JP5281847B2 - 複合材料及びその製造方法、並びにその製造装置 - Google Patents
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Description
伊藤健一、外1名、「ナノホールパターンドメディア」、雑誌FUJITSU、富士通株式会社、2007年1月、第58巻、第1号、p90−98 八重真治(S. Yae)、外4名,"Electrochemistry Communications",2003年8月,第5巻,p.632 辻埜和也(K. Tsujino)、外1名,"Electrochimica Acta",2007年11月20日,第53巻,p.28
本実施形態では、1つの複合材料100及びその製造方法を示す。図1は、本実施形態における母材上に粒子状又はアイランド状の第1金属を分散配置する分散配置装置10の説明図である。また、図2Aは、図1のうち、母材表面の一部(Z部分)の拡大図である。図2Bは、図2Aの一例を示す母材の断面の走査電子顕微鏡(以下、SEMという)写真である。また、図3は、その母材表面上に第2金属又は第2金属合金の膜又は層(以下、便宜上、層に表現を統一する)を形成するめっき装置20の説明図である。なお、本実施形態の母材はシリコン基板102である。また、当初のシリコン基板102の二乗平均粗さ(Rq)は、0.2nmである。また、本実施形態の第1金属は金(Au)であり、その第2金属又は第2金属の合金はニッケル−リン合金(Ni−P)である。
本実施形態の複合材料は、第1溶液14内に浸漬されるシリコン基板102の時間が1秒間であること、及びめっき膜の膜厚が約120nmあること以外は、第1の実施形態のそれと同じである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略され得る。なお、図11は、シリコン基板の表面上に第1金属104である金(Au)が分散配置された状態を、AFM(原子間力顕微鏡)装置(ビーコ社製、ナノスコープIIIa)によって観察した結果である。
本実施形態の複合材料は、第1溶液14内及び第2溶液24内に浸漬されるシリコン基板102の時間が120秒間であること、及びめっき膜の膜厚が約100nmであること以外は、第1の実施形態のそれと同じである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略され得る。なお、図12は、シリコン基板102の表面上に第1金属104が分散配置された状態を示すSEM写真である。また、図13は、シリコン基板102の表面上に第1金属104である金(Au)が分散配置された状態を、AFM装置(ビーコ社製、ナノスコープIIIa)によって観察した結果である。
特開2005−248287号公報に記載されている「二液法」によりニッケル−リン合金(Ni−P)の層をめっき材として製造した複合材料の密着性と、第1の実施形態により製造された複合材料100の密着性が比較された。なお、比較例としての二液法では、室温に調整されたセンシダイジング液中の120秒間の浸漬と、室温に調整されたアクチベーティング液中の60秒間の浸漬がめっきを行うための前処理として施された。めっき浴は、第1の実施形態の第2溶液24と同じである。また、センシダイジング液は、0.89mMの塩化第1錫(SnCl2)と0.057Mの塩酸(HCl)から構成されている。また、アクチベーティング液は、塩化パラジウム(PdCl2)と塩酸(HCl)から構成されている。
本実施形態の複合材料200は、コバルト−ニッケル−ホウ素合金(Co−Ni−B)をめっき材として、その層が母材であるシリコン基板102の表面上に形成されたものである。但し、本実施形態の複合材料200の製造方法は、一部の条件を除いて第1の実施形態のそれと同じである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略され得る。
本実施形態においても、上述の「二液法」によりコバルト−ニッケル−ホウ素合金(Co−Ni−B)の層をめっき材として製造した複合材料の密着性と、第2の実施形態により製造された複合材料200の密着性が比較された。その結果、めっき層を形成する際に、めっき材が割れと剥離が発生したため、そもそも均一な第2金属の合金を形成することが出来なかった。
本実施形態の複合材料300は、ニッケル−ホウ素合金(Ni−B)をめっき材として、その層が母材であるシリコン基板102の表面上に形成されたものである。但し、本実施形態の複合材料300の製造方法は、一部の条件を除いて第1の実施形態のそれと同じである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略され得る。
本実施形態においても、上述の「二液法」によりニッケル−ホウ素合金(Ni−B)の層をめっき材として製造した複合材料の密着性と、第3の実施形態により製造された複合材料300の密着性が比較された。その結果、めっき層を形成する際に、めっき材が割れと剥離が発生したため、そもそも均一な第2金属の合金を形成することが出来なかった。
本実施形態では、もう1つの複合材料400及びその製造方法を示す。但し、本実施形態の複合材料400の製造方法は、母材を除いて第1の実施形態のそれと同じである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略され得る。
本実施形態においても、上述の「二液法」によりニッケル−リン合金(Ni−P)の層をめっき材として製造した複合材料の密着性と、第4の実施形態により製造された複合材料400の密着性が比較された。
本実施形態では、もう1つの複合材料500及びその製造方法を示す。但し、本実施形態の複合材料500の製造方法は、母材を除いて第1の実施形態のそれと同じである。従って、第1の実施形態と重複する説明は省略され得る。
12,22 液槽
14 第1溶液
20 めっき装置
24 第2溶液
40 密着力測定装置
42 テープ
44 押さえ部
100,200,300,400,500 複合材料
102 シリコン基板
104,404,504 第1金属
106 凹凸
108,208,308,408,508 第2金属又は第2金属の合金
402,502 母材
Claims (12)
- 少なくとも最上層にシリコン層が形成されている母材の表面を金(Au)のイオンを含有する第1溶液に浸漬することにより、前記母材の表面上に前記シリコン層の一部と置き換えられた粒子状又はアイランド状の前記金(Au)を分散配置する分散配置工程と、
前記金(Au)が触媒活性を示す還元剤及び前記還元剤により還元され得る金属のイオンを含有する第2溶液に浸漬することにより、前記金(Au)を起点として、前記母材の表面が、自己触媒型無電解めっき法により形成された前記金属又は前記金属の合金によって覆われるめっき工程とを含む
複合材料の製造方法。 - 前記起点が、前記母材表面上に3×1010個/cm2以上1×1013個/cm2以下の数密度で分散された粒子状又はアイランド状の金(Au)である
請求項1に記載の複合材料の製造方法。 - 前記シリコン層が単結晶シリコンであるとともに、前記金(Au)が配置された前記母材表面の二乗平均粗さ(Rq)が、1.1nm以上1.6nm以下である
請求項1に記載の複合材料の製造方法。 - 前記シリコン層が単結晶シリコンであるとともに、前記金(Au)が配置された前記母材における前記母材表面が、実質的に平坦である
請求項1に記載の複合材料の製造方法。 - 前記シリコン層が、多結晶シリコン、微結晶シリコン、及びアモルファスシリコンの群から選ばれる少なくとも1つの材料から基本的に構成される層である
請求項1に記載の複合材料の製造方法。 - 前記金(Au)が分散配置される前の前記母材表面の二乗平均粗さ(Rq)に対する前記金(Au)が分散配置された前記母材表面の二乗平均粗さ(Rq)の増分が、0.9nm以上1.5nm以下である
請求項1に記載の複合材料の製造方法。 - 少なくとも最上層にシリコン層が形成されている母材の表面上に、前記シリコン層の一部と置き換えられて配置された粒子状又はアイランド状の金(Au)が起点となって、前記母材の表面が、自己触媒型無電解めっき法により形成された、前記金(Au)が触媒活性を示す金属又は前記金属の合金で覆われている
複合材料。 - 前記起点が、前記母材表面上に3×1010個/cm2以上1×1013個/cm2以下の数密度で分散された粒子状又はアイランド状の金(Au)である
請求項7に記載の複合材料。 - 前記シリコン層が単結晶シリコンであるとともに、前記金(Au)が配置された前記母材表面の二乗平均粗さ(Rq)が、1.1nm以上1.6nm以下である
請求項7に記載の複合材料。 - 前記シリコン層が多結晶シリコン、微結晶シリコン、及びアモルファスシリコンの群から選ばれる少なくとも1つの材料から基本的に構成される層である
請求項7に記載の複合材料。 - 前記金(Au)が分散配置される前の前記母材表面の二乗平均粗さ(Rq)に対する前記金(Au)が分散配置された前記母材表面の二乗平均粗さ(Rq)の増分が、0.9nm以上1.5nm以下である
請求項7に記載の複合材料。 - 少なくとも最上層にシリコン層が形成されている母材の表面を金(Au)のイオンを含有する第1溶液に浸漬することにより、前記母材の表面上に前記シリコン層の一部と置き換えられた粒子状又はアイランド状の前記金(Au)を分散配置する分散配置装置と、
前記金(Au)が触媒活性を示す還元剤及び前記還元剤により還元され得る金属のイオンを含有する第2溶液に浸漬することにより、前記金(Au)を起点として、前記母材の表面を、自己触媒型無電解めっき法により形成された前記金属又は前記金属の合金によって覆うめっき装置とを備える
複合材料の製造装置。
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