiring makes it possible to greatly exceed the limit of the conventional Cu wiring.

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）。
特開２００２−３２９７２３号公報 Specifically, a via wiring is formed with carbon nanotubes, or an electric field is applied during growth to control the growth direction, and carbon nanotubes are grown in the direction of the electric field to form a lateral wiring layer. It has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
JP 2002-329723 A

しかし、電界印加による横方向配線の形成方法においては、電界印加手段が必要になるとともに一度の成長においては一方向に延在する配線しか形成できず、複雑なパターンの配線を形成するためには複数回の工程が必要になるとともに、電界印加方向をその都度変更する必要があり、製造工程が複雑化するという問題がある。 However, in the method of forming a lateral wiring by applying an electric field, an electric field applying means is required, and only one wiring extending in one direction can be formed in one growth. There are problems that a plurality of processes are required and the electric field application direction needs to be changed each time, which complicates the manufacturing process.

また、所定の箇所にカーボンナノチューブを選択成長させるためには、触媒パターンを形成する必要があるため、この点でも製造工程が複雑化すると同時に、触媒金属が汚染されカーボンナノチューブの成長に甚大な影響を与えるという問題がある。 In addition, in order to selectively grow carbon nanotubes at a predetermined location, it is necessary to form a catalyst pattern. This also complicates the manufacturing process, and at the same time, the catalyst metal is contaminated and has a significant effect on the growth of carbon nanotubes. There is a problem of giving.

したがって、本発明は、製造工程を複雑化することなく、カーボンナノチューブ配線を任意の成長方向に成長させることを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to grow a carbon nanotube wiring in an arbitrary growth direction without complicating the manufacturing process.

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。
なお、図における符号１は、層間絶縁膜等の下地絶縁膜である。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、カーボンナノチューブ配線を備えた電子デバイスにおいて、底面を除く全面が触媒４で覆われた導電体ブロック２から所定の方向のみに成長するカーボンナノチューブ配線を備えた電子デバイスにおいて、カーボンナノチューブ配線が延在しない方向において触媒４と導電体ブロック２との間に成長抑制マスク３が設けられていることを特徴とする。 FIG. 1 is a diagram illustrating the basic configuration of the present invention. Means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG.
In the figure, reference numeral 1 denotes a base insulating film such as an interlayer insulating film.
To solve the Figure 1 reference above problems, the present invention is an electronic device with a carbon nanotube wires, carbon nanotubes grow from the conductor block 2 over the entire surface is covered with a catalyst 4, excluding the bottom surface only in a predetermined direction An electronic device provided with wiring is characterized in that a growth suppression mask 3 is provided between the catalyst 4 and the conductor block 2 in a direction in which the carbon nanotube wiring does not extend.

この様に、成長抑制マスク３を触媒４と導電体との間に設けることによって、触媒４をパターン加工することなく且つ成長時に電界を印加することなく、任意の方向にカーボンナノチューブ配線を成長させることができ、微細化に伴う高電流密度化に対応することが可能になる。
なお、本発明におけるナノチューブとは不純物等が含まれたカーボンナノチューブも含むものである。 In this manner, by providing the growth suppression mask 3 between the catalyst 4 and the conductor, the carbon nanotube wiring is grown in an arbitrary direction without patterning the catalyst 4 and without applying an electric field during the growth. Therefore, it becomes possible to cope with the high current density accompanying the miniaturization.
Note that the nanotubes in the present invention is intended to include carbon nanotubes include not pure, and the like.

この場合、導電体ブロック２は、全体がＴｉ或いはＴｉＮでも良いが、例えば、Ｃｕからなる導電体ブロック２の少なくとも底面を除く表面にＴｉまたはＴｉＮを設けても良いものであり、それによって、低抵抗の大きな導電体ブロック２を用いたカーボンナノチューブ配線の形成が可能になる。
また、成長抑制マスク３の材料としては、Ｍｏが好適である。 In this case, the entire conductor block 2 may be Ti or TiN. For example, Ti or TiN may be provided on the surface excluding at least the bottom surface of the conductor block 2 made of Cu. It becomes possible to form a carbon nanotube wiring using the conductive block 2 having a large resistance.
Further, Mo is suitable as a material for the growth suppression mask 3.

或いは、成長方向の下地膜厚依存性を利用することによって、成長抑制マスク３を用いることなくカーボンナノチューブ配線の延在する方向をＴｉからなる導電体ブロック２の２０ｎｍ以下の幅の方向にすることができる。 Alternatively, by using the base film thickness dependency of the growth direction, the extending direction of the carbon nanotube wiring is made the direction of the width of 20 nm or less of the conductor block 2 made of Ti without using the growth suppression mask 3. It is Ru can.

また、いずれの場合においても、触媒４は薄く成膜した後に加熱することによって表面張力によって粒子状（島状）にしても良く、或いは、最初から粒子状の触媒４を塗布・散布しても良い。 In any case, the catalyst 4 may be formed into a thin film (island shape) by surface tension by heating after being thinly formed, or the particulate catalyst 4 may be applied and dispersed from the beginning. good.

また、製造方法としては、導電体ブロック２の所定の表面に成長抑制マスク３を形成したのち、底面を除く全面を触媒４で覆い、電界を印加しない状態でカーボンナノチューブ５，６を成長させるだけで良い。
なお、層間絶縁膜上の触媒微粒子からは下地依存性によりカーボンナノチューブは形成されないため、特に除去する必要はない。 Also, as a manufacturing method, after forming the growth suppression mask 3 on a predetermined surface of the conductor block 2, the entire surface except the bottom surface is covered with the catalyst 4, and the carbon nanotubes 5 and 6 are grown without applying an electric field. Good.
Since the carbon nanotubes are not formed from the catalyst fine particles on the interlayer insulating film due to the base dependency, it is not particularly necessary to remove them.

この場合の成長抑制マスク３は、導電体ブロック２を形成する前の導電体層上に全面に成長抑制材料層を堆積させたのち、導電体ブロック２の形成工程において同時に形成しても良いし、或いは、導電体ブロック２の底面を除く全面に成長抑制材料層を堆積させたのち、選択的に除去することによって形成しても良い。 The growth suppression mask 3 in this case may be formed at the same time as the step of forming the conductor block 2 after depositing a growth suppression material layer on the entire surface of the conductor layer before forming the conductor block 2. Alternatively, the growth suppressing material layer may be deposited on the entire surface except the bottom surface of the conductor block 2 and then selectively removed.

或いは、一方向の幅が２０ｎｍ以下で且つ他方向の幅が５０ｎｍ以上のＴｉからなる導電体ブロック２の底面を除く全面を触媒４で覆い、電界を印加しない状態でカーボンナノチューブ５，６を成長させても良いものであり、成長方向の下地膜厚依存性によって、幅が狭い方向に沿ってカーボンナノチューブ５，６を選択成長させることができ、成長抑制マスク３を設ける工程を省略することができる。 Alternatively, the carbon nanotubes 5 and 6 are grown in a state where an electric field is not applied by covering the entire surface except the bottom surface of the conductor block 2 made of Ti having a width in one direction of 20 nm or less and a width in the other direction of 50 nm or more. The carbon nanotubes 5 and 6 can be selectively grown along the narrow direction due to the dependency of the growth direction on the underlying film thickness, and the step of providing the growth suppression mask 3 can be omitted. it can.

本発明では、カーボンナノチューブの成長方向の下地依存性を利用して、成長抑制マスク或いは膜厚依存性を利用することによって、電界を印加することなく且つ触媒をパターン化することなく、カーボンナノチューブを任意の方向に成長させることができ、製造工程の簡素化と任意形状の配線パターンの形成が容易になる。 In the present invention, by utilizing the substrate dependency of the growth direction of the carbon nanotube, the carbon nanotube can be formed without applying an electric field and patterning the catalyst by utilizing the growth suppression mask or the film thickness dependency. It can be grown in any direction, and it becomes easy to simplify the manufacturing process and form a wiring pattern having an arbitrary shape.

本発明は、Ｔｉ等の導電体材料からなる導電体ブロックの所定の表面にＭｏ等の金属からなる成長抑制マスクを形成したのち、底面を除く全面をＣｏ等の触媒で覆い、電界を印加しない状態でＣＶＤ法、好適には熱ＣＶＤ法によってカーボンナノチューブを成長抑制マスクを設けなかった面から成長させるものである。 In the present invention, after a growth suppression mask made of a metal such as Mo is formed on a predetermined surface of a conductor block made of a conductive material such as Ti, the entire surface except the bottom surface is covered with a catalyst such as Co so that no electric field is applied. In this state, the carbon nanotube is grown from the surface on which the growth suppression mask is not provided by a CVD method, preferably a thermal CVD method.

或いは、一方向の幅が他方向の幅より狭いＴｉ等の導電体材料からなる導電体ブロックの底面を除く全面をＣｏ等の触媒で覆い、カーボンナノチューブの成長方向の下地膜厚依存性を利用して電界を印加しない状態でカーボンナノチューブを幅が狭い方向に沿って選択的に成長させるものである。 Alternatively, the entire surface except for the bottom of a conductor block made of a conductive material such as Ti whose width in one direction is narrower than the width in the other direction is covered with a catalyst such as Co, and the dependence of the carbon nanotube growth direction on the underlying film thickness is used. Thus, the carbon nanotubes are selectively grown along the direction of narrow width without applying an electric field.

ここで、図２及び図３を参照して、本発明の実施例１のカーボンナノチューブ配線の形成方法を説明する。
なお、各図において断面図と平面図を同時に図示する場合もある（以下同じ）。
図２参照
まず、下層電極１１と接続するビア配線１２を埋め込んだ層間絶縁膜１３の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１４を堆積させる。
次いで、レジストパターン１５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１６を形成する。 Here, with reference to FIG.2 and FIG.3, the formation method of the carbon nanotube wiring of Example 1 of this invention is demonstrated.
In each figure, a cross-sectional view and a plan view may be shown simultaneously (the same applies hereinafter).
See Figure 2
First, a Ti film 14 having a thickness of, for example, 100 nm is deposited on the entire surface of the interlayer insulating film 13 in which the via wiring 12 connected to the lower layer electrode 11 is buried, using a sputtering method.
Next, by performing ion milling using the resist pattern 15 as a mask, a Ti block 16 having a width in a direction of forming a wiring of 20 nm or less, for example, 10 nm, and a width in a direction not forming a wiring of 50 nm or more, for example, 50 nm is formed. To do.

図３参照
次いで、レジストパターン１５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、１〜３ｎｍのＣｏ膜１７を全面に蒸着し、次いで、Ｔｉブロック１６の近傍のみを被覆するようにエッチングする。 See Figure 3
Next, after removing the resist pattern 15, a Co film 17 having a thickness of, for example, 1 to 3 nm serving as a catalyst is deposited on the entire surface by sputtering, and then only the vicinity of the Ti block 16 is covered. Etch like so.

次いで、内部を１×１０^-3Ｐａ程度の高真空にしたチャンバー内で、例えば、５１０℃においてＨ₂によりＴｉブロック１６を形成した基板をクリーニングしたのち、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。 Next, after cleaning the substrate on which the Ti block 16 is formed with H _{2 at} 510 ° C., for example, at 510 ° C. in a chamber where the inside is at a high vacuum of about 1 × 10 ⁻³ Pa, the carbon nanotubes are formed using hot filament CVD. Do growth.

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、幅が１０ｎｍの方向に沿ってＴｉブロック１６からカーボンナノチューブ１８，１９が成長し、このカーボンナノチューブ１８，１９の長さは成長時間によって決まる。
この場合のカーボンナノチューブ１８，１９は、触媒の状態にもよるが、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。 At this time, when growth is performed at a substrate temperature of 540 ° C. in a state where a mixed gas having a flow ratio of acetylene: Ar = 1: 9 is flowed to a total pressure of 1 kPa, the width from the Ti block 16 extends along the direction of 10 nm in width. Carbon nanotubes 18 and 19 grow, and the length of the carbon nanotubes 18 and 19 is determined by the growth time.
The carbon nanotubes 18 and 19 in this case are multi-walled carbon nanotubes having a diameter of approximately 5 to 30 nm, although depending on the state of the catalyst.

ここで、図４を参照してカーボンナノチューブの成長方向の下地導電体の膜厚依存性を簡単に説明する。
図４参照
図４は、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１０分間カーボンナノチューブを成長させた場合のカーボンナノチューブの長さのＴｉ膜膜厚依存性を示す図であり、この条件下では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。 Here, the dependence of the carbon nanotube growth direction on the thickness of the underlying conductor will be briefly described with reference to FIG.
See Figure 4
FIG. 4 shows the dependence of the length of carbon nanotubes on the thickness of the Ti film when a 2.5 nm Co film is formed on the Ti film and carbon nanotubes are grown for 10 minutes at a growth temperature of 540 ° C. Under these conditions, the length of the carbon nanotubes decreases as the thickness of the Ti film increases, and the carbon nanotubes do not grow beyond 20 nm.

この様なカーボンナノチューブの成長方向の下地導電体の膜厚依存性は、下地導電体の種類によって異なり、Ｔｉの場合には顕著に表れるが、ＴｉＮの場合にはカーボンナノチューブの成長方向にＴｉＮ膜の膜厚依存性は見られない。 The film thickness dependence of the underlying conductor in the growth direction of carbon nanotubes varies depending on the type of underlying conductor, and is noticeable in the case of Ti, but in the case of TiN, the TiN film extends in the growth direction of the carbon nanotube. No film thickness dependency is observed.

このように、本発明の実施例１においては、カーボンナノチューブの成長方向の下地導電体の膜厚依存性を利用しているので、触媒をパターニングすることなく、且つ、成長時に電界を印加することなくカーボンナノチューブを任意の方向に成長させることができる。 Thus, in Example 1 of the present invention, since the film thickness dependence of the underlying conductor in the growth direction of the carbon nanotubes is used, an electric field is applied during the growth without patterning the catalyst. Carbon nanotubes can be grown in any direction.

したがって、幅の狭い方向が異なる複数のＴｉブロックを設けておくことによって、一度の成長工程において、複数の異なった方向に延在するカーボンナノチューブ配線を同時に形成することができる。 Therefore, by providing a plurality of Ti blocks having different narrow directions, a plurality of carbon nanotube wirings extending in different directions can be simultaneously formed in a single growth process.

次に、図５及び図６を参照して、本発明の実施例２のカーボンナノチューブ配線の形成方法を説明する。
図５参照
まず、下層電極１１と接続するビア配線１２を埋め込んだ層間絶縁膜１３の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１４を堆積させる。
次いで、レジストパターン２０をマスクとしてイオンミリングを施すことによって例えば、１０ｎｍ×１０ｎｍのＴｉブロック２１を形成する。 Next, with reference to FIGS. 5 and 6, a method of forming the carbon nanotube wiring of Example 2 of the present invention will be described.
See Figure 5
First, a Ti film 14 having a thickness of, for example, 100 nm is deposited on the entire surface of the interlayer insulating film 13 in which the via wiring 12 connected to the lower layer electrode 11 is buried by using a sputtering method.
Next, by performing ion milling using the resist pattern 20 as a mask, for example, a Ti block 21 of 10 nm × 10 nm is formed.

次いで、レジストパターン２０を除去したのち、スパッタリング法を用いて全面に厚さが、例えば、５ｎｍの成長抑制膜となるＭｏ膜２２を形成する。 Next, after removing the resist pattern 20, a Mo film 22 is formed on the entire surface using a sputtering method to be a growth suppressing film having a thickness of, for example, 5 nm.

図６参照
次いで、新たなレジストパターン（図示を省略）をマスクとして成長させたい方向の面に付着しているＭｏ膜２２をイオンミリング法によって選択的に除去する。
ここでは、互いに接する２つの側壁面及び頂面にＭｏ膜２２を残存させた場合を示す。なお、Ｍｏ膜を頂面だけに残存させる場合は、予めＴｉ膜上全面にＭｏ膜を形成してブロックを形成することにより、後者のパターニング及びイオンミリングによる除去を省略することができる。 See FIG.
Next, the Mo film 22 adhering to the surface in the direction of growth is selectively removed by ion milling using a new resist pattern (not shown) as a mask.
Here, a case where the Mo film 22 is left on the two side wall surfaces and the top surface in contact with each other is shown. When the Mo film is left only on the top surface, the latter removal by patterning and ion milling can be omitted by previously forming the Mo film on the entire surface of the Ti film to form a block.

次いで、レジストパターンを除去したのち、スパッタリング法を用いて触媒となる厚さが、例えば、１〜３ｎｍのＣｏ膜２３を全面に蒸着し、次いで、Ｔｉブロック２１の近傍のみを被覆するようにパターニングする。 Next, after removing the resist pattern, a Co film 23 having a thickness of, for example, 1 to 3 nm as a catalyst is deposited on the entire surface by sputtering, and then patterned so as to cover only the vicinity of the Ti block 21. To do.

以降は上記の実施例１と全く同様に、内部を１×１０^-3Ｐａ程度の高真空にしたチャンバー内で、例えば、５１０℃においてＨ₂によりＴｉブロック２１を形成した基板をクリーニングしたのち、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。 Thereafter, in the same manner as in Example 1 above, after cleaning the substrate on which the Ti block 21 is formed with H _{2 at} 510 ° C., for example, in a chamber whose interior is evacuated to about 1 × 10 ⁻³ Pa, Carbon nanotubes are grown using a hot filament CVD method.

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、Ｍｏ膜２２が下地に残存する面からの成長は抑制されて、Ｔｉブロック２１のＭｏ膜２２を除去した面からカーボンナノチューブ２４，２５が成長し、このカーボンナノチューブ２４，２５の長さは成長時間によって決まる。 At this time, when a gas mixture of acetylene: Ar = 1: 9 is flowed to grow the substrate at a temperature of 540 ° C. in a state where the total pressure is 1 kPa, the Mo film 22 grows from the surface remaining on the base. The carbon nanotubes 24 and 25 grow from the surface of the Ti block 21 from which the Mo film 22 is removed, and the lengths of the carbon nanotubes 24 and 25 are determined by the growth time.

このように、本発明の実施例２においては、成長抑制膜を選択的に設けているので、触媒をパターニングすることなく、且つ、成長時に電界を印加することなくカーボンナノチューブを任意の方向に成長させることができる。
また、成長抑制膜は任意の箇所で除去可能であるので、一つのＴｉブロック２１から互いに直交する方向に延在するカーボンナノチューブ配線を同時に形成することができる。 As described above, in Example 2 of the present invention, since the growth suppression film is selectively provided, the carbon nanotubes are grown in any direction without patterning the catalyst and without applying an electric field during the growth. Can be made.
Further, since the growth suppression film can be removed at an arbitrary position, carbon nanotube wirings extending in a direction perpendicular to each other from one Ti block 21 can be formed simultaneously.

次に、図７及び図８を参照して、本発明の実施例３のカーボンナノチューブ配線の形成方法を説明する。
図７参照
まず、下層電極１１と接続するビア配線１２を埋め込んだ層間絶縁膜１３の全面にスパッタリング法を用いて厚さが、例えば、１００ｎｍのＴｉＮ膜２６及び厚さが、例えば、５ｎｍのＭｏ膜２７を順次堆積させる。 Next, with reference to FIGS. 7 and 8, a method of forming a carbon nanotube wiring of Example 3 of the present invention will be described.
See FIG.
First, a TiN film 26 having a thickness of, for example, 100 nm and a Mo film 27 having a thickness of, for example, 5 nm are formed on the entire surface of the interlayer insulating film 13 in which the via wiring 12 connected to the lower electrode 11 is embedded. Deposit sequentially.

次いで、レジストパターン２８をマスクとしてイオンミリングを施すことによって例えば、１００ｎｍ×１００ｎｍのＴｉＮブロック２９とその上のＭｏマスク３０を形成する。 Next, by performing ion milling using the resist pattern 28 as a mask, for example, a 100 nm × 100 nm TiN block 29 and a Mo mask 30 thereon are formed.

図８参照
次いで、レジストパターン２８を除去したのち、スパッタリング法を用いて全面に厚さが、例えば、５ｎｍのＣｏ膜３１を蒸着し、次いで、ＴｉＮブロック２９の近傍のみを被覆するようにパターニングする。 See FIG.
Next, after removing the resist pattern 28, a Co film 31 having a thickness of, for example, 5 nm is deposited on the entire surface by sputtering, and then patterned so as to cover only the vicinity of the TiN block 29.

以降は上記の実施例１と全く同様に、内部を１×１０^-3Ｐａ程度の高真空にしたチャンバー内で、例えば、５１０℃においてＨ₂によりＴｉＮブロック２９を形成した基板をクリーニングしたのち、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。 Thereafter, in exactly the same way as in Example 1 above, after cleaning the substrate on which the TiN block 29 was formed with H _{2 at} 510 ° C., for example, in a chamber whose inside was made a high vacuum of about 1 × 10 ⁻³ Pa, Carbon nanotubes are grown using a hot filament CVD method.

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、Ｍｏマスク３０が存在する頂面からの成長は抑制されて、ＴｉＮブロック２９の４つの側壁面からカーボンナノチューブ３２〜３５が成長し、このカーボンナノチューブ３２〜３５の長さは成長時間によって決まる。 At this time, when a gas mixture of acetylene: Ar = 1: 9 is flowed and the total pressure is 1 kPa, and the substrate temperature is 540 ° C., the growth from the top surface where the Mo mask 30 exists is performed. As a result, carbon nanotubes 32 to 35 grow from the four side wall surfaces of the TiN block 29, and the length of the carbon nanotubes 32 to 35 is determined by the growth time.

このように、本発明の実施例３においても、成長抑制膜を選択的に設けているので、触媒をパターニングすることなく、且つ、成長時に電界を印加することなくカーボンナノチューブを任意の方向に成長させることができる。 Thus, also in Example 3 of the present invention, since the growth suppression film is selectively provided, the carbon nanotubes are grown in any direction without patterning the catalyst and without applying an electric field during the growth. Can be made.

また、ＴｉＮには成長方向の膜厚依存性はないので、ＴｉＮブロック２９を長方形状に形成しても、４方向に同じ成長速度でカーボンナノチューブ３２〜３５が成長することになる。
また、比較的大きなブロックを形成してもカーボンナノチューブの成長が可能であるので、電源ラインをカーボンナノチューブで形成する場合に有効となる。 Further, since TiN has no film thickness dependency in the growth direction, even if the TiN block 29 is formed in a rectangular shape, the carbon nanotubes 32 to 35 grow at the same growth rate in the four directions.
Moreover, since carbon nanotubes can be grown even if a relatively large block is formed, this is effective when the power supply line is formed of carbon nanotubes.

次に、図９及び図１０を参照して、本発明の実施例４のカーボンナノチューブ配線の形成方法を説明する。
図９参照
まず、下層電極１１と接続するビア配線１２を埋め込んだ層間絶縁膜１３の全面にスパッタリング法を用いて厚さが、例えば、１００ｎｍのＣｕ膜３６を堆積させる。 Next, with reference to FIGS. 9 and 10, a method of forming a carbon nanotube wiring of Example 4 of the present invention will be described.
See FIG.
First, a Cu film 36 having a thickness of, for example, 100 nm is deposited on the entire surface of the interlayer insulating film 13 in which the via wiring 12 connected to the lower layer electrode 11 is buried, using a sputtering method.

次いで、レジストパターン３７をマスクとしてイオンミリングを施すことによって例えば、１００ｎｍ×１００ｎｍのＣｕブロック３８を形成する。 Next, by performing ion milling using the resist pattern 37 as a mask, for example, a 100 nm × 100 nm Cu block 38 is formed.

次いで、レジストパターン３７を除去したのち、スパッタリング法を用いて全面に厚さが、例えば、５ｎｍのＴａ膜３９、厚さが、例えば、５ｎｍのＴｉＮ膜４０、及び、厚さが、例えば、５ｎｍのＭｏ膜４１を順次堆積させる。 Next, after removing the resist pattern 37, a sputtering method is used to form a Ta film 39 having a thickness of, for example, 5 nm, a TiN film 40 having a thickness of, for example, 5 nm, and a thickness of, for example, 5 nm. The Mo film 41 is sequentially deposited.

図１０参照
次いで、新たなレジストパターン（図示を省略）をマスクとして成長させたい方向の面に付着しているＭｏ膜４１をイオンミリング法によって選択的に除去する。
ここでは、互いに接する２つの側壁面及び頂面にＭｏ膜４１を残存させた場合を示す。 See FIG.
Next, the Mo film 41 adhering to the surface in the direction of growth is selectively removed by ion milling using a new resist pattern (not shown) as a mask.
Here, a case where the Mo film 41 is left on the two side wall surfaces and the top surface in contact with each other is shown.

次いで、レジストパターンを除去したのち、スパッタリング法を用いて触媒となる厚さが、例えば、１〜３ｎｍのＣｏ膜４２を全面に蒸着し、次いで、Ｃｕブロック３８の近傍のみを被覆するようにパターニングする。 Next, after removing the resist pattern, a Co film 42 having a thickness of, for example, 1 to 3 nm as a catalyst is deposited on the entire surface by sputtering, and then patterned so as to cover only the vicinity of the Cu block 38. To do.

以降は上記の実施例１と全く同様に、内部を１×１０^-3Ｐａ程度の高真空にしたチャンバー内で、例えば、５１０℃においてＨ₂によりＣｕブロック３８を形成した基板をクリーニングしたのち、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。 Thereafter, in the same manner as in Example 1 above, after cleaning the substrate on which the Cu block 38 was formed with H _{2 at} 510 ° C., for example, in a chamber whose inside was made a high vacuum of about 1 × 10 ⁻³ Pa, Carbon nanotubes are grown using a hot filament CVD method.

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、Ｍｏ膜４１が残存する面からの成長は抑制されて、Ｍｏ膜４１が除去された２つの側壁面からカーボンナノチューブ４３，４４が成長し、このカーボンナノチューブ４３，４４の長さは成長時間によって決まる。 At this time, if growth is performed at a substrate temperature of 540 ° C. with a mixed gas having a flow ratio of acetylene: Ar = 1: 9 and a total pressure of 1 kPa, growth from the surface where the Mo film 41 remains is suppressed. Thus, carbon nanotubes 43 and 44 grow from the two side wall surfaces from which the Mo film 41 has been removed, and the lengths of the carbon nanotubes 43 and 44 are determined by the growth time.

このように、本発明の実施例４においては、導電体ブロックとして、Ｔｉ等より比抵抗の小さなＣｕを用いているので、配線全体の抵抗を低減することができる。
また、直接成長下地となるのは厚さが、例えば、５ｎｍのＴｉＮ膜であるので比較的大きなブロックを形成してもカーボンナノチューブの成長が可能であり、電源ラインをカーボンナノチューブで形成する場合に有効となる。 Thus, in Example 4 of the present invention, Cu having a specific resistance smaller than that of Ti or the like is used as the conductor block, so that the resistance of the entire wiring can be reduced.
The direct growth base is, for example, a 5 nm thick TiN film, so that carbon nanotubes can be grown even if a relatively large block is formed. It becomes effective.

次に、図１１及び図１２を参照して、本発明の実施例５のカーボンナノチューブ配線の形成方法を説明する。
図１１参照
まず、下層電極１１と接続するビア配線１２を埋め込んだ層間絶縁膜１３の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１４を堆積させる。 Next, with reference to FIGS. 11 and 12, a method of forming a carbon nanotube wiring of Example 5 of the present invention will be described.
See FIG.
First, a Ti film 14 having a thickness of, for example, 100 nm is deposited on the entire surface of the interlayer insulating film 13 in which the via wiring 12 connected to the lower layer electrode 11 is buried, using a sputtering method.

次いで、レジストパターン４５をマスクとしてイオンミリングを施すことによって例えば、１００ｎｍ×１００ｎｍのＴｉブロック４６を形成する。 Next, by performing ion milling using the resist pattern 45 as a mask, for example, a 100 nm × 100 nm Ti block 46 is formed.

次いで、レジストパターン４５を除去したのち、Ｎ₂ガス中で熱窒化を行うことによってＴｉブロック４６の表面に厚さが、例えば、５ｎｍのＴｉＮ膜４７を形成する。 Next, after removing the resist pattern 45, thermal nitridation is performed in N ₂ gas to form a TiN film 47 having a thickness of, for example, 5 nm on the surface of the Ti block 46.

図１２参照
次いで、スパッタリング法を用いて全面に厚さが、例えば、５ｎｍのＭｏ膜４８を順次堆積させたのち、新たなレジストパターン（図示を省略）をマスクとして成長させたい方向の面に付着しているＭｏ膜４８をイオンミリング法によって選択的に除去する。
ここでは、互いに接する２つの側壁面及び頂面にＭｏ膜４８を残存させた場合を示す。 See FIG.
Next, after a Mo film 48 having a thickness of, for example, 5 nm is sequentially deposited on the entire surface by sputtering, the new resist pattern (not shown) is attached to the surface in the direction in which it is desired to grow as a mask. The Mo film 48 is selectively removed by ion milling.
Here, a case where the Mo film 48 is left on the two side wall surfaces and the top surface in contact with each other is shown.

次いで、レジストパターンを除去したのち、スパッタリング法を用いて触媒となる厚さが、例えば、１〜３ｎｍのＣｏ膜４９を全面に蒸着し、次いで、Ｔｉブロック４６の近傍のみを被覆するようにパターニングする。 Next, after removing the resist pattern, a Co film 49 having a thickness of, for example, 1 to 3 nm as a catalyst is deposited on the entire surface by sputtering, and then patterned so as to cover only the vicinity of the Ti block 46. To do.

以降は上記の実施例１と全く同様に、内部を１×１０^-3Ｐａ程度の高真空にしたチャンバー内で、例えば、５１０℃においてＨ₂によりＴｉブロック４６を形成した基板をクリーニングしたのち、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。 Thereafter, exactly the same as in Example 1 above, after cleaning the substrate on which the Ti block 46 was formed with H _{2 at} 510 ° C., for example, in a chamber whose interior was made a high vacuum of about 1 × 10 ⁻³ Pa, Carbon nanotubes are grown using a hot filament CVD method.

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、Ｍｏ膜４８が残存する面からの成長は抑制されて、Ｍｏ膜４８が除去された２つの側壁面からカーボンナノチューブ５０，５１が成長し、このカーボンナノチューブ５０，５１の長さは成長時間によって決まる。 At this time, if growth is performed at a substrate temperature of 540 ° C. with a mixed gas of acetylene: Ar = 1: 9 flowing at a total pressure of 1 kPa, growth from the surface where the Mo film 48 remains is suppressed. Then, carbon nanotubes 50 and 51 grow from the two side wall surfaces from which the Mo film 48 has been removed, and the lengths of the carbon nanotubes 50 and 51 are determined by the growth time.

このように、本発明の実施例５においては、導電体ブロックとして、Ｔｉを用いているが、表面にＴｉＮ膜を設けているので、直接成長下地となるのは厚さが、例えば、５ｎｍのＴｉＮ膜であり、比較的大きなＴｉブロックを形成してもＴｉの有する成長方向の膜厚依存性を考慮することなくカーボンナノチューブの成長が可能になる。 As described above, in Example 5 of the present invention, Ti is used as the conductor block, but since the TiN film is provided on the surface, the direct growth base is a thickness of, for example, 5 nm. Even if a relatively large Ti block is formed, a carbon nanotube can be grown without considering the film thickness dependence in the growth direction of Ti.

次に、図１３乃至図１５を参照して、本発明の実施例６のカーボンナノチューブ配線の形成方法を説明する。
図１３参照
まず、下層電極１１と接続するビア配線１２を埋め込んだ層間絶縁膜１３の全面にスパッタリング法を用いて厚さが、例えば、１００ｎｍのＣｕ膜３６を堆積させる。 Next, with reference to FIGS. 13 to 15, a method for forming a carbon nanotube wiring of Example 6 of the present invention will be described.
See FIG.
First, a Cu film 36 having a thickness of, for example, 100 nm is deposited on the entire surface of the interlayer insulating film 13 in which the via wiring 12 connected to the lower layer electrode 11 is buried by using a sputtering method.

次いで、レジストパターン３７をマスクとしてイオンミリングを施すことによって例えば、１００ｎｍ×１００ｎｍのＣｕブロック５２〜５７を略等間隔に形成する。 Next, by performing ion milling using the resist pattern 37 as a mask, for example, 100 nm × 100 nm Cu blocks 52 to 57 are formed at substantially equal intervals.

図１４参照
次いで、レジストパターン３７を除去したのち、スパッタリング法を用いて全面に厚さが、例えば、５ｎｍのＴａ膜５８、厚さが、例えば、５ｎｍのＴｉＮ膜５９、及び、厚さが、例えば、５ｎｍのＭｏ膜６０を順次堆積させる。 See FIG.
Next, after removing the resist pattern 37, a Ta film 58 having a thickness of, for example, 5 nm, a TiN film 59 having a thickness of, for example, 5 nm, and a thickness of, for example, 5 nm are formed by sputtering. The Mo film 60 is sequentially deposited.

次いで、新たなレジストパターン（図示を省略）をマスクとして成長させたい方向の面に付着しているＭｏ膜６０をイオンミリング法によって選択的に除去する。 Next, the Mo film 60 adhering to the surface in the direction of growth is selectively removed by an ion milling method using a new resist pattern (not shown) as a mask.

図１５参照
次いで、レジストパターンを除去したのち、スパッタリング法を用いて触媒となる厚さが、例えば、１〜３ｎｍのＣｏ膜６１を全面に蒸着し、次いで、Ｃｕブロック５２〜５７の近傍のみを被覆するようにパターニングする。 See FIG.
Next, after removing the resist pattern, a Co film 61 having a thickness of, for example, 1 to 3 nm as a catalyst is deposited on the entire surface by sputtering, and then only the vicinity of the Cu blocks 52 to 57 is covered. To pattern.

以降は上記の実施例１と全く同様に、内部を１×１０^-3Ｐａ程度の高真空にしたチャンバー内で、例えば、５１０℃においてＨ₂によりＣｕブロック５２〜５７を形成した基板をクリーニングしたのち、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ことによって、各Ｃｕブロック５２〜５７を中継点とした一連のカーボンナノチューブ配線６２が形成される。 Thereafter, in exactly the same manner as in Example 1 above, the substrate on which the Cu blocks 52 to 57 were formed with H _{2 at} 510 ° C., for example, was cleaned in a chamber whose inside was made a high vacuum of about 1 × 10 ⁻³ Pa. After that, by growing the carbon nanotubes using the hot filament CVD method, a series of carbon nanotube wirings 62 using the Cu blocks 52 to 57 as relay points are formed.

このように、本発明の実施例６においては、複数のＣｕブロック５２〜５７を略等間隔に形成することによって、複雑で長い配線を短時間で形成することが可能になる。 As described above, in the sixth embodiment of the present invention, it is possible to form a complicated and long wiring in a short time by forming the plurality of Cu blocks 52 to 57 at substantially equal intervals.

次に、図１６及び図１７を参照して、本発明の実施例７のカーボンナノチューブ配線の形成方法を説明する。
図１６参照
まず、下層電極１１と接続するビア配線１２を埋め込んだ層間絶縁膜１３の全面にスパッタリング法を用いて厚さが、例えば、１００ｎｍのＣｕ膜３６を堆積させる。 Next, with reference to FIGS. 16 and 17, a method of forming the carbon nanotube wiring of Example 7 of the present invention will be described.
See FIG.
First, a Cu film 36 having a thickness of, for example, 100 nm is deposited on the entire surface of the interlayer insulating film 13 in which the via wiring 12 connected to the lower layer electrode 11 is buried, using a sputtering method.

次いで、新たなレジストパターン（図示を省略）をマスクとして成長させたい方向の面に付着しているＭｏ膜４１をイオンミリング法によって選択的に除去する。
ここでは、Ｃｕブロック３８の頂面と、互いに隣接する２つの側壁面からＭｏ膜４１を除去した場合を示す。 Next, the Mo film 41 adhering to the surface in the direction of growth is selectively removed by ion milling using a new resist pattern (not shown) as a mask.
Here, a case where the Mo film 41 is removed from the top surface of the Cu block 38 and two side wall surfaces adjacent to each other is shown.

図１７参照
次いで、レジストパターンを除去したのち、スパッタリング法を用いて触媒となる厚さが、例えば、１〜３ｎｍのＣｏ膜４２を全面に蒸着し、次いで、Ｃｕブロック３８の近傍のみを被覆するようにパターニングする。 See FIG.
Next, after removing the resist pattern, a Co film 42 having a thickness of, for example, 1 to 3 nm as a catalyst is deposited on the entire surface by sputtering, and then patterned so as to cover only the vicinity of the Cu block 38. To do.

以降は上記の実施例１と全く同様に、内部を１×１０^-3Ｐａ程度の高真空にしたチャンバー内で、例えば、５１０℃においてＨ₂によりＣｕブロック３８を形成した基板をクリーニングしたのち、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ことによって、Ｃｕブロック３８の２つの側壁にカーボンナノチューブ４３，４４を成長させてカーボンナノチューブ配線にするとともに、Ｃｕブロック３８の頂面にもカーボンナノチューブ６３を成長させてビア配線とする。 Thereafter, in the same manner as in Example 1 above, after cleaning the substrate on which the Cu block 38 was formed with H _{2 at} 510 ° C., for example, in a chamber whose inside was made a high vacuum of about 1 × 10 ⁻³ Pa, By growing the carbon nanotubes using the hot filament CVD method, the carbon nanotubes 43 and 44 are grown on the two side walls of the Cu block 38 to form the carbon nanotube wiring, and the carbon nanotubes are also formed on the top surface of the Cu block 38. 63 is grown to form via wiring.

このように、本発明の実施例７においては、横方向配線をビア配線を同時に形成しているので、多層配線構造の製造工程が簡素化される。 Thus, in the seventh embodiment of the present invention, since the lateral wiring and the via wiring are simultaneously formed, the manufacturing process of the multilayer wiring structure is simplified.

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、触媒はＣｏに限られるものではなく、Ｎｉ或いはＦｅ等の他の金属を用いても良いものである。
因に、Ｎｉを触媒として用いた場合には、Ｃｏを用いた場合に比べて下地となるＴｉ膜を厚く形成してもカーボンナノチューブの成長が可能になる。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the configurations and conditions described in the embodiments, and various modifications can be made, and the catalyst is limited to Co. Instead, other metals such as Ni or Fe may be used.
Incidentally, when Ni is used as a catalyst, carbon nanotubes can be grown even when a Ti film serving as a base is formed thicker than when Co is used.

また、上記の各実施例においては、触媒となるＣｏを１〜３ｎｍの厚さに成膜し熱処理をすることにより表面張力によって粒子状（島状）の触媒としているが、最初から微粒子状の触媒を塗布・散布しても良いものであり、さらには、触媒粒子を有機溶媒に分散した分散液を塗布或いは噴霧によって導電体ブロックの表面に付着させても良いものである。 In each of the above embodiments, the catalyst Co is formed in a thickness of 1 to 3 nm and heat-treated to form a particulate (island) catalyst by surface tension. A catalyst may be applied and dispersed, and a dispersion in which catalyst particles are dispersed in an organic solvent may be applied or sprayed on the surface of the conductor block.

また、上記の各実施例においては、触媒をスパッタリング法で堆積しているが、スパッタリング法に限られるものではなく、ＭＢＥ（モレキュラー・ビームエピタキシャル成長）法、ＥＢ（電子ビーム）成長法、或いは、微粒子法を用いても良いものである。 In each of the above embodiments, the catalyst is deposited by the sputtering method. However, the present invention is not limited to the sputtering method, and the MBE (Molecular Beam Epitaxial Growth) method, the EB (Electron Beam) growth method, or the fine particles are used. The law may be used.

また、上記の実施例５においては、Ｔｉブロックの表面に設けるＴｉＮ膜を熱窒化によって形成しているが、ＴｉＮ膜は熱窒化膜に限られるものではなく、スパッタリング法等によって成膜しても良いものである。 In Example 5 described above, the TiN film provided on the surface of the Ti block is formed by thermal nitridation. However, the TiN film is not limited to the thermal nitride film, and may be formed by sputtering or the like. It ’s good.

また、上記の実施例４においては、Ｃｕブロックの表面をＴｉＮ膜で被覆しているが、ＴｉＮ膜に限られるものではなく、Ｔｉ膜で被覆しても良いものであり、その場合には、Ｔｉ膜の成長方向依存性を考慮して膜厚は２０ｎｍ以下、好適には１０ｎｍ以下にすることが望ましい。 In Example 4 above, the surface of the Cu block is covered with a TiN film, but is not limited to a TiN film, and may be covered with a Ti film. Considering the growth direction dependence of the Ti film, the film thickness is desirably 20 nm or less, preferably 10 nm or less.

また、上記の各実施例においては、導電体ブロックをＴｉ、ＴｉＮ、或いは、Ｃｕによって構成しているが、これらの材料に限られるものではなく、実施例４のように表面をＴｉＮ等で覆う場合には、どのような導電体を用いても良いものである。 In each of the above embodiments, the conductor block is made of Ti, TiN, or Cu, but is not limited to these materials, and the surface is covered with TiN or the like as in the fourth embodiment. In such a case, any conductor may be used.

また、上記の各実施例においては、導電体ブロックを形成するための導電体層をスパッタリング法で形成しているが、スパッタリング法に限られるものではなく、ＥＢ法、ＭＢＥ法或いはメッキ法によって成膜しても良いものである。 In each of the above embodiments, the conductor layer for forming the conductor block is formed by the sputtering method, but is not limited to the sputtering method, and is formed by the EB method, MBE method, or plating method. A film may be formed.

また、上記の各実施例においては、成長抑制膜をＭｏで構成しているが、Ｍｏ膜に限られるものではなく、２０ｎｍ以上の膜厚のＴｉ膜を成長抑制膜として用いても良いものである。 In each of the above embodiments, the growth suppression film is made of Mo. However, the present invention is not limited to the Mo film, and a Ti film having a thickness of 20 nm or more may be used as the growth suppression film. is there.

また、上記の各実施例においては、カーボンナノチューブの成長方法としてホットフィラメントＣＶＤ法を用いているが、必ずしもホットフィラメントＣＶＤ法である必要はなく、通常の熱ＣＶＤ法或いはプラズマＣＶＤ法を用いても良いものである。 In each of the above embodiments, the hot filament CVD method is used as the carbon nanotube growth method. However, the hot filament CVD method is not necessarily used, and a normal thermal CVD method or plasma CVD method may be used. It ’s good.

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）底面を除く全面が触媒４で覆われた導電体ブロック２から所定の方向のみに成長するカーボンナノチューブ配線を備えた電子デバイスにおいて、前記カーボンナノチューブ配線が延在しない方向において前記触媒４と前記導電体ブロック２との間に成長抑制マスク３が設けられていることを特徴とするカーボンナノチューブ配線を備えた電子デバイス。
（付記２）上記導電体ブロック２の少なくとも底面を除く表面が、ＴｉまたはＴｉＮで構成されるとともに、上記成長抑制マスク３がＭｏで構成されることを特徴とする付記１記載のカーボンナノチューブ配線を備えた電子デバイス。
（付記３）底面を除く全面が触媒４で覆われたＴｉからなる導電体ブロック２から所定の方向のみに成長するカーボンナノチューブ配線を備えた電子デバイスにおいて、前記カーボンナノチューブ配線が延在する方向の導電体ブロック２の幅が２０ｎｍ以下であり、且つ、前記カーボンナノチューブ配線が延在しない方向の導電体ブロック２の幅が５０ｎｍ以上であることを特徴とするカーボンナノチューブ配線を備えた電子デバイス。
（付記４）上記触媒４が層状であることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載のカーボンナノチューブ配線を備えた電子デバイス。
（付記５）上記触媒４が粒子状であることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１に記載のカーボンナノチューブ配線を備えた電子デバイス。
（付記６）導電体ブロック２の所定の表面に成長抑制マスク３を形成したのち、底面を除く全面を触媒４で覆う工程と、電界を印加しない状態でカーボンナノチューブ５，６を成長させることによって、前記成長抑制マスク３を形成しない面を起点にしてカーボンナノチューブ５，６を選択的に成長させる工程とを有することを特徴とするカーボンナノチューブ配線を備えた電子デバイスの製造方法。
（付記７）上記成長抑制マスク３は、上記導電体ブロック２を形成する前の導電体層上に全面に成長抑制材料層を堆積させたのち、前記導電体ブロック２の形成工程において同時に形成されることを特徴とする付記６記載のカーボンナノチューブ配線を備えた電子デバイスの製造方法。
（付記８）上記成長抑制マスク３は、上記導電体ブロック２の底面を除く全面に成長抑制材料層を堆積させたのち、選択的に除去することによって形成されることを特徴とする付記６記載のカーボンナノチューブ配線を備えた電子デバイスの製造方法。
（付記９）一方向の幅が２０ｎｍ以下で且つ他方向の幅が５０ｎｍ以上のＴｉからなる導電体ブロック２の底面を除く全面を触媒４で覆う工程と、電界を印加しない状態でカーボンナノチューブ５，６を成長させることによって、前記２０ｎｍ以下の幅の方向に沿ってカーボンナノチューブ５，６を選択的に成長させる工程とを有することを特徴とするカーボンナノチューブ配線を備えた電子デバイスの製造方法。 The detailed features of the present invention will be described again with reference to FIG. 1 again.
Again, in an electronic device with a carbon nanotube wires to grow the entire surface of a conductor block 2 which is covered with the catalyst 4 only in a predetermined direction with the exception of FIG. 1 reference (Note 1) a bottom, the carbon nanotube wire does not extend An electronic device having a carbon nanotube wiring, wherein a growth suppression mask 3 is provided between the catalyst 4 and the conductor block 2 in a direction.
(Supplementary note 2) The carbon nanotube wiring according to supplementary note 1, wherein the surface of the conductor block 2 excluding at least the bottom is made of Ti or TiN, and the growth suppression mask 3 is made of Mo. Electronic device with.
(Additional remark 3) In the electronic device provided with the carbon nanotube wiring which grows only in a predetermined direction from the conductor block 2 made of Ti covered with the catalyst 4 on the entire surface except the bottom surface, the carbon nanotube wiring extends in the extending direction. the width of the conductor block 2 is not less 20nm or less, and an electronic device with a carbon nanotube wires, wherein the width of the carbon nanotube wires extend to not the direction of the conductor block 2 is 50nm or more.
(Additional remark 4 ) The said catalyst 4 is a layer form, The electronic device provided with the carbon nanotube wiring of any one of Additional remark 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned.
(Additional remark 5 ) The said catalyst 4 is a particulate form, The electronic device provided with the carbon nanotube wiring of any one of Additional remark 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary Note 6) After forming the growth suppression mask 3 on the predetermined surface of the conductor block 2, a step of covering the entire surface except the bottom surface in the catalyst 4, by growing carbon nanotubes 5,6 in a state that no electric field is applied And a step of selectively growing the carbon nanotubes 5 and 6 starting from a surface on which the growth suppression mask 3 is not formed. A method of manufacturing an electronic device having a carbon nanotube wiring.
(Supplementary Note 7) The growth suppression mask 3 is formed at the same time as the formation of the conductor block 2 after depositing a growth suppression material layer on the entire surface of the conductor layer before forming the conductor block 2. The manufacturing method of the electronic device provided with the carbon nanotube wiring of Additional remark 6 characterized by the above-mentioned.
(Supplementary Note 8) The growth suppression mask 3, after depositing a growth inhibiting material layer on the entire surface except the bottom surface of the conductor block 2, wherein Appendix 6, characterized in that it is formed by selectively removing A method for manufacturing an electronic device having a carbon nanotube wiring.
(Supplementary Note 9) a step of covering with the catalyst 4 on the entire surface except the bottom surface of the conductor block 2 where the width of and the other direction in one direction width of 20nm or less is formed of 50nm or more Ti, carbon nanotubes in a state in which no electric field is applied 5 , 6, by selectively growing the carbon nanotubes 5 and 6 along the width direction of 20 nm or less, a method for manufacturing an electronic device having a carbon nanotube wiring.

本発明の活用例としては、半導体集積回路装置における多層配線構造が典型的なものであるが、半導体集積回路装置に限られるものではなく、液晶表示装置或いは強誘電体を用いた光デバイス等の他の電子デバイスの配線構造にも適用されるものである。 As a utilization example of the present invention, a multilayer wiring structure in a semiconductor integrated circuit device is typical, but the invention is not limited to a semiconductor integrated circuit device, and a liquid crystal display device or an optical device using a ferroelectric is used. The present invention is also applied to the wiring structure of other electronic devices.

本発明の原理的構成の説明図である。It is explanatory drawing of the fundamental structure of this invention. 本発明の実施例１のカーボンナノチューブ配線の途中までの形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process to the middle of the carbon nanotube wiring of Example 1 of this invention. 本発明の実施例１のカーボンナノチューブ配線の図２以降の形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process after FIG. 2 of the carbon nanotube wiring of Example 1 of this invention. カーボンナノチューブの成長の下地膜厚依存性の説明図である。It is explanatory drawing of the base film thickness dependence of the growth of a carbon nanotube. 本発明の実施例２のカーボンナノチューブ配線の途中までの形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process to the middle of the carbon nanotube wiring of Example 2 of this invention. 本発明の実施例２のカーボンナノチューブ配線の図５以降の形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process after FIG. 5 of the carbon nanotube wiring of Example 2 of this invention. 本発明の実施例３のカーボンナノチューブ配線の途中までの形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process to the middle of the carbon nanotube wiring of Example 3 of this invention. 本発明の実施例３のカーボンナノチューブ配線の図７以降の形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process after FIG. 7 of the carbon nanotube wiring of Example 3 of this invention. 本発明の実施例４のカーボンナノチューブ配線の途中までの形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process to the middle of the carbon nanotube wiring of Example 4 of this invention. 本発明の実施例４のカーボンナノチューブ配線の図９以降の形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process after FIG. 9 of the carbon nanotube wiring of Example 4 of this invention. 本発明の実施例５のカーボンナノチューブ配線の途中までの形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process to the middle of the carbon nanotube wiring of Example 5 of this invention. 本発明の実施例５のカーボンナノチューブ配線の図１１以降の形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process after FIG. 11 of the carbon nanotube wiring of Example 5 of this invention. 本発明の実施例６のカーボンナノチューブ配線の途中までの形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process to the middle of the carbon nanotube wiring of Example 6 of this invention. 本発明の実施例６のカーボンナノチューブ配線の図１３以降の途中までの形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process to the middle after FIG. 13 of the carbon nanotube wiring of Example 6 of this invention. 本発明の実施例６のカーボンナノチューブ配線の図１４以降の形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process after FIG. 14 of the carbon nanotube wiring of Example 6 of this invention. 本発明の実施例７のカーボンナノチューブ配線の途中までの形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process to the middle of the carbon nanotube wiring of Example 7 of this invention. 本発明の実施例７のカーボンナノチューブ配線の図１６以降の形成工程の説明図である。It is explanatory drawing of the formation process after FIG. 16 of the carbon nanotube wiring of Example 7 of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１下地絶縁膜
２導電体ブロック
３成長抑制マスク
４触媒
５ナノチューブ
６ナノチューブ
１１下層電極
１２ビア配線
１３層間絶縁膜
１４Ｔｉ膜
１５レジストパターン
１６Ｔｉブロック
１７Ｃｏ膜
１８カーボンナノチューブ
１９カーボンナノチューブ
２０レジストパターン
２１Ｔｉブロック
２２Ｍｏ膜
２３Ｃｏ膜
２４カーボンナノチューブ
２５カーボンナノチューブ
２６ＴｉＮ膜
２７Ｍｏ膜
２８レジストパターン
２９ＴｉＮブロック
３０Ｍｏマスク
３１Ｃｏ膜
３２〜３５カーボンナノチューブ
３６Ｃｕ膜
３７レジストパターン
３８Ｃｕブロック
３９Ｔａ膜
４０ＴｉＮ膜
４１Ｍｏ膜
４２Ｃｏ膜
４３カーボンナノチューブ
４４カーボンナノチューブ
４５レジストパターン
４６Ｔｉブロック
４７ＴｉＮ膜
４８Ｍｏ膜
４９Ｃｏ膜
５０カーボンナノチューブ
５１カーボンナノチューブ
５２〜５７Ｃｕブロック
５８Ｔａ膜
５９ＴｉＮ膜
６０Ｍｏ膜
６１Ｃｏ膜
６２カーボンナノチューブ配線
６３カーボンナノチューブ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base insulating film 2 Conductor block 3 Growth suppression mask 4 Catalyst 5 Nanotube 6 Nanotube 11 Lower layer electrode 12 Via wiring 13 Interlayer insulating film 14 Ti film 15 Resist pattern 16 Ti block 17 Co film 18 Carbon nanotube 19 Carbon nanotube 20 Resist pattern 21 Ti block 22 Mo film 23 Co film 24 Carbon nanotube 25 Carbon nanotube 26 TiN film 27 Mo film 28 Resist pattern 29 TiN block 30 Mo mask 31 Co film 32 to 35 Carbon nanotube 36 Cu film 37 Resist pattern 38 Cu block 39 Ta film 40 TiN film 41 Mo film 42 Co film 43 Carbon nanotube 44 Carbon nanotube 45 Resist pattern 46 Ti block 47 TiN film 48 Mo film 49 C Film 50 of carbon nanotubes 51 of carbon nanotubes 52 to 57 Cu block 58 Ta film 59 TiN film 60 Mo film 61 Co film 62 carbon nanotube wires 63 carbon nanotubes

Claims

底面を除く全面が触媒で覆われた導電体ブロックから所定の方向のみに成長するカーボンナノチューブ配線を備えた電子デバイスにおいて、前記カーボンナノチューブ配線が延在しない方向において前記触媒と前記導電体ブロックとの間に成長抑制マスクが設けられていることを特徴とするカーボンナノチューブを備えた電子デバイス。 In an electronic device provided with a carbon nanotube wiring that grows only in a predetermined direction from a conductor block whose entire surface except the bottom is covered with a catalyst, the catalyst and the conductor block are arranged in a direction in which the carbon nanotube wiring does not extend. An electronic device comprising carbon nanotubes, characterized in that a growth suppression mask is provided therebetween.

底面を除く全面が触媒で覆われたＴｉからなる導電体ブロックから所定の方向のみに成長するカーボンナノチューブ配線を備えた電子デバイスにおいて、前記カーボンナノチューブ配線が延在する方向の導電体ブロックの幅が２０ｎｍ以下であり、且つ、前記カーボンナノチューブ配線が延在しない方向の導電体ブロックの幅が５０ｎｍ以上であることを特徴とするカーボンナノチューブを備えた電子デバイス。 In an electronic device provided with a carbon nanotube wiring that grows only in a predetermined direction from a conductor block made of Ti whose entire surface except the bottom surface is covered with a catalyst, the width of the conductor block in the direction in which the carbon nanotube wiring extends is An electronic device provided with carbon nanotubes , wherein the width of a conductor block in a direction in which the carbon nanotube wiring does not extend is 50 nm or more .

導電体ブロックの所定の表面に成長抑制マスクを形成したのち、底面を除く全面を触媒で覆う工程と、電界を印加しない状態でカーボンナノチューブを成長させることによって、前記成長抑制マスクを形成しない面を起点にしてカーボンナノチューブを選択的に成長させる工程とを有することを特徴とするカーボンナノチューブを備えた電子デバイスの製造方法。 After forming the growth suppression mask in a predetermined surface of the conductor block, the step of covering the entire surface except the bottom surface in the catalyst, by growing carbon nanotubes in a state in which no electric field is applied, the surface not forming the growth suppression mask And a method of selectively growing carbon nanotubes from a starting point, and a method of manufacturing an electronic device including carbon nanotubes.

一方向の幅が２０ｎｍ以下で且つ他方向の幅が５０ｎｍ以上であるＴｉからなる導電体ブロックの底面を除く全面を触媒で覆う工程と、電界を印加しない状態でカーボンナノチューブを成長させることによって、前記２０ｎｍ以下の幅の方向に沿ってカーボンナノチューブを選択的に成長させる工程とを有することを特徴とするカーボンナノチューブを備えた電子デバイスの製造方法。 A step of covering the entire surface of the catalyst excluding the bottom surface of the conductor block unidirectional width made of Ti or less in and the other direction of the width of 50nm or more 20 nm, by growing carbon nanotubes in a state in which no electric field is applied, method of manufacturing an electronic device with a carbon nanotube, characterized in that a step of selectively growing the carbon nanotubes in the direction of the 20nm or less width.