配線の方法として重要な役割を果たすことになるカーボンナノチューブ（CNT）が完成できそうだ。CNTは面白い特徴をいくつか持っている。高電流の維持もその中の1つであり、その値は10⁹A/cm²を超える。この値は従来配線のおよそ3倍。さらにCNTは、超高熱容量、管方向の高速熱伝達、非常に高い機械強度、EM（エレクトロマイグレーション）に対する耐性も特徴としている。

　今日用いられているCu配線技術を前進させるには、少なくとも大きな課題が2つあることが分かっている。1つは配線幅が狭くなるにつれ、Cuの抵抗率がバルク状の数値から著しく上がること。この現象は、表面積の増加と粒子界面における電子散乱が原因である。2つ目は配線幅が狭くなり電流密度が高くなると、その代償として温度が上昇し、EMの発生可能性が上がることである。

　米Stanford University のGael Close氏とH.S. Philip Wong氏によると、将来のナノスケース配線の選択肢として、導電性高分子、金属化DNA、金属状ナノ配線、金属状CNTが挙げられる^1）。シミュレーションによると、この中ではCNTが最も有望であり、Cuに比べて電力、遅れ、クロストーク、信頼性の点でより優れている可能性がある。

　今年のIITC（International Interconnect Technology Conference）では、米Rensselaer Polytechnic Instituteのチームが、一度生長させたナノチューブの束を更に高密度化させることに着眼した。CNTは石英チューブ炉内でのCVDにより、異なるレシピ1または2を実行することで生長を行うことができる。レシピ1では、SiO₂膜を熱的に500nm生成させたSi基板を用いてCNTの束を生長させる。まず始めに、SiO₂表面をTi/Au薄膜を使用して選択的にマスクする。その後Si基板をフェロセン（FeCp2）とキシレンの混合気中に800℃でさらす。キシレンはカーボン原子の形成源として作用する。一方、フェロセン中の鉄はCNT生長の際の触媒として機能する。CNTはAu/TiではなくSiO₂上に垂直に生長する。Au/Tiのパターンを変える事で、CNTの束を要望の形にすることができる。

　レシピ2では、シャドウマスクを使って、触媒のFe/Al (1.5 nm/10 nm)をSiO₂/Si上にパターン化させる。垂直配置されたCNTはエチレンをカーボンの形成源として、Fe/Al触媒上に775℃で生長を行う。生長したCNT束は、ペトリ皿の中で有機溶剤IPA（イソプロピルアルコール）に浸される。その後IPA溶液は室温で揮発乾燥される。IPAの揮発により液面が下がるが、これによりCNTの束が液浴から姿を現す。CNTの束は互いに毛管力によって引っ張られ、ファンデルワールス力によって結束することになる。

　この高密度化が終了すると、束の形が当初の円筒状からdog-bone状に変化する。CNT束の配置が完全に終わると、高密度束は釘状になる。dog-bone形状はCNT束の終端における乱雑なネットワークにより形成されると考えられている。（図1a）この乱雑なネットワークは、あたかもCNTの根が生えたようにしっかりと固定する機能を行っている。よって、CNT束の中でも真中の部分のみが収縮される。（図1b）

　レシピ2によって生長後のCNT束を高密度化させる様子が図2に示されている。この工程では直径の収縮（～8nm）、初期位置密度の向上（～50 tubes/_m²）、位置性の向上が見られる。レシピ1で生成されたCNT束とは異なり、束の終端も高密度化が行われている。

1．G. Close et al, "Nanostructured Materials for Inter-connects," Advanced Metallization Conf. Proc., 2006, p. 3