DE1446272A1

DE1446272A1 - Verfahren zum Gasplattieren

Info

Publication number: DE1446272A1
Application number: DE19591446272
Authority: DE
Inventors: Bulloff Jack J
Original assignee: Union Carbide Corp
Current assignee: Union Carbide Corp
Priority date: 1959-05-11
Filing date: 1959-05-11
Publication date: 1969-01-23

Description

i. Bezeichnung: Verfqhren'zum Gasplattieren. Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die Technik des Gasplat-Lierens zum Abserleiden von ketallen und insbesondere auf das Blattieren von Gegenständen durch die .Abscheidu-ng von Metall aus leicht zersetzbaren,flüchtigen ein Metall enthaltenden Verbindungen,ein Verfahren,das gewöhnlich als"Gasplattierung" bezeichnet wird.
.Bis Jetzt ißt eine Abscheidung von Metallen dadurch be-.werkstelligt wordenpdass man eine durch Hitze zersetzbare flüchtige Verbindung des abauscheidenden Yetalles verwen-Üät hat.So hat man schon eine Gasplattierung von'Metallen durchgeführt"die KarbonyleAlkylegAryle und Aralkyle bildenindem man diese Metalle enthaltenden Verbindungen verwendet hat.

Die Plattierung von Ketallen,die nicht in leichter Weise die,oben erwähnten KarbonylelAlkyle oder Aryle bilden,

ist schwieria- zu bewerkstelligen.Darüberli-ihaus erfordert

die Ve#r-wendung von qasförmigen,zersetzbaren Ketalialkylen

oder -arylen eine sorgf:Utige -Handhabung und eine genaue

bberwach"--n,c,um eine Explosion zu vermeiden,insbesondere

vien-:-- ein Gas-olattieren in Anwesenheit von Lüft,Sauerstoff

Waszerdam-of oder Sauerstoff enthaltenden #-'-T'a.sen,wie sie oft

bei Abscheidu-n2,-sbädingan-uen vorhanden sind.durchgefÜhrt

wird.Zusätzlich ist es erwünscht,Metall enthaltende Ver-

bindungen zu verwenden,die bei Gebrauch durchweg weniger.

giftig sind als die gasförmigen Karbonyle.Die vorliegende

ErfindunA überwindet'diese fi-achteile durch die Verwendung

von ein Ltietall enthalte-Eiden -DienylverbLidungen beim Gas-

plattieren.

es ein Giegenstand der vorliegendeii Erfindung,

ein 1...e-tall,ein oder xKarbidmetallphasen auf

in geei-neter Weise erhitzte bubstrate abzusen--iden,indem

ein verhältnismässig kühler Dampf einer Yjetall-Dienver-

bindung hierzu verwendet wird.

Ein weiteres Ziel der vorlieggenclen "ijrf indung. ist ein Ver-

ID

faihren zu ermö.##-licilen,wobei Metalle gas.plattiert werden,

die nicht in leich#ter ",leise Greaiioall-,yl- und Arylv-l.-rbincLungen

o d e r z.J3. "üitaii,Vanadi-Liiii und ähnliche

bilden.

hs iS't ein -weiterer #Aleck der- vorliegenden :#w,.rfi-ridung ein

Verfailren und eine Vorrielitung zur Gas-plattierung von

Yletallen unter Verviendunii von in der Ilitze zersetzbaren.'

ein Metall enthaltenden bei

verh,'.*ltnism#isi---,i,#, iiiedri#ien Temueraturen 2;ei-,-;et2;bar sind

und welche sich u-,--; den l#eta,1-ii3 estandteil auf den Säb-

straten niederzii#"c.Lil,-ac!e.n,azifs-nalten lassen,

Diese unü andere, GeUenstinde un(11 Vorteile, der Erfindung

werden im liiiib2.ic.'.' auf die nich-folg.ende Beschreibung

.noch augeziscliainlicher werden.

In der Hau-c#tsache besteht die L.rfiiiduiiz.iii der AusfUhrung

einer -#asplat-'1-.ierunr-,-nei welcher das WerZstUck oder das

das mit 1"itetall- plattiert werden soll,auf eine

Teny.,#ratur ernitzt wirdgdie ausreicht um eine Absc'-,ieidung

des ]4etialles äuren Zersetzune einer' ein Zetall enthalten-

den fl#,c'iti,7en Di enylverbiridung,die damit in BerUlirung

gebracht wurde,zu bewirken.Im. weitesten betrifft

die Erfindung die Verwendung von Verbindungen zur Gas-

p lattlerung,die durch folgende Strukturformeln wieder-

gegbben werden können:

H H H

und Substitutionsverbi#idun,#-en derselbengwie-z,B,

C>

12

C

1

R 1 H H 3

wobei die Doppelbindüngen folgender. Art sein können:

0 0 - C C = 0-

H

wobei-Rl,R2 und H 3 Wasserstoff oder eine Alkylgruippe oder

eine Kombination derselbeil darstellen.

-Das-weiterei% Ümfasst die Erfindung die Verwendung von

lie tall enthaltenden Verbindungen,dIe zu-mindest.drei Kohle'n-'

stoffatome und eine Dienstruktur enthalten.

Beispiele solche Verbindungen sind die Metalldicyolö-

-oentadienide.die Metalloidpolycyclop'entadie-llylverbindungen*

und die Tri- ind Tetra#-cyclopentadienide und ihre Indenide

und anderen Verwandten.

Bei der Ausführung des Verfahre.ns wird-der gaszuplattier-

ende Gegenstand oder das Substrat vorzugsweise in einen

abgeschlossenen Raum gebracht und dip luft daraus durch

die Verwendung einer Vakuumpump.e*entferntgdarn wird der-

Gegenstand auf eine Temperatur erhitztdie auereicht9die

in den abgeohlossenen Raum e.inge:C-Lihrteggasförmige,ein

Metall enthaltende Verbiridung mit Dienylgruppen und die

in Berührung mit dem 6.thitzten Gegenstand..geb-racht-wardei

zu zersetzen.

Die'fo.,Igend.en Beispiele sol-len die DurchfÜhrung dea er-

findungsgemässen Verfahrens näher erläutern ohne ea tu,

'begrenzen.

Beispiel, 1

Bin Eisendraht wird unter einer Glas-#-#,crlocze aus der

die Luft durch Vakuum entfernt ist bis zu einem Druck

von 3 mm Qapökr>ilberauf Rotglut (500 - 700 0 0) erhitzt

4-.. #

und da= d#q Glasglocke mit gasförmi,#-7#eiii

dienyl prf'dllt.Nachdem der erhitzte Draat 3 llinuten lang

der plattioxenden Atmosphc',*.re ausgesetzt wurde"konnte fest-

gestellt-*werden.dass der Draht mit eins-m Film von metalli-

schem Yphgan und Mn 3 0 überzogen worden war.

Beig3j2iel 2

in einer-Glasglocke wie in Beispiel 1 wurde ein Speckstein

stäbcheia eingesetzt,welches in geeigneter -eise mit einem

elektrischen Stromkreis verbunden ist und-dielektrisch

auf eine leuähtende Rotglut (500 - 700 0 C) erhitzt wurde.

Anschlteii-gend wird Titanbiscycloi)entadienyl-Dampf in die

evakuierte Glocke und in Berührüng mit der- erhitzten Stäb-

chen gebracht.Ba kanh ein Überzug von Titankarbid auf dem

Speckotäinstäbehen festgestellt werden.

Beio£iel

Durch elektrische Induktion.« wurde ein Kutferdraht,ä-hn-

liah'wie in Beiopiel 2 auf Rotglut (500 - 7000) erhitzt

und der erh:itzte,Kupferstab einer gasförmige---#i Titan-bis-

cyclojentad-ienylatmoäphäre ausgesetzt,wodurch er mit

Titanmetall und Titankarbid überzop"en wird.

Beisi#iel 4

Der Gegenstand e#i-L-Ihielt ein Stäbcnen aus Thorii=.etall

welcher auf anni#hernd 425 0 0 erhitzt und mit kagnesium-

die--%rclouentadienyl ul;i einen dUnnen Film von metallischem

käagnesium. darauf a#ozusc-t-Leiden,in 23erührung gebracht wurde.

Die als nützlich gefundenenjein bletall enthaltenden Ver-

bindurigen,sind die ly, - etallegdie 0-#rcloi.)ental--J'ienyle bilden,

insbesondere die üietalle der II und III t.#rupue des per10-

disciien. Systeres.z.-B. BelAlEajund Lu.

Beispiel 5

-Bei diesem Fall wurde die Gasplattierung wie in Beis.Diell

besch--deben dure-kiFef.'hrtv#obei um Vanadium abzuscheiden

Va.nadiumbiscyclop-entadiönyl angewandt wurde.

In gleicher 7eise ezind ketalle 2eeiprnet,welche Biscyclo-

Dentadienyle bilden,wie sie in der IV,V,VI,VII und VIII

Grurüe des Periodischen Systemes gefunden werden,viie z.B.

l,.;.tan -ah bildet das Biscyclopenta-'

sin-- -"-'-etalle der Gruppe

unCi Va"-sowie die dieser GrLi--,n-r"en welche Pol

dien-le bilden z.#S. k# (0 Vx_ wobei. x die Jertiv',eit fUrzum.

-;3eis-Piel -#L#*iir Si,Ge und- Ö1) ist,geei,-znet.

Erfindu-nc-s.1##emäss wurop, somit ein Verfan.ren zu-in Gasplattieren-

von Metallen zesei-.a:rf en"-durcii Verwendung von ein Metall

enthaltAndeil Verbindunien,die nicht ##auerstofi enthalten;

wobei von Polyenylve-ubindungen von f#owohl-offenkettiger

als auch eyklischer hiolekülstruktur Geb:raucb, gemacht wird.

Die am besten für das Gasplattieren geeigneten metall-

organischen Verbindungen'enthalten zu mindest drei Kohlen-

stoffatome bis zu fünf Kohlenstoffätome in der molekularen

Grundetruktur mit zu mindest zwei ungesättig--t-en (0=0)-

gruppierungen im lilolekül.Als geeignetes Gasplattierunge-

medium sollen verdampfteein Metall enthaltende Verbindungen!

auzgew.--thlt aus der Gruppe der-Cyclopentadienidegund Poly-

-pentadienyle,Bi-"cyclopentadienide und Biscyclo-pentadienyle

verwendet werden.Das met.all-olattiere-nde Gas kann mit ofer

ohne Vo#r-dünnungsgas,z.B. ArgonStickstoff,wie es dabei

üblich ist, verwendet werden.

Wenn es erwünscht ist kann ein -Trägergas zusairLInenziit der

gasff.irmigen,ein It-.letall enthaltenden Dienylverbindung ver-

wend'et werden,besonders dann wenn die Metalldp-mufe durch-

ein ßyst ein hindurchgeleitet werden,wie es z.B. der Fall

b-eim Gasplattieren eines'konti-nuierlich bew'egten Streifen

Faden oder einer dünnen Schicht iet.Jedes Substrat oder

Mate,rial,welches plattiert werden soll,muss auf die geeig-

nete Temperatur erhitzt werdenpderen Höhe von der ver-

wendeten ein Metall enthal-l-,(-,nden Dienylverbindung abhängt.

Jede einer solchen Metallverhindung hat eine ganz bestimmte

Tem-Peratur bei der sie sich zersetzt.Diese variiert über

einen Br-,reichg jedoch können im a.11gemefinen Temperaturen

0,

n, iuu

300 - 1000 veriiendet werde, das Gasplattieren

irit den ein Metall entnaltenden Dienylverbindungen zü be-

wirken.

können auch Mtischungen dieser Dienylmetallverbindu-ngen-#--.

an,7ewandt -werden um gewünschtenfalls eine Kombination der

1.#*--ietallb oder - Legierungen ab-zuscheiden.Des weiteren kann#

das Substratodär das result-ic-r-ende-überzogene EndT).rodukt-

nach der Überzugsbildung fall-b erwünscht geglüht oder

in der Hitze behandelt werden.Ein O-olches AusglÜhen kann

--leichfalls in einer inerten Atmo-sphäre durchgeführt wer-

den,wenn eine,Oxydation der neuen abgeschiedenen Metall-

schicht unerwünscht ist.

Es sei darauf hingewiesen,dass die-in der-Beispielen ge-

schilderten Verfahrexi und Vorrichtungen nur eine bevorzuägt:e#

Ausführungsform wiedergeben und-für den Fachmann oLnd #zahl--..'

reiche Abwandlungen erkennbar,die glelchfalls unter den--

Schutzumfang der vorliegenden Erfindung fallen sollen.

Claims

1? a t e n t a n s p r ä c h e

(,>-erfahren zum Gasplattieren,bestehead in der Erhitzung des zu Aattierenden idubstrates auf eine Temperaturgdie ausreicht um eine damit in BerUhrimg gebrachte flütchtige letallverbindung zu zersetzen,InberUhrungbringen einer .flüchtigenlein Agetall enthaltenden PoliTenylverbindung mit dem Substrat.während letzteres Uber die Zersetzungs- temperatur der ein Metall enthaltenden Verbindung erhitzt wird. 2. Verfahren nach Anspruch 1.dadurch gekennzeichnet,dass als flächtige,ein Afetall enthaltende Polyen-,xrlverbindung eine Dienylverbindung verwendet wird,die zu mindest drei Kohlenotoffatome in ihrer Molekularstruktur aufweist. 3.-Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet" ld aes die flüchtige,ein.Metall enthaltende Polyenylverbind- ung aue der Gruppe der Cyclopentadienide,Biscyclooenta- dieny#e.Biacycl,opent-adienide und Polypentadienyle ausge- wält wird 4.Yerfahreu nach Anspruch 1.dadurch gekennzeichnet.daso -ala flüchtige,ein'Netall enthaltende Verbindung ein Metall- #dien 4er Metalle der II.und#III.GrupDe deß periodischen gsatem#o der BI#ämente verwendet wird.

nacIvl AnsorLic dad-tir'-I# dass als fli-*cht-i-'-.#-e, ein Ivietall enthaltp .--'e Verbindung ein Ivietall- dien der L-E-etalle der IV,V,VI.VII ut.-.,-' VIII.Grup)e des 1)erioCiiseP-eri --;:33TSterll£-S der Elemente verwendet wird. 6. Verfahren naen Ansl)ruch 1,dadure Z, als fl,.;ciitijn--e,ein u#.etall enthaltende Verbi-"idiiii;#- oin !Vietall- dien der läetalle der Ia,IIa,IIIa,IVa unö des -oeriodisc:,#-eii )'Dysterz-Ies der j#lem-lente verweiZet vzird. 7. Verfahren ne#c-',i Ans-pruch 1,daduren qel-:eii--12"eic'Lmet,daso daE zu pla-ttierende'S-L-tbstrat auf 500 - 700 0 0 erhitzt und )#,t--.an,c"-,a.ii,Titar-,b.,a,c-,nesium oder Vanadium auf der Oberfläche des iu-bstrate's in einer nient ox-,v-dierenden Atmosphäre ab- geschieden wird. 8. Verfahren- nacu Ans-#irue-#,i 1 dadurch ##elce-,in,-eichiiet,dass mittels der flUchtive---i,eiii -.L;Ietall J2o1--x;,enyl- verbindun-en ein 1"ietallkarbid auf der übE,.r-L"1-,-."ehe des Sub- strates abgeschieden wird. g. Verfahren nach Ans-irLicil 8,dadurca gekerhizeichnet,dass als ein iäetall enthaltende,flUchtige Polyenylverbindung Titanbiscyclopentadienyl verwendet-wird,um Titankarbid auf dem Stfostrat niederzuschlagen.