(57)【要約】 【課題】任意の形状で高い導電性を備えた導電性材料や、微細な配線パターンを備えた配線基材を安価で簡便なプロセスで提供することにある。【解決手段】基材上に形成された１種以上のポリシランからなるポリシランドープ体と、該ドープ体上に形成された電解めっき層とを有する導電性材料であり、また基材上に形成された部分的にドーピングされた１種以上のポリシランからなる層、該ポリシラン層上に形成されたパターニングされた電解めっき層を有する配線基材である。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材上に形成された１種以上のポリシランからなるポリシランドープ体と、該ドープ体上に形成された電解めっき層とを有する導電性材料。
【請求項２】
基材上に形成された部分的にドーピングされた１種以上のポリシランからなる層、該ポリシラン層上に形成されたパターニングされた電解めっき層を有する配線基材。
【請求項３】
基材上に1種以上のポリシランからなる層を形成し、これにドーピングを行い、その後ドーピングされたポリシラン上に電解めっきする導電材料の製造方法。
【請求項４】
基材上に1種以上のポリシランを形成する工程、ポリシランの吸収波長に対応した光をポリシラン表面の少なくとも一部に照射する工程、これにドーピングを行う工程、その後ドーピングされたポリシラン上に電解めっきする工程を含む導電パターンの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポリシランを用いた導電性材料分野、ならびに高密度微細な半導体用途、家電用途などの電子回路や電子部品を製作する際に必要とされる金属めっき分野についての技術に属する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ポリシランに代表されるSi-Si結合を有する有機ケイ素系重合体を、導電性材料として用いることが研究されている。（特開平7-247437，R. Millar and J. Michl, Chemical Review, 89, 1359 (1989).など）。また、ポリシランを銀イオンでドーピングすることで導電性を向上させる（特許文献１）、あるいはPd塩でドーピングしたのちに無電解めっきする（特許文献２）ことにより、基板上に金属薄膜を形成する方法が開発されている（非特許文献１など）。
【０００３】
しかしながら、ポリシランを銀塩でドーピングした導電体では結線回路などの導体として実用に使用するにはまだ電導度が十分ではなく（101〜102 S/cm）、また、Pd塩でポリシランをドープする方法は、高価な貴金属を用いる点、マスクをかけた光照射をしても導体のパターニングができない点で問題がある。そこで、さらに高い導電性があり、光照射によるパターニングもできる方法が開発できれば、無電解めっきの触媒やレジストなどを必要としない大幅に簡略化された配線の作成法となる。また従来、高価な貴金属を用いたのでコストアップになっていた。
【特許文献１】特開平10-120907号公報
【特許文献２】特開2001-230527号公報
【非特許文献１】産業技術基盤研究開発プロジェクト  ケイ素系高分子材料の研究開発  総括報告書  第１分冊  1．1章
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、任意の形状で高い導電性を備えた導電性材料や、微細な配線パターンを備えた配線基材を安価で簡便なプロセスで提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意研究を行った結果、ポリシランの還元性を利用して銀塩の還元を行い、そののちの電解めっきによりポリシラン導電体上に金属層を形成することができること、ならびに銀塩ドーピング前にマスクを用いて紫外光照射した後に電解めっきを施すことにより、この金属層を50μm以下までのサイズの微細配線とできることを見出し、本発明を完成するに至った。また、さらにポリシラン混合物を用いる方法により、単一のポリシランを用いた場合よりも光加工性が良い30μm以下までのサイズの微細配線が形成されることを見出した。
【０００６】
すなわち、本発明は、基材上に形成された１種以上のポリシランからなるポリシランドープ体と、該ドープ体上に形成された電解めっき層とを有する導電性材料である。
本発明によれば、任意の形状の基材に金属メッキされた導電性材料が提供される。
また本発明は、基材上に形成された部分的にドーピングされた１種以上のポリシランからなる層、該ポリシラン層上に形成されたパターニングされた電解めっき層を有する配線基材である。これによりどのような材質の基材上でも微細な配線パターンを備えた配線基板を安価にかつ容易に製造して提供できる。
【０００７】
また本発明は、基材上に1種以上のポリシランからなる層を形成し、これにドーピングを行い、その後ドーピングされたポリシラン上に電解めっきする導電材料の製造方法である。この方法により、どのような形状の基材にも電解めっきで導電性を付与することができる。たとえば表面が複雑な形状でも全面をメタライズすることができる。
【０００８】
また本発明は、基材上に1種以上のポリシランを形成する工程、ポリシランの吸収波長に対応した光をポリシラン表面の少なくとも一部に照射する工程、これにドーピングを行う工程、その後ドーピングされたポリシラン上に電解めっきする工程を含む導電パターンの形成方法である。本発明によれば、レジスト等を用いずに微細な配線パターンを形成でき、廃液などの排出を抑えることができる。
【０００９】
本発明において、ポリシランとしては式（１）で表されるポリシランを単一であるいは式(1)の中の異種を混合して用いることが好ましい。
【００１０】
R3R4R5Si(R1R2Si)nSiR6R7R8    ・・式（１）
（式中、R1、R2はそれぞれ独立に水素原子もしくは置換もしくは無置換のアルキル基、アルケニル基、アルキン基、アリール基、複素環基を表し、R3、R4、R5、R6、R7およびR8、それぞれ独立に水素原子もしくは置換もしくは無置換のアルキル基、アルケニル基、アルキン基、アリール基、複素環、水酸基、ハロゲン原子またはヒドロカルボニルオキシ基を表し、ｎは5〜100，000の整数を表す。）
これの重量平均分子量は、該ポリシランが溶媒に可溶であって、薄膜を形成できれば特に限定されないが、合成の容易さ、溶媒への溶解性、成膜性などから、1,000〜6,000,000の範囲が好ましい。
【００１１】
本発明によればポリシランの還元性により、金属ドーピングでポリシラン薄膜中に生成する金属微粒子の電導度が101〜102 S/cm となることを利用し、それのみでは導体配線形成には不十分な導電性を、その上に１〜30μm厚の金属を電解めっきすることにより、大幅に向上させ、各種材料に応用できる。
【００１２】
さらにポリシランの光反応性を利用すれば、ポリシラン薄膜に配線パターンが形成されたフォトマスクを通して紫外光を照射し、めっき可能な部分（遮光部）とめっき不能な絶縁部（光照射部）を形成し、その後ドーピング剤によるドーピングで導電性を付与しそれに続く金属の電解めっきにより、導体部分が50μm以下までのサイズに微細加工されパターン化された導電体を高価な触媒やレジストを用いずに形成することができる。紫外光の光源としては、ポリシランが254〜350nmに吸収帯を持つことから、低圧水銀灯、高圧水銀灯、低圧水銀灯、ハロゲンランプなど、250〜350nmに発光を有する光源が望ましい。
電解めっきとしては銅めっき、ニッケルめっき、銀めっき、金めっきなどが挙げられる。
【００１３】
また本発明において、ポリシランは１種でなく式（１）で表される中の異種のポリシランを混合したものを用いることが好ましい。異種のポリシランを混合したものは単一のポリシランに比べてめっきの乗りが良くなり、光沢のよりよいめっき膜が得られる。
【００１４】
本発明で用いるポリシランは、既知のポリシラン合成法で合成でき、高純度の窒素雰囲気中で製造するのが好ましい。
得られたポリシラン類を、溶媒中に溶解して、基材表面に薄膜を形成するための塗布液を調製することができる。
ポリシラン類の薄膜を形成する方法としては、前記の塗布液を基板上に塗布したのち、常圧あるいは減圧で常温下に放置、または加温して溶媒を揮散させ薄膜を得る方法が挙げられる。
【００１５】
基材としてはガラス、石英、ポリイミド、シリコン、ガラスエポキシ基板などが挙げられるが、これらに限られるものではない。また、ポリシラン溶液を任意の形状の物体に塗布できることから、任意の形状物体としては、例えば、多層基板やビルドアップ基板のスルーホールや、半導体部品を載せる非平面の物体、あるいは医療機器などの高密度微細配線を要する部分、マイクロマシンのMEMS形成のための配線を要する部分が挙げられるが、これらに限られるものではない。
ポリシラン薄膜は、ドーピング剤でドーピングして電導度を10-6から最大102S/cmまで向上させることが可能である。
【００１６】
ドーピング剤としては、ハロゲン類、遷移金属化合物、ルイス酸などの酸化性物質が使用できるが、空気中での安定度からポリシランで還元できる遷移金属塩が好ましい。ドーピング剤の量は、ポリシラン100重量部に対して、通常1〜1,000重量部、好ましくは10〜100重量部である。ドーピング法としては、下記の方法が挙げられる。
・  ドーピング剤の蒸気に、薄膜をさらす気相ドーピング法
・  ドーピング剤を溶解した溶液に、薄膜を浸漬する湿式ドーピング法
・  ポリシランおよびドーピング剤を溶解して得た溶液を用いて成膜と同時にドーピングする同時ドーピング法が挙げられる。
金属塩を用いたドーピング法は、遷移金属塩の気化が容易でないことから、湿式ドーピング法、同時ドーピング法が好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、導電性は不十分な銀塩ドープしたポリシランを用いても、その上にめっきで導電層を形成したものが得られるので従来のPdドープに比べて安価に製造することができる。アプリケーションに応じて必要な部分に導電性の塗膜を形成したりメタライズしたものが提供される。さらにフォトレジストを用いなくても光パターニングといった簡単な方法により導電部を任意の配線パターンに賦形したものが得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
本発明により立体物を基材とし,その上にポリシラン層を形成し、ポリシラン層全面にドーピングして、この上に電解めっきすることにより、表面をメタライズした立体物が得られる。
【００１９】
また、別の形態として配線基板となる基材上にポリシラン層を形成し、配線パターンに対応したパターンが形成されたフォトマスクをとおして、ポリシランの吸収波長帯域の波長の光を照射する。次にドーピングを行うと光を照射された部分はドープされず、非照射部のみにドーピングされる。このポリシランに銅を電解めっきすると、光の非照射部のみに銅が析出して、銅配線パターンが得られる。これにより配線幅が50μｍ以下の微細配線も可能となる。ポリシラン層を異種のポリシラン混合物で形成すると30μｍ以下の微細配線が可能となるので、異種のポリシラン混合物を用いることが好ましい。
【００２０】
さらにこの基板にあらかじめスルーホールが形成されている場合、スルーホール内にもポリシラン層が形成され、フォトマスクでスルーホール部にも光が照射されないようにすると、ドーピング時に非照射部であるスルーホール内はドープされて、その後の銅めっきがスルーホール内にも施される。
【００２１】
以下の実施例によって、本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例によって制限されるものではない。これらの例中、部はすべて重量部を表し、物性値は25℃における値である。
【実施例１】
【００２２】
ポリ（ヒドロフェニルシラン）銀塩ドーピング体を用いためっき例
ポリ（ヒドロフェニルシラン）1部を10部のトルエンに溶解し、スピンコート法によりガラス基板上に製膜した。この膜のついた基板を5部のテトラフルオロホウ酸銀を95部のエタノールに溶かして調製したドーピング液に5分間浸漬し、窒素気流で乾燥後、エタノールに10秒浸漬して余分な銀塩を除いた。再度窒素気流で乾燥後、真空下100℃で乾燥し、ポリシランの銀塩ドープ体を形成した。このドープ体を硫酸銅（II）五水和物64部・濃硫酸294部・蒸留水840部からなる硫酸銅電解めっき液でめっきし、15μmの厚さを持つ銅層を形成した。
【実施例２】
【００２３】
ポリ（メチルフェニルシラン）銀塩ドーピング体を用いためっき例
ポリ（メチルフェニルシラン）を用いて、実施例１と同様な操作を行った。実施例１と同様の銅層を形成できた。
【実施例３】
【００２４】
ポリ（メチルフェニルシラン）銀ドーピング体を用いた微細加工銅層の形成法
ポリ（メチルフェニルシラン）1部を10部のトルエンに溶解し、スピンコート法によりガラス基板上に製膜した。この膜に導体パターンが形成されたフォトマスクをかけ、１Jの254nmの紫外光を照射し、光パターニングを行った。この後、銀塩ドーピングと電解銅めっきを実施例１と同様に行い、導体部分が50μmまで微細加工された15μm厚の銅層を形成した。
【実施例４】
【００２５】
ポリ（ヒドロフェニルシラン）とポリ（メチルフェニルシラン）混合物の銀塩ドーピング体を用いためっき例
ポリ（ヒドロフェニルシラン）2部とポリ（メチルフェニルシラン）8部を100部のトルエンに溶解し、スピンコート法により基板上に製膜した。この膜のついたガラス基板を5部のテトラフルオロホウ酸銀を95部のエタノールに溶かしたドーピング液に5分間浸漬し、窒素気流で乾燥後、エタノールに10秒浸漬して余分な銀塩を除いた。再度窒素気流で乾燥後、真空下100℃で乾燥し、ポリシランの銀塩ドープ体を形成した。このドープ体を硫酸銅電解めっき液でめっきした。15μmの厚さで光沢のよりよい銅層が形成された。
【実施例５】
【００２６】
ポリ（ヒドロフェニルシラン）とポリ（メチルフェニルシラン）混合物の銀塩ドーピング体を用いた微細加工銅箔の形成法
ポリ（ヒドロフェニルシラン）2部とポリ（メチルフェニルシラン）8部を100部のトルエンに溶解し、スピンコート法によりガラス基板上に製膜した。この膜にマスクをかけ、6Jの254nmの紫外光を照射し、光パターニングを行った。この後、銀塩ドーピングと電解銅めっきを実施例１と同様に行い、導体部分が30μmまで微細加工された15μmの厚さで光沢のよりよい銅層が形成された。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
太陽電池や各種ディスプレーなどの配線に使用する導電性材料、回路基板、半導体基板等の電子材料作成、電磁シールド材に応用可能な素材であり、電気、電子、通信分野に広く用いることができる他、内臓検査・治療などの医療器具の微細配線、いわゆるMEMSと称するマイクロマシンの構造体を接続する配線やメタライズ等にも応用可能である。