(57)【要約】【課題】  実施形態は、微細幅のグラフェン配線構造とグラフェン配線構造の作製方法を提供する。 【解決手段】  実施形態のグラフェン配線構造は、基板１と、基板１上に金属部２と、金属部２と接続した多層グラフェン３と、基板１上に第１絶縁膜４と、基板１上に第２絶縁膜５とを有し、金属部２は、第１絶縁膜４と第２絶縁膜５との間に存在し、多層グラフェン３のエッジが金属部２と接続し、第１絶縁膜４の基板に対する垂直方向の側面と、第２絶縁膜５の基板１に対する垂直方向の側面が対向し、多層グラフェン３の一方の第１外側面３Ａは、第１絶縁膜４の基板１に対する垂直方向の第１側面４Ａと物理的に接続し、多層グラフェンの他方の第２外側面３Ｂは、第２絶縁膜５の基板１に対する垂直方向の第２側面５Ａと物理的に接続する。【選択図】  図１
2017055061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に金属部と、
前記金属部と接続した多層グラフェンと、
前記基板上に第１絶縁膜と、
前記基板上に第２絶縁膜とを有し、
前記金属部は、前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜との間に存在し、
前記多層グラフェンのエッジが金属部と接続し、
前記第１絶縁膜の前記基板に対する垂直方向の側面と、前記第２絶縁膜の前記基板に対する垂直方向の側面が対向し、
前記多層グラフェンの一方の第１外側面は、前記第１絶縁膜の前記基板に対する垂直方向の第１側面と物理的に接続し、
前記多層グラフェンの他方の第２外側面は、前記第２絶縁膜の前記基板に対する垂直方向の第２側面と物理的に接続するグラフェン配線構造。
【請求項２】
前記金属部は、稜線がつながったリッジ型である請求項１に記載のグラフェン配線構造。
【請求項３】
前記多層グラフェンの一方の第１外側面から他方の第２外側面までの距離である配線幅をＷとし、
前記配線幅方向に対して垂直であり、かつ、前記基板の面に対して平行な方向の多層グラフェンの長さである配線長さをＬとする時、
前記ＷとＬは、Ｌ／Ｗ≧３を満たす請求項１又は２に記載のグラフェン配線構造。
【請求項４】
前記配線長さ方向はである請求項１乃至３のいずれか１項に記載のグラフェン配線構造。
【請求項５】
前記多層グラフェンは、層間に、第１層間物質が存在する多層グラフェンである請求項１乃至４のいずれか１項に記載のグラフェン配線構造。
【請求項６】
層間物質は、前記多層グラフェンの一方の第１外側面と第１側面との間にさらに存在し、
層間物質は、前記多層グラフェンの他方の第２外側面と第２側面との間にさらに存在する請求項５に記載のグラフェン配線構造。
【請求項７】
前記第１絶縁膜と前記第２絶縁膜の間に空隙層を有する請求項１乃至６のいずれか１項に記載のグラフェン配線構造。
【請求項８】
前記多層グラフェンの基板とは反対側の端部の多層グラフェンの層間に第２層間物質を有し、
前記第２層間物質は、酸化物、窒化物と炭化物のうちのいずれか１種以上を有する請求項１乃至７のいずれか１項に記載のグラフェン配線構造。
【請求項９】
前記多層グラフェンの配線幅は１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である請求項１乃至８のいずれか１項に記載のグラフェン配線構造。
【請求項１０】
間に空隙を有する絶縁膜が形成された基板上に、触媒金属を堆積して、前記絶縁膜の間の前記基板上に金属部を形成する工程と、
炭化水素を含むガスを供給して、前記金属部から多層グラフェンを成長させる工程と、を有する作製方法であって、
前記間に空隙を有する絶縁膜が形成された基板上に、触媒金属を堆積して、前記絶縁膜の間の前記基板上に金属部を形成する工程によって形成された前記金属部と前記絶縁膜の間の前記基板面には、基板の露出面を有し、
前記基板は、絶縁性の炭化水素分解触媒性及び炭素固溶性を有する部材であるグラフェン配線構造の作製方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施形態は、グラフェン配線構造及びグラフェン配線構造の作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
メモリー等の高集積化や微細化に伴い、チップ内の多層配線にも微細化が要求されており、最も先行するフラッシュメモリーでは、2020年頃にもハーフピッチ10nm以下の領域に突入することが予想されている。一方で、現在用いられているCu等の金属配線では非弾性散乱の増加等により微細化に伴って抵抗率が急増しつつあり、材料の限界に近づきつつある。これに対して、グラフェンやカーボンナノチューブ(CNT：Carbon Nanotube)に代表されるナノカーボン材料は、微細領域でも金属に比べて顕著に長い平均自由行程や高い移動度等が報告されており、次世代の微細配線材料として期待される。中でもグラフェンは既存のＬＳＩプロセスと整合性のよいリソグラフィプロセスで微細幅配線が形成できる可能性を持っており、ＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）による多層グラフェンをベースに微細幅集積配線として開発が活発化しつつある。
【０００３】
多層グラフェンを用いた微細幅配線構造の作製方法としては、触媒全面に成長させたものをパターニングすることが最も基本的であるが、カーボンを低温で固溶し析出させる能力を持つFeやCo、Niなどの金属材料は、いずれもエッチング加工が困難であるという課題を有している。この解決策として提案されたのが、触媒金属をダマシン配線加工し、それ自体をパターニングした後に配線上にカーボンを選択成長させる方法である。CMPによりパターニングされたトレンチ内のNiなどの触媒金属層表面に選択性良くカーボン層が析出する。しかし、本方法では、Niを保持するための金属のバリア層が配線トレンチの内側に必要であり、この厚みがトレンチの両サイドに必要で結果として微細幅化に最後まで残る難題となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８００１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
実施形態は、微細幅のグラフェン配線構造とグラフェン配線構造の作製方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態のグラフェン配線構造は、基板と、基板上に金属部と、金属部と接続した多層グラフェンと、基板上に第１絶縁膜と、基板上に第２絶縁膜とを有し、金属部は、第１絶縁膜と第２絶縁膜との間に存在し、多層グラフェンのエッジが金属部と接続し、第１絶縁膜の基板に対する垂直方向の側面と、第２絶縁膜の基板に対する垂直方向の側面が対向し、多層グラフェンの一方の第１外側面は、第１絶縁膜の基板に対する垂直方向の第１側面と物理的に接続し、多層グラフェンの他方の第２外側面は、第２絶縁膜の基板に対する垂直方向の第２側面と物理的に接続する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態１にかかるグラフェン配線構造の斜視概念図である。
【図２】実施形態１にかかる金属部の斜視概念図である。
【図３】実施形態１にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図４】実施形態１にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図５】実施形態１にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図６】実施形態１にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図７】実施形態２にかかるグラフェン配線構造の斜視概念図である。
【図８】実施形態２にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図９】実施形態２にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図１０】実施形態３にかかるグラフェン配線構造の斜視概念図である。
【図１１】実施形態３にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図１２】実施形態３にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図１３】実施形態３にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図１４】実施形態３にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図１５】実施形態３にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図１６】実施形態３にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図１７】実施形態４にかかるグラフェン配線構造の斜視概念図である。
【図１８】実施形態４にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図１９】実施形態４にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図２０】実施形態４にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図２１】実施形態４にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図２２】実施形態４にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図２３】実施形態４にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図２４】実施形態５にかかるグラフェン配線構造の斜視概念図である。
【図２５】実施形態５にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図２６】実施形態５にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図２７】実施形態６にかかるグラフェン配線構造の斜視概念図である。
【図２８】実施形態６にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図２９】実施形態６にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図３０】実施形態６にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図３１】実施形態６にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図３２】実施形態６にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図３３】実施形態６にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図３４】実施形態６にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【図３５】実施形態６にかかるグラフェン配線構造の作製工程の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、実施形態のグラフェン配線構造について説明する。なお、特に説明がない場合、上下は、図面に示された方向である。また、図面の符号は、対称な構成については、一部省略している。
（実施形態１）
実施形態１は、グラフェン配線構造に関する。以下、図１と図２の斜視概念図を参照して実施形態１のグラフェン配線構造に関して説明する。図１に実施形態１のグラフェン配線構造１００の斜視概念図を示す。図１のグラフェン配線構造１００は、基板１と、基板１上に配線長さ方向を長手方向とする金属部２と、金属部２と接続した多層グラフェン３と、基板１上に第１絶縁膜４と、基板１上に第２絶縁膜５とを有する。多層グラフェン３の端部は図示しない導電性部材や半導体装置と電気的に接続する。図１では、多層グラフェン３や金属部２が露出した構造を有しているが、実施形態の変形例の一例には、多層グラフェン３や金属部２が絶縁膜で被覆されている構造が含まれる。
【０００９】
（基板１）
基板１は、グラフェン配線構造１００の基板となる。基板１は、グラフェン配線構造を支持するだけでなく、炭化水素分解触媒性及び炭素固溶性を備える部材である。基板１としては、絶縁性の炭化水素分解触媒性及び炭素固溶性を有する部材であることが好ましい。具体的な、基板１としては、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）又は酸化チタン（ＴｉＯ２）用いることが好ましい。
【００１０】
（金属部２）
金属部２は、基板１上の第１絶縁膜４と第２絶縁膜５との間に存在する部材である。金属部２は、連続して基板１上に存在する。金属部２は、配線構造の配線長さ方向（多層グラフェン３の配線長さ方向）を長手方向とする。金属部２は、稜線がつながったリッジ型であることが好ましい。金属部２は、多層グラフェン３の成長の起点となる炭素固溶析出性を有する触媒金属であることが好ましい。金属部としては、Ｆｅ，ＴａやＭｏを含む金属又は合金であることが好ましい。配線構造の配線長さ方向とは、グラフェンの配線長さ方向である。金属部２の幅は、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。
【００１１】
金属部２の形状は、図２（Ａ）と図２（Ｂ）の斜視概念図に示すように、上面が平坦でもよいし、側面は、基板１に対して垂直でもよいし、傾斜していてもよい。また、図２（Ｃ）に示すように、断面形状が半円形（Ｄ形）でもよい。金属部２の側面には、触媒金属の［１１１］面、［１１０］面、［１００］面や［ｎ００］面が含まれることが好ましい。
【００１２】
（多層グラフェン３）
多層グラフェン３として、グラフェンシートが積層したものを用いることができる。多層グラフェン３を構成するグラフェンシートは、平面状のグラフェンシートである。多層グラフェン３の１辺のエッジは、金属部２と接続する。多層グラフェン３は、金属部２から成長した多層の平面状グラフェンシートである。平面状のグラフェンシートは、配線の幅方向に積層している。
【００１３】
多層グラフェン３の配線幅Ｗは、０．５ｎｍ以上２０ｎｍ以下が好ましい。０．５ｎｍより配線幅が狭いと、多層グラフェンのグラフェンシートが単層になってしまう。また、多層グラフェン３の配線幅Ｗが２０ｎｍより広いと、実施形態のグラフェン配線構造配の線幅が広くなることで微細な配線を得ることができないため、好ましくない。
【００１４】
多層グラフェン３の配線幅は、図２の概念図中の「Ｗ」で示すように、多層グラフェン３の一方の第1外側面３Ａから他方の第２外側面３Ｂまでの多層グラフェン３の積層方向の距離である。第１外側面３Ａは、第１絶縁膜４側の多層グラフェン３の最も外側に存在するグラフェンシートである。第２外側面３Ｂは、第２絶縁膜５側の多層グラフェン３の最も外側に存在するグラフェンシートである。
【００１５】
多層グラフェン３の配線高さは、図１の概念図中の「Ｈ」で示すように、基板１に対して垂直方向の多層グラフェン３の長さである。より具体的には、多層グラフェンを構成するグラフェンシートの最も基板１に近い点と最も基板１から遠い点までの距離である。多層グラフェン３を構成するグラフェンシートは複数であるため、かかる距離の最も長いものが配線高さＨである。
【００１６】
また、多層グラフェン３の配線長さは、図１の概念図中の「Ｌ」で示すように、基板１の面方向の多層グラフェン３の長さである。多層グラフェン３の長さ方向は、多層グラフェン３の配線幅方向に垂直であり、かつ、多層グラフェン３の配線高さ方向に垂直な方向である。
【００１７】
配線高さＨと配線幅Ｗの比であるＨ／Ｗは、１以上を満たすことが好ましい。Ｈ／Ｗが１より小さいと、本発明の進歩性の一つである高さ方向のグラフェン成長によって配線アスペクト比を大きくとることができ、それによりシート抵抗を低減できる効果が十分に発揮できず配線面積が増加する為である。
【００１８】
（第１絶縁膜４）
第１絶縁膜４は、基板１上の絶縁膜である。第１絶縁膜４は、多層グラフェン３を基板１に対して垂直方向に支持する部材である。基板１に対して垂直方向の第１絶縁膜４の側面である第１絶縁膜４の多層グラフェン３側の側面を第１絶縁膜４の第１側面４Ａとする。第１絶縁膜４の第１側面４Ａは、多層グラフェン３の一方の外側面である第１外側面３Ａと物理的に接続する。第１絶縁膜４は、絶縁性であれば特に限定されない。第１絶縁膜４としては、レジスト膜、ＳｉＯ２膜等の半導体装置で用いられる絶縁膜や上述した基板に１に用いられるＡｌ２Ｏ３やＴｉＮなどが挙げられる。金属部２の側面が傾斜面を有する場合は、第１絶縁膜４と基板１と金属部２の３部材が接続する点が存在する。第１絶縁膜４の第１側面４Ａが多層グラフェン３の第１外側面３Ａと物理的に接続しているため、図１では、多層グラフェン３の第１外側面３Ａは第１絶縁膜４の第１側面４Ａと重なっている。
【００１９】
（第２絶縁膜５）
第２絶縁膜５は、基板１上の絶縁膜である。第２絶縁膜５は、多層グラフェン３を基板１に対して垂直方向に支持する部材である。基板１に対して垂直方向の第２絶縁膜５の側面である第２絶縁膜５の多層グラフェン３側の側面を第２絶縁膜５の第１側面５Ａとする。第２絶縁膜５の第１側面５Ａは、多層グラフェン３の他方の外側面である第２外側面３Ｂと物理的に接続する。第２絶縁膜５の第１側面５Ａと第１絶縁膜４の第１側面４Ａは、対向する。第２絶縁膜５の第１側面５Ａと第１絶縁膜４の第１側面４Ａの間に多層グラフェン４及び金属部２が存在する。第２絶縁膜５は、絶縁性であれば特に限定されない。第１絶縁膜４としては、第１絶縁膜４で挙げた材料を用いることができる。第１絶縁膜４と第２絶縁膜５は同じ材料で構成されていることが好ましい。金属部２の側面が傾斜面を有する場合は、第２絶縁膜５と基板１と金属部２の３部材が接続する点が存在する。第２絶縁膜５の第２側面５Ａが多層グラフェン３の第２外側面３Ｂと物理的に接続しているため、図１では、多層グラフェン３の第１外側面３Ｂは第２絶縁膜５の第１側面４Ｂと重なっている。
【００２０】
なお、第１絶縁膜４の第１側４Ａと多層グラフェン３の一方の外側面である第１外側面３Ａが物理的に接続している面積の割合は、２０％以上であることが好ましく、５０％以上であることがより好ましい。なお、第１絶縁膜４の第１側４Ａと多層グラフェン３が物理的に接続している面積は、グラフェン配線構造１００を配線長さ方向に１０個に均等分割し、得られた９つの断面における第１絶縁膜４の第１側４Ａと多層グラフェン３が物理的に接続長さの比率を測定する。透過型電子顕微鏡を用いて、１００万倍に拡大した画像より、断面を観察する。９つの断面の測定値のうち、最小値と最大値を除いた７点の比率の平均値の値を、第１絶縁膜４の第１側４Ａと多層グラフェン３が物理的に接続している面積の割合とする。第２絶縁膜５の第１側面５Ａと多層グラフェン３の他方の外側面である第２外側面３Ｂが物理的に接続している面積の好ましい割合は、第１絶縁膜４の面積割合と同じである。第２絶縁膜５の第１側面５Ａと多層グラフェン３の他方の外側面である第２外側面３Ｂが物理的に接続している面積は、第１絶縁膜４と同じ方法で求められる。なお、多層グラフェン３の配線幅Ｗ及び配線高さＨも、第１絶縁膜４の第１側４Ａと多層グラフェン３の一方の外側面である第１外側面３Ａが物理的に接続している面積の割合を求めるために用いられる透過型電子顕微鏡の撮影画像を用いて求められる。また、多層グラフェン３の配線長さは、金属部２と多層グラフェン３を含む配線幅Ｗ方向に垂直な断面を観察して求めることができる。
【００２１】
実施形態１のグラフェン配線構造１００の作製方法は、間に空隙を有する絶縁膜が形成された基板上に、触媒金属を堆積して、絶縁膜の間の基板上に金属部を形成する工程と、炭素及び水素を含むガスを供給して、金属部から多層グラフェンを成長させる工程と、を有する。間に空隙を有する絶縁膜が形成された基板上に、触媒金属を堆積して、絶縁膜の間の基板上に金属部を形成する工程によって形成された金属部と絶縁膜の間の基板面には、基板の露出面を有することが好ましい。また、基板は、絶縁性の炭化水素分解触媒性及び炭素固溶性を有する部材であることが好ましい。
【００２２】
次に図３から図６の工程概念図（断面図）を参照して、実施形態１のグラフェン配線構造１００の作製方法について、具体的に説明する。
図３の工程概念図の部材は、第３絶縁膜６が形成された基板１を有する。基板１は、上述の絶縁性の炭化水素分解触媒性及び炭素固溶性を有する部材であることが好ましい。第３絶縁膜６の間には空隙が存在するため、第３絶縁膜６によって、トレンチが形成されている。図３の工程概念図の部材に、触媒金属を堆積して細線状の金属部２を形成して、図４の工程概念図に示す部材を得る。金属部２を形成する際には、基板１を回転させながらスパッタするなどすればよい。金属部２の形状が図２の（Ｂ）や図２（Ｃ）などの形状の場合は、公知の半導体製造プロセスを利用して作製すればよい。この時、金属部２と第３絶縁膜６の間の基板１面には、露出面を残すように金属部２を形成する。なお、金属部２を形成する際に、第３絶縁膜６の上部に金属膜７がともに形成されている。
【００２３】
次に、図４の工程概念図の部材の第３絶縁膜６を剥離して、第３絶縁膜７を除去する。第３絶縁膜６上の金属膜７も剥離によって除去される。剥離後に炭化水素を含むガスを供給して、基板１を加熱して、金属部２から多層グラフェン３を析出させて、図５の工程概念図に示すように多層グラフェン３を有する部材を得る。金属部２から多層グラフェン３を析出させているため、多層グラフェン３の１辺のエッジは、金属部２と接続する。炭化水素を含むガスは、エチレン、メタン、アセチレン、エチレンやプロパンなどの飽和もしくは不飽和の炭化水素を含むことが好ましい。エチレンやアセチレンなどの不飽和炭化水素を用いることが多層グラフェンの成長性の観点から好ましい。基板１は、４００℃以上６００℃以下に加熱して、多層グラフェン３を析出させることが好ましい。多層グラフェン３が目的とする長さにまで成長まで、多層グラフェン３の生成反応を行う。ここで、基板１に炭化水素分解触媒性及び炭素固溶性を有する部材を用いているため、金属部２が多層グラフェン３を構成するグラフェンシートで被覆されても、固溶した炭素が基板１から金属部２へ多く供給されると考えられる。そして、多層グラフェン３の成長が停止せずに、多層グラフェン３の生成ができていると考えられる。基板１の面が金属部２で被覆されていると、多層グラフェン３の原料となる炭化水素と基板１面が接触せず、金属部２への固溶炭素の供給が少なくなる。金属部２の表面の多くが多層グラフェン３で覆われると、気相中からの炭素の供給が少なくなる。この時、基板１面が露出していることで、金属部２への固溶炭素の供給が可能となり、より高さのある多層グラフェン３の成長が可能となると考えられる。
【００２４】
次に、図５の工程概念図の部材に第４絶縁膜８を形成して、図６の工程概念図に示す部材を得る。第４絶縁膜８は、基板１上に形成し、金属部２と多層グラフェン３を覆うように全体的に形成される。第４絶縁膜８としては、ＳｉＯ２，ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）、ＳＯＤ（ＳｐｉｎＯｎ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）やＨＳＱ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎｓ  Ｓｌｉｓｅｓ  Ｑｕｉｏｘａｎｅ）など、半導体装置で用いられる絶縁材料が特に限定されることなく使用できる。図５のように、多層グラフェン３の上端が露出していない構造などが実施形態のグラフェン配線構造の変形例に含まれる。
【００２５】
次に、図６の工程概念図に示す部材に対して、ＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ  Ｐｏｌｉｓｈｉｎｇ）研磨を行い、多層グラフェン３の上端部を開端させて図１のグラフェン配線構造１００を得る。
【００２６】
（実施形態２）
実施形態２は、グラフェン配線構造に関する。以下、図７の斜視概念図を参照して実施形態２のグラフェン配線構造１０１に関して説明する。図３のグラフェン配線構造１０１は、基板１と、基板１上に配線長さ方向を長手方向とする金属部２と、金属部２と接続した多層グラフェン３と、基板１上に第１絶縁膜４と、基板１上に第２絶縁膜５と、多層グラフェン３の層間に第１層間物質９を有する。実施形態２は、実施形態１の変形例である。実施形態１と実施形態２の共通する構成及び作製方法については、その説明を省略する。
【００２７】
多層グラフェン３の層間には、第１層間物質９が存在していることが好ましい。多層グラフェン３の層間に第１層間物質９が存在することで、多層グラフェンが低抵抗化することが好ましい。なお、多層グラフェンの層間だけでなく多層グラフェン３一方の第１外側面３Ａと第１絶縁膜４の第１側面４Ａとの間や多層グラフェン３の他方の第２外側面３Ｂ第２絶縁膜５の第１側面５Ａとの間にも第１層間物質９が存在していてもよい。第１層間物質９が挿入された多層グラフェン３の層間距離は、０．３３５ｎｍから、例えば、０．７ｎｍから１ｎｍにまで広がっている。なお、０．３３５ｎｍは、層間物質が挿入されていない多層グラフェンを構成する複数のグラフェンシートの層間距離である。そこで、多層グラフェン３の配線幅Ｗは、１ｎｍ以上２０ｎｍ以下であることが好ましい。
【００２８】
第１層間物質９としては、金属塩化物、金属フッ化物、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲンやハロゲン間化合物の中から選ばれる１種以上が挙げられる。
【００２９】
金属塩化物や金属フッ化物に含まれる金属として具体的には、Ｆｅ、Ｃｕ、ＡｌとＭｏの中から選ばれる１種以上が挙げられる。Ｆｅ、Ｃｕ、ＡｌやＭｏの金属を含む金属塩化物としては、ＦｅＣｌ３、ＣｕＣｌ２、ＡｌＣｌ３とＭｏＣｌ５等の中から選ばれる１種以上が挙げられる。金属フッ化物に含まれる金属として具体的には、ＢやＡｓ等が挙げられる。ＢやＡｓの金属を含む金属フッ化物としては、ＢＦ３やＡｓＦ５等の中から選ばれる１種以上が挙げられる。
【００３０】
アルカリ金属としては、Ｌｉ、ＮａやＫ等の中から選ばれる１種以上が挙げられる。
【００３１】
アルカリ土類金属としては、ＭｇやＣａ等の中から選ばれる１種以上が挙げられる。
【００３２】
ハロゲンとしては、Ｆ２、Ｃｌ２、Ｂｒ２やＩ２等の中から選ばれる１種以上が挙げられる。
【００３３】
ハロゲン間化合物としては、Ｉとその他ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ）からなる化合物が挙げられる。より具体的なハロゲン間化合物としては、ＩＢｒ、ＩＣｌ等の中から選ばれる１種以上が挙げられる。
【００３４】
これらの具体的な第１層間物質９は、Ｆｅ、Ｃｕ、ＡｌやＭｏの金属を含む金属塩化物、ＢやＡｓの金属を含む金属フッ化物、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｆ２、Ｃｌ２、Ｂｒ２、Ｉ２、Ｉとその他ハロゲン（Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ）からなる化合物の中から選ばれる１種以上が好ましい。
【００３５】
これらのより具体的な第１層間物質９は、ＦｅＣｌ３、ＣｕＣｌ２、ＡｌＣｌ３、ＭｏＣｌ５、ＢＦ３、ＡｓＦ５、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｆ２、Ｃｌ２、Ｂｒ２、Ｉ２、ＩＢｒ、ＩＣｌの中から選ばれる１種以上が好ましい。
【００３６】
第１層間物質９の確認は、第１層間物質９が層間に存在する多層グラフェン３のラマンシフトの確認によって行うことができる。
【００３７】
次に、実施形態２のグラフェン配線構造１０１の作製方法について図８と図９の工程概念図（断面図）を参照して説明する。
実施形態２のグラフェン配線構造の作製方法は、間に空隙を有する絶縁膜が形成された基板上に、触媒金属を堆積して、絶縁膜の間の基板上に金属部を形成する工程と、炭素及び水素を含むガスを供給して、金属部から多層グラフェンを成長させる工程と、多層グラフェンが被覆されるように絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜を除去して多層グラフェンを露出させる工程と、露出した多層グラフェンの層間に第１層間物質を挿入させる工程とを有する。実施形態２のグラフェン配線構造１０１の作製方法は、実施形態１のグラフェン配線構造１００の作製方法の工程に続けて、第１層間物質９を挿入させる工程をさらに有する点で、実施形態１のグラフェン配線構造１００の作製方法と異なる。
【００３８】
図１の概念図に示す実施形態１のグラフェン配線構造１００が得られた後に、第１絶縁膜４と第２絶縁膜５を除去して絶縁膜が除去された部材を得る。そして、絶縁膜が除去された部材を第１層間物質９を含む雰囲気で処理し、多層グラフェン３の層間に第１層間物質９を挿入させて図８の工程概念図に示す部材を得る。第１層間物質９を含む雰囲気には、ガス化した第１層間物質９を少なくとも含み、さらに希ガスなどのキャリアガスを含んでいてもよい。
【００３９】
次に、図８の工程概念図に示す部材に第５絶縁膜１０を形成して、図９の工程概念図に示す部材を得る。第５絶縁膜１０は、基板１上に形成し、金属部２と多層グラフェン３を覆うように全体的に形成される。第５絶縁膜１０としては、ＳｉＯ２，ＳＯＧ（Ｓｐｉｎ  Ｏｎ  Ｇｌａｓｓ）、ＳＯＤ（ＳｐｉｎＯｎ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ）やＨＳＱ（Ｈｙｄｒｏｇｅｎｓ  Ｓｌｉｓｅｓ  Ｑｕｉｏｘａｎｅ）など、半導体装置で用いられる絶縁材料が特に限定されることなく使用できる。図９のように、多層グラフェン３の上端が露出していない構造などが実施形態のグラフェン配線構造の変形例に含まれる。
【００４０】
次に、図６の工程概念図に示す部材に対して、ＣＭＰ研磨を行い、多層グラフェン３の上端部を開端させて図１のグラフェン配線構造１００を得る。
【００４１】
（実施形態３）
実施形態３は、グラフェン配線構造に関する。以下、図１０の斜視概念図を参照して実施形態３のグラフェン配線構造１０２に関して説明する。図１０のグラフェン配線構造１０２は、基板１と、基板１上に配線長さ方向を長手方向とする金属部２と、金属部２と接続した多層グラフェン３と、基板１上に第１絶縁膜４と、基板１上に第２絶縁膜５と、多層グラフェン３の層間に第１層間物質９を有する。実施形態３は、実施形態１や実施形態２の変形例である。実施形態１又は２と実施形態３の共通する構成及び作製方法については、その説明を省略する。
【００４２】
図１０に示すグラフェン配線構造１０２は、３列に並んだ配線構造を有する。グラフェン配線構造１０２の上端は、金属部２が露出せずに、多層グラフェン３のエッジが露出している。グラフェン配線構造１０２は、実施形態１のグラフェン配線構造１００や実施形態２のグラフェン配線構造１０１よりも、配線高さが高いため、より大電流の伝送に好適である。
【００４３】
実施形態３のグラフェン配線構造の作製方法は、間に空隙を有する絶縁膜が形成された基板上に、触媒金属を堆積して、絶縁膜の間の基板上に金属部を形成する工程と、炭素及び水素を含むガスを供給して、金属部から多層グラフェンを成長させる工程と、多層グラフェンが被覆されるように絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜を除去して多層グラフェンを露出させる工程と、露出した多層グラフェンの層間に第１層間物質を挿入させる工程とを有する。実施形態３のグラフェン配線構造１０２の作製方法は、実施形態１のグラフェン配線構造１００の作製方法の工程に続けて、第１層間物質９を挿入させる工程をさらに有する点や多層グラフェン３がより高くなるように成長させるという点で、実施形態１のグラフェン配線構造１００の作製方法と異なる。実施形態２のグラフェン配線構造１０１の作製方法では、多層グラフェン３の外側の絶縁膜を除去してから第１層間物質９を多層グラフェン３の層間に挿入させている。一方、実施形態３では、多層グラフェン３の外側の絶縁膜が存在する部材に対して、第１層間物質９を挿入させる処理を行っている点で、実施形態２のグラフェン配線構造１０１の作製方法と異なる。
【００４４】
次に、実施形態３のグラフェン配線構造１０２の作製方法について図１１から図１６の工程概念図（断面図）を参照して説明する。
まず、第３絶縁膜６が形成された基板１に触媒金属を堆積して、基板１上に細線状の金属部２と第３絶縁膜６上に金属膜７を形成して、図１１の工程概念図に示す部材を得る。第３絶縁膜６の間には空隙が存在するため、第３絶縁膜６によって、トレンチが形成されている。この時、金属部２と第３絶縁膜６の間の基板１面には、露出面を残すように金属部２を形成する。
【００４５】
次に、図１１の工程概念図の部材の第３絶縁膜６を剥離して、第３絶縁膜６を除去する。第３絶縁膜６上の金属膜７も剥離によって除去される。剥離後に炭化水素を含むガスを供給して、基板１を加熱して、金属部２から多層グラフェン３を析出させて、図１２の工程概念図に示すように多層グラフェン３を有する部材を得る。
【００４６】
そして、多層グラフェン３が析出した図１２の工程概念図に示す部材に対して、続けて炭化水素を含むガスを供給し多層グラフェン３をより成長させて、図１３の工程概念図に示す部材を得る。
【００４７】
次に、図１２の工程概念図の部材に第４絶縁膜８を形成して、図１３の工程概念図に示す部材を得る。第４絶縁膜８は、基板１上に形成し、金属部２と多層グラフェン３を覆うように全体的に形成される。
【００４８】
次に、図１４の工程概念図に示す部材に対して、ＣＭＰ研磨を行い、多層グラフェン３の上端部を開端させて図１５の工程概念図に示す部材を得る。
【００４９】
次に、図１５の工程概念図に示す部材に対して、第１層間物質９を含む雰囲気で処理し、多層グラフェン３の層間に第１層間物質９を挿入させて図１６の工程概念図に示す部材を得て、実施形態３のグラフェン配線構造１０２を得る。なお、さらに、第１層間物質の漏出を抑えるなどの目的で、図示しない絶縁膜を多層グラフェン３上に形成してもよい。
【００５０】
（実施形態４）
実施形態４は、グラフェン配線構造に関する。以下、図１７の斜視概念図を参照して実施形態４のグラフェン配線構造１０３に関して説明する。図１７のグラフェン配線構造１０３は、基板１と、基板１上に配線長さ方向を長手方向とする金属部２と、金属部２と接続した多層グラフェン３と、基板１上に第１絶縁膜４と、基板１上に第２絶縁膜５と、多層グラフェン３の層間に第１層間物質９と、基板１上に第３絶縁膜６を有する。第３絶縁膜６は、第１絶縁膜４と第２絶縁膜５の中に存在する。第３絶縁膜６と多層グラフェン３の間に、第１絶縁膜４、第２絶縁膜５、又は、第１絶縁膜４と第２絶縁膜５が存在する。実施形態４は、実施形態１から実施形態３の変形例である。実施形態１乃至実施形態３と実施形態４の共通する構成及び作製方法については、その説明を省略する。
【００５１】
実施形態４のグラフェン配線構造１０３は、金属膜２を形成時に用いた第３絶縁膜６がグラフェン配線構造１０３に含まれる点で、実施形態３のグラフェン配線構造１０２と異なる。第３絶縁膜６が第１絶縁膜４、第２絶縁膜５、又は、第１絶縁膜４と第２絶縁膜５中に存在することでグラフェン成長時にあらかじめ第３絶縁膜６を設けておくことで、グラフェンの成長方向を垂直方向に誘導させることができ、より垂直方向に整列したグラフェン壁を形成することができる。また、第３絶縁膜６と第1絶縁膜４、第２絶縁膜とでそれぞれに絶縁性と低誘電率など異なる役割を持たせることで、配線間の絶縁性と低容量性を両立させることができる。という利点が実施形態４のグラフェン配線構造１０３にある。
【００５２】
実施形態４のグラフェン配線構造の作製方法は、間に空隙を有する絶縁膜が形成され、絶縁膜上にバリア層が形成された基板上に、触媒金属を堆積して、絶縁膜の間の基板上に金属部を形成する工程と、バリア層を除去する工程と、炭素及び水素を含むガスを供給して、金属部から多層グラフェンを成長させる工程と、多層グラフェンが被覆されるように絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜を研磨して多層グラフェンを露出させる工程と、露出した多層グラフェンの層間に第１層間物質を挿入させる工程とを有する。実施形態４のグラフェン配線構造１０３の作製方法は、間に空隙を有する絶縁膜上にバリア層が形成された部材に触媒金属を堆積して、絶縁膜を除去せずにバリア層とバリア層上の触媒金属を除去するという点で、実施形態３のグラフェン配線構造１０２の作製方法と異なる。
【００５３】
次に、実施形態４のグラフェン配線構造１０３の作製方法について図１８から図２３の工程概念図（断面図）を参照して説明する。
基板１と、基板１上に第３絶縁膜６と、第３絶縁膜６上にバリア層１１とを有する部材を用意する。そして、第３絶縁膜６とバリア層１１が形成された基板１に触媒金属を堆積して、基板１上に細線状の金属部２とバリア層１１上に金属膜７を形成して、図１８の工程概念図に示す部材を得る。第３絶縁膜６の間には空隙が存在するため、第３絶縁膜６によって、トレンチが形成されている。この時、金属部２と第３絶縁膜６の間の基板１面には、露出面を残すように金属部２を形成する。
【００５４】
次に、図１８の工程概念図の部材の第３絶縁膜６上のバリア層１１と触媒金属７を除去する。次に、に炭化水素を含むガスを供給して、基板１を加熱して、金属部２から多層グラフェン３を析出させて、図１９の工程概念図に示すように多層グラフェン３を有する部材を得る。
【００５５】
そして、多層グラフェン３が析出した図１９の工程概念図に示す部材に対して、続けて炭化水素を含むガスを供給し多層グラフェン３をより成長させて、図２０の工程概念図に示す部材を得る。
【００５６】
次に、図２０の工程概念図の部材に第４絶縁膜８を形成して、図２１の工程概念図に示す部材を得る。第４絶縁膜８は、基板１上に形成し、金属部２と多層グラフェン３を覆うように全体的に形成される。
【００５７】
次に、図２１の工程概念図に示す部材に対して、ＣＭＰ研磨を行い、多層グラフェン３の上端部を開端させて図２２の工程概念図に示す部材を得る。
【００５８】
次に、図２２の工程概念図に示す部材に対して、第１層間物質９を含む雰囲気で処理し、多層グラフェン３の層間に第１層間物質９を挿入させて図２３の工程概念図に示す部材を得て、実施形態４のグラフェン配線構造１０３を得る。なお、さらに、第１層間物質の漏出を抑えるなどの目的で、図示しない絶縁膜を多層グラフェン３上に形成してもよい。
【００５９】
（実施形態５）
実施形態５は、グラフェン配線構造に関する。以下、図２４の斜視概念図を参照して実施形態５のグラフェン配線構造１０４に関して説明する。図２４のグラフェン配線構造１０４は、基板１と、基板１上に配線長さ方向を長手方向とする金属部２と、金属部２と接続した多層グラフェン３と、基板１上に第１絶縁膜４と、基板１上に第２絶縁膜５と、多層グラフェン３の層間に第１層間物質９と、基板１上に第３絶縁膜６を有する。第３絶縁膜６は、多層グラフェン３と第１絶縁膜４の間と多層グラフェン３と第２絶縁膜５の間に存在する。実施形態５は、実施形態１から実施形態４の変形例である。実施形態１乃至実施形態４と実施形態５の共通する構成及び作製方法については、その説明を省略する。
【００６０】
実施形態５のグラフェン配線構造１０４は、上面に第３絶縁膜６が露出している点で、実施形態４のグラフェン配線構造１０２３異なる。グラフェン配線構造の上面に多層グラフェン３、第１絶縁膜４、第２絶縁膜５と第３絶縁膜６が存在することで、第１絶縁膜４、第２絶縁膜５に上下層間方向の機械的な強度を持たせ、第３絶縁膜６を低誘電率な材料に置き換えて配線間容量を低減することができるという利点が実施形態５のグラフェン配線構造１０４にある。
【００６１】
実施形態５のグラフェン配線構造の作製方法は、間に空隙を有する絶縁膜が形成され、絶縁膜上にバリア層が形成された基板上に、触媒金属を堆積して、絶縁膜の間の基板上に金属部を形成する工程と、バリア層を除去する工程と、炭素及び水素を含むガスを供給して、金属部から多層グラフェンを成長させる工程と、多層グラフェンが被覆されるように絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜を研磨して多層グラフェンを露出させる工程と、露出した多層グラフェンの層間に第１層間物質を挿入させる工程とを有する。実施形態４のグラフェン配線構造１０３の作製方法は、間に空隙を有する絶縁膜上にバリア層が形成された部材に触媒金属を堆積して、絶縁膜を除去せずにバリア層とバリア層上の触媒金属を除去するという点で、実施形態３のグラフェン配線構造１０２の作製方法と異なる。
【００６２】
次に、実施形の態５グラフェン配線構造１０４の作製方法について図２５と図２６の工程概念図（断面図）を参照して説明する。なお、図１８から図２１までの工程概念図に示す実施形態４のグラフェン配線構造１０３の作製方法は、実施形態５のグラフェン配線構造１０４の作製方法と共通する。
【００６３】
図２１の工程概念図に示す部材に対して、多層グラフェン３の上端部が開端して、さらに、第３絶縁膜６が露出するまでＣＭＰ研磨を行って図２５の工程概念図に示す部材を得る。
【００６４】
次に、図２５の工程概念図に示す部材に対して、第１層間物質９を含む雰囲気で処理し、多層グラフェン３の層間に第１層間物質９を挿入させて図２６の工程概念図に示す部材を得て、実施形態５のグラフェン配線構造１０４を得る。なお、さらに、第１層間物質の漏出を抑えるなどの目的で、図示しない絶縁膜を多層グラフェン３上に形成してもよい。
【００６５】
（実施形態６）
実施形態６は、グラフェン配線構造に関する。以下、図２７の斜視概念図を参照して実施形態６のグラフェン配線構造１０５に関して説明する。図２７のグラフェン配線構造１０５は、基板１と、基板１上に配線長さ方向を長手方向とする金属部２と、金属部２と接続した多層グラフェン３と、基板１上に第１絶縁膜４と、基板１上に第２絶縁膜５と、多層グラフェン３の層間に第１層間物質９と、第１絶縁膜４と第２絶縁膜５の間に空隙層１２と、多層グラフェン３の基板１とは反対側の端部の多層グラフェン３の層間に第２層間物質１３を有する。実施形態４は、実施形態１から実施形態３の変形例である。実施形態１乃至実施形態３と実施形態４の共通する構成及び作製方法については、その説明を省略する。
【００６６】
空隙層１２は、グラフェン配線構造１０５中の配線間の容量を低減させるために導入される。空隙層１３はいわゆるエアギャップと呼ばれる、真空もしくは空気層である。
【００６７】
第２層間物質１３は、金属酸化物、金属窒化物と金属炭化物のうちのいずれか１種以上であることが好ましい。金属酸化物、金属窒化物と金属炭化物は、Ｆｅ、Ｃｕ、ＡｌとＭｏからなる金属の中から選ばれる１種以上を含む金属の化合物（酸化物、窒化物、炭化物）である。これらの第２層間物質１３は、第１層間物質９と比べて、安定な化合物であるため、第１層間物質９の漏出を抑えることが好ましい。第２層間物質１３が挿入されている多層グラフェン３の基板１とは反対側の端部は、太線で示している。このように、多層グラフェン３の上端に第２層間物質が存在することで、第１層間物質９の漏出を抑える。
【００６８】
金属酸化物の具体例としては、Ｆｅ２Ｏ３、ＣｕＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＭｏＯ２等の中から選ばれる１種以上が挙げられる。金属窒化物の具体例としては、Ｆｅ３Ｎ、Ｃｕ３Ｎ２、ＡｌＮ、ＭｏＮｘ等の中から選ばれる１種以上が挙げられる。金属炭化物の具体例としては、Ｆｅ３Ｃ、Ｃｕ２Ｃ、Ａｌ４Ｃ３、Ｍｏ２Ｃ等の中から選ばれる１種以上が挙げられる。
【００６９】
実施形態６のグラフェン配線構造の作製方法は、間に空隙を有する絶縁膜が形成され、絶縁膜上にバリア層が形成された基板上に、触媒金属を堆積して、絶縁膜の間の基板上に金属部を形成する工程と、バリア層を除去する工程と、炭素及び水素を含むガスを供給して、金属部から多層グラフェンを成長させる工程と、多層グラフェンが被覆されるように絶縁膜を形成する工程と、絶縁膜を研磨して多層グラフェンを露出させる工程と、露出した多層グラフェンの層間に第１層間物質を挿入させる工程と、多層グラフェンの基板とは反対側の端部に第２層間物質を形成する工程と、多層グラフェンの成長時に基板上に存在していた絶縁膜を除去して空隙層を形成する工程を有する。実施形態６のグラフェン配線構造の作製方法は、多層グラフェンの成長時に基板上に存在していた絶縁膜を除去して空隙層を形成するという点と、多層グラフェン３の先端部分に第２層間物質を形成させるという点で、実施形態５のグラフェン配線構造の作製方法と異なる。
【００７０】
次に、実施形態６のグラフェン配線構造１０５の作製方法について図２８から図３５の工程概念図（断面図）を参照して説明する。
基板１と、基板１上に第３絶縁膜６と、第３絶縁膜６上にバリア層１１とを有する部材を用意する。そして、第３絶縁膜６とバリア層１１が形成された基板１に触媒金属を堆積して、基板１上に細線状の金属部２とバリア層１１上に金属膜７を形成して、図２８の工程概念図に示す部材を得る。第３絶縁膜６の間には空隙が存在するため、第３絶縁膜６によって、トレンチが形成されている。この時、金属部２と第３絶縁膜６の間の基板１面には、露出面を残すように金属部２を形成する。
【００７１】
次に、図２８の工程概念図の部材の第３絶縁膜６上のバリア層１１と触媒金属７を除去する。次に、に炭化水素を含むガスを供給して、基板１を加熱して、金属部２から多層グラフェン３を析出させて、図２９の工程概念図に示すように多層グラフェン３を有する部材を得る。
【００７２】
そして、多層グラフェン３が析出した図２９の工程概念図に示す部材に対して、続けて炭化水素を含むガスを供給し多層グラフェン３をより成長させて、図３０の工程概念図に示す部材を得る。
【００７３】
次に、図３０の工程概念図の部材に第６絶縁膜１２を形成して、図３１の工程概念図に示す部材を得る。第６絶縁膜１２は、基板１上に形成し、金属部２と多層グラフェン３を覆うように全体的に形成される。第６絶縁膜１２は、後の工程で第１絶縁膜４及び第２絶縁膜５となる領域である。そして、第３絶縁膜６を除去する際に、第６絶縁膜１４は残るように、エッチング選択性を考慮して、第３絶縁膜６と第６絶縁膜１４の材料を選択することが好ましい。例えば、第３絶縁膜６にレジスト材料を用いて、第６絶縁膜１４に基板１と同じ例えば、Ａｌ２Ｏ３やＴｉＮをＡＬＤ（Ａｔｏｍｉｃ  Ｌａｙｅｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）で製膜することが好ましい。
【００７４】
図３１の工程概念図に示す部材に対して、多層グラフェン３の上端部が開端して、さらに、第３絶縁膜６が露出するまでＣＭＰ研磨を行って図３２の工程概念図に示す部材を得る。
【００７５】
次に、図３２の工程概念図に示す部材に対して、第１層間物質９を含む雰囲気で処理し、多層グラフェン３の層間に第１層間物質９を挿入させて図３３の工程概念図に示す部材を得て、実施形態５のグラフェン配線構造１０４を得る。
【００７６】
次に、図３３の工程概念図に示す部材に対して、酸化性ガス、窒化性ガスもしくは炭化性ガスで処理を行って、図３４の工程概念図に示す第２層間物質１４が形成された部材を得る。第１層間物質９が、酸化性ガス、窒化性ガスもしくは炭化性ガスと反応して、酸化物、窒化物又は炭化物を形成する金属塩化物である場合は、酸化性ガス、窒化性ガスもしくは炭化性ガスに金属を含まなくてもよい。また、第１層間物質９が、金属塩化物以外である場合は、本工程の処理雰囲気に、ガス化した酸化性ガス、窒化性ガスもしくは炭化性ガスと反応する金属、例えば、がＦｅ、Ｃｕ、ＡｌとＭｏの中から選ばれる１種以上の金属を含むことが好ましい。
【００７７】
次に図３４の工程概念図に示す部材に対して、エッチングを行い第３絶縁膜６を除去して、図３５の空隙層１２を有する工程概念図に示す部材を得る。第３絶縁膜６があった領域を空隙層１２とする。
【００７８】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００７９】
１…基板、２…金属部、３…多層グラフェン、４…第１絶縁膜、５…第２絶縁膜、６…第３絶縁膜、７…金属膜、８…第４絶縁膜、９…第１層間物質、１０…第５絶縁膜、１１…バリア層、１２…第６絶縁膜、１３…空隙層、１４…第２層間物質、１００〜１０５…グラフェン配線構造、３Ａ…第１外側面、３Ｂ…第２外側面、４Ａ…第１絶縁膜の第１側面、４Ｂ…第１絶縁膜の第２側面、５Ａ…第２絶縁膜の第１側面、５Ｂ…第２絶縁膜の第２側面、Ｗ…多層グラフェンの配線幅、Ｈ…多層グラフェンの配線高さ、Ｌ…多層グラフェンの配線長さ
【図１】
2017055061.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
2017055061.tif 000033
【図３２】
2017055061.tif 000034
【図３３】
2017055061.tif 000035
【図３４】
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【図３５】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年11月14日(2016.11.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に設けられた金属部と、
複数積層した平面状のグラフェンシートからなる多層グラフェンであって、前記多層グラフェンは前記金属部を間に挟んで存在し、前記多層グラフェンの一方のエッジは前記金属部と接続し、前記基板から離れる方向にある前記多層グラフェンの他方のエッジは前記金属部とは非接続である多層グラフェンと、
前記基板上にあって、前記金属部と前記多層グラフェンを間に挟む、第１絶縁膜及び第２絶縁膜と、を有し、
前記第１絶縁膜の前記基板に対する垂直方向の側面と、前記第２絶縁膜の前記基板に対する垂直方向の側面が対向し、
前記多層グラフェンの一方の第１外側面は、前記第１絶縁膜の前記基板に対する垂直方向の第１側面と物理的に接続し、
前記多層グラフェンの他方の第２外側面は、前記第２絶縁膜の前記基板に対する垂直方向の第２側面と物理的に接続する
グラフェン配線構造。
【請求項２】
前記金属部は、稜線がつながったリッジ型である請求項１に記載のグラフェン配線構造。
【請求項３】
前記配線幅方向に対して垂直であり、かつ、前記基板の面に対して平行な方向の多層グラフェンの長さである配線長さをＬとする時、
前記ＷとＬは、Ｌ／Ｗ≧３を満たす請求項１又は２に記載のグラフェン配線構造。
【請求項４】
前記多層グラフェンの第１外側面と第２外側面の間の長さである配線幅Ｗと前記基板に対して垂直方向の前記多層グラフェンの長さである配線高さＨの比Ｈ／Ｗは１以上である請求項１ないし３のいずれか１項に記載のグラフェン配線構造。
【請求項５】
前記多層グラフェンの層間に、金属塩化物、金属フッ化物、アルカリ金属、アルカリ土類金属、ハロゲン、およびハロゲン間化合物から１種以上選ばれる第１層間物質が存在する請求項１乃至４のいずれか１項に記載のグラフェン配線構造。
【請求項６】
前記多層グラフェンの基板がある側とは反対側の前記多層グラフェンの層間に、酸化物、窒化物、および炭化物から１種以上選ばれる第２層間物質を有する請求項１乃至５のいずれか１項に記載のグラフェン配線構造。
【請求項７】
前記多層グラフェンの配線幅は１ｎｍ以上２０ｎｍ以下である請求項１乃至６のいずれか１項に記載のグラフェン配線構造。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
実施形態のグラフェン配線構造は、基板と、基板上に設けられた金属部と、複数積層した平面状のグラフェンシートからなる多層グラフェンであって、多層グラフェンは金属部を間に挟んで存在し、多層グラフェンの一方のエッジは金属部と接続し、基板から離れる方向にある多層グラフェンの他方のエッジは金属部とは非接続である多層グラフェンと、基板上にあって、金属部と多層グラフェンを間に挟む、第１絶縁膜及び第２絶縁膜と、を有し、第１絶縁膜の基板に対する垂直方向の側面と、第２絶縁膜の基板に対する垂直方向の側面が対向し、多層グラフェンの一方の第１外側面は、第１絶縁膜の基板に対する垂直方向の第１側面と物理的に接続し、多層グラフェンの他方の第２外側面は、第２絶縁膜の基板に対する垂直方向の第２側面と物理的に接続する。