169943. lajstromszámú szabadalom • Többrétegű elektronikai elem és eljárás az elem rétegei közötti átvezetőréteg kialakítására
7 169943 8 Többrétegű elemek átvezető fémrétegeinek a találmány szerinti eljárással történő kialakítási módjai közül most az első foganatosítási módot ismertetjük részletesebben. 5 A 3. ábrán látható többrétegű elemet folyadékfürdőbe mártjuk. A fürdő olyan oldatból áll, amely a többrétegű elem fémrétegeit alkotó fémnél nemesebb (elektropozitívabb) fémek ionjait tartalmazza. Ezek az ionok a többrétegű elem fémre- io tegeinek fémjével redox reakcióba lépnek. Ilyen oldatként alkalmazható például olyan oldat, amely AgN03 -ot NH4 OH-ot 0,0005 - 0,5 mól/1, 0,1 - 12,5 mól/l 15 mennyiségben tartalmaz. Olyan oldat is alkalmazható, amely Ugyanakkor a zárt, villamosan vezető vékonyréteg kialakulásának sebessége függ az oldat hőmérsékletétől is. A hőmérséklet emelkedése a folyamatot gyorsítja. Elvégezhető a villamosan vezető vékonyréteg kialakítása oly módon is, hogy a folyamat lejátszódása alatt az oldatot és az abban levő többrétegű elemet ultrahang hatásának tesszük ki. A többrétegű elemet ezután az 1 fémrétegek és a 2 dielektromos rétegek homloklapjain kialakított villamosan vezető 3' vékonyréteggel higanyionokat tartalmazó oldatba helyezzük. A higany ionok az 1 fémrétegek fémjével, a 3' vékonyrétegnek ezen helyein, a réteg porózus szerkezete következtében, reakcióba lépnek. Ilyen oldat lehet például PdCl2 -2H 2 0-t CuCl2 • 2H 2 0 -t H2 S0 4 -t mennyisében, vagy PdCl2 • 2H 2 0 -t HCl -at mennyiségben tartalmaz. 0,0005 - 0,5 mól/l 0,0005 - 0,5 mól/l, 0,001 - 1 mól/l Hg/N03 / 2 -t H2 S0 4 -t 10"' - 1 mól/l, 10~3 - 3 mól/l 0,0005 - 0,5 mól/l, 0,001 - 1 mól/l 20 25 30 A többrétegű elemet a fenti oldatokban addig tartjuk bemerítve, amíg a zárt villamosan vezető ezüst vagy palládium 3' vékonyréteg alakul ki (3b ábra). Az ezüst vagy palládium 3' vékonyréteg mind az 1 fémrétegek, mind a 2 dielektromos 35 rétegek homloklapjain kialakul. Szerkezete azonban a 2 dielektromos rétegek homloklapján monolitikus, az 1 fémrétegek homloklapján viszont porózus. Célszerű a többrétegű elemet az említett olda- 40 tokban történő kezelés előtt ismert érzékenyítő elemet tartalmazó oldatban kezelni. Ilyen oldat lehet, például Sn++ vagy Ti +++ ionokat tartalmazó közeg. Ez a kezelés jelentős mértékben meggyorsítja és elősegíti a zárt, villamosan vezető vékony- 45 réteg kialakulását. A zárt, villamosan vezető vékonyréteg kialakítása adott esetben váltakozó villamos térben is történhet. Ezt az eljárást úgy lehet lefolytatni, 50 hogy a többrétegű elem külső 1 fémrétegeihez váltóáramot vezetünk, vagy a szükséges oldatot tartalmazó fürdőbe önálló elektródákat helyezünk el, és a többrétegű elemet ezek közé merítjük be. Ha a folyamat ugyanis váltakozó elektromos térben 55 vagy játszódik le, a villamosan vezető vékonyréteg kialakulásának sebessége jelentős mértékben növekszik. Ha elektródaként a többrétegű elem külső 1 fémrétegeit alkalmazzuk, a fellépő hőfejlődés kö- vagy vetkeztében az oldat felmelegedhet. Ennek a 60 jelenségnek elkerülésére általában olyan önálló elektródákat alkalmaznak, amelyek közvetlenül az vagy oldatba merülnek, de az oldattól úgy vannak villamosan elszigetelve, hogy ohmos ellenállásuk következtében az ne melegedjék. 65 Versen T mennyiségben tartalmazó folyadékfürdő. A fenti oldattal történő kezelés hatására a zárt, villamosan vezető 3' vékonyréteg teljes felületén 3" higany-vékonyréteg alakul ki. A3" higany-vékonyréteg beborítja a 3' vékonyrétegnek mind a porózus, mind a monolitikus szerkezetű szakaszait. Egy idő után a 3" higany-vékonyréteg oldja a 3' vékonyréteget és a többrétegű elem 1 fémrétegeinek fémjét, és így kialakul a többrétegű elem rétegeit összekötő 3 átvezető-fémréteg szerkezete. A 3 átvezető-fémréteg tehát az alkalmazott fémet tartalmazó intermetallikus vegyület. Számos esetben a leírt módon kialakított 3 átvezető-fémrétegre elektrolitikus úton 4 fémbevonatot visznek fel (3g,ábra). Az ilyen 4 fémbevonat ugyanis elősegíti egy szilárd oldat kialakulását. így a többrétegű elem 1 fémrétegeit az elektrolitikus 4 fémbevonat hatására egy olyan szilárd oldat kapcsolja össze, amely az 1 fémrétegek fémjéből, a villamosan vezető 3' vékonyréteg fémjéből, és higanyból áll. Bizonyos esetekben az 1 fémrétegek és a 2 dielektromos rétegek homloklapjain villamos vezető 3' vékonyréteggel ellátott többrétegű elemet olyan oldatokban kezeljük, amelyek az 1 fémrétegek fémjével szelektíven reagálnak. Ha a többrétegű elem 1 fémrétegének fémje, például higany, a célra alkalmas oldat tartalmazhatja az alábbi vegyületeket H2 0 2 HCl 10'3 10 -2 - 1,8 mól/l, - 3 mól/l, H2 0 2 H2 S0 4 CuCl2 HCl 0,005 0,01 0,005 0,005 - 2,5 mól/l, - 1 mól/l, - 1 mól/l, - 1 mól/l, H2 0 2 H2 S0 4 0,01 0,01 - 2 mól/l, - 1 mól/l, 0,005 2,5 mól/l. 4
