JP3476582B2

JP3476582B2 - 陽極酸化装置および陽極酸化方法

Info

Publication number: JP3476582B2
Application number: JP05663795A
Authority: JP
Inventors: 一寿中下; 正明 ▲ひろ▼木; 彰菅原; 由起子上原; 利光小沼
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1994-02-20
Filing date: 1995-02-20
Publication date: 2003-12-10
Anticipated expiration: 2018-12-10
Also published as: JPH07282875A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、溶液中にて電気化学反
応を行なう際の、電気化学反応が施される基体に固定さ
れる陽極酸化装置及び陽極酸化方法に関する。

【０００２】本発明は、基体また基体上の金属に対し陽
極酸化を施す際の、該金属と、電流を供給するための導
線との電気的導通を有せしめる陽極酸化装置及び陽極酸
化方法に関する。

【０００３】

【従来の技術】図１に、基体上の金属に対し陽極酸化を
施す為の従来の装置の概要を示す。図１において、１０
１は水槽、１０２は化成溶液（陽極酸化を行なうための
電解液）、１０３は陽極側の基体（基板）、１０４は陽
極酸化される金属、１０５は金属１０４の陽極酸化物、
１０６は陰極側の電極、１０７は陽極側の基体１０３を
保持しつつ金属１０４に対し通電するためのコネクタ
ー、１０８は陰極電極に接続されたコネクター、１０９
は直流電源を示す。従来は、図１に示す装置を用いて、
電極１０６と金属１０４に直流電源１０９より直流電圧
を印加し、陽極酸化物１０５を形成していた。

【０００４】

【従来技術の問題点】従来においては、例えば、金属１
０４としてアルミニウムを用い、このアルミニウムに対
してバリア型の陽極酸化膜を設けるように陽極酸化を行
なっている間に、陽極側のコネクター１０７が化成液で
濡れてしまうと、形成しているバリア型の陽極酸化膜の
絶縁性が高いために、コネクター１０７と陰極間１０６
との間で電流が流れてしまった。このためにアルミニウ
ムには電流が流れなくなってしまい、陽極酸化膜の成長
が進まなくなってしまった。

【０００５】また、このような事態を防ぐために従来
は、コネクター１０７を化成液１０２の液面からある程
度離れて設けていた。このため、陽極酸化工程終了後に
おいて図４（Ａ）に示すように非陽極酸化部が大きく残
るのが通常であった。

【０００６】また、コネクターに溶液がかからないよう
化成液液面の安定化を図るために、化成溶液の攪拌は行
われなかった。そのために液の均一化のために陽極酸化
工程前の段階では十分な攪拌を行うが、いざ化成を行な
う段階は攪拌は行われていなかった。攪拌をすると液面
が微妙に振動するからである。そのために特にエチレン
グリコールのような非水溶媒系の化成溶液を用いる場合
には液の分離が問題となっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、化成液が接
触しても、陽極酸化する金属に対して、安定して電源か
らの電流を流すことのできる陽極酸化装置及び陽極酸化
方法を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、絶縁物で被覆された導線が電気的に接続
された端子と、前記端子の先端を導電性平面に固定する
ための固定手段と、少なくとも前記端子と該端子の先端
が接触する前記導電性平面とを、閉空間内に閉じ込める
ための手段とを有することを特徴とするコネクターであ
る。

【０００９】また、本発明は、絶縁物で被覆された導線
が電気的に接続された端子と、前記端子の先端を導電性
平面に固定するための固定手段と、少なくとも前記端子
と該端子の先端が接触する前記導電性平面とを、閉空間
内に閉じ込めるための手段とで構成されるコネクターを
有すること、を特徴とする陽極酸化装置である。

【００１０】また、本発明は、絶縁物で被覆された導線
が電気的に接続された端子と、前記端子の先端を導電性
平面に固定するための固定手段と、少なくとも前記端子
と該端子の先端が接触する前記導電性平面とを、閉空間
内に閉じ込めるための手段とを有するコネクターを、基
板上または基板上の絶縁膜や半導体上に形成された金属
膜表面に、前記端子の先端を接触させて、前記基板に固
定させたのち、前記金属膜に対し、陽極酸化を行うこ
と、を特徴とする陽極酸化方法である。

【００１１】また、本発明は、絶縁物で被覆された導線
が電気的に接続された端子と、前記端子の先端を導電性
平面に固定するための固定手段と、少なくとも前記端子
と該端子の先端が接触する前記導電性平面とを、閉空間
内に閉じ込めるための手段とを有する、互いに電気的に
独立した電源に接続された複数のコネクターの各々を、
基板上または基板上の絶縁膜や半導体上に形成された、
互いに絶縁された複数の金属膜のそれぞれに対応させ
て、前記金属膜の表面に前記端子の先端を接触させて前
記基板に固定させたのち、前記金属膜に対し、陽極酸化
を行うこと、を特徴とする陽極酸化方法である。

【００１２】

【作用】本発明構成のコネクターにより、溶液を用いた
電気化学反応、特に基板（基体）上の金属に対し陽極酸
化を行なうに際し、化成液によってコネクターから溶液
中へ電流が流れてしまうことを防ぎ、陽極酸化される金
属に対し安定した電流を供給することができる。

【００１３】すなわち、本発明のコネクターにより、金
属膜などの導電性平面を有するものと、導電性平面に接
する、電流を供給するための導線に接続された端子と
を、閉空間内に閉じ込めることができ、化成液等の溶液
と端子が隔絶され、互いに触れることが無くなる。した
がって、コネクターから溶液に電流が流れることを防ぐ
ことができる。また、端子に電気的に接続された、電源
よりの電力を供給する導線は、すくなくとも化成液に接
するまたは接する可能性のある領域において、絶縁膜で
覆われており、導線から溶液を電流が流れることもな
い。

【００１４】図４に、基板面全面に金属を設けた場合
の、従来の陽極酸化法により形成された陽極酸化部分・
非陽極酸化部分と、本発明のコネクタを使用した陽極酸
化法により形成された陽極酸化部分・非陽極酸化部分を
示す。図４（Ａ）に示すのが、従来の陽極酸化法による
ものであり、図４（Ｂ）本発明のコネクターを用いた陽
極酸化法によるものである。

【００１５】本発明のコネクターを用いると、基板全体
を化成溶液中に配置することができるため、図４（Ｂ）
の４０３で示される、コネクター接続部分のみが陽極酸
化されない領域とすることができるため、非陽極酸化部
分の面積を、従来の４０１と比較して極めて小さくでき
る。すなわち、本発明のコネクタを用いると、同一面積
の基板であれば、陽極酸化部分４０４の面積は、図４
（Ｂ）の４０２と比較して非常に大きくすることができ
る。

【００１６】したがって、例えば一定面積の基板の中
に、陽極酸化部分を有する電極を用いた集積回路を作製
するのであれば、従来のものと比較して有効面積が格段
に大きくなり、製造コストの低下をもたらすことができ
る。

【００１７】また、アクティブマトリクス型の液晶電気
光学装置等においては、同一基板上画素用薄膜トランジ
スタと周辺駆動回路用薄膜トランジスタといった異なる
特性を有する薄膜トランジスタを形成するために、薄膜
トランジスタのゲイト電極に用いられる金属配線の陽極
酸化膜を異ならせる構成が用いられる。

【００１８】このような場合、１枚の基板のなかに複数
の給電点（コネクターとの接続領域）を設け、陽極酸化
するための電圧や電流、時間を異ならせて陽極酸化を行
なう。本発明のコネクターは、給電に必要な接触面積を
小さくてすむため、コネクター回りが非常にコンパクト
に設計でき、給電点の数が多くても、何ら問題はない。

【００１９】パッキング手段として、Ｏリング等のゴム
系の材料の他、プラスチック、ビニール、セラミックス
等様々なものを用いることができる。以下に実施例を示
す。

【００２０】

【実施例】

〔実施例１〕本実施例においては、絶縁基板上にパター
ニングされたアルミニウム配線の陽極酸化に関する実施
例について記述する。陽極酸化される金属材料について
は、アルミニウムのみならずチタン、タンタル、シリコ
ン等が利用できる。

【００２１】図２を用いて説明する。図２は、本発明の
コネクターを用いて陽極酸化を行なうための陽極酸化装
置の概要を示す。まず、適当な基板１０３（一般にはガ
ラス等の絶縁膜や絶縁材料である）上に配線を形成する
材料となるアルミニウム膜を６０００Å厚さにスパッタ
法で形成した。このアルミニウムの厚さは、必要とする
厚さに形成すればよく、特に限定されるものではない。
また、アルミニウム中にはＳｃ（スカンジウム）を０．
２ｗｔ％添加したものを用いた。これは、後の陽極酸化
工程において、アルミニウムのヒロックが起こらないよ
うにするためである。また、高温でのアルミの異常成長
防止用にはＳｃ以外の添加物（例えばＹ）を用いてもよ
い。

【００２２】アルミニウムは通常のフォトリソ工程でパ
ターニングした。エッチングにはドライエッチングやウ
エットエッチングが行なわれる。ドライエッチングでは
エッチング断面が直角に近くなる。またウエットエッチ
ングでは断面の基板との成す角度が９０°より小さくほ
ぼ４０〜６０°となる。配線電極の場合に、エッチング
断面が９０°に近いとその上に形成する層間絶縁膜や２
層目配線のステップカバレッジが悪くなり、断線や上下
配線間でショートを起こす確率が高くなるといった問題
が発生する。従って本実施例ではウエットエッチングを
採用した。燐酸と酢酸と硝酸を混合した溶液を３５〜４
５℃に加熱したものを用いた。

【００２３】これにより基板上に、本発明のコネクター
を接続するための領域として、１０ｍｍ角の方形電極部
分を作り、その他の部分はアルミニウムを６０μｍ幅の
ストライプ状に加工し、配線とした。これら配線は、全
てに陽極酸化を施す為にコネクターが接続される方形電
極部分に電気的に接続されている。

【００２４】基板上の配線であるアルミニウムパターン
１０４に、本発明のコネクターにより電源２０８の陽極
を接続する。本発明のコネクターの構成について説明す
る。酸化のための電源２０８からの陽極側の配線２０７
は、途中から接触用端子２０９に電気的に連結してい
る。その接触用端子２０９は、基板１０３上のアルミニ
ウムパターン１０４と接触し、コンタクトをとる。

【００２５】配線２０７はテフロンやシリコンゴムやポ
リエチレンなどの絶縁物２０６で被覆され、コネクター
内では、パッキング手段としてのＯリング２０１、２０
５でシールされていて溶液の侵入は防止されている。ま
た、接触用端子２０９は、アルミニウムパターン１０４
と安定して接触するように、収縮材２０３で加工基板側
に一定の力で押される構造になっている。収縮材２０３
の材料としてはスプリングや天然ゴム、シリコンゴム、
発泡剤などが用いられる。この様に収縮、弾力のあるも
のなら良い。

【００２６】基板１０３はコネクターの対向壁２１２と
接触用Ｏリング２０１とで挟まれる。接触用Ｏリング
は、接触用Ｏリング内部に化成液が進入しないように、
前述の方形電極部分において、アルミニウムパターン１
０４とＯリングとは十分な強さで密着し、閉空間２１０
を形成するように調整される。固定手段であるコネクタ
ーの対向壁２１２は、必要に応じてねじやスプリング等
により接触用Ｏリング側に押される構造になっており、
接触用端子２０９の先端をアルミニウムパターン１０４
に固定する。このようにして溶液から隔絶した閉空間内
で、接触用端子２０９はアルミニウムパターン１０４と
十分な電気的導通を有する接触を形成することができ
る。

【００２７】コネクターが接続された基板は、化成液１
０２の中に収められる。基板及びコネクターは、電気的
には溶液から絶縁されているため、液面２１１から下に
完全に入れることが出来る。またこのように完全に入れ
る必要がなければ所望な部分まで入れればよい。

【００２８】図２の図面ではコネクター部分が基板に対
して大きく描かれているが、接触用Ｏリングの直径は５
〜１０ｍｍもあれば十分であり、その部分のみが陽極酸
化されない部分となる。この点において従来の陽極酸化
のコネクターと大きく異なる。

【００２９】化成液の中には陰極側の電極も入れる。電
極材料には白金又はステンレス板を用いた。陰極側には
本発明のコネクターは記していないが、本コネクターを
用いても構わない。

【００３０】両電極対に電源２０８から電荷を供給し、
アルミニウムパターン１０４の陽極酸化を行なった。図
３に陽極酸化工程中の陽極、陰極間の電流と電圧の変化
について示した。陽極側のアルミニウムはプラスの電荷
の供給を受けて酸化し、絶縁膜が形成される電源を電流
３０２を一定の定電圧モードにしておくと陽極と陰極間
の電圧３０１は暫時増加する。到達電圧が１２０Ｖにな
った時点で電源モードを定電圧モードに切替え更に３０
分の陽極酸化を行なった。このモードになると電流は急
激に低下し膜抵抗が引き続き上昇していくことがわか
る。この工程により形成した陽極酸化膜の厚さは１５０
０Åであった。ここで形成される陽極酸化膜は緻密な組
成を有するバリア型の陽極酸化物であった。

【００３１】アルミニウムパターンの断面がテーパー形
状をしている為、陽極酸化膜形成後においても同様にテ
ーパー形状になっている。このアルミニウムパターンを
１５０〜３５０℃で焼成した後に、陽極酸化膜に電圧を
印加し永久破壊が生じた時の耐電圧は１００〜１１０Ｖ
であり極めて良好な絶縁膜でアルミニウムが被覆されて
いた。

【００３２】〔実施例２〕本実施例では、異なる陽極酸
化幅を同一工程にて形成した例を示す。また本実施例で
は、異なる特性を有する、結晶性半導体を用いた絶縁ゲ
イト型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）を、同一基板上に
形成した例を示す。

【００３３】実施例２における、異種のＴＦＴの作製工
程を図５および図６に示す。図６の（Ａ）、（Ｂ）、
（Ｃ）は、図５の（Ａ）、（Ｃ）、（Ｅ）と、それぞれ
ほぼ対応した、平面図を示す。また、図５は、図６中の
一点鎖点線で示された部分の断面である。まず、基板
（コーニング７０５９、３００ｍｍ×３００ｍｍもしく
は１００ｍｍ×１００ｍｍ）５０１上に、厚さ１０００
〜３０００Åの酸化珪素膜５０２をスパッタ法によって
堆積した。これは、プラズマＣＶＤ法によって形成して
もよい。

【００３４】その後、プラズマＣＶＤ法やＬＰＣＶＤ法
によってアモルファス状のシリコン膜を３００〜１５０
０Å、好ましくは５００〜１０００Å堆積し、これをパ
ターニングして、島状シリコン領域５０３および５０４
を形成した。そして、厚さ２００〜１５００Å、好まし
くは５００〜１０００Åの酸化珪素をスパッタ法もしく
はプラズマＣＶＤ法によって形成した。この酸化珪素膜
はゲイト絶縁膜としても機能するので、その作製には十
分な注意が必要である。例えば、プラズマＣＶＤ法を用
いる場合には、ＴＥＯＳを原料とし、酸素とともに基板
温度１５０〜４００℃、好ましくは２００〜２５０℃
で、ＲＦ放電させて、原料ガスを分解・堆積した。ＴＥ
ＯＳと酸素の圧力比は１：１〜１：３、また、圧力は
０．０５〜０．５ｔｏｒｒ、ＲＦパワーは１００〜２５
０Ｗとした。あるいはＴＥＯＳを原料としてオゾンガス
とともに減圧ＣＶＤ法もしくは常圧ＣＶＤ法によって、
基板温度を１５０〜４００℃、好ましくは２００〜２５
０℃として形成してもよい。

【００３５】そして、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、シリ
コン領域５０３のみを結晶化させた。レーザーのエネル
ギー密度は２００〜４００ｍＪ／ｃｍ² 、好ましくは２
５０〜３００ｍＪ／ｃｍ² とし、また、レーザー照射の
際には基板を３００〜５００℃に加熱した。レーザーと
してはＸｅＣｌエキシマーレーザー（波長３０８ｎ
ｍ）、その他を用いてもよい。シリコン領域５０４はア
モルファスのままであった。

【００３６】その後、厚さ２０００Å〜５μｍ、例え
ば、６０００Åのアルミニウム膜を電子ビーム蒸着法に
よって形成して、これをパターニングし、ゲイト電極５
０６、５０７、５０９および配線５０８を形成した。ア
ルミニウムにはスカンジウム（Ｓｃ）を０．０５〜０．
３重量％ドーピングしておくと、加熱によるヒロックの
発生が抑制された。この状態を図５（Ａ）および図６
（Ａ）に示す。図５（Ａ）から明らかなように、ゲイト
電極５０９と配線５０８は電気的に接続されており、ま
た、ゲイト電極５０６、５０７とゲイト電極５０９、配
線５０８とは、電気的に独立している。以下、前者をＡ
系列、後者をＢ系列と称する。次に、実施例１で示した
コネクターを用いて、基板をｐＨ≒７、１〜３％の酒石
酸のエチレングリコール溶液に浸し、白金を陰極、この
アルミニウムのゲイト電極を陽極として、陽極酸化をお
こなった。このような中性の溶液を用いて得られる陽極
酸化物はバリヤ型陽極酸化物と呼ばれ、緻密で耐圧も高
い。

【００３７】基板上の周辺部に設けられた、Ａ系列およ
びＢ系列の給電点となるコネクターとの接続領域に、図
２に示すコネクターが一つずつ接続され、それぞれのコ
ネクターの導線は、互いに独立して制御できる電源に接
続されている。この２つのコネクターが接続された基板
５０１を、コネクターをも液面下となるように、化成液
中に設置した。

【００３８】陽極酸化は、最初、Ａ系列およびＢ系列の
両方に、一定電流を印加し続け、第１の電圧、Ｖ₁ まで
電圧を上げ、その状態で１時間保持した。その後、Ａ系
列は電圧Ｖ₁ を保ったまま、Ｂ系列には一定の電流を印
加し続け、第２の電圧Ｖ₂ まで電圧を上昇した。このよ
うに２段階の陽極酸化をおこなったために、Ａ系列とＢ
系列とではゲイト電極の側面、および上面に形成される
陽極酸化物の厚さが異なり、後者の方が厚くなる。Ｖ₁
としては、５０〜１５０Ｖが好ましく、ここでは、１０
０Ｖとした。Ｖ₂ としては、１００〜２５０Ｖが好まし
く、ここでは、２００Ｖとした。本実施例では定電流状
態では、電圧の上昇速度は２〜５Ｖ／分が適当であっ
た。当然ではあるが、Ｖ₁ ＜Ｖ₂ である。この結果、Ａ
系列であるゲイト電極５０６、５０７には厚さ約１２０
０Åの陽極酸化物５１０、５１１が、また、ゲイト電極
５０９と配線５０８には厚さ２４００Åの陽極酸化物５
１２、５１３がそれぞれ形成された。（図５（Ｂ））

【００３９】その後、イオンドーピング法（プラズマド
ーピング法ともいう）によって、各ＴＦＴの島状シリコ
ン膜中に、公知のＣＭＯＳ技術、自己整合不純物注入技
術を用いて、不純物イオン（燐、ホウ素）を注入した。
ドーピングガスとしてはフォスフィン（ＰＨ₃ ）および
ジボラン（Ｂ₂ Ｈ₆ ）を用いた。ドーズ量は、２〜８×
１０¹⁵ｃｍ^-2とした。この結果、Ｎ型不純物（燐）領域
５１４、５１６およびＰ型不純物（ホウ素）領域５１５
が形成された。それは、図面でＮＴＦＴ５２６、５２
８、ＰＴＦＴ５２７を形成するためである。

【００４０】さらに、ＫｒＦエキシマーレーザー（波長
２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を照射して、上記
不純物領域の導入によって結晶性の劣化した部分の結晶
性を改善させた。レーザーのエネルギー密度は１５０〜
４００ｍＪ／ｃｍ² 、好ましくは２００〜２５０ｍＪ／
ｃｍ² であった。こうして、Ｎ型不純物領域５１４、５
１６およびＰ型の不純物領域５１５が活性化された。こ
れらの領域のシート抵抗は２００〜８００Ω／□であっ
た。本工程はＲＴＡ（ラピッ・サーマル・アニール）に
よっておこなってもよい。（図５（Ｃ）、図６（Ｂ））

【００４１】以上の工程によって、それぞれのＴＦＴの
オフセット領域（高抵抗領域）の幅が決定された。すな
わち、図５の左側の２つのＴＦＴでは、陽極酸化物５１
０、５１１の厚さが約１２００Åなので、オフセット幅
ｘ₁ 、ｘ₃ はイオンドーピングの際の回りこみを考慮し
て約１０００Åであり、右側のＴＦＴでは、陽極酸化物
５１３の厚さが約２４００Åなので、オフセット幅ｘ₂
は約２０００Åであった。（図５（Ｄ）参照）高周波動作用のＴＦＴ５２６，５２７のオフセット幅ｘ
₁ 、ｘ₃ は、低オフ電流の要求されるＮＴＦＴ５２８の
オフセット幅ｘ₂ よりも小さいことが必要である。しか
し、また、ＮＴＦＴはドレインの逆バイアスでのホット
キャリヤによる劣化が多発しやすいため、ＰＴＦＴより
もオフセット幅を大とすることが好ましい。すなわち、
ｘ₃ ＞ｘ₁ である。また、オフ電流が少なく、かつ、高
いドレイン電流が印加されるＮＴＦＴ５２８は大きなオ
フセット幅を有するためｘ₂ ＞ｘ₃ である。

【００４２】その後、ゲイト電極および配線（図６
（Ｃ）の５３０）を分断して、回路に必要な長さにし
た。そして、全面に層間絶縁物５１７として、ＴＥＯＳ
を原料として、これと酸素とのプラズマＣＶＤ法、もし
くはオゾンとの減圧ＣＶＤ法あるいは常圧ＣＶＤ法によ
って酸化珪素膜を厚さ３０００〜１００００Å、例え
ば、６０００Å形成した。この際にフッ素を六フッ化二
炭素（Ｃ₂ Ｆ₆ ）を用いて反応させて酸化珪素中に添加
するとステップカバレージが改善できる。基板温度は１
５０〜４００℃、好ましくは２００℃〜３００℃とし
た。さらに、スパッタ法によってＩＴＯ被膜を堆積し、
これをパターニングして画素電極５１８とした。そし
て、前記層間絶縁物５１７および配線５０８の陽極酸化
物５１２をエッチングして、コンタクトホール５１９を
形成した。（図１（Ｄ））

【００４３】その後、層間絶縁物とゲイト絶縁膜５０５
をエッチングし、ＴＦＴのソース／ドレインにコンタク
トホールを形成した。図５には示されていないが、この
コンタクトホール形成の際に、同時に、陽極酸化物５１
０、５１１をもエッチングして、ゲイト電極５０６、５
０７へもコンタクトホールが形成されている。（図６
（Ｃ）参照）そして、窒化チタンとアルミニウムの多層膜の配線５２
０〜５２５を形成した。配線５２４は画素電極５１８に
接続させた。また、ゲイト電極５０６、５０７には先に
形成されたコンタクトホールを介して、配線５２５が接
続した。最後に、水素中で２００〜３００℃で０．１〜
２時間アニールして、シリコンの水素化を完了した。こ
のようにして、集積回路が完成した。（図５（Ｅ）、図
６（Ｃ））

【００４４】本実施例では、厚い陽極酸化物５１３をエ
ッチングしてコンタクトホールを形成する工程と、その
他のコンタクトホールを形成する工程を別々におこなっ
た。もちろん、同時におこなってもよいのであるが、本
実施例において、量産性を犠牲にして、あえてこのよう
にしたのは、前者の厚さが、後者よりも陽極酸化物の厚
さの差、１２００Åだけ厚く、かつ、本実施例で得られ
たバリヤ型陽極酸化物のエッチングレートが、酸化珪素
等に比較して極めて小さいからであり、この両者を同時
にエッチングすると、エッチングされやすい酸化珪素膜
で覆われたソース、ドレインへのコンタクトホールが大
幅にエッチングされ、ソース、ドレインにまで孔があい
てしまうからである。

【００４５】このようにして、異種のＴＦＴが同一基板
上に形成された。すなわち、図５および図６の左側の２
つのＴＦＴ５２６、５２７は活性層が結晶性シリコンで
高抵抗領域（オフセット領域）の幅の小さいＴＦＴで高
速動作に適しており、右側のＴＦＴ５２９は活性層がア
モルファスシリコンで高抵抗領域（オフセット領域）の
幅の大きなＴＦＴで低リーク電流を特徴としている。Ｔ
ＦＴ５２８の活性層はＴＦＴ５２７、５２８よりも結晶
化の程度の低い結晶性シリコンでも同じ効果が得られ
る。同じプロセスを用いてモノリシック型アクティブマ
トリクスを作製する場合には、前者をドライバー回路
に、後者をアクティブマトリクス回路に用いればよいこ
とはいうまでもない。

【００４６】ホットキャリヤによる劣化はＮＴＦＴによ
く見られるが、チャネル幅の大きなドライバーＴＦＴ
（このオフセット幅をｘ_４とする）では、あまり観察さ
れない。また、高周波動作を要求されるデコーダー回
路、特にシフトレジスタ、ＣＰＵ、メモリー、その他の
補正回路のＮＴＦＴ（そのオフセット幅をｘ_３とする）
は、チャネル幅が小さく、かつ、チャネル長も小さくす
る必要があるため、アクティブマトリクス回路中のＴＦ
Ｔ５２８（そのオフセット幅をｘ_２とする）よりもドレ
イン電圧が低いために劣化が少ない。このため、ｘ_４＜
ｘ_３＜ｘ_２であることが求められる。そして、ＰＴＦＴ
のオフセット幅ｘ_１はドライバーＴＦＴでもその外の補
助回路でも劣化がほとんどないため、ｘ_１≦ｘ_４である
ことが許される。

【００４７】本実施例では、異なる陽極酸化幅の系列を
Ａ、Ｂの２系統としたが、コネクター数またはコネクタ
ー内の端子数を増やして３またはそれ以上の系統数を設
けてもよい。

【００４８】〔実施例３〕本実施例では、逆スタガ型の
絶縁ゲイト型の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）に対し、本
発明を実施した例を示す。また、本実施例では、基板上
のゲート電極となるアルミニウム配線に対し陽極酸化を
行い、６４０×４８０のマトリクス構成をして各画素に
絶縁ゲイト型薄膜トランジスタを設けたアクティブマト
リス回路を形成した例を示す。

【００４９】図７に、本実施例で作製したガラス基板上
の絶縁ゲイト型薄膜トランジスタの作製工程を示す。図
においては１つの薄膜トランジスタのみが示されている
が、基板上には接続される画素電極と対になりマトリク
ス状に形成されている。まず、基板（コーニング７０５
９、２００ｍｍ×２００ｍｍ）７０１上に下地膜７０２
として厚さ１０００〜３０００Å、例えば２０００Åの
窒化珪素膜をスパッタ法により形成した。窒化珪素膜の
代わりに酸化珪素膜を同程度の厚さに設けてもよい。こ
の場合、酸化珪素膜の形成方法としては、酸素雰囲気中
でのスパッタ法を使用する。しかしより量産性を高める
ためには、ＴＥＯＳをプラズマＣＶＤ法で分解・堆積し
た膜を用いてもよい。

【００５０】次に、厚さ１０００Å〜２μｍ、例えば、
２８００Åのアルミニウム膜（１ｗｔ％のＳｉ、もしく
は０．１〜０．３％ｗｔのＳｃを含む）を電子ビーム蒸
着法もしくはスパッタ法で形成した。形成したアルミニ
ウム膜に対し、リン酸、硝酸、酢酸の混合溶液を用いた
ウェットプロセスによるフォトエッチングにより、断面
をテーパー状にしてパターニングし、ゲイト電極部７０
３を形成した。（図７（Ａ））

【００５１】図８に、ここで形成された基板７０１上の
アルミニウムのパターン８０１を示す。図８において、
コネクターが接触する接続領域８０２を、ゲイト電極部
７０３のパターニングとともに基板７０１の端部付近に
形成した。この接続領域８０２は、基板７０１上の全て
のゲイト電極部７０３に電気的に接続されている。

【００５２】次に、このゲイト電極部７０３に対し、実
施例１で示したコネクターを、接続領域８０２にＯリン
グが接触するようにして設置し、陽極酸化を施した。

【００５３】陽極酸化液４０８としては、３％の酒石酸
を溶かしたエチレングリコール液をアンモニアで中和し
たＰＨ≒７の陽極酸化液を用いた。基板７０１上のアル
ミニウムの配線パターン８０１と、陰極電極４０２との
間に電流を流し、陽極酸化を開始した。電流値を一定、
ここでは電流密度０．５ｍＡ／ｃｍ² とし電圧が１２０
Ｖに到達するまで電流を印加した。１２０Ｖに達してか
ら１〜６０分間、ここでは１０分１２０Ｖを維持した。

【００５４】このようにして、ゲイト電極部７０３は、
ゲイト電極７０４の上面および側面にバリヤ型の陽極酸
化アルミニウム７０５が形成された。陽極酸化アルミニ
ウム７０５の厚さは、電圧を１２０Ｖまで上昇させたの
で約１６００Åであった。

【００５５】以上の工程により、アルミニウムよりなる
ゲイト電極７０４と、陽極酸化アルミニウムよりなるゲ
イト絶縁膜７０５を、形成することができた。（図７
（Ｂ））

【００５６】この後、大気中２００〜３００℃例えば２
００℃で数〜数十分加熱すると、陽極酸化アルミニウム
のリーク電流が一桁以上減少し、好ましかった。

【００５７】次にシランとアンモニアを１：３〜１：８
ここでは１：５の割合で用いてプラズマＣＶＤ法によ
り、２層目のゲイト絶縁膜７０６として窒化珪素膜を１
０００〜３０００Å、例えば２０００Å形成した。窒化
珪素膜の代わりに酸化珪素膜を同程度の厚さに設けても
よい。酸化珪素膜の形成方法としては、酸素雰囲気中で
のスパッタ法またプラズマＣＶＤ法を使用する。プラズ
マＣＶＤ法を用いる場合には、ＴＥＯＳを原料とし、酸
素とともに基板温度１５０〜４００℃、好ましくは２０
０〜２５０℃で、ＲＦ放電させて、原料ガスを分解・堆
積した。ＴＥＯＳと酸素の圧力比は、１：１〜１：１
０、また、圧力は０．０５〜０．５ｔｏｒｒ、ＲＦパワ
ーは１００〜２５０Ｗとした。あるいはＴＥＯＳを原料
としてオゾンガスとともに、減圧ＣＶＤ法もしくは常圧
ＣＶＤ法によって、基板温度を１５０〜４００℃、好ま
しくは２００〜２５０℃として形成してもよい。このゲ
イト絶縁膜７０６は設けなくてもよいが、設けた場合、
電極間短絡の減少、および薄膜トランジスタの相互コン
ダクタンスの改善等を図ることができる。

【００５８】ゲイト絶縁膜７０６上に、チャネル形成領
域を構成するＩ型のアモルファスシリコン膜７０７を２
００〜２０００Å、例えば１０００Å形成した。さらに
その上に、５００〜３０００Å、ここでは１０００Åの
窒化珪素膜を形成した。形成した窒化珪素膜に対して純
水にて１／１０〜１／５０に希釈したフッ酸にてエッチ
ングを行ない、保護膜７０８を形成した。さらにその上
に、リンを含んだｎ^＋アモルファスシリコン膜７０９を
プラズマＣＶＤ法により２００〜１０００Å、ここでは
３００Å厚に形成した。（図７（Ｃ））

【００５９】次に、Ｉ型のアモルファスシリコン膜７０
７とｎ⁺アモルファスシリコン膜７０９に対しドライエ
ッチングを行ない、パターニングした。一方、画素電極
となるＩＴＯ（酸化インジウム・スズ）薄膜も形成し、
パターニングした（図示せず）。その上に、アルミニウ
ム膜を電子ビーム蒸着法またはスパッタ法にて１０００
〜２μｍここでは３０００Å厚に形成した。そして、こ
のアルミニウム膜およびその下のｎ⁺アモルファスシリ
コン膜をドライエッチングによりエッチング、パターニ
ングし、ソース電極７１０、ドレイン電極７１１を形成
し、かつその下の、ｎ⁺アモルファスシリコン膜をソー
ス領域とドレイン領域に分割し、薄膜トランジスタが完
成した。（図７（Ｄ））

【００６０】このようにして形成されたアクティブマト
リクス回路を、液晶電気光学装置に用いて、良好な特性
を得ることができた。

【効果】

【００６１】本発明のコネクターを用いることにより、
化成液中に対して絶縁性が確保出来るためにコネクター
が溶液に触れる触れないに係わりなく、陽極酸化される
金属に対して安定して電流を供給できる。したがって、
従来の陽極酸化では非常に厄介であった陽極酸化工程中
の化成液面の制御が不要となる。

【００６２】さらに、従来のような液面の安定性がさほ
ど問題ではなくなるため、化成液の攪拌を十分に行なう
ことができる。そのため酸化の安定性が向上し、また膜
質の均一化を図ることができるという大きな効果が得ら
れた。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の装置の概要を示す

【図２】本発明のコネクターを用いて陽極酸化を行な
うための装置の概要を示す。

【図３】陽極酸化工程中の陽極、陰極間の電流と電圧
の変化を示す。

【図４】従来の陽極酸化法により形成された陽極酸化
部分・非陽極酸化部分と、本発明のコネクタを使用した
陽極酸化法により形成された陽極酸化部分・非陽極酸化
部分を示す。

【図５】実施例２によるＴＦＴ回路の作製工程におけ
る断面図を示す。

【図６】実施例２によるＴＦＴ回路の作製工程におけ
る上面図を示す。

【図７】実施例３で作製したガラス基板上の絶縁ゲイ
ト型薄膜トランジスタの作製工程を示す。

【図８】基板のアルミニウムのパターンを示す。

【符号の説明】

１０１水槽１０２化成溶液１０３陽極側の基体１０４陽極酸化される金属（アルミニウムパターン）１０５陽極酸化物１０６陰極側の電極１０７コネクター１０８コネクター１０９直流電源２０１Ｏリング２０２Ｏリング２０３収縮材２０５Ｏリング２０６絶縁物２０７配線２０８電源２０９接触用ピン２１０閉空間２１１液面２１２対向壁４０１、４０３非陽極酸化領域４０２、４０４陽極酸化領域５０１基板５０２下地絶縁膜５０３、５０４島状半導体領域（シリコン）５０５ゲイト絶縁膜（酸化珪素）５０６〜５０９ゲイト電極・配線（アルミニウム）５１０〜５１３陽極酸化物（酸化アルミニウム）５１４、５１６Ｎ型不純物領域５１５Ｐ型不純物領域５１７層間絶縁物（酸化珪素）５１８画素電極（ＩＴＯ）５１９コンタクトホール５２０〜５２４金属配線（窒化チタン／アルミニウ
ム）７０１基板７０２下地膜７０３ゲイト電極部７０４ゲイト電極７０５陽極酸化アルミニウム７０６窒化珪素膜７０７Ｉ型アモルファスシリコン膜７０８保護膜７０９ｎ⁺アモルファスシリコン７１０ソース電極７１１ドレイン電極８０１基板７０１上のアルミニウムのパターン８０２接触領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小沼利光神奈川県厚木市長谷398番地株式会社半導体エネルギー研究所内 (56)参考文献実開昭59−9079（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01R 9/16 101 C25D 21/00 C25D 17/08

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】化成溶液中で陽極酸化物を形成する陽極酸
化装置であって、コネクター及び電源を有し、前記コネクターは、前記電源からの電力を供給するため
の導線に接続された端子と、前記端子の先端が陽極酸化
物を形成する基板に接触するように固定する手段と、前
記化成溶液から、前記端子及び当該端子の先端が前記基
板と接触する部分を隔絶する手段とを有し、前記導線は、少なくとも前記化成溶液に接するまたは接
する可能性のある領域において、絶縁物で覆われてお
り、前記固定する手段によって、前記端子の先端を前記基板
に押しつけて、前記基板を前記コネクターに固定するこ
とを特徴とする陽極酸化装置。
【請求項２】化成溶液中で陽極酸化物を形成する陽極酸
化装置であって、複数のコネクター及び一つの電源を有し、前記複数のコネクターは、それぞれ前記一つの電源から
の電力を供給するための導線に接続された端子と、前記
端子の先端が陽極酸化物を形成する基板に接触するよう
に固定する手段と、前記化成溶液から、前記端子及び当
該端子の先端が前記基板と接触する部分を隔絶する手段
とを有し、前記導線は、少なくとも前記化成溶液に接するまたは接
する可能性のある領域において、絶縁物で覆われてお
り、前記固定する手段によって、前記端子の先端を前記基板
に押しつけて、前記基板を前記複数のコネクターに固定
することを特徴とする陽極酸化装置。
【請求項３】化成溶液中で陽極酸化物を形成する陽極酸
化装置であって、複数のコネクター及び複数の電源を有し、前記複数のコネクターは、それぞれ、互いに異なる電源
に接続され、前記電源からの電力を供給するための導線
に接続された端子と、前記端子の先端が陽極酸化物を形
成する基板に接触するように固定する手段と、前記化成
溶液から、前記端子及び当該端子の先端が前記基板と接
触する部分を隔絶する手段とを有し、前記導線は、少なくとも前記化成溶液に接するまたは接
する可能性のある領域において、絶縁物で覆われてお
り、前記固定する手段によって、前記端子の先端を前記基板
に押しつけて、前記基板を前記複数のコネクターに固定
することを特徴とする陽極酸化装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれか一において、前
記端子及び当該端子の先端が接触する前記基板の被形成
面と前記化成溶液とを隔絶する手段は、ゴム、プラスチ
ック、ビニール及びセラミックスのいずれかの材料でな
ることを特徴とする陽極酸化装置。
【請求項５】請求項１乃至３のいずれか一において、前
記端子及び当該端子の先端が接触する前記基板の被形成
面と前記化成溶液とを隔絶する手段は、Ｏリングである
ことを特徴とする陽極酸化装置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれか一において、前
記導線を覆う絶縁物は、テフロン、シリコンゴム及びポ
リエチレンのいずれかの材料でなることを特徴とする陽
極酸化装置。
【請求項７】請求項１乃至６のいずれか一において、前
記端子の先端を被形成面に固定する手段は、スプリン
グ、天然ゴム、シリコンゴム及び発泡剤のいずれかの材
料でなることを特徴とする陽極酸化装置。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれか一に記載の陽極
酸化装置を用いて、基板上または基板上の絶縁膜もしく
は半導体膜上に形成された金属膜の表面に陽極酸化物を
形成することを特徴とする陽極酸化方法。
【請求項９】請求項１乃至８のいずれか一に記載の陽極
酸化装置を用いて基板上または基板上の絶縁膜もしくは
半導体膜上に形成された金属膜の表面に陽極酸化物を形
成する陽極酸化方法であって、前記金属膜及び前記コネ
クターを化成溶液中に配置し、前記金属膜の表面に陽極
酸化物を形成することを特徴とする陽極酸化方法。