DE1223222B - Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung duenner Schichten - Google Patents

Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung duenner Schichten

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DE1223222B DES69238A DES0069238A DE1223222B DE 1223222 B DE1223222 B DE 1223222B DE S69238 A DES69238 A DE S69238A DE S0069238 A DES0069238 A DE S0069238A DE 1223222 B DE1223222 B DE 1223222B
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. Cl.:
C23b
Deutsche KL: 48 a-5/48
Nummer: 1223 222
Aktenzeichen: S 69238 VI b/48 a
Anmeldetag: 5. Juli 1960
Auslegetag: 18. August 1966
Die Erfindung bezieht sich auf ein Herstellungsverfahren von dünnen Schichten. Dünne Schichten werden auf Tragkörper aufgebracht und dienen zur Verwendung auf verschiedenen Gebieten der Elektrotechnik. Derartige dünne Schichten eignen sich je nach ihrem Schichtenmaterial und ihrer Anordnung beispielsweise als magnetische oder Supraleitungsspeicher, als Leitungsbahnen für gedruckte Schaltungen, als Widerstandsschichten oder auch als metallische Belegungen von Kondensatoren.
Das Aufbringen derartiger Schichten kann nach vielen bekannten Verfahren vorgenommen werden. So ist es bereits bekannt, diese Schichten unter anderem durch Aufdampfen, durch Kathodenzerstäubung, durch Aufstreichen einer streichfähigen und später erstarrenden Masse oder aber auf elektrolytischem Wege galvanisch herzustellen.
Bei der elektrolytischen Abscheidung der betreffenden Schichten ist es notwendig, daß die Unterlage elektrisch leitfähig ausgebildet ist. So hat man diese Schichten seither auf metallischen Trägern niedergeschlagen. Entweder bestanden die Träger vollständig aus elektrisch leitfähigem Material, oder sie waren entsprechend der gewünschten Schichtausbildung mit einer elektrisch leitfähigen Schicht überzogen. Es hat sich nun gezeigt, daß sich die metallische Unterlage in vielen Fällen störend bei der Verwendung dieser Schichten auswirkte.
Aufgabe der Erfindung ist es, die elektrolytische Herstellung dünner Schichten zu verbessern. Die störenden Einflüsse auch im Betriebszustand elektrisch leitfähiger Tragkörper sollen nach der Erfindung verhindert werden, ohne das elektrolytische Abscheidungsverfahren zu komplizieren.
Die Erfindung bei dem elektrolytischen Verfahren zur Herstellung dünner Schichten, z. B. magnetischer Speicherschichten, Leitungsbahnen, Widerstandsschichten u. dgl., auf Trägerkörpern besteht darin, daß ein beim Schichtenauftragungsprozeß leitfähiger, aber beim Betrieb isolierender Trägerkörper bzw. Trägerschicht verwendet wird. Die Eigenschaften der erfindungsgemäßen Schichtunterlagen bzw. Trägerkörper garantieren eine günstige elektrolytische Abscheidung, ohne die Funktion der Schichten während ihrer Verwendung im Betriebszustand durch eine elektrische Leitfähigkeit der Trägerkörper oder -schichten störend zu beeinflussen.
Die Erfindung sieht vor, bei der Herstellung von Supraleitungsspeichern oder Supraleitungszügen, die bei extrem niedrigen Temperaturen betrieben werden, heißleitende Träger bzw. heißleitende Trägerschichten zu verwenden. Die elektrolytische Schich-Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung
dünner Schichten
Anmelder:
Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2
Als Erfinder benannt:
Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. Walter Heywang,
München
tenabscheidung wird bei derartigen Temperaturen vorgenommen, bei denen die heißleitenden Träger eine gute Leitfähigkeit besitzen.
ao Für magnetische Speicher, Leitungsbahnen u. dgl., die bei normalen Temperaturen, z. B. bei Zimmertemperatur, zum Einsatz gelangen, werden erfindungsgemäß kaltleitende TrägerTcörper oder Trägerschichten verwendet. Die elektrolytische Behandlung wird dann bei niedrigen Temperaturen, also im Leitfähigkeitsgebiet dieser Träger, vorgenommen.
Der Kaltleiter kann dabei zunächst auf eine dem leitenden Zustand des Kaltleiters entsprechende Temperatur abgekühlt und sodann in den Elektrolyten eingetaucht werden. Der Zeitraum, innerhalb dessen zwischen dem Kaltleiter und dem Elektrolyten ein Temperaturausgleich eintritt und damit der Kaltleiter in dem nichtleitenden Zustand zurückgeführt wird, reicht aus, um die leitende Schicht in der erforderlichen Schichtstärke abzuscheiden.
In weiterer Ausbildung der Erfindung werden photoleitende Trägerschichten oder Trägerkörper für das Herstellungsverfahren dünner Schichten eingesetzt. Es hat sich gezeigt, daß bei Verwendung solcher photoleitender Trägerschichten die elektrolytische Abscheidung der gewünschten Schichten, die während der Belichtung durchgeführt wird, sehr einfach zu realisieren ist. So können die gewünschten Leitungszüge oder Speichermuster, z. B. Matrixspeicher, durch Belichtung dieser Teile in einem Herstellungsprozeß angefertigt werden. Bei der elektrolytischen Abscheidung lagern sich nur dort die gewünschten Schichten ab, wo die photoleitende Trägerschicht durch Belichtung leitfähig gemacht wurde. Dies kann z. B. durch ein Filmnegativ oder eine die gewünschte Lichtstrahlen hindurchlassende Platte geschehen. Ein nachfolgender Abtragungs-
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prozeß der unerwünschten Schichtteile entfällt also bei diesem Herstellungsverfahren, so daß sich diese Art der Schichtherstellung neben der Vermeidung der störenden Einflüsse im Betriebszustand elektrisch leitfähiger Träger noch durch eine besonders einfache Herstellungsweise auszeichnet.
Die halb- oder photoleitenden Schichten können nach einem bereits bekannten Aufdampfungsverfahren auf geeigneten Unterlagen hergestellt werden. Sie sind wegen einer höheren zulässigen Dicke nicht so strukturempfindlich, so daß sich das Aufdampfverfahren für diese Schichten nicht verbietet. Als photoleitende Schichten eignen sich nach der Erfindung insbesondere Kadmiumsulfid (CdS), Bleisulfid (PbS), Kadmiumtellurid (CdTe) und Selen (Se). Doch schließt diese Angabe die Verwendung anderer geeigneter Trägerschichten bzw. Tragkörper nicht aus. Ein weiterer Vorteil bei der Verwendung photoleitender Träger ergibt sich darin, daß die an und für sich schon recht gute Steuerbarkeit der elektrolytischen Schichtenabscheidung durch die Regulierung der Belichtungsstärke der für die Schichtteile vorgesehenen photoleitenden Unterlagen noch bedeutend verbessert werdeo kann.
In diesem Zusammenhang sei noch erwähnt, daß es bereits bekannt ist, beim galvanischen Verkupfern eines Nichtleiters, z. B. Glas, diesen zunächst mit Bleisulfid aus der Dampfphase zu beaufschlagen, wobei man zur Verbesserung der dem Bleisulfid eigenen schlechten elektrischen Leitfähigkeit dieses in einem weiteren Arbeitsgang mit einem Silbersalz überzieht. Abgesehen davon, daß bei diesem bekannten Verfahren nicht die Photoleitfähigkeit des Bleisulfids selbst zur Verbesserung seiner zur elektrolytischen Abscheidung des Kupfers erforderlichen elektrischen Leitfähigkeit herangezogen wird, ist bei diesem Verfahren das Bleisulfid mit einer im Benutzungszustand der abgeschiedenen, z. B. magnetischen Schichten sich störend bemerkbar machenden Metallschicht überzogen.
Als Beispiele sind in den Zeichnungen eine magnetische Speichermatrixplatte, eine Anordnung für das erfindungsgemäße, zur Herstellung dieser Speichermatrixplatte dienende Verfahren sowie ein Supraleitungsspeicher angegeben.
In F i g. 1 ist eine Speichermatrixplatte dargestellt, bei der auf einem Trägerkörper 1 in photoleitenden Zwischenschichten4 eingebettete, beim Betrieb durch diese Schichten gegenseitig isolierte Stromleitungen 2 a und 2b orthogonal aufeinander verlaufen. An den Kreuzungsstellen der Stromleiter sind zwischen diesen Stromleitungen magnetisierbare Schichtteile 3 eingelagert. Diese Schichtteile übernehmen die Speicherung der Signale.
In F i g. 2 ist ein Schnitt A-A der in F i g. 1 dargestellten Speicheranordnung angegeben. Auf einem Trägerkörper 1 ist eine dünne photoleitende Schicht 4 aufgetragen, auf die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren stromleitende Bahnen 2 b niedergeschlagen sind. Diese Strombahnen 2 b sind mit einer photoleitenden Zwischenschicht 4 überdeckt, auf die die magnetisierbaren Schichtteile 3 niedergeschlagen sind. Diese magnetisierbaren Schichtteile sind wiederum durch eine photoleitende Schicht 4 von abgeschiedenen Stromleitungsbahnen 2 a getrennt, die senkrecht zu den Stromleitungsbahnen 2 b verlaufen und sich mit diesen an den Stellen der magnetisierbaren Schichtteile kreuzen. Die gesamte Anordnung ist durch eine isolierende Deckschicht 5 abgedeckt. Die photoleitenden Schichten 4 wirken im Betriebsfall isolierend.
Fig. 3 zeigt schematisch eine elektrolytische Abscheidungsanordnung, die als Beispiel für die Durchführung des erfindungsgemäßen -Verfahrens dient. Eine Unterlage 1 mit einer aufgedampften photoleitenden Schicht 4 ist in ein elektrolytisches Bad 9 eingetaucht. In diesem Bad ist weiterhin eine Platte 6 aus dem Material der gewünschten aufzutragenden magnetisierbaren Schicht enthalten. Diese Platte 6 und der Tragkörper 1 mit der photoleitenden Schicht 4 sind mit den elektrischen Polen 10 einer Stromquelle verbunden. In den Behälter 7 ist eine Scheibe 8 mit den niederzuschlagenden magnetisierbaren Schichtteilen entsprechenden, die Lichtstrahlen hindurchlassenden Aussparungen 8 a vor der photoleitenden Schicht eingefügt. Diese Aussparungen 8ß sind also nach dem Muster der aufzubringenden magnetisierbaren Schichtteile ausgebildet. Die Wand des Badbehälters 7 verhält sich lichtdurchlässig. In einer Belichtungskammer 11 befinden sich eine Lichtquelle 12 und eine Anordnung 13 zur Bündelung der Lichte strahlen. Während des elektrischen Anschlusses der Platte 6 und der Trägerschicht 4 an die entsprechenden Pole 10 werden diejenigen Stellen der Trägerschicht 4, auf denen die gewünschte magnetisierbare Schicht elektrolytisch abgeschieden werden soll, durch Einwirkung der Lichtstrahlen aus der Belichtungskammer U durch die Wand und die entsprechenden Aussparungen 8 α der Scheibe 8 elektrisch leitfähig gemacht. Diejenigen Teile der photoleiten' ten Schicht 4, auf denen keine magnetisierbare Schicht abgeschieden werden soll, werden von keinen Lichtstrahlen aus der Belichtungskammer getroffen und verhalten sich deshalb elektrisch nicht leitfähig. Eine gute Bündelung der Lichtstrahlen und eine scharfe Ausbildung der belichteten Teile sind nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erwünscht.
In Fig. 4 ist ein Ausschnitt aus einem Supraleitungsspeicher in Aufsicht dargestellt. Mit 1 ist eine plattenförmige Unterlage und mit 4 a sind heiß' leitende Schichten bezeichnet. Auf Teile dieser Schichten ist eine supraleitende Schicht 3 niedergeschlagen. Stromleiter 2 c, 2 d und 2/ lauf en parallel zueinander, aber in verschiedenen Schichtebenen übereinander längs eines Mittelsteges 3 α der magnetisierbaren Supraleitungsschicht. Sie dienen als Einschreib- bzw. Abfragedrähte. Die Anordnung ist mit einer Isolierschicht 5 abgedeckt.
Die Fig. 5 zeigt einen SchnittB-B durch die in F i g. 4 angegebene Supraleitungsspeicheranordnung. Auf der Trägerplatte 1 sind zwei stromleitende Drähte 2 c und 2d in heißleitende Schichten 4 a eingebettet. Auf einer den Stromleiter 2 d abdeckenden heißleitenden Schicht 4 a ist nach dem erfindungsgemäßen Verfahren eine supraleitende Schicht 3 mit dem Mittelsteg 3 α abgeschieden. Über dem Mittelsteg 3 α ist wiederum ein stromleitender Draht 2/ isoliert von und parallel zu diesem Mittelsteg 3 α und zu den Stromleitungen 2 c und 2d eingelegt. Die Speicheranordnung ist mit einer Isolierschicht 5 abgedeckt.

Claims (7)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur elektrolytischen Abscheidung dünner Schichten, insbesondere magnetischer Speicherschichten, elektrischer Leitungsbahnen,
Widerstandsschichten u. dgl., auf Tragkörpern bzw. Trägerschichten, dadurch gekennzeichnet, daß ein während der elektrolytischen Abscheidung leitfähiger, bei der Benutzung der Schichten aber isolierender Träger verwendet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung supraleitender Schichten, insbesondere für Supraleitungsspeicher, heißleitende Tragkörper bzw. Trägerschichten verwendet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung von bei normalen Temperaturen, insbesondere Zimmertemperatur, betriebenen Magnetspeichern und Leitungsbahnen kaltleitende Tragkörper oder Trägerschichten verwendet werden.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß photoleitende Tragkörper oder Trägerschichten verwendet werden. ao
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß während der elektrolytischen Abscheidung die der zweidimensionalen Konfiguration der dünnen Schichten entsprechenden Flächenbereiche des photoleitenden Trägers durch Belichtung leitfähig gemacht werden.
6. Verfahren nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Trägerschicht durch Aufdampfen oder Abscheidung auf geeigneten Unterlagskörpem hergestellt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß als photoleitende Schicht Kadmiumsulfid (CdS), Bleisulfid (PbS), Kadmiumtellurid (CdTe) oder Selen (Se) verwendet wird.
In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 837 633;
französische Patentschrift Nr. 1161192;
Krause, »Galvanotechnik«, 1952, S. 288, Abs. 5.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
609 610/349 8.66 © Bundesdruckerei Berlin
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NL (1) NL266616A (de)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE837633C (de) * 1950-10-07 1952-04-28 Richard Blasberg Verfahren zum Leitendmachen nichtmetallischer Oberflaechen, insbesondere von Kunststoffen
FR1161192A (fr) * 1955-10-11 1958-08-22 Philco Corp Procédé de traitement électrolytique de corps en une matière semi-conductrice

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CH390653A (de) 1965-04-15
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