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COMPOSITE MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND APPARATUS FOR PRODUCING THE SAME achieved

Patent code P09P006584
File No. N072P54
Posted date Mar 12, 2010
Application number P2008-211184
Publication number P2010-047790A
Patent number P5281847
Date of filing Aug 19, 2008
Date of publication of application Mar 4, 2010
Date of registration May 31, 2013
Inventor
  • (In Japanese)八重 真治
  • (In Japanese)平野 達也
  • (In Japanese)松田 均
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人科学技術振興機構
Title COMPOSITE MATERIAL AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME, AND APPARATUS FOR PRODUCING THE SAME achieved
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composite material having the enhanced adhesiveness between a silicon surface and a plated material, and a method for producing the same, and an apparatus for producing the same.
SOLUTION: The method for producing the composite material comprises a dispersing step of dispersing gold (Au) as granular or island-like first metal replaced by a part of a silicon layer on a surface of a base material by immersing a surface of a silicon substrate 102 as a base material with the silicon layer being formed at least on an uppermost layer in a first solution containing ions of gold (Au), and a plating step of plating the surface of the silicon substrate 102 with the metal or an alloy 108 of the metal formed by the self catalyst type electroless plating method with gold (Au) being a starting point by immersing the surface of the silicon substrate in a second solution 24 containing a reducing agent indicating the catalytic activity for gold (Au) and ions of the metal to be reduced by the reducing agent.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来から、金属皮膜処理法、非金属皮膜処理法、化成処理法等の表面処理方法が研究されている。これまでに、ある金属母材の表面に別の種類の金属膜を形成することにより、様々な機能を備えた複合材料が創出されてきた。



幾つかの表面処理方法の中でも代表的なものの一つが、めっき法である。このめっき法は、様々な産業分野で広く利用されている。しかし、このめっき法によって形成される金属等の層は、適切な母材が選定されなければ、その母材との十分な密着力が得られない。例えば、半導体分野やMEMS分野等において最も広範に利用されるシリコンは、めっき法による金属層の形成の対象となる母材の一つであるが、一般的に、めっきされた金属とシリコンとの密着性は弱いことが指摘されている(例えば、特許文献1)。



シリコンに対する金属層の密着性を高める技術の一つとして、多結晶シリコン表面を加熱された水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液に浸漬してその表面に段差を形成することにより、その表面とめっきされた金属層との密着性を高める方法が開示されている(特許文献2参照)。他方、特殊な基板を用いて、多孔質層を形成した上で、置換めっき法を用いてその多孔質層の孔内にめっき物を充填する技術も開示されている(特許文献3)。
【非特許文献1】
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
【非特許文献2】
八重真治(S. Yae)、外4名,“Electrochemistry Communications”,2003年8月,第5巻,p.632
【非特許文献3】
辻埜和也(K. Tsujino)、外1名,“Electrochimica Acta”,2007年11月20日,第53巻,p.28
【特許文献1】
特開2004-193337号公報
【特許文献2】
特開昭60-4271号公報
【特許文献3】
特開2006-342402号公報
【特許文献4】
特開昭57-105826号公報
【特許文献5】
特開平11-283829号公報
【特許文献6】
特開2003-288712号公報
【特許文献7】
特開2004-237429号公報
【特許文献8】
特開2005-139376号公報
【特許文献9】
特開2007-533983号公報
【特許文献10】
米国特許出願公開第2005/0101153号明細書

Field of industrial application (In Japanese)


本発明は、複合材料及びその製造方法、並びにその製造装置に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
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。

【請求項2】
 
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。

【請求項3】
 
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。

【請求項4】
 
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。

【請求項5】
 
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。

【請求項6】
 
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。

【請求項7】
 
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。

【請求項8】
 
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。

【請求項9】
 
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。

【請求項10】
 
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。

【請求項11】
 
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。

【請求項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。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2008211184thum.jpg
State of application right Registered
Reference ( R and D project ) CREST Development of Advanced Nanostructured Materials for Energy Conversion and Storage AREA
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