JP2009033021A

JP2009033021A - 構造体、電子装置及び構造体の形成方法

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Publication number: JP2009033021A
Application number: JP2007197353A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Sakai; 忠司酒井; Hisashi Sakuma; 尚志佐久間; Masayuki Katagiri; 雅之片桐; Mariko Suzuki; 真理子鈴木
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-07-30
Filing date: 2007-07-30
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2027-07-30
Also published as: JP4635030B2

Abstract

【課題】カーボンナノチューブ束の散けを防止することが可能な構造体を提供する。
【解決手段】下地層１０に設けられた導電膜１２と、一端を導電膜１２に接続した複数のカーボンナノチューブのＣＮＴ束２０とを備え、ＣＮＴ束２０の他端側において、複数のカーボンナノチューブのうち少なくともＣＮＴ束２０の外側部のカーボンナノチューブがＣＮＴ束の外に向かって凸の曲率を有して延伸し、ＣＮＴ束の外周に向かうほど曲率が大きくなり、他端に向かって束の直径が小さくなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、カーボンナノチューブを用いる構造体、電子装置及び構造体の形成方法に関する。

カーボンナノチューブ（以下ＣＮＴ）は、電気伝導特性、熱伝導特性、及び機械強度が高く、金属に代わる配線、電極、及び接点等の材料として注目されている。例えば、実用的な電流や熱量を伝導するために、ＣＮＴを一本ずつ用いるのではなく、多数本をまとめた束（以下、ＣＮＴ束）として、半導体装置のパッドやバンプ等のコンタクト電極に用いる提案がなされている（例えば、特許文献１及び非特許文献１参照。）
しかしながら、より幅広い接続端子や電極等として用いる場合、以下のような課題がある。すなわち、ＣＮＴ自体は高い強度を有しているが、ＣＮＴ束内のＣＮＴ間はファンデアワールス力で集合しているに過ぎない。そのため、ＣＮＴ束自体の散けが生じやすくなり、例えばコンタクト電極で一般的な押圧を加えた時に、ＣＮＴの外側への開きや坐屈となって現れる懸念がある。更に、ＣＮＴの外側への開きや坐屈により、隣接の構造との接触が生じる恐れがあり、狭ピッチ化を妨げる可能性があった。
特開２００７−１１５７９８号公報岩井、他、電子デバイス国際会議（IEDM）、２００５年（IEEE Cat. No.05CH37703C (USA) CD-ROM pp.4-7）

本発明の目的は、ＣＮＴの散けを防止することが可能な構造体、電子装置及び構造体の形成方法を提供することにある。

本発明の第１の態様によれば、（イ）下地層に設けられた導電膜と、（ロ）一端を導電膜に接続した複数のカーボンナノチューブからなるＣＮＴ束とを備え、（ハ）ＣＮＴ束の他端側において、複数のカーボンナノチューブのうち少なくともＣＮＴ束の外側部のカーボンナノチューブがＣＮＴ束の外に向かって凸の曲率を有して延伸し、ＣＮＴ束の外周に向かうほど曲率が大きくなり、他端に向かってＣＮＴ束の直径が小さくなる構造体が提供される。

本発明の第２の態様によれば、（イ）下地層に設けられた第１配線に一端を接続した複数の第１カーボンナノチューブからなる第１ＣＮＴ束からなり、第１ＣＮＴ束の他端側において、複数の第１カーボンナノチューブのうち少なくとも第１ＣＮＴ束の外側部のカーボンナノチューブがＣＮＴ束の外に向かって凸の曲率を有して延伸し、第１ＣＮＴ束の外周に向かうほど曲率が大きくなり、第１ＣＮＴ束の他端に向かって第１ＣＮＴ束の直径が小さくなるコンタクト電極を有する第１基板と、（ロ）第１基板に対向し、コンタクト電極に電気的に接続される第２配線を有する第２基板とを備える電子装置が提供される。

本発明の第３の態様によれば、（イ）プラズマが生成される反応室において、下地層に形成された導電膜に一端を接続する複数のカーボンナノチューブからなるＣＮＴ束を成長させる構造体の形成方法であって、（ロ）ＣＮＴ束の他端側において、複数のカーボンナノチューブのうち少なくともＣＮＴ束の外側部のカーボンナノチューブがＣＮＴ束の外に向かって凸の曲率を有して成長し、ＣＮＴ束の外周に向かうほど曲率が大きくなり、他端に向かってＣＮＴ束の直径が小さくなるように、成長温度、反応室に供給する炭化水素ガスの濃度、及びプラズマと導電膜の間に設けたグリッドのグリッド電位を設定して複数のカーボンナノチューブの第１領域を導電膜上に成長させる段階と、（ハ）導電膜と第１領域の間で複数のカーボンナノチューブのそれぞれが蛇行するように、成長温度を下げること、炭化水素ガスの濃度を上げること、及びグリッド電位を下げることのうち少なくとも一つを実施して複数のカーボンナノチューブの第２領域を成長させる段階とを含む構造体の形成方法が提供される。

本発明によれば、ＣＮＴ束の散けを防止することが可能な構造体、電子装置及び構造体の形成方法を提供することが可能となる。

以下図面を参照して、本発明の形態について説明する。以下の図面の記載において、同一または類似の部分には同一または類似の符号が付してある。但し、図面は模式的なものであり、厚みと平面寸法との関係、各層の厚みの比率等は現実のものとは異なることに留意すべきである。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判断すべきものである。また図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれていることは勿論である。

本発明の実施の形態に係る構造体は、図１及び図２に示すように、下地層１０に設けられた複数の導電膜（１２、１４）と、それぞれの一端を複数の導電膜（１２、１４）のそれぞれに接続した複数のＣＮＴの束（以下において、「ＣＮＴ束」と称す。）２０とを備える。複数のＣＮＴ束２０は、下地層１０上の絶縁膜１８中に設けられた貫通孔にそれぞれ配置される。それぞれの導電膜（１２、１４）とＣＮＴ束２０の間に、触媒層１６が配置される。各導電膜（１２、１４）は、それぞれ第１及び第２導電膜１２、１４からなる。

例えば、ＣＮＴ束２０は半導体装置等の電子装置のバンプ等のコンタクト電極として用いられる。導電膜（１２、１４）は、半導体基板に形成された半導体回路等に接続された配線として用いられる。下地層１０は、半導体基板上に設けられた配線層である。

ＣＮＴ束２０の成膜には、プラズマ化学気相成長法（ＣＶＤ）法を用いることが望ましい。図３には、一例として表面波プラズマＣＶＤ装置を示す。マイクロ波導波路６０から導入されたマイクロ波はスリットアンテナ６２から石英窓６３を介して反応室６内に導入される。導入されたマイクロ波により、反応室６内で放電させプラズマを発生させる。反応室６のスリットアンテナ６２近傍の放電領域７６にプラズマを滞留させてイオン成分を低減する石英ガラス等のイオントラップ６４が配置される。反応室６内には、原料ガスがガス導入口７０より導入される。反応室６内は真空ポンプ７２により排気され、原料ガスの流量と自動圧力調整器（ＡＰＣ）７４により所定の圧力に維持される。基板２はヒータ内蔵サセプタ６８に設置され、所定の成長温度に維持される。放電領域７６と基板２の間にグリッド６６が配置される。グリッド６６には電源６７により、放電領域７６から基板２上に拡散してくる電荷成分を抑制するようにグリッド電位が印加される。

原料ガスとして、メタン（ＣＨ₄）やアセチレン（Ｃ₂Ｈ₂）等の炭化水素ガス、及び水素（Ｈ₂）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）、及び窒素（Ｎ₂）等の希釈ガスが用いられる。なお、成長条件によっては、希釈ガス無しで炭化水素ガスだけを用いてもよい。

図４に示すように、基板２上の下地層１０に第１及び第２導電膜１２、１４を設ける。下地層１０上に絶縁膜１８を形成し、第２導電膜１４の表面が露出するように絶縁膜１８に貫通孔が設けられる。レーザアブレーション等の物理蒸着により触媒金属を蒸発させて第２導電膜１４表面に触媒層１６を形成する。

このようにして準備した基板２を、図３に示したプラズマＣＶＤ装置のサセプタ６８に設置してＣＮＴ成長を行う。例えば、原料ガスとして、ＣＨ_４ガス及びＨ_２ガスを用い、ＣＨ_４ガスの濃度を約１０％とする。また、グリッド電位を接地とする。まず、成長温度を約６００℃〜約９００℃、望ましくは約６００℃〜約７００℃とする。その結果、第２導電膜１４上の触媒層１６に一端を接続した複数のＣＮＴ２２からなるＣＮＴ束２０の第１領域２４ａが成長する。

成長した複数のＣＮＴ２２のそれぞれは、ファンデアワールス力によってＣＮＴ束２０の中央部に向かって収束する。そのため、複数のＣＮＴ２２のうち少なくともＣＮＴ束２０の外側部のＣＮＴ２２は外に向かって凸の曲率を有して延伸するように成長し、ＣＮＴ束２０の外周に向かうほど曲率が大きくなる。よって、ＣＮＴ束２０の先端に向かってＣＮＴ束２０の直径が小さくなる。また、ＣＮＴ束２０の外周部は原料ガスの供給が十分であるため、複数のＣＮＴ２２のそれぞれの長さは、ＣＮＴ束２０の内側から外側に向かって長くなる。

その後、成長温度を約４００℃〜約６００℃、望ましくは約４００℃〜約５００℃に下げる。ＣＮＴ２２の成長は触媒層１６との界面で起こり、第１領域２４ａの下側に第２領域２４ｂが成長する。成長温度を下げているため、直線性が低く蛇行したＣＮＴ２２が成長する。その結果、複数のＣＮＴ２２がファンデアワールス力によって中央部に収束することが抑制され、第２領域２４ｂの外径寸法をほぼ一定に保つことができる。このようにして、第１及び第２領域２４ａ、２４ｂを有するＣＮＴ束２０が形成される。

図６には、比較例として、成長温度を下げずにＣＮＴ２２を成長させた場合のＣＮＴ束２０ａを示す。図６に示すように、複数のＣＮＴ２２は直線性よく成長する。その結果、ＣＮＴ２２は基端部において外周に向かって凹状の曲率を有して延伸するように成長し、先端部においては基端部より小さな直径でほぼ直線的なＣＮＴ束２０ａが得られる。

比較例のＣＮＴ束２０ａでは、先端部でＣＮＴ２２がほぼ直線となっているため、ＣＮＴ束２０ａの先端から押圧を加えると、ＣＮＴ束２０ａの散けが生じてしまう。一方、本発明の実施の形態によれば、ＣＮＴ束２０の先端部では、ＣＮＴ束２０の外周に向かって凸状の曲率を有し、複数のＣＮＴ２２が中心に向かって集束する包絡面形状をとる。よって、ＣＮＴ束２０自体の散けが生じにくい。

触媒層１６は、ＣＮＴ束２０の成長のための触媒金属として作用する。触媒層１６として、コバルト（Ｃｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、鉄（Ｆｅ）等の金属、あるいはＣｏ、Ｎｉ、Ｆｅ等を主成分とする合金等の金属粒子が用いられる。ＣＮＴ束２０のＣＮＴの直径は、触媒層１６の直径で制御される。したがって、触媒層１６の平均粒径は、約２ｎｍ〜約１０ｎｍ、望ましくは約４ｎｍ〜約６ｎｍの範囲とされる。ここで、平均粒径は、金属粒子を球形とみなしたときの平均直径であり、例えば、レーザ回折散乱法等により測定される。

また、第１導電膜１２として、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）等の金属が用いられる。第２導電膜１４として、窒化チタン（ＴｉＮ）等が用いられる。下地層１０、及び絶縁膜１８として、酸化シリコン（ＳｉＯ₂）膜、窒化シリコン（Ｓｉ₃Ｎ₄）膜、低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）絶縁膜等が用いられる。低誘電率絶縁膜の材料として、炭素添加酸化シリコン（ＳｉＯＣ）、無機スピンオングラス（ＳＯＧ）等の無機材料、あるいは有機ＳＯＧ等の有機材料が使用できる。また、低誘電率絶縁膜として、無機材料膜及び有機材料膜等の積層膜を用いてもよい。

例えば、本発明の実施の形態に係る構造体を、半導体回路が形成された第１基板の最上配線（第１配線）に設けて、バンプ等のコンタクト電極として用いる。図７に示すように、パッケージ等の実装基板として用いる第２基板１００に第２配線として、Ｃｕ等の導電膜１０２、及び導電膜１０２上にＴｉＮ等の導電膜１０４を形成する。図８に示すように、コンタクト電極であるＣＮＴ束２０に第２配線の導電膜１０４を対向させて電気的に接続する。

この場合、ＣＮＴ束２０に押圧を加えて第２配線と接続させる。ＣＮＴ束２０が外周に向かって凸状になっているため、押圧を加えてもＣＮＴ束２０の外側への開きや坐屈を生じにくくすることが出来る。また、押圧を加えてもＣＮＴ束２０が散けないため、隣接の構造との接触が生じる恐れがなく、コンタクト電極の狭ピッチ化を進めることが可能となる。

また、ＣＮＴ束２０の基端部では、ＣＮＴ２２が先端部に比較して蛇行性の高い構造を有している。そのため、より高い押圧での接触が可能になる。また、図５に示したように、複数のＣＮＴ２２が蛇行しているため、バネ的な効果により、確実な接続が可能になる。

なお、上記説明においては、成長温度を変えることによりＣＮＴ束２０の第１及び第２領域２４ａ、２４ｂを成長させている。しかし、成長温度、炭化水素ガスの濃度、あるいはグリッド電位のうち少なくとも一つを変化させることにより、第１及び第２領域２４ａ、２４ｂを成長させることができる。

例えば、成長温度を約６００℃、グリッド電位を接地とする。ＣＨ_４ガス濃度を約１％〜約０．０１％、望ましくは約１％〜約０．１％と低く設定することにより、第１領域２４ａを成長させることができる。ＣＨ_４ガス濃度を約１０％〜約１００％、望ましくは約１０％〜約５０％に上げることにより、第２領域２４ｂを成長させることができる。

また、成長温度を約６００℃、ＣＨ_４ガス濃度を約１０％とする。グリッド電位を正極性の電位に設定することにより、第１領域２４ａを成長させることができる。グリッド電位を下げる、あるいはフローティングにすることにより、第２領域２４ｂを成長させることができる。

次に、本発明の実施の形態に係る構造体を用いる半導体装置の製造方法を、図９〜図１３に示す工程断面図を用いて説明する。

（イ）図９に示すように、フォトリソグラフィ、エッチング、及びスパッタリング等により、半導体回路等が形成された基板上に形成された配線層（下地層）１０に、Ｃｕ等の第１導電膜１２、及びＴｉＮ等の第２導電膜１４を形成する。第１及び第２導電膜１２、１４が配線として用いられる。

（ロ）図１０に示すように、ＣＶＤ等により配線層１０上にＳｉＯ₂等の絶縁膜１８を形成する。

（ハ）図１１に示すように、フォトリソグラフィ、エッチング等により絶縁膜１８の一部を選択に除去して貫通孔３０を形成する。貫通孔３０には、第２導電膜１４の表面が露出する。

（ニ）図１２に示すように、物理蒸着等により貫通孔３０内に露出した第２導電膜１４表面にＣｏ等の触媒層１６を形成する。

（ホ）図１３に示すように、図３に示したプラズマＣＶＤ装置を用いるプラズマＣＶＤ等により、触媒層１６上にＣＮＴ束２０を成長させる。まず、成長温度を約６００℃、ＣＨ4濃度を約１０％、及びグリッド電位を接地としてＣＮＴ成長を行う。その後、成長温度を約５００℃に下げてＣＮＴ成長を行う。その結果、先端部において外周に向かって凸状の曲率を有し、基端部において貫通孔３０を埋めこむような形状のＣＮＴ束２０が形成される。

本発明の実施の形態では、図３に示したように、表面波型の電磁波導入方式によって、反応室６の内部でリモート化されたプラズマを発生させる。そのため、アモルファスカーボン等の生成や触媒層１６へのプラズマによるダメージを最小化している。また、表面波型のスリットアンテナ６２から導入されたマイクロ波電力により励起された放電活性種に含まれるイオン成分は、ＣＮＴ成長の際にアモルファスカーボンを生成させる恐れがある。そのため、マイクロ波導入部近傍にイオントラップ６４を配置して放電ガスを放電領域７６に滞留させてイオン成分を低減する。更に、基板２の近傍には金属製メッシュのグリッド６６を設置し、放電領域から拡散してくる電荷成分を中和する。このようにして、貫通孔３０内に選択的にＣＮＴ束を成長させることが出来る。

ここで、ＣＮＴ２２は、下地の触媒層１６により直径及び堆積表面密度が制御される。例えば、レーザアブレーション等によって蒸発させたＣｏ等のクラスタをインパクタ方式等を用いてサイズ分布を整える。このようにして、平均粒径が約５ｎｍのＣｏ等の金属粒子を所望の面密度で堆積させて触媒層１６を形成する。あるいは、堆積したＣｏ等の金属薄膜を、所定の温度で加熱して凝集させることにより触媒層１６を形成してもよい。

なお、図１４に示すように、ＣＮＴ束２０の先端に金属膜４０を選択的に設けてもよい。コンタクト電極の先端接触部に炭素以外の材料を任意に選択することができる。また、ＣＮＴ２２個々の微細な針状構造を避ける必要がある場合に有効である。金属膜４０は、予めパターニングしたペースト電極を印刷して転写することにより形成することができる。あるいは、マスク蒸着により金属膜４０を形成してもよい。

また、本発明の実施の形態に係る構造体をコンタクト電極として用い、パッケージ等の配線と接続させる場合、図１５に示すように、基板１００上に設けた絶縁膜１０８に貫通孔１１５を設けてもよい。貫通孔１１５の寸法は、ＣＮＴ束２０の外径に合わせる。

図１６に示すように、ＣＮＴ束２０の先端部を貫通孔１１５に嵌め合わせるようにしてＣＮＴ束２０と導電膜１０２、１０４とを接続させる。ＣＮＴ束２０の先端部は直径が小さくなっている。そのため、ＣＮＴ束２０と導電膜１０２、１０４との位置合わせやはめ込みをスムーズに行うことができる。また、ＣＮＴ束２０は貫通孔１１５の外にはみ出してしまう恐れがない。したがって、ＣＮＴ束２０を適切な接触圧で押し込むことができ、ＣＮＴ束２０と導電膜１０４との良好な接触を得ることができる。これにより、電気的あるいは熱的な導通を高めることが可能となる。

また、図１７に示すように、導電膜１０４の表面にＣＮＴ束１１０を形成してもよい。この場合、導電膜１０４の表面に形成した触媒層１０６上にＣＮＴ束１１０を成長させる。図１８に示すように、ＣＮＴ束２０とＣＮＴ束１１０とを互いに押し付けるようにして接続させる。ＣＮＴ束１１０は、図４に示した第１領域２４ａだけであってもよい。

また、図１９に示すように、絶縁膜１０８に設けた貫通孔１１５の中にＣＮＴ束１１０を形成してもよい。この場合、図２０に示すように、ＣＮＴ束２０は貫通孔１１５に嵌め合わせるようにしてＣＮＴ束１１０と接触させる。

図１８及び図２０に示した構造では、ＣＮＴ束２０、１１０同士を接触させるため、接触電位差等を生じさせること無く接続することが可能である。また、接触を保持できるストローク幅が広がるため、ＣＮＴ束２０、１１０の先端高さがばらつく場合にも、押圧を確保しながら、一様に接触させることができる。

（第１の応用例）
本発明の実施の形態の第１の応用例として、ＣＮＴ束を用いるマイクロスイッチ等のマイクロ電気機械システム（ＭＥＭＳ）装置について説明する。第１の応用例に係るＭＥＭＳ装置は、図２１に示すように、固定電極としてのＣＮＴ束２０と可動梁１２２を備える。ＣＮＴ束２０は、基板上の下地層１０に設けられた配線１２６上に配置される。可動梁１２２は、アンカー１２４により下地層１０上に固定される。下地層１０から離間した可動梁１２２の先端が、ＣＮＴ束２０と対向する。可動梁１２２の下地層１０に対向する表面に可動電極１２０が設けられる。

可動梁１２２を静電力、熱応力、電磁力、圧電力等で駆動して屈曲変位させ、ＣＮＴ束２０と接触させることができる。高い電気伝導性及び熱伝導性を有するＣＮＴ束２０を用いることにより、安定で十分な接触が可能な接点構造を実現することができる。

（第２の応用例）
本発明の実施の形態の第２の応用例では、ＣＮＴ束を用いる電子装置の電気的特性の検査に用いるプローバのプローブについて説明する。第２の応用例に係るプローブは、図２２及び図２３に示すように、シリコン（Ｓｉ）等のリードビーム１４０上に設けられた配線（導電膜）１２と、配線１２上に設けられたＣＮＴ束２０を備える。配線１２は、リードビーム１４０上の下地層１０に形成される。ＣＮＴ束２０の基端部は、リードビーム１４０の先端部において下地層１０表面に設けられた絶縁膜１８に埋めこまれている。リードビーム１４０は、プローバのプローブヘッド１４２に取り付けられる。

例えば、ＣＮＴ束２０を半導体チップ１３２表面に設けられたパッド１３０に接触させて半導体チップ１３２の動作試験を行うことができる。ＣＮＴ束２０の弾性効果によりパッド１３０との接触を安定に行うことができ、試験データの信頼性を向上させることが可能となる。

また、複数のリードビームを用いてプローブアレイとしてもよい。例えば、図２４に示すように、複数のリードビーム１４０ａ、１４０ｂ、１４０ｃのそれぞれの先端部にＣＮＴ束２０ａ、２０ｂ、２０ｃが設けられる。ＣＮＴ束２０ａ、２０ｂ、２０ｃのそれぞれを半導体チップ１３２の複数のパッド１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃに接触させて動作試験が行われる。ＣＮＴ束２０ａ、２０ｂ、２０ｃの弾性効果により、複数のパッド１３０ａ、１３０ｂ、１３０ｃのそれぞれに同時に安定性よく接触させることが可能である。

更に、図２５に示すように、プローブピン１５２の先端に設けた基板１５０上に、バンプとしてアレイ状に複数のＣＮＴ束２０を配置してもよい。複数のＣＮＴ束２０のそれぞれは、基板１５０上の下地層１０に形成された複数の配線１２上に、それぞれ配置される。また、複数のＣＮＴ束２０のそれぞれは、下地層１０上に設けられた絶縁膜１８に埋めこまれている。複数のＣＮＴ束２０のそれぞれには弾力性があり、半導体チップ１３２の複数のパッド１３０のそれぞれと同時に安定に接触させることができる。

（その他の実施の形態）
上記のように、本発明の実施の形態を記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者にはさまざまな代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

本発明の実施の形態においては、ＣＮＴ束を有する構造体を半導体装置のコンタクト電極に用いているが、半導体装置に限定されず、液晶装置、磁気記録媒体、光記録媒体、薄膜磁気ヘッド、超伝導素子、音響電気変換素子、等の電子装置のコンタクト電極に対しても、本発明が適用できることは、上記説明から容易に理解できるであろう。

このように、本発明はここでは記載していないさまざまな実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係わる発明特定事項によってのみ定められるものである。

本発明の実施の形態に係る構造体の一例を示す概略平面図である。図１に示した構造体のＡ−Ａ断面を示す概略図である。本発明の実施の形態に係るＣＮＴの成長に用いる装置の一例を示す概略図である。本発明の実施の形態に係るＣＮＴ束の形成方法の一例を示す概略断面図（その１）である。本発明の実施の形態に係るＣＮＴ束の形成方法の一例を示す概略断面図（その２）である。比較例によるＣＮＴ束の一例を示す概略断面図である。本発明の実施の形態の説明に用いる実装基板の一例を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る構造体と実装基板の接続の一例を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る構造体を用いる半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図（その１）である。本発明の実施の形態に係る構造体を用いる半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図（その２）である。本発明の実施の形態に係る構造体を用いる半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図（その３）である。本発明の実施の形態に係る構造体を用いる半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図（その４）である。本発明の実施の形態に係る構造体を用いる半導体装置の製造方法の一例を示す工程断面図（その５）である。本発明の実施の形態に係る構造体の他の例を示す概略断面図である。本発明の実施の形態の説明に用いる実装基板の他の例を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る構造体と実装基板の接続の他の例を示す概略断面図である。本発明の実施の形態の説明に用いる実装基板の他の例を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る構造体と実装基板の接続の他の例を示す概略断面図である。本発明の実施の形態の説明に用いる実装基板の他の例を示す概略断面図である。本発明の実施の形態に係る構造体と実装基板の接続の他の例を示す概略断面図である。本発明の実施の形態の第１の応用例に係る構造体を用いたＭＥＭＳ装置の一例を示す断面概略図である。本発明の実施の形態の第２の応用例に係る構造体を用いたプローブの一例を示す断面概略図である。図２２に示したプローブのＢ−Ｂ断面を示す概略図である。本発明の実施の形態の第２の応用例に係る構造体を用いたプローブの他の例を示す断面概略図である。本発明の実施の形態の第２の応用例に係る構造体を用いたプローブの他の例を示す断面概略図である。

符号の説明

１０…下地層
１２…第１導電膜
１４…第２導電膜
１６…触媒層
１８…絶縁膜
２０…ＣＮＴ束
２２…ＣＮＴ

Claims

下地層に設けられた導電膜と、
一端を前記導電膜に接続した複数のカーボンナノチューブからなるＣＮＴ束とを備え、
前記ＣＮＴ束の他端側において、前記複数のカーボンナノチューブのうち少なくとも前記ＣＮＴ束の外側部のカーボンナノチューブが前記ＣＮＴ束の外に向かって凸の曲率を有して延伸し、前記ＣＮＴ束の外周に向かうほど前記曲率が大きくなり、前記他端に向かって前記ＣＮＴ束の直径が小さくなることを特徴とする構造体。
前記他端側における前記複数のカーボンナノチューブのそれぞれの長さが、前記ＣＮＴ束の内側から前記外側に向かって長くなることを特徴とする請求項１に記載の構造体。
前記一端側における前記複数のカーボンナノチューブのそれぞれが、蛇行していることを特徴とする請求項１又は２に記載の構造体。
前記他端に接続した金属膜を更に備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の構造体。
前記ＣＮＴ束が、前記下地層上の絶縁膜中に設けられた貫通孔に配置されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の構造体。
下地層に設けられた第１配線に一端を接続した複数の第１カーボンナノチューブからなる第１ＣＮＴ束からなり、前記第１ＣＮＴ束の他端側において、前記複数の第１カーボンナノチューブのうち少なくとも前記第１ＣＮＴ束の外側部のカーボンナノチューブが前記ＣＮＴ束の外に向かって凸の曲率を有して延伸し、前記第１ＣＮＴ束の外周に向かうほど前記曲率が大きくなり、前記第１ＣＮＴ束の他端に向かって前記第１ＣＮＴ束の直径が小さくなるコンタクト電極を有する第１基板と、
前記第１基板に対向し、前記コンタクト電極に電気的に接続される第２配線を有する第２基板
とを備えることを特徴とする電子装置。
前記第２基板の上に、少なくとも前記第１ＣＮＴ束の他端側の領域と嵌合する貫通孔を有する絶縁膜が設けられることを特徴とする請求項６に記載の電子装置。
前記第２配線に一端を接続した複数の第２カーボンナノチューブからなる第２ＣＮＴ束を更に備え、該第２ＣＮＴ束の他端に前記コンタクト電極が接続され、前記第２ＣＮＴ束の他端側において、前記複数の第２カーボンナノチューブのうち少なくとも前記第２ＣＮＴ束の外側部のカーボンナノチューブが前記ＣＮＴ束の外に向かって凸の曲率を有して延伸し、前記第２ＣＮＴ束の外周に向かうほど前記曲率が大きくなり、前記第２ＣＮＴ束の他端に向かって前記第２ＣＮＴ束の直径が小さくなることを特徴とする請求項６又は７に記載の電子装置。
プラズマが生成される反応室において、下地層に形成された導電膜に一端を接続する複数のカーボンナノチューブからなるＣＮＴ束を成長させる構造体の形成方法であって、
前記ＣＮＴ束の他端側において、前記複数のカーボンナノチューブのうち少なくとも前記ＣＮＴ束の外側部のカーボンナノチューブが前記ＣＮＴ束の外に向かって凸の曲率を有して成長し、前記ＣＮＴ束の外周に向かうほど前記曲率が大きくなり、前記他端に向かって前記ＣＮＴ束の直径が小さくなるように、成長温度、前記反応室に供給する炭化水素ガスの濃度、及び前記プラズマと前記導電膜の間に設けたグリッドのグリッド電位を設定して前記複数のカーボンナノチューブの第１領域を前記導電膜上に成長させる段階と、
前記導電膜と前記第１領域の間で前記複数のカーボンナノチューブのそれぞれが蛇行するように、前記成長温度を下げること、前記炭化水素ガスの濃度を上げること、及び前記グリッド電位を下げることのうち少なくとも一つを実施して前記複数のカーボンナノチューブの第２領域を成長させる段階
とを含むことを特徴とする構造体の形成方法。