Способ получения проводящих покрытий
Изобретение относится к получению проводящих полимерных материалов и может быть использовано в электронной промышленности для создания тонкопленочных резисторов интегральных схем. Цель изобретения - увеличение проводимости покрытия и сокращение времена его получения . 6% раствор полиакрилонитрила с мол. м. 16000-350000 в диметилформамиде наносят на вращающуюся неорганическую подложку (ситал, кварц, поликор) при комнатной температуре. Карбонизацию пленок после обработки на воздухе ведут при 523 К в течение 30 мин, осуществляют карбонизацию при 873-1373 К в атмосфере технического азота со скоростью подъема температуры 473 К в 1 с, выдерживают при конечной температуре 10-180 с и охлаждают до комнатной температуры со скоростью 283 К в 1 с. Покрытия имеют проводимость 3,0 - 8,3 Ю3 См/см. 1 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
Федеральный инсти промышленной собственности
Отделение ВПТБ
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4755767/24-07 (22) 01.11.89 (46) 23.03,92. Бюл. М 11 (71) Институт нефтехимического синтеза им, А. В. Топчиева и Особое конструкторское бюро при Московском заводе "Эра" (72) Н. Ф. Залиэная, Л. M. Земцов, Г. П.
Карпачева, Б. Э. Давыдов, Ю. Г. Козлов, А.
В. Хрекин и И. А. Щекин (53) 621.315(088.8) (56) Renschler С. L., Sylwester А. P., Арр1.
Phys. Lett., 1987, v; 50, р.р. 1420 — 422. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОВОДЯЩИХ
ПОКРЫТИЙ (57) Изобретение относится к получению проводящих полимерных материалов и может быть использовано в электронной промышленности для создания тонкопленочИзобретение относится к получению проводящих полимерных материалов и может быть использовано в электронной промышленности для создания тонкопленочных. резисторов интегральных схем.
Известны способы получения высокопроводящих полимерных материалов путем допирования полимеров с сопряженными связями электроноакцепторами или электронодонорами. Недостатком этих материалов является низкая стабильность электрических свойств при эксплуатации их на воздухе и при повышенных температурах.
Известен способ получения проводящего пленочного материала на основе полиакрилонитрила (ПАН) и А9ИОз. Однако этот
„„Ы „„1721634 А1 (si)s Н 01 В 1/04, 1/18, 1/20, 1/22 ных резисторов интегральных схем. Цель изобретения — увеличение проводимости покрытия и сокращение времени его получения. 6 Д раствор полиакрилонитрила с мол.м. 16000 †3500 в диметилформамиде наносят на вращающуюся неорганическую подложку (ситал, кварц, поликор) при комнатной температуре. Карбонизацию пленок после обработки на воздухе ведут при 523 К в течение 30 мин, осуществляют карбонизацию при 873-1373 К в атмосфере технического азота со скоростью подъема температуры 473 К в 1 с,.выдерживают при конечной температуре 10-180 с и охлаждают до комнатной температуры со скоростью
283 К в 1 с. Покрытия имеют проводимость
3,0 — 8,3 10 См/см. 1 табл. материал характеризуется недостаточно высокой объемной проводимостью. Для его получения необходимо использование соединений дефицитного и дорогостоящего серебра и, кроме того, требуется длительное время (75 ч) для получения проводящих слоев.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения тонких проводящих пленок на основе полиакрилонитрила. Тонкие пленки
ПАН получают путем нанесения раствора полимера (концентрация 4,5 — 6 г ПАН в
100 мл растворителя) при равномерном вращении со скоростью 2000 — 3000 об/мин на кварцевую подложку. Полимерные пленки предварительно обрабатывают на воздухе
1721634
35
50 55
1 при 220 С, Карбонизацию проводят в атмосфере аргона. Скорость подъема температуры 5 С/мин, время выдерживания при конечной температуре (600-1275 С) 8 ч.
Скорость снижения температуры при охлаждении 5 С/мин. Однако достигаемые значения проводимости недостаточно высоки, а сам способ получения проводящих слоев достаточно сложен и требует длительного времени.
Цель изобретения — сокращение времени получения тонких проводящих пленок ПАН и увеличение проводимости.
Представленная цель достигается тем, что карбонизацию тонких пленок ПАН осуществляют под действием ИК-излучения с помощью галогенных ламп, Предварительную обработку проводят на воздухе при
200 — 250 С в течение 15 — 30 мин. Карбонизацию проводят в атмосфере технического азота, скорость подъема температуры
200 С/с. Время выдерживания при конечной температуре (600 — 1100 С) 10 — 180 с.
Скорость охлаждения пленок до комнатной температуры 10OC/с. Пленки ПАН получают при комнатной температуре путем нанесения раствора полимера (MM=16000 — 350000) в диметилформамиде (С=1,5-10 г/100 мг растворителя) на ситаловые, поликоровые и кварцевые подложки при равномерном вращении. Снижение мол.м. ПАН ниже 16000 приводит к снижению прочности полимерной пленки, Повышение мол.м. ПАН выше
350000 приводит к сильному увеличению вязкости раствора ПАН, что осложняет процесс нанесения его на подложку. Существенные отличия предлагаемого способа получения проводящих полимерных пленок заключается в том, что карбонизацию ПАН проводят под действием ИК-излучения с помощью галогеновых ламп и получение высокопроводящих слоев осуществляется за малое время т =10 — 180 с, т. е, за время, во много раз меньшее по сравнению с прототипом. Положительных эффект предлагаемого способа заключается в увеличении проводимости карбонизованных пленок
ПАН, а также в сокращении времени получения проводящих слоев с заданной проводимостью. Кроме того, применение этого способа обеспечивает существенную экономию электроэнергии.
Достижения поставленной цели демонстрируется следующими примерами.
Пример (по прототипу). 6 ) -ный раствор ПАН (MM=150000) в диметилформамиде наносят при равномерном вращении со скоростью 2000 †30 об/мин при комнатной температуре на кварцевую пластинку.
Проводят предварительный прогрев на воздухе при 220 С. Карбонизацию ведут в атмосфере аргона при 610-1220 С. Скорость подъема температуры 5 С/мин, Выдерживают при комнатной температуре в течение
8 ч. Охлаждают до комнатной температуры со скоростью 5 С/мин. Проводимость полученных пленок измеряли при помощи четырехзондовой (четырехточечной) методике.
Полученные значению проводимости представлены в таблице.
Пример 1. Раствор ПАН с MM=16000 в диметилформамиде при равномерном вращении наносят на ситаловую подложку при комнатной температуре. Карбонизацию пленок ПАН осуществляют под действием
ИК-излучения с помощью галогеновых ламп. Предварительную обработку проводят на воздухе при 250 С в течение 30 мин.
Карбонизацию г роводят при 600 С в атмосфере технического азота в течение 180 с.
Скорость подъема температуры 200 С/с.
Скорость охлаждения пленок до комнатной температуры 10 С/с. Проводимость полученного материала составляет o = 3 Ом x хсм
Пример ы. 2-27, Выполняются по методике примера 1 с изменением мол.м. полимера, температуры и времени карбонизации и типа подложки. Полученные данные сведены в таблицу.
Формула изобретения
Способ получения проводящих покрытий, при котором раствор полиакрилонитрила в диметилформамиде наносят на силикатную подложку при вращении, сушат, проводят карбонизацию в инертном газе при нагревании и выдержке при конечной температуре, снижают температуру до комнатной, отличающийся тем, что, с целью увеличения проводимости покрытия и сокращения времени его получения, в качестве полиакрилонитрила используют полиакрилонитрил с мол.м. 16000 — 350000 у.е. и карбонизацию ведут нагреванием галогенной лампой со скоростью 200 К в 1 с, выдержку при конечной температуре в диапазоне (873 — 1373)К в течение 10-180 и снижают температуру со скоростью 10К в 1 с.
1721634
Номер Мол.м. приме-,.мера ра поли- Температура карбо;низации, 1 Подложки
ПроводиВремя кар: бонизации, мость, I с Q, Пм см
1,6 10
5,0 10
8,3 10
«11»
«11
«1!»
1220
«11»
«11«
11
«11»
45
Составитель
Техред M.Ìîðãåíòàë
Корректор М.Пожо
Редактор Т.Шагова
Заказ 955 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж 35, Раушская наб., 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101
1 16000
2 11«
11
4 11»
«11»
6 11«
ll
11
« I I»
1О 150000
11
11
12
13 150000
14
16
17
18
19 350000
21
22
23
24
26
27
Прото- 150000 тип
lI
ll
610
120 . 10
8 ч
3,0
3,0
45 а
6,1 *10
4,0 ° 10
5,1 ° 10
4,9 10
5,2 10
5,9,10
1,О ° 10
1,2 ° 10
1,4 10
6,7 10
4,6.105,1 10
1,4 10
1,0 10
3,0 ° 10
4,1 10
3,2 10
3,6 10
2,7 10
9,1 10
1,2 10
8,3 ° 10
5,0 10
5,0 10
1,2 10
Ситал
ll
«I I»
Поли кор
ll
«11
«11»
«11
«11
« I I» .Сит ал
«11»
Кварц
«11
11
«11»
« l l»
«! 1»
Ситал.
II
«11»
Кварц
«11
«11»
; 11
«11»
«11»
Кварц
