JP3276385B2 - 高分子膜の形成方法 - Google Patents
高分子膜の形成方法Info
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- JP3276385B2 JP3276385B2 JP33869491A JP33869491A JP3276385B2 JP 3276385 B2 JP3276385 B2 JP 3276385B2 JP 33869491 A JP33869491 A JP 33869491A JP 33869491 A JP33869491 A JP 33869491A JP 3276385 B2 JP3276385 B2 JP 3276385B2
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- Japan
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- polymer film
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- polyacetylene
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- Manufacturing Of Printed Wiring (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Non-Insulated Conductors (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は基板などの上に配向し
た、プリント板やＩＣ内部の配線材料として有用な導電
性高分子膜を形成させる方法に関する。
た、プリント板やＩＣ内部の配線材料として有用な導電
性高分子膜を形成させる方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】集積回路には、一般に、トランジスタ部
分として、Ｓｉ、ＧａＡｓ等の無機半導体が用いられ、
また配線部分として、濃くドープされたＳｉ、Ａｌ、Ｗ
等の無機金属が用いられている。一方、例えばポリアセ
チレンなどの有機の導電性高分子膜は半導体としての性
質を持っていることが知られており、この高分子膜を用
いてトランジスタをつくることができる。また、かかる
有機の導電性高分子膜にハロゲン分子や五フッ化ヒ素な
どのドーパントをドープした導電性有機高分子膜では、
例えばポリアセチレンのように銅並の電気伝導度を示す
ものが得られるようになってきた。これらの膜は有機物
であるから、軽量でフレキシブルであり、安価に大量に
作ることが可能である。
分として、Ｓｉ、ＧａＡｓ等の無機半導体が用いられ、
また配線部分として、濃くドープされたＳｉ、Ａｌ、Ｗ
等の無機金属が用いられている。一方、例えばポリアセ
チレンなどの有機の導電性高分子膜は半導体としての性
質を持っていることが知られており、この高分子膜を用
いてトランジスタをつくることができる。また、かかる
有機の導電性高分子膜にハロゲン分子や五フッ化ヒ素な
どのドーパントをドープした導電性有機高分子膜では、
例えばポリアセチレンのように銅並の電気伝導度を示す
ものが得られるようになってきた。これらの膜は有機物
であるから、軽量でフレキシブルであり、安価に大量に
作ることが可能である。
【０００３】従来は、有機高分子膜の電気伝導度を高め
るためには、基板の上に触媒を塗布し、アセチレンなど
のモノマー分子の重合により基板上に導電性高分子膜を
作成した後、基板から高分子膜を剥がして延伸すること
により行なっていた。これは、重合した直後の導電性高
分子膜は、一般に、その中の分子が無配向で、この膜を
延伸すると、配向性が増し、電気伝導度も２〜３桁向上
し、例えばポリアセチレン膜の場合には、銅なみの電気
伝導度（数十万Ｓ（シーメンス）／cm）が得られる（文
献：H. Naarmann and N. Theophilou, Synthetic Metal
s, 22 (1987) 1参照）。
るためには、基板の上に触媒を塗布し、アセチレンなど
のモノマー分子の重合により基板上に導電性高分子膜を
作成した後、基板から高分子膜を剥がして延伸すること
により行なっていた。これは、重合した直後の導電性高
分子膜は、一般に、その中の分子が無配向で、この膜を
延伸すると、配向性が増し、電気伝導度も２〜３桁向上
し、例えばポリアセチレン膜の場合には、銅なみの電気
伝導度（数十万Ｓ（シーメンス）／cm）が得られる（文
献：H. Naarmann and N. Theophilou, Synthetic Metal
s, 22 (1987) 1参照）。
【０００４】別の方法として、液晶（溶媒）に触媒を溶
かして、この触媒液に対して、10ｋガウス程度の強磁場
を印加し、液晶を配向させた状態でアセチレンなどのモ
ノマーを重合させると、延伸しなくても配向膜を得るこ
とができる。この場合の電気伝導度は１万Ｓ／cm程度で
ある（文献：K. Akagi, S. Katayama, M. Ito, H. Shir
akawa, and K. Araya, Synthetic Metals, 28 (1989) D
51参照）。
かして、この触媒液に対して、10ｋガウス程度の強磁場
を印加し、液晶を配向させた状態でアセチレンなどのモ
ノマーを重合させると、延伸しなくても配向膜を得るこ
とができる。この場合の電気伝導度は１万Ｓ／cm程度で
ある（文献：K. Akagi, S. Katayama, M. Ito, H. Shir
akawa, and K. Araya, Synthetic Metals, 28 (1989) D
51参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た配向した導電性高分子膜を得る方法のうち、第一の延
伸方法は基板から高分子膜を剥がして、延伸しなければ
ならない。この延伸法では高い電気伝導度を有する高分
子膜を得ることができるが、それをプリント板とかＩＣ
内部配線として用いるには、再び基板に張りつける必要
があるという問題がある。一方、液晶（溶媒）に溶解し
た触媒を磁場中で用いる方法は、基板上に直接配向膜を
得ることはできるが、この方法では、電気伝導度の値が
延伸法によるものに比較して１桁以上小さく、また、強
磁場下での重合のために大がかりな装置を必要とすると
いう問題がある。
た配向した導電性高分子膜を得る方法のうち、第一の延
伸方法は基板から高分子膜を剥がして、延伸しなければ
ならない。この延伸法では高い電気伝導度を有する高分
子膜を得ることができるが、それをプリント板とかＩＣ
内部配線として用いるには、再び基板に張りつける必要
があるという問題がある。一方、液晶（溶媒）に溶解し
た触媒を磁場中で用いる方法は、基板上に直接配向膜を
得ることはできるが、この方法では、電気伝導度の値が
延伸法によるものに比較して１桁以上小さく、また、強
磁場下での重合のために大がかりな装置を必要とすると
いう問題がある。
【０００６】従って、本発明は、簡便な構成で、基板上
に電気伝導度の高い配向した導電性高分子膜を直接重合
させる方法を提供することにある。
に電気伝導度の高い配向した導電性高分子膜を直接重合
させる方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に従えば、基板表
面に薄膜を形成する工程と、該基板表面をレーザビーム
で一方向にスキャンし、該薄膜表面に一方向性の縞状凹
凸を施す工程と、その表面に触媒を塗布する工程と、そ
の触媒にモノマーを接触させて気相触媒重合を行う工程
の各工程を含んで成ることを特徴とする、基板上に配向
した導電性高分子膜を形成する方法が提供される。
面に薄膜を形成する工程と、該基板表面をレーザビーム
で一方向にスキャンし、該薄膜表面に一方向性の縞状凹
凸を施す工程と、その表面に触媒を塗布する工程と、そ
の触媒にモノマーを接触させて気相触媒重合を行う工程
の各工程を含んで成ることを特徴とする、基板上に配向
した導電性高分子膜を形成する方法が提供される。
【０００８】本発明に従えば、先ず、SiO2、Si3N4 、Ｓ
- などの基板の表面上にポリテトラフルオロエチレンな
どの薄膜（例えば厚さ 0.5〜10μｍ) を常法により塗布
する。ポリテトラフルオロエチレンは絶縁性で或る程度
の耐熱性を有し、かつ電気的に悪影響を及ぼさないので
基板上に積層するのに好適である。
- などの基板の表面上にポリテトラフルオロエチレンな
どの薄膜（例えば厚さ 0.5〜10μｍ) を常法により塗布
する。ポリテトラフルオロエチレンは絶縁性で或る程度
の耐熱性を有し、かつ電気的に悪影響を及ぼさないので
基板上に積層するのに好適である。
【０００９】本発明によれば、前記したポリテトラフル
オロエチレンなどの膜にレーザビームを一方向にスキャ
ンして膜表面に一方向性又は一軸性の縞状凹凸（深さ
0.3〜1.2 μｍ程度）を施し、その表面に触媒を塗布す
る。触媒としては従来からポリアセチレンなどの重合に
一般的に使用されている触媒、例えばチーグラーナッタ
触媒を用いることができる。
オロエチレンなどの膜にレーザビームを一方向にスキャ
ンして膜表面に一方向性又は一軸性の縞状凹凸（深さ
0.3〜1.2 μｍ程度）を施し、その表面に触媒を塗布す
る。触媒としては従来からポリアセチレンなどの重合に
一般的に使用されている触媒、例えばチーグラーナッタ
触媒を用いることができる。
【００１０】ポリテトラフルオロエチレンなどの膜の一
方向性の縞状凹凸に塗布された触媒にアセチレンなどの
モノマーを接触させる時間を調節することにより、膜厚
の 0.1〜30μｍの膜が成長する。系を真空に引いてアセ
チレンを系内から除去することにより重合は停止する。
また生成した膜は例えばトルエンなどの溶媒で洗浄する
ことによりポリマー膜中から触媒を除去することができ
る。
方向性の縞状凹凸に塗布された触媒にアセチレンなどの
モノマーを接触させる時間を調節することにより、膜厚
の 0.1〜30μｍの膜が成長する。系を真空に引いてアセ
チレンを系内から除去することにより重合は停止する。
また生成した膜は例えばトルエンなどの溶媒で洗浄する
ことによりポリマー膜中から触媒を除去することができ
る。
【００１１】配線として用いる場合はこの膜に気相中よ
り例えば沃素をドープすることで電気伝導度を向上させ
ることができる。トランジスタとして用いる場合は、ド
ープしていない状態あるいは、薄いドーピングをした
後、絶縁膜を介してゲート電極を設け、かつソース・ド
レインのコンタクトを形成することによって可能とな
る。なお、ドープ剤としては例えばAsF5、H2SO4 、IC
l3、HNO3なども用いることができる。
り例えば沃素をドープすることで電気伝導度を向上させ
ることができる。トランジスタとして用いる場合は、ド
ープしていない状態あるいは、薄いドーピングをした
後、絶縁膜を介してゲート電極を設け、かつソース・ド
レインのコンタクトを形成することによって可能とな
る。なお、ドープ剤としては例えばAsF5、H2SO4 、IC
l3、HNO3なども用いることができる。
【００１２】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明を以下の実施例に限定するものでないこと
はいうまでもない。
るが、本発明を以下の実施例に限定するものでないこと
はいうまでもない。
【００１３】ＳｉＯ2 基板１の表面にポリテトラフルオ
ロエチレンの膜２を膜厚１μｍに塗布し、この基板１を
図１に示すように、ＸＹステージ４上に設けたホットチ
ャック３上に配置した。ＸＹステージ４をＸＹ方向にス
キャンしながらＡｒレーザ５を全面に照射した。このよ
うにして基板１上のポリテトラフルオロエチレンの膜２
の表面をレーザビーム６で一方向にスキャンした。使用
したレーザのパワーは0.5 Ｗ、スキャンスピードは10mm
／sec 、スポットサイズは30μｍ、スキャンピッチは10
μｍ、基板温度は 100℃（ホットチャック３で加熱）で
あった。
ロエチレンの膜２を膜厚１μｍに塗布し、この基板１を
図１に示すように、ＸＹステージ４上に設けたホットチ
ャック３上に配置した。ＸＹステージ４をＸＹ方向にス
キャンしながらＡｒレーザ５を全面に照射した。このよ
うにして基板１上のポリテトラフルオロエチレンの膜２
の表面をレーザビーム６で一方向にスキャンした。使用
したレーザのパワーは0.5 Ｗ、スキャンスピードは10mm
／sec 、スポットサイズは30μｍ、スキャンピッチは10
μｍ、基板温度は 100℃（ホットチャック３で加熱）で
あった。
【００１４】一方、ブトキシチタンとトリエチルアルミ
ニウムとをモル比１：４で、トルエン中にチタンの量が
100mmol／リットルとなるように混合し、その後、室温
で１時間アルゴン雰囲気中で熟成した。このようにして
調製した触媒のトルエン溶液を上でレーザスキャンした
基板１上のポリテトラフルオロエチレン膜２の上に塗布
し、−78℃に冷却した（膜質を良くする）。次に図２に
示したような装置を用いて、反応瓶７の内部雰囲気を一
度真空にし、次に、系内にアセチレンガス８を0.4 気圧
導入し、重合させた。このようにして約 1.0μｍの膜厚
で導電性高分子膜であるポリアセチレンの膜を基板上で
成長させた。アセチレンガスをコールドトラップにトラ
ップし反応瓶７内の雰囲気を真空にすることにより重合
反応を停止させた。図２において９は冷浴、10は液体窒
素のコールドトラップである。
ニウムとをモル比１：４で、トルエン中にチタンの量が
100mmol／リットルとなるように混合し、その後、室温
で１時間アルゴン雰囲気中で熟成した。このようにして
調製した触媒のトルエン溶液を上でレーザスキャンした
基板１上のポリテトラフルオロエチレン膜２の上に塗布
し、−78℃に冷却した（膜質を良くする）。次に図２に
示したような装置を用いて、反応瓶７の内部雰囲気を一
度真空にし、次に、系内にアセチレンガス８を0.4 気圧
導入し、重合させた。このようにして約 1.0μｍの膜厚
で導電性高分子膜であるポリアセチレンの膜を基板上で
成長させた。アセチレンガスをコールドトラップにトラ
ップし反応瓶７内の雰囲気を真空にすることにより重合
反応を停止させた。図２において９は冷浴、10は液体窒
素のコールドトラップである。
【００１５】次に、図３に示すように、反応瓶７内にト
ルエン11を導入して、トルエンにてポリアセチレン膜を
重合させた基板を洗浄し、ポリアセチレン膜中に含まれ
ている触媒を除去した。次にポリアセチレン膜を真空乾
燥すると、ポリテトラフルオロエチレンの薄い膜の上に
導電性高分子膜であるポリアセチレンの配向膜が得られ
た。
ルエン11を導入して、トルエンにてポリアセチレン膜を
重合させた基板を洗浄し、ポリアセチレン膜中に含まれ
ている触媒を除去した。次にポリアセチレン膜を真空乾
燥すると、ポリテトラフルオロエチレンの薄い膜の上に
導電性高分子膜であるポリアセチレンの配向膜が得られ
た。
【００１６】上で得られたポリアセチレン膜は、配線と
して用いるためには、この膜に気相中より例えば沃素を
ドープすることによって電気伝導度を向上させることが
できる。室温で約５時間、沃素ドーピングすることによ
り５万Ｓ／cmの電気伝導度が得られた。
して用いるためには、この膜に気相中より例えば沃素を
ドープすることによって電気伝導度を向上させることが
できる。室温で約５時間、沃素ドーピングすることによ
り５万Ｓ／cmの電気伝導度が得られた。
【００１７】別の実施例として、SiO2基板上に、ポリシ
リコンを約5000Å堆積し、これを一方向にレーザアニー
ルした後、この表面に上記と同様の配向ポリアセチレン
膜（電気伝導度：約２万Ｓ／cm）を得ることができた。
この例では、レーザアニールは基板温度 400℃、レーザ
パワー３Ｗで行なった。
リコンを約5000Å堆積し、これを一方向にレーザアニー
ルした後、この表面に上記と同様の配向ポリアセチレン
膜（電気伝導度：約２万Ｓ／cm）を得ることができた。
この例では、レーザアニールは基板温度 400℃、レーザ
パワー３Ｗで行なった。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に従えば、
基板上に直接に、かつ磁場印加のような大型の設備を用
いることなく、簡単に導電性高分子膜の配向膜を形成さ
せることができる。
基板上に直接に、かつ磁場印加のような大型の設備を用
いることなく、簡単に導電性高分子膜の配向膜を形成さ
せることができる。
【図１】図１は、本発明の第一の実施例において基板上
のポリテトラフルオロエチレン薄膜をレーザアニールす
る操作を説明する図面である。
のポリテトラフルオロエチレン薄膜をレーザアニールす
る操作を説明する図面である。
【図２】図２は本発明の第一の実施例において基板上の
レーザアニールした膜上にポリアセチレンの膜を成長さ
せる操作を説明する図面である。
レーザアニールした膜上にポリアセチレンの膜を成長さ
せる操作を説明する図面である。
【図３】図３は成長したポリアセチレンの膜をトルエン
で洗浄する操作を示す図面である。
で洗浄する操作を示す図面である。
１…基板 ２…ポリテトラフルオロエチレン膜 ３…ホットチャック ４…ＸＹステージ ５…Ａｒレーザ ６…レーザビーム ７…反応瓶 ８…アセチレンガス ９…冷浴 10…液体窒素のコールドトラップ 11…トルエン
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０５Ｋ 3/10 Ｈ０１Ｌ 21/88 Ｍ (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 51/00 C08G 63/78 H01B 1/12 H01B 5/14 H01L 21/3205 H05K 3/10
Claims (2)
- 【請求項１】 基板表面に薄膜を形成する工程と、 該基板表面をレーザービームで一方向にスキャンし、該
薄膜表面に一方向性の縞状凹凸を施す工程と、該 薄膜表面に触媒を塗布する工程と、該 触媒にモノマーを接触させて気相触媒重合を行う工程
と、 を備えることを 特徴とする高分子膜の形成方法。 - 【請求項２】 前記薄膜が、ポリテトラフルオロエチレ
ンであることを特徴とする請求項１に記載の高分子膜の
形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33869491A JP3276385B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 高分子膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33869491A JP3276385B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 高分子膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05175485A JPH05175485A (ja) | 1993-07-13 |
| JP3276385B2 true JP3276385B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=18320583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33869491A Expired - Lifetime JP3276385B2 (ja) | 1991-12-20 | 1991-12-20 | 高分子膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3276385B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW555790B (en) | 2000-12-26 | 2003-10-01 | Matsushita Electric Industrial Co Ltd | Conductive organic thin film, process for producing the same, and organic photoelectronic device, electric wire, and electrode aech employing the same |
| DE60216257T2 (de) * | 2001-04-17 | 2007-06-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma | Leitfähiger organischer Dünnfilm, Verfahren zu dessen Herstellung, sowie Elektrde und elektrisches Kabel, die davon Gebrauch machen |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2980130B2 (ja) | 1990-08-29 | 1999-11-22 | 富士通株式会社 | 高分子膜成長方法 |
-
1991
- 1991-12-20 JP JP33869491A patent/JP3276385B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2980130B2 (ja) | 1990-08-29 | 1999-11-22 | 富士通株式会社 | 高分子膜成長方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05175485A (ja) | 1993-07-13 |
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