[发明专利]布线结构及其形成方法

说明书

本申请基于2007年3月29日提交的在先日本专利申请NO.2007-089011并要求其优先权，且该在先申请的全部内容通过引用并入本文。

技术领域

本发明涉及一种应用在由LSI所代表的半导体器件等中的布线结构，特别是涉及一种应用线性结构的布线结构及其形成方法，其中该线性结构使用具有微细结构、高导电特性和高额定电流密度的碳元素作为布线材料。

背景技术

近年来，由多媒体领域所引领的LSI市场，特别是，例如游戏机、便携式终端等正在稳步发展。关于应用在LSI中的布线，现有技术中广泛使用的铜(Cu)布线的广泛应用被认为未来会在电阻或电力密度等方面达到极限。

因此，作为铜(Cu)布线的选择性替代品，由具有低阻抗和耐高电流密度性的碳元素制成的线性结构正在引起关注。对于该线性结构，可以列举的有所谓的碳纳米管(carbon nano tube，CNT)、碳纳米纤维(carbon nano fiber，CNF)等，因为其多种诱人的物理特性而引人注目。

传统上，已有一些建议将CNT应用于LSI布线，而且，例如，正在积极组织将CNT束应用在垂直方向上的通路连接(via connection)中的研究(参阅非专利文献1)。然而，在LSI布线中，无疑会要求CNT不仅应用在垂直方向上的通路连接中，而且还应用在横向方向上的布线中。作为形成CNT束用作横向方向上的布线的方法，报导了一种应用为块状基底导体(block-shaped base conductor)的所谓接触块来形成横向方向上CNT束的技术(参阅非专利文献2)。形成CNT所必需的催化剂(Catalytic)金属形成在接触块的侧表面，并且应用CVD方法生长该CNT束。因此，可在相对接触块侧表面的垂直方向上形成CNT束。通过选择其上形成有CNT束的表面，即其上形成有催化剂金属的表面，就能够选择CNT束的生长方向。

【专利文献1】日本专利申请，提前公开号为No.2006-148063；

【非专利文献1】2006年IEEE国际互连技术会议，pp.230；

【非专利文献2】2005年IEEE国际互连技术会议，pp.234；

【非专利文献3】日本应用物理期刊第41卷(2002)，pp.4370-4374。

当根据非专利文献2的方法形成横向方向上的布线时，必须将CNT束的顶部端与其它布线(或其它电极)相连。因此，例如，正如非专利文献3中所指出的那样，CNT束自接触块处生长，并随后在该CNT束的顶部形成另外的接触块。然而，这产生了在相同层级的布线层中分多次形成接触块的需要，从而造成制造工艺的复杂化和成本的提高，而这是很不利的。

进而，专利文献1公开了一种应用绝缘膜沟槽的侧壁或应用导电膜的薄分区形成CNT束的方法，不过在此情形下无法形成三维布线网。此外，虽然其指出应用铜(Cu)布线作为基础来三维地构建布线网，但由于CNT和铜(Cu)之间额定电流密度的不同(CNT：10⁹A/cm²，Cu：10⁶A/cm²)，使得CNT和铜(Cu)布线的结合将因电子迁移而发生铜(Cu)布线的断线(wirebreakage)。而且，很难通过干法蚀刻等处理铜(Cu)，因此块成形就很困难。

发明内容

根据本发明实施例的一个方面，提供一种布线结构，该布线结构具有：一对块状基底导体，其以预定间隔放置并彼此相对；以及布线，其电连接所述基底导体，其中所述布线由多个线性结构组成，所述线性结构均由自各所述基底导体的各相对面垂直形成的碳元素制成，且所述线性结构的一部分在所述相对面之间相交并接触，以实现彼此的电连接。

根据本发明实施例的另一方面，提供一种布线结构形成方法，该方法具有如下步骤：形成一对块状基底导体，使所述块状基底导体以预定间隔放置并彼此相对；以及自各所述基底导体的各相对面垂直生长均由碳元素制成的线性结构来形成布线，使得所述线性结构的一部分在所述相对面之间相交并接触，以实现彼此的电连接。

附图说明

图1是用以解释本发明基本结构的示意图；

图2-1是示出根据本发明第一实施例的布线结构形成方法中按步骤次序的剖面示意图；

图2-2是示出根据本发明第一实施例的布线结构形成方法中在图2-1之后按步骤次序的剖面示意图；

图3-1是示出根据本发明第一实施例的改进示例的布线结构形成方法中按步骤次序的剖面示意图；

图3-2是示出根据本发明第一实施例的改进示例的布线结构形成方法中在图3-1之后按步骤次序的剖面示意图；