JP2007115798A - カーボンナノチューブパッド及び電子デバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】 カーボンナノチューブパッド及び電子デバイスに関し、通常のプローブを低押圧力で押圧して検査を可能にするためのパッド構造を提供する。
【解決手段】 配向性を有する複数のカーボンナノチューブ４でパッドを構成する。
【選択図】 図１
【解決手段】 配向性を有する複数のカーボンナノチューブ４でパッドを構成する。
【選択図】 図１
Description
本発明はカーボンナノチューブパッド及び電子デバイスに関するものであり、特に、半導体集積回路装置等の電子デバイスの試験工程におけるプローブの押圧力を低減するための構成に特徴のあるカーボンナノチューブパッド及び電子デバイスに関するものである。
半導体集積回路をはじめとする電子デバイス上には、電子回路に信号あるいは駆動電流を供給するためのパッド（電極）が設けられており、このパッドは、ワイヤーボンディング、バンプなどを通してパッケージ外部の電極端子と電子回路を電気的に結ぶ中間点となっている。
例えば、半導体集積回路装置においては、半導体基板中にＭＯＳＦＥＴ等のデバイスを多数形成したのち、層間絶縁膜を介した局所配線等により各デバイスを電気的に結合して電子回路を構成し、この電子回路の各ノードに信号や駆動電流を供給するために多層配線構造を介して最上層に設けたパッドに外部電気信号や外部電源等を接続している。
このパッド上にワイヤーボンディング、バンプなどを形成する前工程として、デバイスが正常動作するかどうかをチェックする試験工程があるが、この時、プローブを一時的にパッドに接触させ、電子回路に試験用の信号・駆動電流を供給する。
電子回路の試験を行なうためには、プローブの一時的な接触で十分に低抵抗な電気的接触を得る必要があるが、表面に電気抵抗の高い自然酸化膜の存在するＡｌ等の金属を使ったパッドに対して十分な電気接触を得るため、先端の尖ったプローブを用いてこれに荷重を印加し、パッドへの接触時に自然酸化膜を機械的に除去あるいは突き破ることが一般におこなわれている。
この時、プローブとパッド間に十分な電気接触を得るにはプローブに印加する荷重を大きくするほうが有利だが、先端の尖ったプローブによって大きな荷重を加えた場合には電子デバイスにダメージを与える虞があるため、低押圧力化の試みが各種行なわれている（例えば、特許文献１或いは特許文献２参照）。
特開２００２−０８２１３０号公報
特開２００５−２４９６９３号公報
近年、半導体デバイスの高速動作のため配線層を形成するための層間絶縁膜として有機系のＳＩＬＫや無機系のＳｉＯＣ等の低誘電率材料（ｌｏｗ−ｋ材料）が使われるようになっている。
しかし、ｌｏｗ−ｋ材料は従来使われていたＳｉＯ2 に較べて機械的強度が小さいため、プローブの低押圧力化を図っても必ずしも充分ではなく、機械強度の弱いｌｏｗ−ｋ材料を用いた配線層にクラックなどのダメージが生じる可能性が大きくなるという問題がある。
さらに、上述の特許文献１，２においては、低押圧力化のために特殊な形状・構造のプローブを必要としており、このような特殊な形状・構造のプローブを現状の検査装置にそのまま組み込めるか否かが不明であり、且つ、組み込めたとしても検査装置の装置構成が複雑化する等の問題がある。
したがって、本発明は、通常のプローブを低押圧力で押圧して検査を可能にするためのパッド構造を提供することを目的とする。
図１は本発明の原理的構成図であり、ここで図１を参照して、本発明における課題を解決するための手段を説明する。
図１参照
上記課題を解決するために、本発明は、カーボンナノチューブパッドにおいて、配向性を有する複数のカーボンナノチューブ４を含むことを特徴とする。
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パッドにおいて、配向性を有する複数のカーボンナノチューブ４を含むことを特徴とする。
このように、配向性を有する複数のカーボンナノチューブ４、即ち、触媒部材３上に成長させたカーボンナノチューブ４をパッドとして用いることにより、方向の揃ったカーボンナノチューブ４の有する弾力によってプローブを押圧力を緩衝することができる。
また、カーボンナノチューブ４は表面に酸化物などができない安定した物質であるので、低い押圧力による接触でも充分な導通を保つことができ、それによって、層間絶縁膜２にダメージを与えることなく各種のテストを行なうことができる。
さらに、カーボンナノチューブ４にはＣｕの１０００倍程度の高電流密度耐性があり、且つ、ダイアモンド以上の高熱伝導性を有するので、パッド面積縮小による電流密度増加に対応できるとともに、デバイス内部で発生する熱を効率よくパッドから放熱することができる。
この場合、カーボンナノチューブ４の長さ方向が、パッド面と垂直な方向に配向していることが望ましく、垂直方向に配向したカーボンナノチューブ４の撓みにより、層間絶縁膜２に掛かるプローブの押圧力を緩衝することができる。
また、カーボンナノチューブ４はビア導体１上に直接成長させても良く、この場合には、ビア導体１をＣｏやＮｉ等の触媒作用のある金属で構成するか、或いは、ビア導体１の頂部表面に触媒微粒子を散布すれば良く、触媒部材３の形成工程が不要になる。
また、垂直方向に配向したカーボンナノチューブ４を金属或いは絶縁物からなる埋込部材で埋め込むとともに、カーボンナノチューブ４の先端部を埋込部材から露出させるようにしても良く、それによって、最終製品においてバンプを形成したり或いはボンディングをする際の機械的強度を高めることができる。
この場合、金属で埋込部材を構成する場合には、ボンディング部材或いはバンプ部材と合金化が可能なＡｌ，Ａｕ，Ｃｕ等の金属を用いることが望ましく、それによって、ボンディング部材或いはバンプ部材との接触抵抗を低減することができる。
或いは、カーボンナノチューブ４は、パッド面と水平な方向に配向したものでも良く、緩やかに束化したカーボンナノチューブ４の弾性により、プローブの押圧力を緩衝することができる。
なお、カーボンナノチューブ４の短軸方向の導電性は長軸方向の導電性より低いものの、導電性よりも緩衝性をより有効に利用するものである。
なお、カーボンナノチューブ４の短軸方向の導電性は長軸方向の導電性より低いものの、導電性よりも緩衝性をより有効に利用するものである。
また、上述のカーボンナノチューブパッドを半導体集積回路装置等の電子デバイスのパッドとして採用することにより、外部電源や信号に対して接続抵抗を低減することができるとともに、テスト段階でプローブの押圧に起因するダメージが発生することがないので製品歩留りが向上する。
この場合、カーボンナノチューブ４の先端部が、ボンディング部材或いはバンプ部材と直接接触している状態にすることが望ましく、特に、水平配向したカーボンナノチューブ４を用いる場合には、短軸方向の導電性は低くても、ボンディング部材或いはバンプ部材とは導電性の高い長軸方向でも電気的に接続することになるので、外部電源や信号に対して接続抵抗を低減することができる。
本発明によれば、カーボンナノチューブは表面に酸化物などができない安定した物質なので、非常に弱い力でプローブを当てるだけで十分小さい接触抵抗が得られ、機械強度の弱いｌｏｗ−ｋ材料を用いた配線層にダメージを与えることがない。
また、カーボンナノチューブは長さ方向には大きな機械的剛性を有するが、それと垂直方向には繊維が撓うように柔らかいので、プローブからの荷重が撓う方向にかかるように配置すると、接触時の荷重を緩和することができる。
さらに、カーボンナノチューブの有する高電流密度耐性及び高熱伝導性により、パッド面積縮小による電流密度増加に対応できる、半導体集積回路装置等の電子デバイスのさらなる小型化が可能になる。
本発明は、半導体集積回路装置等の電子デバイスのパッドとして、基板に対して垂直方向或いは水平方向に配向した複数のカーボンナノチューブからなるカーボンナノチューブ束を用いたものであり、このパッドの機械的強度を高める場合には、ポリイミドやＳｉＯ2 等の絶縁物、或いは、ボンディング部材或いはバンプ部材と合金化が可能なＡｌ，Ａｕ，Ｃｕ等の金属によりカーボンナノチューブの先端部が露出するように埋め込むものである。
ここで、図２を参照して、本発明の実施例１の半導体装置のパッドの形成工程を説明するが、半導体基板内の素子構造は本発明の技術内容とは直接関連しないので、最上層の構成のみを説明する。
図２参照
下地層間絶縁膜１１上に最終の配線１２を形成したのち、有機系のｌｏｗ−ｋ材料であるＳＩＬＫからなる最終の層間絶縁膜１３で覆い、次いで、最終の配線１２に達するビアホールを形成したのち、このビアホール内にＴｉＮ膜を介してＷで埋め込むことによってビア１４を形成する。
図２参照
下地層間絶縁膜１１上に最終の配線１２を形成したのち、有機系のｌｏｗ−ｋ材料であるＳＩＬＫからなる最終の層間絶縁膜１３で覆い、次いで、最終の配線１２に達するビアホールを形成したのち、このビアホール内にＴｉＮ膜を介してＷで埋め込むことによってビア１４を形成する。
次いで、例えば、電源配線に接続する複数のビア１４を跨ぐように厚さが、例えば、１μｍのＡｌ層１６を設けるとともにその上に触媒となる厚さが、例えば、１０ｎｍのＮｉ層１７を形成し、次いで、４０μｍ×４０μｍの大きさにエッチングすることによってパッド下地層１５を形成する。
次いで、原料ガスとしてアセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）、キャリアガスとしてＨ2 を用いたホットフィラメントＣＶＤ法を用いて、基板温度を例えば６００℃とした状態でＣｏ層１７の触媒作用を利用してカーボンナノチューブ束１８を、例えば、１μｍの長さまで成長させてバンプを構成する。
図３参照
図３は、カーボンナノチューブパッドのプローブとの接触状態の説明図であり、プローブ１９はカーボンナノチューブ束１８に接触した場合、カーボンナノチューブ束１８が撓むのでプローブ１９による押圧力を緩和し、プローブの押圧力による応力が最終の層間絶縁膜１３等に過大に印加されることがないのでダメージが発生することがない。
図３は、カーボンナノチューブパッドのプローブとの接触状態の説明図であり、プローブ１９はカーボンナノチューブ束１８に接触した場合、カーボンナノチューブ束１８が撓むのでプローブ１９による押圧力を緩和し、プローブの押圧力による応力が最終の層間絶縁膜１３等に過大に印加されることがないのでダメージが発生することがない。
また、カーボンナノチューブは表面に酸化物などができない安定した物質なので、カーボンナノチューブ束１８の頂面にも酸化物が形成されず、従来より小さな押圧力でパッドとの電気的接触を取ることができ、この点でも、プローブの押圧力による応力が最終の層間絶縁膜１３等に過大に印加されることがない。
図４参照
図４は、最終的な半導体装置のパッド構造の説明図であり、パッドとなるカーボンナノチューブ束１８にはＳｎＡｇからなるバンプ２０が設けられて電気的な結合がなされるとともに、バンプ２０を構成するＳｎＡｇがカーボンナノチューブ束１８を構成する各カーボンナノチューブの隙間にも入り込んで機械的結合もなされる。
図４は、最終的な半導体装置のパッド構造の説明図であり、パッドとなるカーボンナノチューブ束１８にはＳｎＡｇからなるバンプ２０が設けられて電気的な結合がなされるとともに、バンプ２０を構成するＳｎＡｇがカーボンナノチューブ束１８を構成する各カーボンナノチューブの隙間にも入り込んで機械的結合もなされる。
このように、本発明の実施例１においては、パッドをカーボンナノチューブ束１８で形成しているので、従来より小さな押圧力でパッドとの電気的接触を取ることができ、且つ、その押圧力をカーボンナノチューブ束１８の撓みで緩和することができるので、検査工程において半導体デバイスのダメージが発生することがなく、製品歩留りを向上することができる。
次に、図５を参照して本発明の実施例２の半導体装置のパッド構造を説明するが、触媒の形成方法が異なる以外は上記の実施例１と同様であるので、最終構造のみを説明する。 図５参照
図５は、本発明の実施例２の半導体装置のパッド構造の概略的斜視図であり、パッド下地層２１となるＡｌ層１６の表面にＣｏ等からなる触媒微粒子２２を散布し、この触媒微粒子２２を成長核としてカーボンナノチューブ束２３を成長させたものである。
図５は、本発明の実施例２の半導体装置のパッド構造の概略的斜視図であり、パッド下地層２１となるＡｌ層１６の表面にＣｏ等からなる触媒微粒子２２を散布し、この触媒微粒子２２を成長核としてカーボンナノチューブ束２３を成長させたものである。
この場合のカーボンナノチューブ束２３の密度は、触媒微粒子２２の分布密度に依存するので、上記の実施例１のカーボンナノチューブ束１８より密度が疎になり、バンプを形成した場合、バンプを構成するＳｎＡｇがカーボンナノチューブ束２３の内部へより進入しやすくなるので、機械的強度が高まる。
次に、図６を参照して本発明の実施例３の半導体装置のパッド構造を説明するが、カーボンナノチューブ束１８を機械的に支える埋込層を設けた以外は上記の実施例１と同様であるので、最終構造のみを説明する。
図６参照
図６は、本発明の実施例３の半導体装置のパッド構造の概略的斜視図であり、カーボンナノチューブ束１８を形成したのち、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2 膜を堆積させ、次いで、所定の形状にパターニングすることによって埋込層２４としたものである。
図６参照
図６は、本発明の実施例３の半導体装置のパッド構造の概略的斜視図であり、カーボンナノチューブ束１８を形成したのち、ＣＶＤ法によりＳｉＯ2 膜を堆積させ、次いで、所定の形状にパターニングすることによって埋込層２４としたものである。
なお、この時、カーボンナノチューブ束１８の先端部分が、例えば、０〜１００ｎｍ程度埋込層２４の表面から突出するようにＳｉＯ2 膜の堆積膜厚を制御する必要がある。
また、ＳｉＯ2 膜の堆積工程で、カーボンナノチューブ束１８の先端部にもＳｉＯ2 膜が堆積した電気的導通が取れなくなるので、ＳｉＯ2 膜のパターニング工程前に、カーボンナノチューブ束１８の先端部に堆積したＳｉＯ2 膜を除去する必要がある。
また、ＳｉＯ2 膜の堆積工程で、カーボンナノチューブ束１８の先端部にもＳｉＯ2 膜が堆積した電気的導通が取れなくなるので、ＳｉＯ2 膜のパターニング工程前に、カーボンナノチューブ束１８の先端部に堆積したＳｉＯ2 膜を除去する必要がある。
このように、本発明の実施例３においては、カーボンナノチューブ束１８をＳｉＯ2 膜からなる埋込層２４で埋め込んでいるので、バンプ部材を設ける場合或いはワイヤボンディングする際の機械的強度を充分に確保することができる。
なお、この場合には、プローブとの接触段階におけるカーボンナノチューブ束の撓みによる緩衝作用は期待できないが、カーボンナノチューブ束の頂面には酸化膜が形成されていないので、低い押圧力でもプローブとパッドとの間の電気的導通を充分にとることができる。
次に、図７及び図８を参照して本発明の実施例４の半導体装置のパッド構造を説明するが、カーボンナノチューブ束１８を機械的に支える埋込層を金属で構成した以外は上記の実施例３と同様であるので、最終構造のみを説明する。
図７参照
図７は、本発明の実施例４の半導体装置のパッド構造の概略的斜視図であり、カーボンナノチューブ束１８を形成したのち、真空蒸着法によりＡｌ膜を堆積させ、次いで、所定の形状にパターニングすることによって埋込層２５としたものである。
図７参照
図７は、本発明の実施例４の半導体装置のパッド構造の概略的斜視図であり、カーボンナノチューブ束１８を形成したのち、真空蒸着法によりＡｌ膜を堆積させ、次いで、所定の形状にパターニングすることによって埋込層２５としたものである。
なお、この時もカーボンナノチューブ束１８の先端部分が、例えば、０〜１００ｎｍ程度埋込層２５の表面から突出するようにＡｌ膜の堆積膜厚を制御する必要がある。
また、Ａｌ膜の堆積工程で、カーボンナノチューブ束１８の先端部にもＡｌ膜が堆積して、Ａｌ膜の表面に形成される酸化膜が障害となるので、Ａｌ膜のパターニング工程前に、カーボンナノチューブ束１８の先端部に堆積したＡｌ膜を除去する必要がある。
また、Ａｌ膜の堆積工程で、カーボンナノチューブ束１８の先端部にもＡｌ膜が堆積して、Ａｌ膜の表面に形成される酸化膜が障害となるので、Ａｌ膜のパターニング工程前に、カーボンナノチューブ束１８の先端部に堆積したＡｌ膜を除去する必要がある。
図８参照
図８は、本発明の実施例４の最終的な半導体装置のパッド構造の説明図であり、パッドとなるカーボンナノチューブ束１８にＳｎＡｇからなるバンプ２０が設けられ、バンプ２０を構成するＳｎＡｇと埋込層２５を構成するＡｌとが合金反応するので、バンプ２０とパッドの機械的結合をより強固にすることができるとともに、電気的な接触面積も大きくなるのでバンプ２０との接触抵抗をより低くすることができる。
図８は、本発明の実施例４の最終的な半導体装置のパッド構造の説明図であり、パッドとなるカーボンナノチューブ束１８にＳｎＡｇからなるバンプ２０が設けられ、バンプ２０を構成するＳｎＡｇと埋込層２５を構成するＡｌとが合金反応するので、バンプ２０とパッドの機械的結合をより強固にすることができるとともに、電気的な接触面積も大きくなるのでバンプ２０との接触抵抗をより低くすることができる。
次に、図９を参照して、本発明の実施例４の半導体装置のパッドの形成工程を説明するが、半導体基板内の素子構造は本発明の技術内容とは直接関連しないので、最上層の構成のみを説明する。
図９参照
下地層間絶縁膜１１上に最終の配線１２を形成したのち、有機系のｌｏｗ−ｋ材料であるＳＩＬＫからなる最終の層間絶縁膜１３で覆い、次いで、最終の配線１２に達するビアホールを形成したのち、このビアホール内にＴｉＮ膜を介してＷで埋め込むことによってビア１４を形成する。
図９参照
下地層間絶縁膜１１上に最終の配線１２を形成したのち、有機系のｌｏｗ−ｋ材料であるＳＩＬＫからなる最終の層間絶縁膜１３で覆い、次いで、最終の配線１２に達するビアホールを形成したのち、このビアホール内にＴｉＮ膜を介してＷで埋め込むことによってビア１４を形成する。
次いで、例えば、電源配線に接続する複数のビア１４を跨ぐように厚さが、例えば、１μｍのＡｌ層１６を設けたのち、４０μｍ×４０μｍの大きさにエッチングすることによってパッド下地層１５とし、次いで、全面にＳｉＯ2 膜２６を堆積させたのち、レジストパターン２７をマスクとしてパッド形成部分に開口部２８を形成してＡｌ層１６を露出させる。
次いで、レジストパターン２７をそのままリフトオフ用マスクとして、触媒となる厚さが、例えば、１μｍのＮｉ層２９及び厚さが、例えば、１００ｎｍのＡｌ層３０を順次堆積させる。
次いで、レジストパターン２７を除去したのち、新たなレジストパターン（図示を省略）を用いてＡｌ層３０及びＮｉ層２９をエッチングすることによって、幅が例えば５μｍのストライプ状パターン３１とする。
次いで、レジストパターンを除去したのち、原料ガスとしてアセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）、キャリアガスとしてＨ2 を用いたホットフィラメントＣＶＤ法を用いて、基板温度を例えば６００℃とした状態でＮｉ層２９の露出端面の触媒作用を利用してカーボンナノチューブ束３２を横方向に成長させてバンプを構成する。
この場合、Ｎｉ層２９の上面はＡｌ層３０で覆われているとともに、他の側端面はＳｉＯ2 膜２６で覆われているので、これらの面にカーボンナノチューブが成長することはない。
この場合、Ｎｉ層２９の上面はＡｌ層３０で覆われているとともに、他の側端面はＳｉＯ2 膜２６で覆われているので、これらの面にカーボンナノチューブが成長することはない。
図１０参照
図１０は、カーボンナノチューブパッドのプローブとの接触状態の説明図であり、プローブ１９はカーボンナノチューブ束３２に接触した場合、カーボンナノチューブ束３２の弾力によって押圧力が緩和され、プローブの押圧力による応力が最終の層間絶縁膜１３等に過大に印加されることがないのでダメージが発生することがない。
図１０は、カーボンナノチューブパッドのプローブとの接触状態の説明図であり、プローブ１９はカーボンナノチューブ束３２に接触した場合、カーボンナノチューブ束３２の弾力によって押圧力が緩和され、プローブの押圧力による応力が最終の層間絶縁膜１３等に過大に印加されることがないのでダメージが発生することがない。
図１１参照
図１１は、最終的な半導体装置のパッド構造の説明図であり、パッドとなるカーボンナノチューブ束３２にはＳｎＡｇからなるバンプ２０が設けられて電気的な結合がなされるとともに、バンプ２０を構成するＳｎＡｇがカーボンナノチューブ束３２を構成する各カーボンナノチューブの隙間にも入り込んで機械的結合もなされる。
図１１は、最終的な半導体装置のパッド構造の説明図であり、パッドとなるカーボンナノチューブ束３２にはＳｎＡｇからなるバンプ２０が設けられて電気的な結合がなされるとともに、バンプ２０を構成するＳｎＡｇがカーボンナノチューブ束３２を構成する各カーボンナノチューブの隙間にも入り込んで機械的結合もなされる。
また、バンプ２０がカーボンナノチューブ束３２の先端部とも電気的に接触しているので、最終製品におけるバンプ２０との接触抵抗は、上記の実施例１と同様に低抵抗にすることができる。
次に、図１２を参照して、本発明の実施例６の半導体装置のパッドの形成工程を説明するが、ストライプ状パターンの形成工程が異なるだけで他の基本的工程は上記の実施例４と同様であるので、最終パッド構造のみを図示する。
図１２参照
下地層間絶縁膜１１上に最終の配線１２を形成したのち、有機系のｌｏｗ−ｋ材料であるＳＩＬＫからなる最終の層間絶縁膜１３で覆い、次いで、最終の配線１２に達するビアホールを形成したのち、このビアホール内にＴｉＮ膜を介してＷで埋め込むことによってビア１４を形成する。
図１２参照
下地層間絶縁膜１１上に最終の配線１２を形成したのち、有機系のｌｏｗ−ｋ材料であるＳＩＬＫからなる最終の層間絶縁膜１３で覆い、次いで、最終の配線１２に達するビアホールを形成したのち、このビアホール内にＴｉＮ膜を介してＷで埋め込むことによってビア１４を形成する。
次いで、例えば、電源配線に接続する複数のビア１４を跨ぐように厚さが、例えば、１μｍのＡｌ層１６を設けたのち、４０μｍ×４０μｍの大きさにエッチングすることによってパッド下地層１５とし、次いで、全面に触媒となる厚さが、例えば、１μｍのＮｉ層を形成したのち、Ｎｉ層をエッチングすることによって幅が例えば５μｍのストライプ状パターン３３とする。
次いで、全面にＡｌ膜を堆積させたのち、ストライプ状パターン３３の一方の側面が露出するようにＡｌ膜をエッチングしてＡｌ被覆層３４としたのち、原料ガスとしてアセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）、キャリアガスとしてＨ2 を用いたホットフィラメントＣＶＤ法を用いて、基板温度を例えば６００℃とした状態でＮｉ層からなるストライプ状パターン３３の露出端面の触媒作用を利用してカーボンナノチューブ束３２を横方向に成長させてバンプを構成する。
この場合も、Ｎｉ層からなるストライプ状パターン３３の上面及び他の側端面はＡｌ被覆層３４で覆われているので、これらの面にカーボンナノチューブが成長することはない。
この場合も、Ｎｉ層からなるストライプ状パターン３３の上面及び他の側端面はＡｌ被覆層３４で覆われているので、これらの面にカーボンナノチューブが成長することはない。
次に、図１３を参照して、本発明の実施例７の半導体装置のパッドの形成工程を説明する。
図１３参照
下地層間絶縁膜１１上に最終の配線１２を形成したのち、有機系のｌｏｗ−ｋ材料であるＳＩＬＫからなる最終の層間絶縁膜１３で覆い、次いで、最終の配線１２に達するビアホールを形成したのち、このビアホール内にＴｉＮ膜を介して触媒作用のあるＮｉで埋め込むことによってビア３５を形成する。
図１３参照
下地層間絶縁膜１１上に最終の配線１２を形成したのち、有機系のｌｏｗ−ｋ材料であるＳＩＬＫからなる最終の層間絶縁膜１３で覆い、次いで、最終の配線１２に達するビアホールを形成したのち、このビアホール内にＴｉＮ膜を介して触媒作用のあるＮｉで埋め込むことによってビア３５を形成する。
次いで、原料ガスとしてアセチレン（Ｃ2 Ｈ2 ）、キャリアガスとしてＨ2 を用いたホットフィラメントＣＶＤ法を用いて、基板温度を例えば６００℃とした状態でＮｉからなるビア３５の表面にカーボンナノチューブ束３６を、例えば、１μｍの長さまで成長させてバンプを構成する。
このように、本発明の実施例７においては、ビア上に直接カーボンナノチューブパッドを形成しているので、パッド下地層の形成工程が不要になるとともに、特に、カーボンナノチューブの有する高電流密度耐性及び高熱伝導性により、半導体装置の微細化に伴うパッド面積縮小による電流密度増加に効果的に対応することができる。
以上、本発明の各実施例を説明してきたが、本発明は各実施例に記載された構成・条件等に限られるものではなく各種の変更が可能であり、例えば、各実施例においては触媒層としてＮｉを用いているが、Ｎｉに限られるものではなく、ＣｏやＦｅ或いはＮｉを含めたこれらの合金を用いても良いものである。
また、上記の各実施例における触媒層は、実施例２に示した触媒微粒子に置き換えても良いものであり、その場合の触媒微粒子はＣｏ微粒子に限られるものではなく、ＮｉやＦｅ或いはＣｏを含めたこれらの合金からなる微粒子を用いても良いものである。
また、上記の各実施例においてはパッド下地層の主要部或いは触媒層の被覆層をＡｌによって構成しているが、Ａｌに限られるものではなく、カーボンナノチューブの成長工程において触媒作用のない導電体であれば良く、例えば、Ｃｕ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｔａ，ＴｉＮ等で構成しても良いものである。
また、上記の実施例３においては絶縁性の埋込層をＳｉＯ2 によって構成しているが、ＳｉＯ2 に限られるものではなく、ポリイミド樹脂等の有機系の絶縁物を用いても良いものである。
また、上記の実施例４においては導電性の埋込層をＡｌによって構成しているが、Ａｌに限られるものではなく、Ａｌと同様に、ボンディング部材或いはバンプ部材と合金化が可能な金属であれば良く、例えば、ＣｕやＡｕを用いても良いものである。
また、上記の実施例３或いは実施例４においては、カーボンナノチューブの先端部を０〜１００ｎｍ程度埋込層の表面から突出させているが、０μｍの場合は埋込層の表面と面一の状態でカーボンナノチューブの先端部の頂面が露出していることになる。
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、ホットフィラメントＣＶＤ法に限られるものではなく、公知の他のカーボンナノチューブの成長方法を用いても良いものである。
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） 配向性を有する複数のカーボンナノチューブ４を含むことを特徴とするカーボンナノチューブパッド。
（付記２） 上記カーボンナノチューブ４の長さ方向が、パッド面と垂直な方向に配向してい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パッド。
（付記３） 上記カーボンナノチューブ４をビア導体１上に直接成長させたことを特徴とする付記２に記載のカーボンナノチューブパッド。
（付記４） 上記カーボンナノチューブ４を金属或いは絶縁物からなる埋込部材で埋め込むとともに、前記カーボンナノチューブ４の先端部を前記埋込部材から露出させ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パッド。
（付記５） 上記埋込部材が、ボンディング部材或いはバンプ部材と合金化が可能な金属からなることを特徴とする付記４記載のカーボンナノチューブパッド。
（付記６） 上記カーボンナノチューブ４の長さ方向が、パッド面と水平な方向に配向してい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パッド。
（付記７） 付記１乃至６のいずれか１に記載のカーボンナノチューブパッドを備えたことを特徴とする電子デバイス。
（付記８） 上記カーボンナノチューブ４の先端部が、ボンディング部材或いはバンプ部材と直接接触していることを特徴とする付記７記載の電子デバイス。
再び、図１参照
（付記１） 配向性を有する複数のカーボンナノチューブ４を含むことを特徴とするカーボンナノチューブパッド。
（付記２） 上記カーボンナノチューブ４の長さ方向が、パッド面と垂直な方向に配向してい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パッド。
（付記３） 上記カーボンナノチューブ４をビア導体１上に直接成長させたことを特徴とする付記２に記載のカーボンナノチューブパッド。
（付記４） 上記カーボンナノチューブ４を金属或いは絶縁物からなる埋込部材で埋め込むとともに、前記カーボンナノチューブ４の先端部を前記埋込部材から露出させ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パッド。
（付記５） 上記埋込部材が、ボンディング部材或いはバンプ部材と合金化が可能な金属からなることを特徴とする付記４記載のカーボンナノチューブパッド。
（付記６） 上記カーボンナノチューブ４の長さ方向が、パッド面と水平な方向に配向してい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パッド。
（付記７） 付記１乃至６のいずれか１に記載のカーボンナノチューブパッドを備えたことを特徴とする電子デバイス。
（付記８） 上記カーボンナノチューブ４の先端部が、ボンディング部材或いはバンプ部材と直接接触していることを特徴とする付記７記載の電子デバイス。
本発明の活用例としては、半導体装置のパッドが典型的なものであるが、半導体装置のパッドに限られるものではなく、液晶表示装置や、光偏向装置等の強誘電体デバイス等の各種の電子デバイスに適用されるものである。
１ ビア導体
２ 層間絶縁膜
３ 触媒部材
４ カーボンナノチューブ
１１ 下地層間絶縁膜
１２ 配線
１３ 層間絶縁膜
１４ ビア
１５ パッド下地層
１６ Ａｌ層
１７ Ｎｉ層
１８ カーボンナノチューブ束
１９ プローブ
２０ バンプ
２１ パッド下地層
２２ 触媒微粒子
２３ カーボンナノチューブ束
２４ 埋込層
２５ 埋込層
２６ ＳｉＯ2 膜
２７ レジストパターン
２８ 開口部
２９ Ｎｉ層
３０ Ａｌ層
３１ ストライプ状パターン
３２ カーボンナノチューブ束
３３ ストライプ状パターン
３４ Ａｌ被覆層
３５ ビア
３６ カーボンナノチューブ束
２ 層間絶縁膜
３ 触媒部材
４ カーボンナノチューブ
１１ 下地層間絶縁膜
１２ 配線
１３ 層間絶縁膜
１４ ビア
１５ パッド下地層
１６ Ａｌ層
１７ Ｎｉ層
１８ カーボンナノチューブ束
１９ プローブ
２０ バンプ
２１ パッド下地層
２２ 触媒微粒子
２３ カーボンナノチューブ束
２４ 埋込層
２５ 埋込層
２６ ＳｉＯ2 膜
２７ レジストパターン
２８ 開口部
２９ Ｎｉ層
３０ Ａｌ層
３１ ストライプ状パターン
３２ カーボンナノチューブ束
３３ ストライプ状パターン
３４ Ａｌ被覆層
３５ ビア
３６ カーボンナノチューブ束
Claims (5)
- 配向性を有する複数のカーボンナノチューブを含むことを特徴とするカーボンナノチューブパッド。
- 上記カーボンナノチューブの長さ方向が、パッド面と垂直な方向に配向していることを特徴とする請求項１記載のカーボンナノチューブパッド。
- 上記カーボンナノチューブを金属或いは絶縁物からなる埋込部材で埋め込むとともに、前記カーボンナノチューブの先端部を前記埋込部材から露出させることを特徴とする請求項１または２に記載のカーボンナノチューブパッド。
- 上記カーボンナノチューブの長さ方向が、パッド面と水平な方向に配向していることを特徴とする請求項１記載のカーボンナノチューブパッド。
- 請求項１乃至４のいずれか１項に記載のカーボンナノチューブパッドを備えたことを特徴とする電子デバイス。
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