JP2003142679A - 光電子集積回路装置 - Google Patents
光電子集積回路装置Info
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- JP2003142679A JP2003142679A JP2001337766A JP2001337766A JP2003142679A JP 2003142679 A JP2003142679 A JP 2003142679A JP 2001337766 A JP2001337766 A JP 2001337766A JP 2001337766 A JP2001337766 A JP 2001337766A JP 2003142679 A JP2003142679 A JP 2003142679A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 光電子集積回路装置に関し、ＣＮＴ層の抵抗
値を充分に低く維持できるようにして配線を低抵抗化し
た光電子集積回路装置を実現し、また、ＣＮＴ層を受光
素子として動作させることができる光電子集積回路装置
を実現する。 【解決手段】 カーボン・ナノチューブからなるビア５
に光を入射させ得る位置に半導体発光素子７が配設され
ている。
値を充分に低く維持できるようにして配線を低抵抗化し
た光電子集積回路装置を実現し、また、ＣＮＴ層を受光
素子として動作させることができる光電子集積回路装置
を実現する。 【解決手段】 カーボン・ナノチューブからなるビア５
に光を入射させ得る位置に半導体発光素子７が配設され
ている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、少なくともカーボ
ンナノチューブからなる配線や受光素子、及び、それ等
を活性化する発光素子を組み込んだ光電子集積回路装置
に関する。
ンナノチューブからなる配線や受光素子、及び、それ等
を活性化する発光素子を組み込んだ光電子集積回路装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、微細集積回路装置に於いて、放
熱が不十分であることに起因する金属配線の断線が問題
になっているのであるが、近年、金属に比較して１０倍
以上も熱伝導率が高いカーボン・ナノチューブ（ｃａｂ
ｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ：ＣＮＴ）を配線のビアに用い
る発明がなされている（特願２００１−１３５３２２を
参照）。
熱が不十分であることに起因する金属配線の断線が問題
になっているのであるが、近年、金属に比較して１０倍
以上も熱伝導率が高いカーボン・ナノチューブ（ｃａｂ
ｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ：ＣＮＴ）を配線のビアに用い
る発明がなされている（特願２００１−１３５３２２を
参照）。
【０００３】然しながら、ＣＮＴは、その炭素原子の周
期構造に依って金属（エネルギ・バンド・ギャップ：
０、電気抵抗率：５×１０-6〔Ωｃｍ〕）から半導体
（エネルギ・バンド・ギャップ：０．４〔ｅＶ〕、電気
抵抗率：２〜３〔Ωｃｍ〕）まで様々な性質を示す旨の
特徴をもつ為、金属的なＣＮＴのみを選択的に形成する
ことは困難であり、ＣＮＴ全体の電気抵抗が高くなって
しまう旨の問題があった。
期構造に依って金属（エネルギ・バンド・ギャップ：
０、電気抵抗率：５×１０-6〔Ωｃｍ〕）から半導体
（エネルギ・バンド・ギャップ：０．４〔ｅＶ〕、電気
抵抗率：２〜３〔Ωｃｍ〕）まで様々な性質を示す旨の
特徴をもつ為、金属的なＣＮＴのみを選択的に形成する
ことは困難であり、ＣＮＴ全体の電気抵抗が高くなって
しまう旨の問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明では、ＣＮＴ層
の抵抗値を充分に低く維持できるようにして配線を低抵
抗化した光電子集積回路装置を実現し、また、ＣＮＴ層
を受光素子として動作させることができる光電子集積回
路装置を実現する。
の抵抗値を充分に低く維持できるようにして配線を低抵
抗化した光電子集積回路装置を実現し、また、ＣＮＴ層
を受光素子として動作させることができる光電子集積回
路装置を実現する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に依る光電子集積
回路装置に於いては、ＣＮＴ層を形成した基板上、或い
は、その近傍に在る基板上に光がＣＮＴ層に到達し得る
範囲に位置して半導体発光素子を形成することが基本に
なっている。
回路装置に於いては、ＣＮＴ層を形成した基板上、或い
は、その近傍に在る基板上に光がＣＮＴ層に到達し得る
範囲に位置して半導体発光素子を形成することが基本に
なっている。
【０００６】前記したように、ＣＮＴは、大きい場合に
は０．４〔ｅＶ〕程度のエネルギ・バンド・ギャップを
もつことが知られているが、２〜３×１０-1〔ｅＶ〕程
度の光を与えることで、全てのＣＮＴに於いてキャリヤ
が増加し、低い電気抵抗を実現することができる。
は０．４〔ｅＶ〕程度のエネルギ・バンド・ギャップを
もつことが知られているが、２〜３×１０-1〔ｅＶ〕程
度の光を与えることで、全てのＣＮＴに於いてキャリヤ
が増加し、低い電気抵抗を実現することができる。
【０００７】ＣＮＴは、与える光の強度に依って電気抵
抗が変化する為、受光素子として用いることができ、基
板上の光配線や基板間の光配線に於ける受光素子として
も機能させることができる。
抗が変化する為、受光素子として用いることができ、基
板上の光配線や基板間の光配線に於ける受光素子として
も機能させることができる。
【０００８】ＣＮＴは基板上に半導体的性質のみをもつ
もの或いは金属的性質のみをもつものを軸方向に揃えて
バンドルした構造に形成することはできず、また、ＣＮ
Ｔの形成方法や形成条件を変化させた場合、軸方向で性
質が変化し、一部が半導体的性質を示し、また、一部が
金属的性質を示すものが形成されるのであるが、本発明
では、そのようなＣＮＴであっても、軸方向に揃えてバ
ンドルして、低抵抗の配線、或いは、受光素子として動
作させることができる。
もの或いは金属的性質のみをもつものを軸方向に揃えて
バンドルした構造に形成することはできず、また、ＣＮ
Ｔの形成方法や形成条件を変化させた場合、軸方向で性
質が変化し、一部が半導体的性質を示し、また、一部が
金属的性質を示すものが形成されるのであるが、本発明
では、そのようなＣＮＴであっても、軸方向に揃えてバ
ンドルして、低抵抗の配線、或いは、受光素子として動
作させることができる。
【０００９】前記手段を採ることに依り、高い熱伝導率
のＣＮＴを含む配線を更に低抵抗化した配線、或いは、
ＣＮＴからなる受光素子などを備えた光電子集積回路装
置を容易に実現することができる。
のＣＮＴを含む配線を更に低抵抗化した配線、或いは、
ＣＮＴからなる受光素子などを備えた光電子集積回路装
置を容易に実現することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１は本発明に於ける実施の形態
１である光電子集積回路装置を表す要部切断側面図であ
る。
１である光電子集積回路装置を表す要部切断側面図であ
る。
【００１１】図に於いて、１は基板、２は絶縁膜、３は
共通下部電極、４は絶縁膜、５はＣＮＴビア、６はＣＮ
Ｔ用上部電極、７は半導体発光素子、７Ａは半導体発光
素子の半導体部分、７Ｂは半導体発光素子の上部電極、
８は半導体発光素子７からの光をそれぞれ示している。
共通下部電極、４は絶縁膜、５はＣＮＴビア、６はＣＮ
Ｔ用上部電極、７は半導体発光素子、７Ａは半導体発光
素子の半導体部分、７Ｂは半導体発光素子の上部電極、
８は半導体発光素子７からの光をそれぞれ示している。
【００１２】図から明らかであるが、実施の形態１で
は、金属からなる共通下部電極３の表面一部に垂直に配
向し、層間絶縁膜４に依ってバンドルされた状態でＣＮ
Ｔビア５が形成され、ＣＮＴビア５の頂面には金属から
なるＣＮＴ用上部電極６が設けられ、且つ、所要方向へ
延在する。
は、金属からなる共通下部電極３の表面一部に垂直に配
向し、層間絶縁膜４に依ってバンドルされた状態でＣＮ
Ｔビア５が形成され、ＣＮＴビア５の頂面には金属から
なるＣＮＴ用上部電極６が設けられ、且つ、所要方向へ
延在する。
【００１３】この場合、ＣＮＴビア５を構成するＣＮＴ
は、単層ＣＮＴ、多層ＣＮＴの何れであっても良く、ま
た、それ等が混在していても良く、更にまた、ＣＮＴは
半導体的性質及び金属的性質の何れの性質をもっていて
も良く、それ等の性質が部分的に混在していても良い。
は、単層ＣＮＴ、多層ＣＮＴの何れであっても良く、ま
た、それ等が混在していても良く、更にまた、ＣＮＴは
半導体的性質及び金属的性質の何れの性質をもっていて
も良く、それ等の性質が部分的に混在していても良い。
【００１４】ここで、半導体発光素子７を駆動して発光
させ、その光をＣＮＴビア５に入射させると、ＣＮＴビ
ア５を構成するＣＮＴのうち、金属的性質をもったＣＮ
Ｔ、或いは、ＣＮＴの半導体的性質をもった部分に於け
るキャリヤが増加し、ＣＮＴビア５に於ける電気抵抗は
低下し、従って、光電子集積回路装置に於ける配線全体
の抵抗を低下させることができる。
させ、その光をＣＮＴビア５に入射させると、ＣＮＴビ
ア５を構成するＣＮＴのうち、金属的性質をもったＣＮ
Ｔ、或いは、ＣＮＴの半導体的性質をもった部分に於け
るキャリヤが増加し、ＣＮＴビア５に於ける電気抵抗は
低下し、従って、光電子集積回路装置に於ける配線全体
の抵抗を低下させることができる。
【００１５】このように、ＣＮＴビア５は、半導体発光
素子７からの光が入射すると、流れる電流が増大するの
で、受光素子として動作させることもできる。尚、実施
の形態１は本発明に於ける基本的な素子の１箇分を図示
して説明したものであり、これを多数配列した構成にす
ることは任意である。
素子７からの光が入射すると、流れる電流が増大するの
で、受光素子として動作させることもできる。尚、実施
の形態１は本発明に於ける基本的な素子の１箇分を図示
して説明したものであり、これを多数配列した構成にす
ることは任意である。
【００１６】図２は本発明に於ける実施の形態２である
光電子集積回路装置を表す要部平面図であり、図１に於
いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意
味を持つものとする。
光電子集積回路装置を表す要部平面図であり、図１に於
いて用いた記号と同記号は同部分を示すか或いは同じ意
味を持つものとする。
【００１７】実施の形態２では、１個の半導体発光素子
７を中心に配置し、それを取り囲むように複数のＣＮＴ
ビア５を配置してあり、（Ａ）では複数のＣＮＴビア５
が共通のＣＮＴ用上部電極６で結ばれ、（Ｂ）は複数の
ＣＮＴビア５がそれぞれ別個のＣＮＴ用上部電極６を備
えている。
７を中心に配置し、それを取り囲むように複数のＣＮＴ
ビア５を配置してあり、（Ａ）では複数のＣＮＴビア５
が共通のＣＮＴ用上部電極６で結ばれ、（Ｂ）は複数の
ＣＮＴビア５がそれぞれ別個のＣＮＴ用上部電極６を備
えている。
【００１８】図３乃至図５は本発明に於ける実施の形態
２の光電子集積回路装置を作製する工程を説明する為の
工程要所に於ける光電子集積回路装置を表す要部切断側
面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。
２の光電子集積回路装置を作製する工程を説明する為の
工程要所に於ける光電子集積回路装置を表す要部切断側
面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ説明する。
【００１９】図３（Ａ）参照
（１）ＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｕｒ ｄｅ
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を適用することに依り、Ｓｉから
なる基板１１上にＳｉＯ2 からなる絶縁膜１２を形成す
る。
ｐｏｓｉｔｉｏｎ）法を適用することに依り、Ｓｉから
なる基板１１上にＳｉＯ2 からなる絶縁膜１２を形成す
る。
【００２０】（２）スパッタリング法を適用することに
依り、絶縁膜１２上にＣｕ／Ａｌからなる共通下部電極
１３を形成する。
依り、絶縁膜１２上にＣｕ／Ａｌからなる共通下部電極
１３を形成する。
【００２１】（３）ＣＶＤ法を適用することに依り、共
通下部電極１３上にＳｉＯ2 からなる絶縁膜１４を形成
する。
通下部電極１３上にＳｉＯ2 からなる絶縁膜１４を形成
する。
【００２２】図３（Ｂ）参照
（４）リソグラフィ技術を適用することに依り、絶縁膜
１４のエッチングを行って半導体発光素子形成予定部分
に開口１４Ａを形成して共通下部電極１３の一部を表出
させる。
１４のエッチングを行って半導体発光素子形成予定部分
に開口１４Ａを形成して共通下部電極１３の一部を表出
させる。
【００２３】（５）再びリソグラフィ技術を適用するこ
とに依り、開口１４Ａ内に表出された共通下部電極１３
及びその下地の絶縁膜１２のエッチングを行って開口１
２Ａを形成して基板１１の一部を表出させる。尚、この
開口１２Ａは、半導体発光素子を構成する半導体層をエ
ピタキシャル成長させる際のシードとして基板１１の一
部を表出させることが目的であることから、開口１４Ａ
に比較して小さくて良い。
とに依り、開口１４Ａ内に表出された共通下部電極１３
及びその下地の絶縁膜１２のエッチングを行って開口１
２Ａを形成して基板１１の一部を表出させる。尚、この
開口１２Ａは、半導体発光素子を構成する半導体層をエ
ピタキシャル成長させる際のシードとして基板１１の一
部を表出させることが目的であることから、開口１４Ａ
に比較して小さくて良い。
【００２４】図４（Ａ）参照
（６）選択エピタキシャル成長法を適用することに依
り、開口１２Ａ及び１４Ａ内に半導体発光素子を構成す
る為に必要な活性層を含む半導体部分、例えばクラッド
層、活性層、クラッド層、キャップ層を成長させる。
尚、図に於いては、この半導体発光素子を構成する為の
半導体部分を記号１７Ａで指示してあり、また、記号１
７Ｂは活性層を指示している。
り、開口１２Ａ及び１４Ａ内に半導体発光素子を構成す
る為に必要な活性層を含む半導体部分、例えばクラッド
層、活性層、クラッド層、キャップ層を成長させる。
尚、図に於いては、この半導体発光素子を構成する為の
半導体部分を記号１７Ａで指示してあり、また、記号１
７Ｂは活性層を指示している。
【００２５】図４（Ｂ）参照
（７）リソグラフィ技術を適用することに依り、ＣＮＴ
ビア形成予定部分に開口をもつレジスト膜１８をマスク
として絶縁膜１４のエッチングを行って開口１４Ｂを形
成して共通下部電極１３の一部を表出させる。
ビア形成予定部分に開口をもつレジスト膜１８をマスク
として絶縁膜１４のエッチングを行って開口１４Ｂを形
成して共通下部電極１３の一部を表出させる。
【００２６】（８）スパッタリング法を適用することに
依り、コバルト（Ｃｏ）からなる触媒膜１９を形成す
る。尚、この工程に於いては、スパッタリング法に代え
て真空蒸着法を適用することができ、また、触媒膜１９
の材料としてはＣｏに代えてニッケル（Ｎｉ）や鉄（Ｆ
ｅ）を用いることもできる。
依り、コバルト（Ｃｏ）からなる触媒膜１９を形成す
る。尚、この工程に於いては、スパッタリング法に代え
て真空蒸着法を適用することができ、また、触媒膜１９
の材料としてはＣｏに代えてニッケル（Ｎｉ）や鉄（Ｆ
ｅ）を用いることもできる。
【００２７】（９）レジスト剥離液中に浸漬してレジス
ト膜１８及び不要な触媒膜１９と共に除去する。これに
依り、触媒膜１９は開口１４Ｂ内の共通下部電極１３上
に形成されたもののみが残る。
ト膜１８及び不要な触媒膜１９と共に除去する。これに
依り、触媒膜１９は開口１４Ｂ内の共通下部電極１３上
に形成されたもののみが残る。
【００２８】図５（Ａ）参照
（１０）プラズマＣＶＤ法を適用することに依り、触媒
膜１９上にＣＮＴを成長させて開口１４Ｂを埋めるビア
２１を形成する。尚、この工程に於いては、プラズマＣ
ＶＤ法に代えて熱ＣＶＤ法を適用することができる。
膜１９上にＣＮＴを成長させて開口１４Ｂを埋めるビア
２１を形成する。尚、この工程に於いては、プラズマＣ
ＶＤ法に代えて熱ＣＶＤ法を適用することができる。
【００２９】図５（Ｂ）参照
（１１）スパッタリング法及びリソグラフィ技術を適用
することに依り、半導体発光素子の上部電極１７Ｃ及び
ＣＮＴ用上部電極２３を形成する。尚、共通下部電極１
３、活性層１７Ｂを含む諸半導体層１７Ａ、上部電極１
７Ｃからなる半導体発光素子を記号１７で表す。
することに依り、半導体発光素子の上部電極１７Ｃ及び
ＣＮＴ用上部電極２３を形成する。尚、共通下部電極１
３、活性層１７Ｂを含む諸半導体層１７Ａ、上部電極１
７Ｃからなる半導体発光素子を記号１７で表す。
【００３０】前記のようにして作製した光電子集積回路
装置の半導体発光素子１７を発光させてＣＮＴビア２１
を照射したところ、ＣＮＴビア２１の電気抵抗を低くす
ることができた。
装置の半導体発光素子１７を発光させてＣＮＴビア２１
を照射したところ、ＣＮＴビア２１の電気抵抗を低くす
ることができた。
【００３１】
【発明の効果】本発明に依る光電子集積回路装置に於い
ては、カーボン・ナノチューブからなる電極或いは配線
に光を入射させ得る位置に半導体発光素子が配設されて
いる。
ては、カーボン・ナノチューブからなる電極或いは配線
に光を入射させ得る位置に半導体発光素子が配設されて
いる。
【００３２】前記構成を採ることに依り、高い熱伝導率
のＣＮＴを含む配線を更に低抵抗化した電極や配線、或
いは、ＣＮＴからなる受光素子などを備えた光電子集積
回路装置を容易に実現することができる。
のＣＮＴを含む配線を更に低抵抗化した電極や配線、或
いは、ＣＮＴからなる受光素子などを備えた光電子集積
回路装置を容易に実現することができる。
【図１】本発明に於ける実施の形態１である光電子集積
回路装置を表す要部切断側面図である。
回路装置を表す要部切断側面図である。
【図２】本発明に於ける実施の形態２である光電子集積
回路装置を表す要部平面図である。
回路装置を表す要部平面図である。
【図３】本発明に於ける実施の形態２の光電子集積回路
装置を作製する工程を説明する為の工程要所に於ける光
電子集積回路装置を表す要部切断側面図である。
装置を作製する工程を説明する為の工程要所に於ける光
電子集積回路装置を表す要部切断側面図である。
【図４】本発明に於ける実施の形態２の光電子集積回路
装置を作製する工程を説明する為の工程要所に於ける光
電子集積回路装置を表す要部切断側面図である。
装置を作製する工程を説明する為の工程要所に於ける光
電子集積回路装置を表す要部切断側面図である。
【図５】本発明に於ける実施の形態２の光電子集積回路
装置を作製する工程を説明する為の工程要所に於ける光
電子集積回路装置を表す要部切断側面図である。
装置を作製する工程を説明する為の工程要所に於ける光
電子集積回路装置を表す要部切断側面図である。
１ 基板
２ 絶縁膜
３ 共通下部電極
４ 絶縁膜
５ ＣＮＴビア
６ ＣＮＴ用上部電極
７ 半導体発光素子
７Ａ 半導体発光素子の半導体部分
７Ｂ 半導体発光素子の上部電極
８ 光
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 29/06 ６０１ Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｐ
31/0248 31/08 Ｆ
Ｆターム(参考） 4M118 AA10 AB05 CA14 CA40 CB14
EA01 FC02 FC18
5F033 HH00 JJ00 KK08 KK11 PP12
PP15 QQ09 QQ37 RR04 SS11
VV08 VV09
5F088 AA11 AB01 EA09
Claims (3)
- 【請求項１】カーボン・ナノチューブからなる電極或い
は配線に光を入射させ得る位置に半導体発光素子が配設
されてなることを特徴とする光電子集積回路装置。 - 【請求項２】単層或いは多層のカーボン・ナノチューブ
が絶縁層に形成された開口内にバンドルされた構造をな
していることを特徴とする請求項１記載の光電子集積回
路装置。 - 【請求項３】バンドルされたカーボン・ナノチューブが
下層の電極或いは配線と上層の電極或いは配線とを結ぶ
ビアを構成していることを特徴とする請求項２記載の光
電子集積回路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001337766A JP2003142679A (ja) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | 光電子集積回路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001337766A JP2003142679A (ja) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | 光電子集積回路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003142679A true JP2003142679A (ja) | 2003-05-16 |
Family
ID=19152358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001337766A Withdrawn JP2003142679A (ja) | 2001-11-02 | 2001-11-02 | 光電子集積回路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003142679A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006060227A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 集積炭素ナノチューブセンサ |
| JP2007531243A (ja) * | 2003-07-07 | 2007-11-01 | ゲルコアー リミテッド ライアビリティ カンパニー | ナノチューブ領域を用いて熱ヒートシンク作用を補助する電子デバイス及びその製造方法 |
-
2001
- 2001-11-02 JP JP2001337766A patent/JP2003142679A/ja not_active Withdrawn
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007531243A (ja) * | 2003-07-07 | 2007-11-01 | ゲルコアー リミテッド ライアビリティ カンパニー | ナノチューブ領域を用いて熱ヒートシンク作用を補助する電子デバイス及びその製造方法 |
| JP4754483B2 (ja) * | 2003-07-07 | 2011-08-24 | ルミネイション リミテッド ライアビリティ カンパニー | ナノチューブ領域を用いて熱ヒートシンク作用を補助する電子デバイス及びその製造方法 |
| JP2006060227A (ja) * | 2004-08-20 | 2006-03-02 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 集積炭素ナノチューブセンサ |
| US7247877B2 (en) | 2004-08-20 | 2007-07-24 | International Business Machines Corporation | Integrated carbon nanotube sensors |
| US7484423B2 (en) | 2004-08-20 | 2009-02-03 | International Business Machines Corporation | Integrated carbon nanotube sensors |
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