JP2003273112A - Method for selectively growing columnar carbon structure, and electronic device - Google Patents

Method for selectively growing columnar carbon structure, and electronic device

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JP2003273112A
JP2003273112A JP2002074254A JP2002074254A JP2003273112A JP 2003273112 A JP2003273112 A JP 2003273112A JP 2002074254 A JP2002074254 A JP 2002074254A JP 2002074254 A JP2002074254 A JP 2002074254A JP 2003273112 A JP2003273112 A JP 2003273112A
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catalyst metal
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for selectively growing a columnar carbon structure in which columnar carbon structures such as carbon nano-tubes or the like are selectively grown only at essential portions, and to provide an electronic device. <P>SOLUTION: Catalyst metal 5 is deposited on the whole surface of a substrate 1 where a diffusion-proof film pattern 4 is provided followed by heat treatment so that only the catalyst metal 5 that exists at an area other than the diffusion- proof film pattern 4 is diffused in the depth direction. Subsequently, the columnar carbon structures 6 are selectively grown starting from the catalyst metal 5 which have remained without being diffused on the diffusion-proof film pattern 4. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は柱状カーボン構造物
の選択成長方法及び電子デバイスに関するものであり、
例えば、SiULSIに代表される半導体集積回路装置
に用いる多層配線の配線間を繋ぐビアホール部分におけ
る配線エレクトロマイグレーション耐性を向上するため
の柱状カーボン構造物、特に、カーボンナノチューブを
用いた多層配線構造に特徴のある柱状カーボン構造物の
選択成長方法及び電子デバイスに関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for selectively growing a columnar carbon structure and an electronic device,
For example, a columnar carbon structure for improving wiring electromigration resistance in a via hole portion that connects wirings of a multilayer wiring used in a semiconductor integrated circuit device typified by SiULSI, particularly a multilayer wiring structure using carbon nanotubes The present invention relates to a selective growth method for a columnar carbon structure and an electronic device.

【0002】[0002]

【従来の技術】SiULSIに代表される半導体集積回
路装置に用いる配線において、配線ルールの縮小化に伴
って配線材料の低抵抗化が重要になり、近年、従来のA
l配線にかわるものとしてより低抵抗なCuを配線材料
として採用することが行われつつあり、この場合、シリ
コン基板上に層間絶縁膜を介して多層Cu配線が形成さ
れる。
2. Description of the Related Art In wiring used in a semiconductor integrated circuit device typified by SiULSI, it is important to reduce the resistance of a wiring material as the wiring rule is reduced.
Cu, which has a lower resistance, is being adopted as an alternative to the l-wiring as a wiring material. In this case, a multilayer Cu wiring is formed on a silicon substrate via an interlayer insulating film.

【0003】この多層Cu配線構造の半導体集積回路装
置においては、層間絶縁膜は配線間容量の低減のために
BCB(ベンゾシクロブテン)樹脂等当の低誘電率(l
ow−k)膜が使用され、配線間はビアホールに埋め込
まれたCuにより接続されることになる。
In this semiconductor integrated circuit device having a multilayer Cu wiring structure, the interlayer insulating film has a low dielectric constant (l) such as BCB (benzocyclobutene) resin in order to reduce the capacitance between wirings.
ow-k) film is used, and the wirings are connected by Cu embedded in the via hole.

【0004】この様な多層配線構造の構造の場合、金属
材料として低抵抗なCuを用いているにもかかわらず、
微細化されたビアホール部分において、電流集中による
エレクトロマイグレーションが発生することによりCu
中にボイドが生成して高抵抗化したり、極端な場合に
は、断線する場合がある。
In the case of such a multi-layer wiring structure structure, although Cu having a low resistance is used as the metal material,
In the miniaturized via hole part, electromigration due to current concentration occurs, so that Cu
In some cases, voids may be generated to increase the resistance, or in an extreme case, the wire may be broken.

【0005】この様なエレクトロマイグレーションに起
因する問題を解決するためには、エレクトロマイグレー
ションに対する許容電流密度が大きな配線材料を適用す
ることで解決され、カーボンナノチューブはその候補の
一つである。
In order to solve such a problem caused by electromigration, the problem is solved by applying a wiring material having a large allowable current density for electromigration, and carbon nanotubes are one of the candidates.

【0006】カーボンナノチューブはその構造により電
子構造が金属的であったり半導体的であったりする材料
であり、金属的なカーボンナノチューブのエレクトロマ
イグレーションに対する許容電流密度が108 A/cm
2 台とCuの106 A/cm 2 台より2桁大きいという
優れた物性をもっていることが知られている。また、構
造的にもカーボンナノチューブは、ダイヤモンド構造に
近く、耐熱性にも優れているという特徴がある。
Due to their structure, carbon nanotubes are electrically charged.
Material whose child structure is metallic or semiconductor
And metallic carbon nanotube electroma
Allowable current density for migration is 108A / cm
2Table and Cu 106A / cm 22 digits larger than the table
It is known to have excellent physical properties. Also,
Structurally, carbon nanotubes have a diamond structure.
It is close and has excellent heat resistance.

【0007】ここで、図6を参照してカーボンナノチュ
ーブを縦方向の配線部分に適用した半導体集積回路装置
の構成を説明する。図6参照図6は、従来、提案されて
いるカーボンナノチューブの構成を示す断面図であり、
FET等のデバイスを形成したシリコン基板31上にS
iO2 膜32を介してCu配線33を形成し、縦方向配
線予定部にフォトリソグラフィーによるレジストパター
ンを用いた蒸着・リフトオフによってFe,Co,Ni
等からなる触媒金属パターン34を形成する。
Here, the structure of a semiconductor integrated circuit device in which carbon nanotubes are applied to the wiring portion in the vertical direction will be described with reference to FIG. See FIG. 6. FIG. 6 is a cross-sectional view showing the structure of a conventionally proposed carbon nanotube.
S is formed on the silicon substrate 31 on which devices such as FET are formed.
Cu wiring 33 is formed via the iO 2 film 32, and Fe, Co, and Ni are formed by vapor deposition / lift-off using a resist pattern formed by photolithography at a predetermined wiring portion in the vertical direction.
A catalytic metal pattern 34 made of, for example, is formed.

【0008】次いで、熱CVD法あるいはプラズマCV
D法を用い、縦方向に電界を印加しながら成膜すること
によって、縦方向配線予定部に形成した触媒金属パター
ンを触媒として電界方向、即ち、垂直方向にカーボンナ
ノチューブ35を成長させる。
Then, a thermal CVD method or a plasma CV method is used.
By using the D method to form a film while applying an electric field in the vertical direction, the carbon nanotubes 35 are grown in the electric field direction, that is, in the vertical direction using the catalyst metal pattern formed in the vertical wiring planned portion as a catalyst.

【0009】次いで、比誘電率が2.8のBCB(ベン
ゾシクロブテン)樹脂を塗布することによって層間絶縁
膜36を形成したのち、再び、Cu膜を堆積させ、次い
で、複数箇所のカーボンナノチューブ35を接続するよ
うにイオンエッチングによりパターニングすることによ
って上層Cu配線37を形成する。この様な工程を必要
とする層数だけ繰り返すことによって、エレクトロマイ
グレーション耐性に優れた半導体集積回路装置の実現が
可能になる。
Next, an interlayer insulating film 36 is formed by applying a BCB (benzocyclobutene) resin having a relative dielectric constant of 2.8, and then a Cu film is deposited again, and then the carbon nanotubes 35 at a plurality of locations are deposited. The upper layer Cu wiring 37 is formed by patterning by ion etching so as to connect with each other. By repeating such steps for the required number of layers, it is possible to realize a semiconductor integrated circuit device excellent in electromigration resistance.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法は触
媒金属パターンを形成するリフトオフ工程で発生するパ
ーティクル状の触媒金属残渣が表面を汚染し、その触媒
金属残渣からカーボンナノチューブが成長してしまうと
いう問題があり、不所望な短絡の原因となる。
However, in this method, the particulate catalytic metal residue generated in the lift-off process for forming the catalytic metal pattern contaminates the surface, and carbon nanotubes grow from the catalytic metal residue. It is problematic and can cause unwanted short circuits.

【0011】また、半導体集積回路装置の集積度がさら
に増加した場合、配線ルールがさらに縮小し、フォトリ
ソグラフィーによるレジストパターニングではカーボン
ナノチューブからなる微小ビアを成長させるための触媒
金属パターンの形成が困難になるといった問題が生じる
可能性がある。
When the degree of integration of the semiconductor integrated circuit device is further increased, the wiring rule is further reduced, and it becomes difficult to form a catalyst metal pattern for growing fine vias made of carbon nanotubes by resist patterning by photolithography. There is a possibility that problems such as

【0012】したがって、本発明は、必要とする箇所の
みに選択的にカーボンナノチューブ等の柱状カーボン構
造物を形成することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to selectively form a columnar carbon structure such as a carbon nanotube only in a required portion.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】図1は本発明の原理的構
成図であり、この図1を参照して本発明における課題を
解決するための手段を説明する。 図1参照 上記目的を達成するため、本発明は、柱状カーボン構造
物6の選択成長方法において、耐拡散膜パターン4を設
けた基板1全面に触媒金属5を堆積したのち、熱処理を
行うことにより前記耐拡散膜パターン4以外の領域に存
在する触媒金属5のみを深さ方向に拡散させ、次いで、
前記耐拡散膜パターン4上に拡散せずに残った触媒金属
5を起点に柱状カーボン構造物6を選択的に成長させる
ことを特徴とする。
FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention. Means for solving the problems in the present invention will be described with reference to FIG. In order to achieve the above object, according to the present invention, in the selective growth method of the columnar carbon structure 6, the catalyst metal 5 is deposited on the entire surface of the substrate 1 provided with the diffusion resistant film pattern 4, and then heat treatment is performed. Only the catalyst metal 5 existing in the region other than the diffusion resistant film pattern 4 is diffused in the depth direction, and then,
It is characterized in that the columnar carbon structures 6 are selectively grown starting from the catalyst metal 5 remaining on the anti-diffusion film pattern 4 without being diffused.

【0014】この様に、触媒金属5を堆積させたのち、
熱処理を施すことによって、耐拡散膜パターン4以外の
領域に存在する触媒金属5のみを深さ方向に拡散させる
ことができるので、この拡散した触媒金属9が柱状カー
ボン構造物6の成長核となることはなく、耐拡散膜パタ
ーン4上のみに柱状カーボン構造物6を成長させること
ができる。
After depositing the catalytic metal 5 in this manner,
By performing the heat treatment, only the catalyst metal 5 existing in the region other than the diffusion resistant film pattern 4 can be diffused in the depth direction, and thus the diffused catalyst metal 9 becomes a growth nucleus of the columnar carbon structure 6. However, the columnar carbon structures 6 can be grown only on the diffusion resistant film pattern 4.

【0015】この様に、リフトオフ法を用いないことに
よりパーティクル状の触媒金属残渣によって表面が汚染
されることがなくなり、必要な部分にのみ柱状カーボン
構造物6を成長することができる。なお、パーティクル
状の触媒金属残渣は、直径或いは膜厚が触媒金属パター
ンと同じであるので、熱処理によってパーティクル状の
触媒金属残渣のみが拡散によって消失することはない。
As described above, by not using the lift-off method, the surface is not contaminated by the particulate catalytic metal residue, and the columnar carbon structure 6 can be grown only in a necessary portion. Since the particle-shaped catalyst metal residue has the same diameter or the same thickness as the catalyst metal pattern, only the particle-shaped catalyst metal residue is not lost by diffusion due to the heat treatment.

【0016】この場合、耐拡散膜パターン4は、酸化膜
或いは窒化膜のいずれでも良いが、金属薄膜パターン3
の少なくとも表面を酸化して形成した金属酸化物を用い
ることが薄い耐拡散膜の製造容易性の観点から好適であ
り、金属薄膜パターン3の全てを酸化したものでも良
い。
In this case, the diffusion resistant film pattern 4 may be either an oxide film or a nitride film, but the metal thin film pattern 3
It is preferable to use a metal oxide formed by oxidizing at least the surface thereof from the viewpoint of the ease of manufacturing a thin diffusion resistant film, and the metal thin film pattern 3 may be entirely oxidized.

【0017】また、耐拡散膜パターン4は、基板1上に
設けた金属薄膜パターン3を、例えば、AFM(原子間
力顕微鏡)等に代表される走査プローブ顕微鏡のカンチ
レバー等の最先端部の直径が20nm以下の針状先端部
を有する導電部材を介して電圧を印加することによって
選択的に陽極酸化して形成しても良いものであり、それ
によって、一本等の極少数の柱状カーボン構造物6のみ
を選択的に成長させることができ、超微細な配線パター
ン2に対するビアの形成が可能になる。
The anti-diffusion film pattern 4 is the diameter of the metal thin film pattern 3 provided on the substrate 1 at the tip of the cantilever of a scanning probe microscope typified by, for example, an AFM (atomic force microscope). May be formed by selectively anodizing by applying a voltage through a conductive member having a needle-shaped tip of 20 nm or less, whereby a very small number of columnar carbon structures such as one are formed. Only the object 6 can be selectively grown, and a via can be formed for the ultrafine wiring pattern 2.

【0018】また、本発明は、電子デバイスにおいて、
耐拡散膜パターン4と、前記耐拡散膜パターン4上に形
成された触媒金属5と、前記耐拡散膜パターン4以外の
領域において深さ方向に拡散した触媒金属9と、前記耐
拡散膜パターン4上において前記触媒金属5を起点に形
成された柱状カーボン構造物6とを有することを特徴と
する。
The present invention also relates to an electronic device,
Anti-diffusion film pattern 4, catalytic metal 5 formed on anti-diffusion film pattern 4, catalytic metal 9 diffused in the depth direction in a region other than anti-diffusion film pattern 4, and anti-diffusion film pattern 4 It has a columnar carbon structure 6 formed starting from the catalyst metal 5 above.

【0019】この場合、耐拡散膜パターン4は、基板1
上に形成しても良いし、或いは、基板1上に形成された
金属配線パターン2上に形成しても良いものであり、耐
拡散膜の膜厚を、1〜2nmとすることによって、触媒
金属5に対する耐拡散性を保つとともに、トンネル電流
による電気的導通が可能になる。
In this case, the diffusion-resistant film pattern 4 is formed on the substrate 1
It may be formed on the metal wiring pattern 2 formed on the substrate 1, or may be formed on the metal wiring pattern 2 formed on the substrate 1. The diffusion resistance to the metal 5 is maintained, and electrical conduction due to the tunnel current becomes possible.

【0020】また、耐拡散膜としては、酸化が容易なT
i、Ta、Pr、Hf、Zr、及び、Pdよりなる群よ
り選ばれる金属元素の酸化物が好適である。
Further, as the diffusion resistant film, T which is easy to oxidize is used.
Oxides of metal elements selected from the group consisting of i, Ta, Pr, Hf, Zr, and Pd are suitable.

【0021】また、金属配線パターン2は、低抵抗性に
優れるCu、Al、或いは、Auよりなる群より金属が
好適であり、且つ、触媒金属5としては、Ni、Fe、
或いは、Coのいずれかが好適である。
Further, the metal wiring pattern 2 is preferably made of a metal selected from the group consisting of Cu, Al, and Au, which are excellent in low resistance, and the catalytic metal 5 is Ni, Fe, or
Alternatively, Co is preferable.

【0022】本発明における、柱状カーボン構造物6と
は純粋なカーボンナノチューブに限られるものではな
く、また、電子デバイスも半導体集積回路装置に限られ
るものではなく、強誘電体を用いた光集積回路装置等の
他の電子デバイスにも適用されるものであり、柱状カー
ボン構造物6を層間絶縁膜7を介して設けられた上下の
金属配線パターン2,8を接続するビアとすることによ
って、エレクトロマイグレーション耐性に優れる多層配
線構造を構成することが可能である。
The columnar carbon structure 6 in the present invention is not limited to pure carbon nanotubes, and the electronic device is not limited to the semiconductor integrated circuit device, and an optical integrated circuit using a ferroelectric substance is used. The present invention is also applied to other electronic devices such as devices, in which the columnar carbon structure 6 is used as a via connecting the upper and lower metal wiring patterns 2 and 8 provided via the interlayer insulating film 7, It is possible to configure a multilayer wiring structure having excellent migration resistance.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】ここで、図2及び図3を参照し
て、本発明の第1の実施の形態のカーボンナノチューブ
ビアの製造工程を説明する。なお、各図は、工程要所に
おける半導体集積装置の要部断面図である。 図2(a)参照 まず、FET等の能動素子を形成したシリコン基板11
上にSiO2 膜12を介して、スパッタリング法によっ
て厚さが、例えば、100nmのCu膜を堆積させたの
ち、所定の配線パターンの形状を有するレジストパター
ン(図示を省略)をマスクとしてイオンエッチングを用
いて露出するCu膜をエッチングすることによってCu
配線13を形成する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Here, with reference to FIG. 2 and FIG. 3, a manufacturing process of a carbon nanotube via according to a first embodiment of the present invention will be described. Each drawing is a cross-sectional view of a main part of the semiconductor integrated device at a process key point. 2 (a). First, the silicon substrate 11 on which active elements such as FETs are formed.
After depositing a Cu film having a thickness of, for example, 100 nm on the SiO 2 film 12 by a sputtering method, ion etching is performed using a resist pattern (not shown) having a predetermined wiring pattern shape as a mask. Cu by etching the exposed Cu film
The wiring 13 is formed.

【0024】次いで、ビアを形成する領域に例えば、2
μm×2μmの開口部を有するレジストパターン14を
形成したのち、スパッタリング法を用いて厚さが、例え
ば、2nmのTi膜15,16を堆積させる。
Then, for example, 2 is formed in the region where the via is formed.
After forming the resist pattern 14 having an opening of μm × 2 μm, the Ti films 15 and 16 having a thickness of, for example, 2 nm are deposited by using the sputtering method.

【0025】図2(b)参照 次いで、リフトオフ法によってレジストパターン14と
ともに、不要なTi膜16を除去して、ビア形成領域の
みに選択的にTi膜15を残存させたのち、酸素プラズ
マに晒すことによってTi膜15の表面を酸化して厚さ
が1〜2nmのTi酸化膜17を形成する。
2B, the resist pattern 14 and the unnecessary Ti film 16 are removed by the lift-off method, and the Ti film 15 is selectively left only in the via formation region, and then exposed to oxygen plasma. As a result, the surface of the Ti film 15 is oxidized to form a Ti oxide film 17 having a thickness of 1 to 2 nm.

【0026】図2(c)参照 次いで、蒸着法を用いて、全面にカーボンナノチューブ
の成長の触媒となるFe微粒子18を堆積させる。な
お、この場合のFe微粒子の粒径は例えば、20nmで
ある。
Next, referring to FIG. 2C, Fe fine particles 18 serving as a catalyst for growth of carbon nanotubes are deposited on the entire surface by vapor deposition. The particle size of the Fe fine particles in this case is, for example, 20 nm.

【0027】図2(d)参照 次いで、窒素ガス雰囲気中で、例えば、900℃におい
て1時間の熱処理を行うことによって、Ti酸化膜17
以外の領域に堆積したFe微粒子18を深さ方向に拡散
させてFe拡散粒子19をCu配線13内、SiO2
12内、或いは、シリコン基板11内へ追いやる。この
時、Ti酸化膜17の膜厚は1〜2nmであるので、F
eの拡散に対する拡散バリアとなり、Fe微粒子18は
Ti酸化膜17上に残存する。
Next, as shown in FIG. 2D, a Ti oxide film 17 is formed by performing a heat treatment at 900 ° C. for 1 hour in a nitrogen gas atmosphere.
The Fe fine particles 18 deposited in other regions are diffused in the depth direction to drive the Fe diffusion particles 19 into the Cu wiring 13, the SiO 2 film 12, or the silicon substrate 11. At this time, since the thickness of the Ti oxide film 17 is 1 to 2 nm, F
It serves as a diffusion barrier against diffusion of e, and the Fe fine particles 18 remain on the Ti oxide film 17.

【0028】図3(e)参照 次いで、CH4 +H2 を原料ガスとして熱CVD法を用
いて、基板加熱温度を800〜900℃とした状態で、
基板に200Vの電圧を印加して垂直方向の電界を形成
した状態でFe微粒子18を触媒としてカーボンナノチ
ューブ20を垂直方向に例えば、1μm程度の長さに成
長させる。なお、カーボンナノチューブ20の長さは成
長時間で制御可能である。
Next, referring to FIG. 3 (e), the substrate heating temperature is set to 800 to 900 ° C. by using the thermal CVD method with CH 4 + H 2 as the source gas,
The carbon nanotubes 20 are vertically grown to a length of, for example, about 1 μm by using the Fe particles 18 as a catalyst in a state where a voltage of 200 V is applied to the substrate to form an electric field in the vertical direction. The length of the carbon nanotube 20 can be controlled by the growth time.

【0029】図3(f)参照 次いで、全面に低誘電率(low−k)膜であるBCB
樹脂をスピン塗布によって、1μmの厚さで成膜させて
層間絶縁膜21とする。このとき、カーボンナノチュー
ブ20の先端部分が層間絶縁膜21上に露出する厚みで
ある必要がある。
Next, as shown in FIG. 3F, BCB, which is a low dielectric constant (low-k) film, is formed on the entire surface.
A resin is spin-coated to form a film having a thickness of 1 μm to form an interlayer insulating film 21. At this time, the tip portion of the carbon nanotube 20 needs to have a thickness that exposes the interlayer insulating film 21.

【0030】図3(g)参照 次いで、スパッタ法を用いて全面に厚さが、例えば、1
00nmのCu膜を堆積させたのち、複数箇所に成長さ
せたカーボンナノチューブ20を結ぶ配線パターンの形
状を有するレジストパターン(図示を省略)をマスクと
してイオンエッチングを用いて露出するCu膜をエッチ
ングすることによって上層Cu配線22を形成する。こ
の工程を必要とする層数だけ繰り返すことによって、カ
ーボンナノチューブ20をビアとして用いた半導体集積
回路装置が完成する。
Next, referring to FIG. 3 (g), the thickness is, for example, 1
After depositing a Cu film having a thickness of 00 nm, the exposed Cu film is etched by ion etching using a resist pattern (not shown) having a shape of a wiring pattern connecting the carbon nanotubes 20 grown at a plurality of positions as a mask. Thus, the upper Cu wiring 22 is formed. By repeating this process for the required number of layers, a semiconductor integrated circuit device using the carbon nanotubes 20 as vias is completed.

【0031】この様に、本発明の第1の実施の形態にお
いては、触媒金属を堆積させたのち、不必要な領域の触
媒金属は熱拡散によって深さ方向に追いやっているの
で、ビア形成領域のみに選択的にカーボンナノチューブ
20を成長させることができる。
As described above, in the first embodiment of the present invention, after the catalyst metal is deposited, the catalyst metal in the unnecessary region is driven in the depth direction by thermal diffusion, so that the via formation region is formed. Only the carbon nanotubes 20 can be selectively grown.

【0032】また、Ti酸化膜17の膜厚は1〜2nm
であるので、このTi酸化膜17を介してトンネル電流
が流れ、このカーボンナノチューブ20を介して下層側
のCu配線13と上層Cu配線22とを電気的に導通さ
せることができる。
The thickness of the Ti oxide film 17 is 1-2 nm.
Therefore, a tunnel current flows through the Ti oxide film 17, and the Cu wiring 13 on the lower layer side and the Cu wiring 22 on the upper layer side can be electrically connected via the carbon nanotube 20.

【0033】次に、図4及び図5を参照して、本発明の
第2の実施の形態のカーボンナノチューブビアの製造工
程を説明する。なお、各図は、工程要所における半導体
集積装置の要部断面図である。 図4(a)参照 まず、上記の第1の実施の形態と同様に、FET等の能
動素子を形成したシリコン基板11上にSiO2 膜12
を介して、スパッタリング法によって厚さが、例えば、
100nmのCu膜を堆積させたのち、所定の配線パタ
ーンの形状を有するレジストパターン(図示を省略)を
マスクとしてイオンエッチングを用いて露出するCu膜
をエッチングすることによってCu配線13を形成す
る。
Next, with reference to FIGS. 4 and 5, a process of manufacturing the carbon nanotube via according to the second embodiment of the present invention will be described. Each drawing is a cross-sectional view of a main part of the semiconductor integrated device at a process key point. 4A, first, similarly to the first embodiment, the SiO 2 film 12 is formed on the silicon substrate 11 on which active elements such as FETs are formed.
Through the thickness by the sputtering method, for example,
After depositing a Cu film of 100 nm, the exposed Cu film is etched by ion etching using a resist pattern (not shown) having a predetermined wiring pattern shape as a mask to form the Cu wiring 13.

【0034】次いで、ビアを形成する領域に例えば、2
μm×2μmの開口部を有するレジストパターン14を
形成したのち、スパッタリング法を用いて厚さが、例え
ば、2nmのTi膜15,16を堆積させる。
Then, for example, 2 is formed in the region where the via is formed.
After forming the resist pattern 14 having an opening of μm × 2 μm, the Ti films 15 and 16 having a thickness of, for example, 2 nm are deposited by using the sputtering method.

【0035】図4(b)参照 次いで、リフトオフ法によってレジストパターン14と
ともに、不要なTi膜16を除去して、ビア形成領域の
みに選択的にTi膜15を残存させたのち、AFMのカ
ンチレバー23を陰極とし電源24によって大気中の水
分を介して電流を流すことによって、Ti膜15の表面
の一部を局部的に陽極酸化させて厚さが1〜2nmのT
i酸化膜25を形成する。この場合、Ti酸化膜25の
大きさは、ナノスケールで微細化することが可能であ
り、例えば、直径或いは一辺が20nmの大きさとす
る。
4B, the resist pattern 14 and the unnecessary Ti film 16 are removed by the lift-off method to selectively leave the Ti film 15 only in the via formation region, and then the cantilever 23 of the AFM. Is used as a cathode and a current is caused to flow through the moisture in the atmosphere by the power source 24 to locally anodize a part of the surface of the Ti film 15 to form a T film having a thickness of 1 to 2 nm.
The i oxide film 25 is formed. In this case, the size of the Ti oxide film 25 can be miniaturized on the nano scale, and for example, the diameter or the size of one side is 20 nm.

【0036】図4(c)参照 以降は、上記の第1の実施の形態と同様に、蒸着法を用
いて、全面にカーボンナノチューブの成長の触媒となる
Fe微粒子18を堆積させる。
After FIG. 4C, Fe fine particles 18 serving as a catalyst for growing carbon nanotubes are deposited on the entire surface by vapor deposition, as in the first embodiment described above.

【0037】図4(d)参照 次いで、窒素ガス雰囲気中で、例えば、900℃におい
て1時間の熱処理を行うことによって、Ti酸化膜25
以外の領域に堆積したFe微粒子18を深さ方向に拡散
させてFe拡散粒子19をCu配線13内、SiO2
12内、或いは、シリコン基板11内へ追いやるととも
に、Ti酸化膜25上にのみFe微粒子18を残存させ
る。なお、この時、Ti膜15上に堆積したFe微粒子
18は、Cu配線13或いはTi膜15の内部へ拡散す
ることになる。
Next, as shown in FIG. 4D, a Ti oxide film 25 is formed by performing a heat treatment at 900 ° C. for 1 hour in a nitrogen gas atmosphere.
The Fe fine particles 18 deposited in the other regions are diffused in the depth direction to drive the Fe diffused particles 19 into the Cu wiring 13, the SiO 2 film 12, or the silicon substrate 11, and only on the Ti oxide film 25. The Fe fine particles 18 are left. At this time, the Fe fine particles 18 deposited on the Ti film 15 diffuse into the Cu wiring 13 or the Ti film 15.

【0038】図5(e)参照 次いで、CH4 +H2 を原料ガスとして熱CVD法を用
いて、基板加熱温度を800〜900℃とした状態で、
基板に200Vの電圧を印加して垂直方向の電界を形成
した状態でFe微粒子18を触媒としてカーボンナノチ
ューブ20を垂直方向に例えば、1μm程度の長さに成
長させる。この時、Ti酸化膜25の大きさを直径或い
は一辺が20nmの大きさとしているので、1本のカー
ボンナノチューブ26のみが成長することになる。
Next, referring to FIG. 5 (e), the substrate heating temperature is set to 800 to 900 ° C. by using the thermal CVD method with CH 4 + H 2 as the source gas,
The carbon nanotubes 20 are vertically grown to a length of, for example, about 1 μm by using the Fe particles 18 as a catalyst in a state where a voltage of 200 V is applied to the substrate to form an electric field in the vertical direction. At this time, since the size of the Ti oxide film 25 is set to the diameter or the size of each side is 20 nm, only one carbon nanotube 26 grows.

【0039】図5(f)参照 次いで、全面に低誘電率(low−k)膜であるBCB
樹脂をスピン塗布によって、1μmの厚さで成膜させて
層間絶縁膜21とする。このとき、カーボンナノチュー
ブ20の先端部分が層間絶縁膜21上に露出する厚みで
ある必要がある。
Next, referring to FIG. 5 (f), a BCB having a low dielectric constant (low-k) film is formed on the entire surface.
A resin is spin-coated to form a film having a thickness of 1 μm to form an interlayer insulating film 21. At this time, the tip portion of the carbon nanotube 20 needs to have a thickness that exposes the interlayer insulating film 21.

【0040】図5(g)参照 次いで、スパッタ法を用いて全面に厚さが、例えば、1
00nmのCu膜を堆積させたのち、複数箇所に成長さ
せたカーボンナノチューブ20を結ぶ配線パターンの形
状を有するレジストパターン(図示を省略)をマスクと
してイオンエッチングを用いて露出するCu膜をエッチ
ングすることによって上層Cu配線22を形成する。こ
の工程を必要とする層数だけ繰り返すことによって、カ
ーボンナノチューブ20をビアとして用いた半導体集積
回路装置が完成する。
Next, referring to FIG. 5 (g), the thickness is, for example, 1
After depositing a Cu film having a thickness of 00 nm, the exposed Cu film is etched by ion etching using a resist pattern (not shown) having a shape of a wiring pattern connecting the carbon nanotubes 20 grown at a plurality of positions as a mask. Thus, the upper Cu wiring 22 is formed. By repeating this process for the required number of layers, a semiconductor integrated circuit device using the carbon nanotubes 20 as vias is completed.

【0041】この様に、本発明の第2の実施の形態にお
いては、Ti酸化膜25をカンチレバーを用いた陽極酸
化によって形成しているので、Ti酸化膜25の大きさ
をナノスケールにすることができ、それによって、カー
ボンナノチューブ20の成長本数を1本のみとすること
ができるので、通常のリソグラフィー工程では困難な超
微細な配線パターンからなる多層配線構造の形成が可能
になる。
As described above, in the second embodiment of the present invention, since the Ti oxide film 25 is formed by anodic oxidation using a cantilever, the size of the Ti oxide film 25 should be nanoscale. As a result, since the number of carbon nanotubes 20 to be grown can be set to only one, it becomes possible to form a multilayer wiring structure having an ultrafine wiring pattern which is difficult in a normal lithography process.

【0042】また、この場合もTi酸化膜25の膜厚は
1〜2nmであるので、このTi酸化膜25を介してト
ンネル電流が流れ、このカーボンナノチューブ20を介
して下層側のCu配線13と上層Cu配線22とを電気
的に導通させることができる。
Also in this case, since the film thickness of the Ti oxide film 25 is 1 to 2 nm, a tunnel current flows through this Ti oxide film 25 and the Cu wiring 13 on the lower layer side through this carbon nanotube 20. The upper layer Cu wiring 22 can be electrically connected.

【0043】以上、本発明の各実施の形態を説明した
が、本発明は各実施の形態に記載した構成及び条件に限
られるものではなく、各種の変更が可能である。例え
ば、上記の各実施の形態においては、触媒金属の微粒子
を用いているが、微粒子の限られるものではなく、スパ
ッタリング法によって、例えば、2原子層程度の厚さに
堆積させた膜でも良いものであり、この場合も、Ti酸
化膜以外の領域に堆積した触媒金属層は熱拡散により深
さ方向に拡散して表面からは消失する。
Although the respective embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the configurations and conditions described in the respective embodiments, and various modifications can be made. For example, although the fine particles of the catalytic metal are used in each of the above-described embodiments, the fine particles are not limited, and a film deposited by a sputtering method to have a thickness of, for example, about two atomic layers may be used. Also in this case, the catalyst metal layer deposited in the region other than the Ti oxide film also diffuses in the depth direction by thermal diffusion and disappears from the surface.

【0044】また、上記の各実施の形態においては、触
媒金属としてFeを用いているが、Feに限られるもの
ではなく、Co或いはNiを用いても良いものであり、
この場合も微粒子として用いても良いし、原子層レベル
の膜として用いても良いものである。
Although Fe is used as the catalyst metal in each of the above-mentioned embodiments, it is not limited to Fe and Co or Ni may be used.
In this case as well, it may be used as fine particles or as an atomic layer level film.

【0045】また、上記の各実施の形態においては、拡
散バリアをTi酸化膜によって形成しているが、Ti酸
化膜に限られるものではなく、Ta、Pr、Hf、Z
r、及び、Pd等の金属膜を酸化させた金属酸化膜を用
いても良いものである。
In each of the above embodiments, the diffusion barrier is formed of the Ti oxide film, but the diffusion barrier is not limited to the Ti oxide film, and Ta, Pr, Hf, Z may be used.
A metal oxide film obtained by oxidizing a metal film of r, Pd, or the like may be used.

【0046】また、上記の各実施の形態においては、薄
い酸化膜を精度良く形成することが困難であるため金属
膜を成膜したのち酸化させているが、成膜精度が高まっ
た場合には、直接金属酸化膜を成膜しても良いことは言
うまでもない。
Further, in each of the above-mentioned embodiments, it is difficult to form a thin oxide film with high precision, so the metal film is formed and then oxidized. However, when the film formation precision increases. Needless to say, the metal oxide film may be directly formed.

【0047】また、上記の各実施の形態においては、金
属薄膜の表面のみを酸化しているが、金属薄膜を1nm
以下に精度良く成膜できる場合には、金属薄膜を全て膜
厚方向に全て酸化しても良いものであり、その場合にも
トンネル電流を流すことは可能である。
In each of the above embodiments, only the surface of the metal thin film is oxidized, but the metal thin film is 1 nm thick.
If the film can be formed with high accuracy below, the metal thin film may be wholly oxidized in the film thickness direction, and in that case, a tunnel current can be passed.

【0048】また、拡散バリアは金属酸化膜に限られる
ものではなく、窒化膜を用いても良いものであり、Si
薄膜或いは金属薄膜の表面を窒素雰囲気中で直接窒化す
ることによって、SiN、TiN、或いは、TaNを形
成して拡散バリアとしても良いものである。
The diffusion barrier is not limited to the metal oxide film, but a nitride film may be used.
The diffusion barrier may be formed by directly nitriding the surface of the thin film or the metal thin film in a nitrogen atmosphere to form SiN, TiN, or TaN.

【0049】また、上記の各実施の形態においては、配
線をCuによって形成しているが、純粋なCuに限られ
るものではなく、Cu合金等を用いても良いものであ
り、さらには、Al或いはAu等の低比抵抗材料を用い
ても良いものである。
Further, in each of the above embodiments, the wiring is formed of Cu, but the wiring is not limited to pure Cu, and Cu alloy or the like may be used. Alternatively, a low resistivity material such as Au may be used.

【0050】また、上記の第2の実施の形態において
は、カーボンナノチューブを1本のみ成長させている
が、この様な選択酸化を用いた場合も1本に限られるも
のではなく、複数本成長させても良いものである。
In the second embodiment, only one carbon nanotube is grown, but the number of carbon nanotubes is not limited to one when such selective oxidation is used, and a plurality of carbon nanotubes are grown. You can let me do it.

【0051】また、上記の第2の実施の形態において
は、陽極酸化させる際の陰極としてAFM(原子間力顕
微鏡)の導電性カンチレバーを用いているが、STM
(走査型トンネル顕微鏡)の探針を陰極として用いても
良いものである。
In the second embodiment, the conductive cantilever of AFM (Atomic Force Microscope) is used as the cathode for anodic oxidation.
The probe of (scanning tunnel microscope) may be used as the cathode.

【0052】また、上記の各実施の形態においては、カ
ーボンナノチューブとして説明しているが、厳密な意味
でのカーボンナノチューブである必要はなく、カーボン
ナノチューブとフラーレンの混在した柱状カーボン構造
物でも良いものである。
Further, although carbon nanotubes have been described in the above embodiments, the carbon nanotubes need not be strictly defined, and columnar carbon structures in which carbon nanotubes and fullerenes are mixed may be used. Is.

【0053】また、上記の各実施の形態においては、カ
ーボンナノチューブを熱CVD法によって成長させてい
るが、熱CVD法に限られるものではなく、プラズマC
VD法等の他の成長方法を用いても良いものである。
Although carbon nanotubes are grown by the thermal CVD method in each of the above-mentioned embodiments, the carbon nanotubes are not limited to the thermal CVD method, and plasma C
Other growth methods such as the VD method may be used.

【0054】また、上記の各実施の形態においては、半
導体集積回路装置の多層配線工程として説明している
が、半導体集積回路装置に限られるものではなく、光偏
向素子或いは光変調素子等を集積化した強誘電体を用い
た光集積回路装置等の他の電子デバイスの多層配線構造
の製造工程をも対象とするものである。
Further, in each of the above-mentioned embodiments, the multi-layer wiring process of the semiconductor integrated circuit device has been described, but the invention is not limited to the semiconductor integrated circuit device, and an optical deflection element or an optical modulation element is integrated. The present invention also covers a manufacturing process of a multi-layer wiring structure of another electronic device such as an optical integrated circuit device using the reduced ferroelectric.

【0055】ここで、再び図1を参照して、改めて本発
明の詳細な特徴を説明する。再び、図1参照 (付記1) 耐拡散膜パターン4を設けた基板1全面に
触媒金属5を堆積したのち、熱処理を行うことにより前
記耐拡散膜パターン4以外の領域に存在する触媒金属5
のみを深さ方向に拡散させ、次いで、前記耐拡散膜パタ
ーン4上に拡散せずに残った触媒金属5を起点に柱状カ
ーボン構造物6を選択的に成長させることを特徴とする
柱状カーボン構造物の選択成長方法。 (付記2) 上記耐拡散膜パターン4が、金属薄膜パタ
ーン3の少なくとも表面を酸化して形成した金属酸化物
からなることを特徴とする付記1記載の柱状カーボン構
造物の選択成長方法。 (付記3) 基板1上に設けた金属薄膜パターン3を選
択的に陽極酸化することによって金属酸化物からなる耐
拡散膜パターン4を形成したのち、全面に触媒金属5を
堆積させ、次いで、熱処理を行うことにより前記耐拡散
膜パターン4以外の領域に存在する触媒金属5のみを深
さ方向に拡散させたのち、前記耐拡散膜パターン4上に
拡散せずに残った触媒金属5を起点に柱状カーボン構造
物6を選択的に成長させることを特徴とする柱状カーボ
ン構造物の選択成長方法。 (付記4) 上記陽極酸化工程において、最先端部の直
径が20nm以下の針状先端部を有する導電部材を介し
て電圧を印加することを特徴とする付記3記載の柱状カ
ーボン構造物の選択成長方法。 (付記5) 耐拡散膜パターン4と、前記耐拡散膜パタ
ーン4上に形成された触媒金属5と、前記耐拡散膜パタ
ーン4以外の領域において深さ方向に拡散した触媒金属
9と、前記耐拡散膜パターン4上において前記触媒金属
5を起点に形成された柱状カーボン構造物6とを有する
ことを特徴とする電子デバイス。 (付記6) 基板1上に形成された金属配線パターン2
と、前記金属配線パタ−ン上に形成された耐拡散膜パタ
ーン4と、前記耐拡散膜パターン4上に形成された触媒
金属5と、前記耐拡散膜パターン4以外の領域において
深さ方向に拡散した触媒金属9と、前記耐酸化膜パター
ン上において前記触媒金属5を起点に形成された柱状カ
ーボン構造物6とを有することを特徴とする電子デバイ
ス。 (付記7) 上記耐拡散膜の膜厚が、1〜2nmである
ことを特徴とする付記5または6に記載の電子デバイ
ス。 (付記8) 上記耐拡散膜が、Ti、Ta、Pr、H
f、Zr、及び、Pdよりなる群より選ばれる金属元素
の酸化物であることを特徴とする付記5乃至7のいずれ
か1に記載の電子デバイス。 (付記9) 上記金属配線パターン2は、Cu、Al、
或いは、Auよりなる群より金属元素からなり、且つ、
前記触媒金属5はNi、Fe、或いは、Coのいずれか
であることを特徴とする付記5乃至8のいずれか1に記
載の電子デバイス。 (付記10) 上記柱状カーボン構造物6が、半導体集
積回路装置を構成する上下の金属配線パターン2,8を
接続するカーボンナノチューブビアであることを特徴と
する付記5乃至9のいずれか1に記載の電子デバイス。
Here, the detailed features of the present invention will be described again with reference to FIG. Referring again to FIG. 1 (Appendix 1), after depositing the catalyst metal 5 on the entire surface of the substrate 1 provided with the diffusion resistant film pattern 4, the catalyst metal 5 existing in the region other than the diffusion resistant film pattern 4 is subjected to heat treatment.
Columnar carbon structure 6 in which only the columnar carbon structure 6 is diffused in the depth direction, and then the columnar carbon structure 6 is selectively grown from the catalyst metal 5 remaining on the anti-diffusion film pattern 4 as a starting point. Selective growth method for objects. (Supplementary Note 2) The selective growth method for a columnar carbon structure according to Supplementary Note 1, wherein the diffusion resistant film pattern 4 is made of a metal oxide formed by oxidizing at least the surface of the metal thin film pattern 3. (Supplementary Note 3) After forming the diffusion resistant film pattern 4 made of a metal oxide by selectively anodizing the metal thin film pattern 3 provided on the substrate 1, a catalyst metal 5 is deposited on the entire surface, and then heat treatment is performed. By diffusing only the catalyst metal 5 existing in the area other than the diffusion resistant film pattern 4 in the depth direction, the catalyst metal 5 remaining without being diffused on the diffusion resistant film pattern 4 is used as a starting point. A method for selectively growing a columnar carbon structure, which comprises selectively growing the columnar carbon structure 6. (Supplementary Note 4) In the anodizing step, the selective growth of the columnar carbon structure according to Supplementary Note 3, wherein a voltage is applied through a conductive member having a needle-shaped tip having a diameter of 20 nm or less at the most distal end. Method. (Supplementary Note 5) The anti-diffusion film pattern 4, the catalyst metal 5 formed on the anti-diffusion film pattern 4, the catalyst metal 9 diffused in the depth direction in a region other than the anti-diffusion film pattern 4, An electronic device having a columnar carbon structure 6 formed on the diffusion film pattern 4 starting from the catalyst metal 5. (Appendix 6) Metal wiring pattern 2 formed on substrate 1
A diffusion resistant film pattern 4 formed on the metal wiring pattern, a catalyst metal 5 formed on the diffusion resistant film pattern 4, and a region other than the diffusion resistant film pattern 4 in the depth direction. An electronic device comprising a diffused catalyst metal 9 and a columnar carbon structure 6 formed on the oxidation resistant film pattern starting from the catalyst metal 5. (Supplementary Note 7) The electronic device according to Supplementary Note 5 or 6, wherein the diffusion resistant film has a thickness of 1 to 2 nm. (Supplementary Note 8) The diffusion resistant film is made of Ti, Ta, Pr, H.
8. The electronic device according to any one of appendices 5 to 7, which is an oxide of a metal element selected from the group consisting of f, Zr, and Pd. (Supplementary Note 9) The metal wiring pattern 2 includes Cu, Al,
Alternatively, it consists of a metal element from the group consisting of Au, and
9. The electronic device according to any one of appendices 5 to 8, wherein the catalyst metal 5 is Ni, Fe, or Co. (Supplementary Note 10) The columnar carbon structure 6 is a carbon nanotube via that connects the upper and lower metal wiring patterns 2 and 8 forming the semiconductor integrated circuit device, according to any one of Supplementary Notes 5 to 9. Electronic device.

【0056】[0056]

【発明の効果】本発明によれば、カーボンナノチューブ
等の柱状カーボン構造物を選択的に成長させる際に、不
要な領域に堆積した触媒金属を熱拡散により基板の深さ
方向へ追いやって表面からは消失させているので、不所
望な位置に柱状カーボン構造物が成長することはなく、
それによって、エレクトロマイグレーション耐性に優れ
た多層配線構造を精度良く形成することができ、ひいて
は、超高集積度の半導体集積回路装置の実現に寄与する
ところが大きい。
According to the present invention, when a columnar carbon structure such as a carbon nanotube is selectively grown, the catalytic metal deposited in an unnecessary area is chased in the depth direction of the substrate by thermal diffusion to remove it from the surface. Since the columnar carbon structure does not grow in an undesired position,
This makes it possible to accurately form a multilayer wiring structure having excellent electromigration resistance, which in turn contributes greatly to the realization of a semiconductor integrated circuit device of ultra-high integration.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理的構成の説明図である。FIG. 1 is an explanatory diagram of a principle configuration of the present invention.

【図2】本発明の第1の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram of a manufacturing process up to the middle of the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態の図2以降の製造工
程の説明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the manufacturing process after FIG. 2 of the first embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施の形態の途中までの製造工
程の説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram of a manufacturing process up to the middle of the second embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施の形態の図4以降の製造工
程の説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of the manufacturing process after FIG. 4 of the second embodiment of the present invention.

【図6】従来のカーボンナノチューブビアの説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a conventional carbon nanotube via.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 金属配線パターン 3 金属薄膜パターン 4 耐拡散膜パターン 5 触媒金属 6 柱状カーボン構造物 7 層間絶縁膜 8 金属配線パターン 9 拡散した触媒金属 11 シリコン基板 12 SiO2 膜 13 Cu配線 14 レジストパターン 15 Ti膜 16 Ti膜 17 Ti酸化膜 18 Fe微粒子 19 Fe拡散粒子 20 カーボンナノチューブ 21 層間絶縁膜 22 上層Cu配線 23 カンチレバー 24 電源 25 Ti酸化膜 26 カーボンナノチューブ 31 シリコン基板 32 SiO2 膜 33 Cu配線 34 触媒金属パターン 35 カーボンナノチューブ 36 層間絶縁膜 37 上層Cu配線1 Substrate 2 Metal Wiring Pattern 3 Metal Thin Film Pattern 4 Diffusion Resistant Film Pattern 5 Catalyst Metal 6 Columnar Carbon Structure 7 Interlayer Insulating Film 8 Metal Wiring Pattern 9 Diffused Catalyst Metal 11 Silicon Substrate 12 SiO 2 Film 13 Cu Wiring 14 Resist Pattern 15 Ti film 16 Ti film 17 Ti oxide film 18 Fe fine particles 19 Fe diffusion particles 20 Carbon nanotube 21 Interlayer insulating film 22 Upper layer Cu wiring 23 Cantilever 24 Power supply 25 Ti oxide film 26 Carbon nanotube 31 Silicon substrate 32 SiO 2 film 33 Cu wiring 34 Catalyst Metal pattern 35 Carbon nanotube 36 Interlayer insulating film 37 Upper layer Cu wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4G046 CA02 CB03 CC06 CC08 4M104 BB14 BB36 DD21 DD29 DD43 DD46 5F033 HH11 JJ00 KK07 KK11 KK17 KK18 KK21 KK35 NN19 PP02 PP07 PP08 PP15 QQ41 QQ59 QQ62 QQ73 QQ79 QQ89 RR03 RR21 SS21    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 4G046 CA02 CB03 CC06 CC08                 4M104 BB14 BB36 DD21 DD29 DD43                       DD46                 5F033 HH11 JJ00 KK07 KK11 KK17                       KK18 KK21 KK35 NN19 PP02                       PP07 PP08 PP15 QQ41 QQ59                       QQ62 QQ73 QQ79 QQ89 RR03                       RR21 SS21

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 耐拡散膜パターンを設けた基板全面に触
媒金属を堆積したのち、熱処理を行うことにより前記耐
拡散膜パターン以外の領域に存在する触媒金属のみを深
さ方向に拡散させ、次いで、前記耐拡散膜パターン上に
拡散せずに残った触媒金属を起点に柱状カーボン構造物
を選択的に成長させることを特徴とする柱状カーボン構
造物の選択成長方法。
1. A catalyst metal is deposited on the entire surface of a substrate provided with a diffusion resistant film pattern, and then a heat treatment is performed to diffuse only the catalyst metal existing in regions other than the diffusion resistant film pattern in the depth direction, and then, A method for selectively growing a columnar carbon structure, which comprises selectively growing a columnar carbon structure starting from a catalyst metal remaining on the anti-diffusion film pattern without being diffused.
【請求項2】 基板上に設けた金属薄膜を選択的に陽極
酸化することによって金属酸化物からなる耐拡散膜パタ
ーンを形成したのち、全面に触媒金属を堆積させ、次い
で、熱処理を行うことにより前記耐拡散膜パターン以外
の領域に存在する触媒金属のみを深さ方向に拡散させた
のち、前記耐拡散膜パターン上に拡散せずに残った触媒
金属を起点に柱状カーボン構造物を選択的に成長させる
ことを特徴とする柱状カーボン構造物の選択成長方法。
2. A diffusion resistant film pattern made of a metal oxide is formed by selectively anodizing a metal thin film provided on a substrate, a catalytic metal is deposited on the entire surface, and then a heat treatment is performed. After diffusing only the catalyst metal existing in the region other than the diffusion-resistant film pattern in the depth direction, the columnar carbon structure is selectively originated from the catalyst metal remaining without diffusing on the diffusion-resistant film pattern. A method for selectively growing a columnar carbon structure, which comprises growing the columnar carbon structure.
【請求項3】 耐拡散膜パターンと、前記耐拡散膜パタ
ーン上に形成された触媒金属と、前記耐拡散膜パターン
以外の領域において深さ方向に拡散した触媒金属と、前
記耐拡散膜パターン上において前記触媒金属を起点に形
成された柱状カーボン構造物とを有することを特徴とす
る電子デバイス。
3. A diffusion resistant film pattern, a catalyst metal formed on the diffusion resistant film pattern, a catalyst metal diffused in a depth direction in a region other than the diffusion resistant film pattern, and on the diffusion resistant film pattern. 2. A columnar carbon structure formed from the catalyst metal as a starting point.
【請求項4】 上記耐拡散膜の膜厚が、1〜2nmであ
ることを特徴とする請求項3記載の電子デバイス。
4. The electronic device according to claim 3, wherein the diffusion resistant film has a thickness of 1 to 2 nm.
【請求項5】 上記耐拡散膜が、Ti、Ta、Pr、H
f、Zr、及び、Pdよりなる群より選ばれる金属元素
の酸化物であることを特徴とする請求項3または4に記
載の電子デバイス。
5. The diffusion resistant film is made of Ti, Ta, Pr, H.
The electronic device according to claim 3, which is an oxide of a metal element selected from the group consisting of f, Zr, and Pd.
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