NEDO项目※1单壁碳纳米管 (CNT)※2复合材料的技术和铜在基板上形成精细布线，可承载铜的 100 倍电流。
即使在形成复杂的布线图案时，也可以在基板上进行 1μm 以下的加工。此外，单壁CNT和铜复合材料不易因热而断开，因此有望用于高可靠性和高功能的汽车电子设备和微小传感器。
该结果将在“纳米技术2014年我们将参加第十三届国际纳米技术展览及技术会议。
*1：“实现低碳社会的创新碳纳米管复合材料开发项目”（2010财年-2011财年）。
*2：碳纳米管是仅由碳原子构成的一维纳米材料，直径为04～50nm，长度为1～数十微米左右。其结构是由轧制石墨层连接而成；仅一层的称为单壁碳纳米管，多层的称为多壁碳纳米管。
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| 微细加工单层CNT铜复合材料 |
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近年来，电子设备的小型化进展迅速，随着电路变得更小，电流流过电路电流密度是高的。根据国际半导体技术路线图 (ITRS)，到 2015 年，器件中的电流密度将超过铜和金的断裂极限。
AIST和TASC通过推动NEDO委托项目“实现低碳社会的创新碳纳米管复合材料开发项目”（2010财年-2016财年，项目负责人Morio Yumura，AIST），开发单壁碳纳米管的应用。 AIST开发了一种合成单壁碳纳米管的方法超级成长法，该方法合成的碳纳米管性能优于其他单壁碳纳米管比表面积很大。在NEDO委托的项目中，我们推进了超级生长方法的开发，开发出了能够流过比铜多100倍的电流的CNT和铜的复合材料。此外，为了实现单层CNT-铜复合材料在器件布线中的应用，产业技术研究所正在开发作为布线材料具有优于铜的特性的单层CNT-铜复合材料的布线加工技术。
此次，Kenji Hatake TASC 子项目负责人/AIST纳米管应用研究中心山田刚郎首席研究员、AIST纳米管应用研究中心TASC主题负责人/研究组负责人、CNT应用开发组； Don Futaba，AIST纳米管应用研究中心TASC主题负责人/超级生长CNT团队研究小组负责人； TASC研究员Chandramouli Subramanian及其同事进行的研究建立了一种单层CNT-铜复合材料的微布线加工技术，通过利用光刻技术将铜与成形的单层CNT结合起来，该材料可以承载100倍于铜的电流。此外，我们新发现铜的热膨胀被CNT和铜的复合材料所抑制，并且单层CNT-铜复合材料的热膨胀系数与Si相当。
本研究的结果可以概括为以下三点。
- 我们建立了一种通过使用光刻技术在成形的CNT布线上镀铜来制造CNT-铜复合材料中的精细布线的方法。
- 通过将碳纳米管和铜相结合，我们创造了一种热膨胀系数与硅相当的布线材料。
- 高当前容量，为使用低热膨胀系数的单壁CNT铜复合材料作为电子器件和MEMS的布线材料铺平了道路。
(1) 单层CNT铜复合材料布线的制造方法
10781_11037电镀通过这样做，现在可以制造加工成互连形状的单层 CNT 铜复合互连（图 2）。
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| 图 1 CNT 薄膜 + 图案化 |
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| 图2电镀 |
(2) 开发单层CNT铜复合互连
新开发的单层CNT铜复合材料微布线加工技术不仅可以应用于平面基板，还可以应用于图案化基板。图3Si 支柱台阶的单层CNT铜复合布线和桥接Si柱之间的单层CNT铜复合布线。通过使用光刻技术对单壁碳纳米管进行微加工，可以实现高精度的位置控制，从而可以形成连接各个台阶的布线以及桥接任意柱子的复杂空中布线。
此外，还揭示了单层CNT铜复合材料的一个新特性，即其热膨胀系数接近Si。图4显示了单壁CNT铜复合材料与各种金属和化合物的电导率和热膨胀系数。通常，铜和铝等高导电材料与硅的热膨胀系数差异较大，因此电子器件和MEMS的布线会因热循环过程中的热膨胀差异而遭受机械应变，从而降低可靠性。新开发的单层CNT铜复合布线有望提高器件可靠性，因为它抑制了热应变的影响。
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| 图 3。（上）覆盖硅柱之间台阶的单层 CNT 铜复合布线； （下）桥接硅柱的单层 CNT 铜复合布线 |
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| 图4单层CNT铜复合材料(CNT-Cu)、各种金属和化合物的电导率和热膨胀系数 |
基于本项目开发的单层CNT铜复合布线的加工技术，我们将找到能够发挥单层CNT铜复合材料的高电流容量、低温度依赖性导电率以及与Si相当的热膨胀系数等特性的应用，并带动器件的开发。我们还将开发单壁碳纳米管铜复合材料的量产工艺，并推进该材料新应用的开发。
此外，将于2014年1月29日至1月31日在东京国际展览中心举行纳米技术2014 我们的目标是通过第 13 届国际纳米技术展览和技术会议上的实体展览与感兴趣的公司合作，将这项技术商业化。