復(fù)合材料及其制造方法和制造裝置的制造方法
【專利說明】復(fù)合材料及其制造方法和制造裝置
[0001 ]本申請是2009年3月2日提交的名稱為“復(fù)合材料及其制造方法和制造裝置”的200980107159.0發(fā)明專利申請的分案申請。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及復(fù)合材料及其制造方法和制造裝置。
【背景技術(shù)】
[0003]—直以來，人們都在對金屬薄膜處理法、非金屬薄膜處理法、化學(xué)轉(zhuǎn)化處理法等表面處理法等進(jìn)行著研究。迄今為止，通過在某種金屬基材的表面形成其他種類的金屬膜，制作出了具備各種各樣功能的復(fù)合材料。
[0004]在幾種表面處理法中，代表性方法之一就是鍍覆法。鍍覆法在各個工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛利用。但是，通過鍍覆法形成的金屬等的膜，如果沒有選擇到合適的基材，就得不到其與該基材的充分的粘合力。例如，在半導(dǎo)體領(lǐng)域、MEMS領(lǐng)域等應(yīng)用最廣泛的硅，就是以通過鍍覆法形成的金屬膜作為對象的基材之一，但有人指出，一般情況下，鍍覆金屬與硅的粘合性弱。(例如，專利文獻(xiàn)I)。
[0005]作為提高金屬膜對硅的粘合性的技術(shù)之一，公開了如下方法:通過將多晶硅表面浸漬于加熱的氫氧化鈉(NaOH)水溶液中，從而在其表面形成凹陷(段差)，來提高其表面與鍍覆金屬膜之間的粘合性(參考專利文獻(xiàn)2)。另一方面，使用特殊基板形成多孔層后，用置換鍍覆法在該多孔層的孔內(nèi)填充鍍覆物的技術(shù)也被公開(專利文獻(xiàn)3)。
[0006]非專利文獻(xiàn)1:伊藤健一、外I名、「于/本一/W、。夕一夕K > fVT」、雑誌FUJITSU、富士通株式會社、2007年I月、第58卷、第I號、P90-98非專利文獻(xiàn)2:八重真治(S.Yae)、外4名,“Electrochemistry Communicat1ns”，2003年8月，第5卷，p.632
[0007]非專利文獻(xiàn)3:遷楚和也(K.Tsujino)、外I名,aElectrochimicaActa” ,2007年 11月20日，第53卷，ρ.28
[0008]專利文獻(xiàn)1:特開2004-193337號公報
[0009]專利文獻(xiàn)2:特開昭60-4271號公報
[0010]專利文獻(xiàn)3:特開2006-342402號公報
[0011]專利文獻(xiàn)4:特開昭57-105826號公報
[0012]專利文獻(xiàn)5:特開平11-283829號公報
[0013]專利文獻(xiàn)6:特開2003-288712號公報
[0014]專利文獻(xiàn)7:特開2004-237429號公報
[0015]專利文獻(xiàn)8:特開2005-139376號公報
[0016]專利文獻(xiàn)9:特開2007-533983號公報
[0017]專利文獻(xiàn)10:美國專利申請公開第2005/0101153號說明書

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]發(fā)明要解決的問題
[0019]如上所述，公開了幾種通過鍍覆法在硅表面形成金屬膜的技術(shù)。但是，例如，在使用鍍覆法在整個硅表面形成金屬膜等的情況下，如果所述凹陷沒有被充分填埋，那么由此產(chǎn)生的空隙可能導(dǎo)致出現(xiàn)粘合性降低，不僅如此，該空隙還有可能妨礙其發(fā)揮作為復(fù)合材料的功能。
[0020]另一方面，例如，在使用被廣泛采用的電解鍍覆法的情況下，由于必需要電源和電極，因此設(shè)備小型化和設(shè)備成本的降低受到局限。另外，對于使用現(xiàn)有的無電解鍍覆法的孔填充技術(shù)而言，則需要復(fù)雜的制造步驟。
[0021]解決問題的手段
[0022]本發(fā)明通過解決上述的多個技術(shù)問題，對不依賴于單晶硅和多晶硅的結(jié)晶性，在硅表面層疊金屬等的膜的功能材料的開發(fā)做出了很大貢獻(xiàn)。首先，發(fā)明人認(rèn)為，為了提高鍍覆材料與硅表面的粘合性，在鍍覆材料和硅表面的界面處形成所謂的錨結(jié)構(gòu)是有用的。于是，發(fā)明人為了找到如下的方法而反復(fù)進(jìn)行了潛心鉆研，即:在用鍍覆材料填充形成于硅表面層的孔時，無論孔的大小如何都可以確保被填充，在此基礎(chǔ)上，還可以覆蓋在沒有形成該孔的硅表面上。一般地，孔越微細(xì)，在該孔的內(nèi)部以不形成空隙的方式填充鍍覆材料就越困難。但是，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，即便是在無電解步驟中，也可以通過創(chuàng)造出某種特殊狀況并對其加以利用，使以該孔的底部為起點的鍍覆材料的填充和其后的鍍覆步驟得以進(jìn)行，由此完成了本發(fā)明。
[0023]本發(fā)明的一種復(fù)合材料如下:其以位于從硅表面形成的非穿透孔的底部的第I金屬為起點，所述非穿透孔由使用自動催化型無電解鍍覆法的實質(zhì)上的第2金屬或者所述第2金屬的合金填充，并且所述硅表面由第2金屬或者所述第2金屬的合金覆蓋。
[0024]根據(jù)該復(fù)合材料，由于硅表面上的第2金屬或者第2金屬的合金(以下，在本段中為了方便起見，稱為第2金屬等)的形成是通過自動催化型無電解鍍覆法，因此，在第2金屬等覆蓋第I金屬后，該第2金屬等還可以作為催化劑繼續(xù)作用于第2金屬等的離子的還原。因此，對于該復(fù)合材料而言，由于以位于非穿透孔的底部的第I金屬為起點，第2金屬等填充于該孔，因此就不容易在該孔內(nèi)形成空隙。其結(jié)果是連續(xù)填充該孔的并在該孔內(nèi)以外的硅表面上形成的第2金屬等的膜，由于所述孔的精密的填充效果，能夠提高其與硅表面的粘合性。
[0025]本發(fā)明的一種復(fù)合材料的制造方法包括如下步驟:分散配置步驟，在硅表面分散配置粒子狀、島狀或者膜狀的第I金屬;非穿透孔形成步驟，通過使所述硅表面浸漬于含有氟化物離子的第2溶液，從而從該硅表面形成非穿透孔;和鍍覆步驟，通過浸漬于含有第2金屬的離子及還原劑的第3溶液，以位于所述非穿透孔的底部的該第I金屬為起點，用使用自動催化型無電解鍍覆法的實質(zhì)上的所述第2金屬或者該第2金屬的合金填充所述非穿透孔，并且用第2金屬或者該第2金屬的合金覆蓋所述硅表面。
[0026]根據(jù)該復(fù)合材料的制造方法，首先，第I金屬被粒子狀、島狀或者膜狀地分散配置于硅表面。接著，通過使承載該第I金屬的硅表面浸漬于含有氟化物離子的第2溶液，在該硅表面層形成孔。這時，就如粒子狀、島狀或者膜狀的第I金屬侵入該孔內(nèi)那樣，最終該第I金屬被配置到所形成的非穿透孔的底部。其后，由于填充該孔的第2金屬或者第2金屬的合金(以下，在本段中為了方便起見，稱為第2金屬等)的形成是通過自動催化型無電解鍍覆法，因此，在第2金屬等覆蓋第I金屬后，該第2金屬等還可以作為催化劑繼續(xù)作用于第2金屬等的離子的還原。因此，對于該復(fù)合材料而言，由于以位于非穿透孔的底部的第I金屬為起點，第2金屬等填充于該孔，因此就不容易在該孔內(nèi)形成空隙。其結(jié)果是連續(xù)填充該孔的并在該孔內(nèi)以外的硅表面上形成的第2金屬等的膜，由于所述孔的精密的填充效果，能夠提高其與硅表面的粘合性。
[0027]本發(fā)明的另一種復(fù)合材料的制造方法包括如下步驟:分散配置步驟，通過將硅表面浸漬于含有第I金屬的離子及氟化物離子的第I溶液，從而在該硅表面分散配置粒子狀、島狀或者膜狀的所述第I金屬;非穿透孔形成步驟，通過使所述硅表面浸漬于含有氟化物離子的第2溶液，從而從該硅表面形成非穿透孔;和鍍覆步驟，通過浸漬于含有第2金屬的離子及還原劑的第3溶液，以位于所述非穿透孔的底部的該第I金屬為起點，用使用自動催化型無電解鍍覆法的實質(zhì)上的所述第2金屬或者該第2金屬的合金填充所述非穿透孔，并用第2金屬或者該第2金屬的合金覆蓋所述娃表面。
[0028]根據(jù)該復(fù)合材料的制造方法，首先，通過浸漬于含有第I金屬的離子及氟化物離子的第I溶液，第I金屬被粒子狀、島狀或者膜狀地分散配置于該硅表面。接著，通過使承載該第I金屬的硅表面浸漬于含有氟化物離子的第2溶液，在該硅表面層形成孔。這時，就如粒子狀、島狀或者膜狀的第I金屬侵入該孔內(nèi)那樣，最終該第I金屬被配置到所形成的非穿透孔的底部。其后，由于填充該孔的第2金屬或者第2金屬的合金(以下，在本段中為了方便起見，稱為第2金屬等)的形成是通過自動催化型無電解鍍覆法，因此，在第2金屬等覆蓋第I金屬后，該第2金屬等還可以作為催化劑繼續(xù)作用于第2金屬等的離子的還原。因此，對于該復(fù)合材料而言，由于以位于非穿透孔的底部的第I金屬為起點，第2金屬等填充于該孔，因此就不容易在該孔內(nèi)形成空隙。其結(jié)果是連續(xù)填充該孔的并在該孔內(nèi)以外的硅表面上形成的第2金屬等的膜，由于所述孔的精密的填充效果，能夠提高其與硅表面的粘合性。
[0029]另外，本發(fā)明的一種復(fù)合材料的制造裝置具有:分散配置裝置，用于在硅表面分散配置粒子狀、島狀或者膜狀的第I金屬;非穿透孔形成裝置，用于通過使所述硅表面浸漬于含有氟化物離子的第2溶液，從而從該硅表面形成非穿透孔;和鍍覆裝置，用于通過浸漬于含有第2金屬的離子及還原劑的第3溶液，以位于所述非穿透孔的底部的該第I金屬為起點，用使用自動催化型無電解鍍覆法的實質(zhì)上的所述第2金屬或者該第2金屬的合金填充所述非穿透孔，并用第2金屬或者該第2金屬的合金覆蓋所述硅表面。
[0030]根據(jù)該復(fù)合材料的制造裝置，首先，通過第I金屬的分散配置裝置，第I金屬被粒子狀、島狀或者膜狀地分散配置于硅表面。接著，通過使承載該第I金屬