JP2000328293A - 金属酸化物皮膜形成用化成液 - Google Patents
金属酸化物皮膜形成用化成液Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】金属の陽極酸化時に使用することによって、絶
縁性に優れ、ヒロックが発生しにくい酸化物皮膜を高ス
ループットで形成することができる化成液を提供するこ
と。 【解決手段】アルコール性水酸基を有する溶媒に、溶質
として芳香族カルボン酸の塩を溶解してなり、かつ水が
０．１〜５０重量％含まれる金属酸化物皮膜形成用化成
液。
縁性に優れ、ヒロックが発生しにくい酸化物皮膜を高ス
ループットで形成することができる化成液を提供するこ
と。 【解決手段】アルコール性水酸基を有する溶媒に、溶質
として芳香族カルボン酸の塩を溶解してなり、かつ水が
０．１〜５０重量％含まれる金属酸化物皮膜形成用化成
液。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属、特にアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金を陽極酸化することによ
って酸化物皮膜を形成する技術に関する。より具体的に
は、金属に酸化物皮膜を形成するための化成液、該化成
液を利用した酸化物皮膜の形成方法、および該化成液を
用いて表面に酸化物皮膜を形成した金属に関する。本発
明は、とくに液晶表示パネルの薄膜半導体（ＴＦＴ）素
子のゲート配線や集積回路の配線の化成処理に有効に利
用することができる。
ニウムまたはアルミニウム合金を陽極酸化することによ
って酸化物皮膜を形成する技術に関する。より具体的に
は、金属に酸化物皮膜を形成するための化成液、該化成
液を利用した酸化物皮膜の形成方法、および該化成液を
用いて表面に酸化物皮膜を形成した金属に関する。本発
明は、とくに液晶表示パネルの薄膜半導体（ＴＦＴ）素
子のゲート配線や集積回路の配線の化成処理に有効に利
用することができる。
【０００２】
【従来の技術】金属および合金は、その特徴的な性質を
利用して様々な工業的用途に供されている。特に、アル
ミニウムやアルミニウム合金等は比抵抗が小さいことか
ら、ＴＦＴ素子や集積回路の配線に効果的に使用されて
いる。これらの配線は、他の配線や電極との間で短絡し
ないようにするために表面に絶縁膜を形成しておくこと
が必要とされる。
利用して様々な工業的用途に供されている。特に、アル
ミニウムやアルミニウム合金等は比抵抗が小さいことか
ら、ＴＦＴ素子や集積回路の配線に効果的に使用されて
いる。これらの配線は、他の配線や電極との間で短絡し
ないようにするために表面に絶縁膜を形成しておくこと
が必要とされる。
【０００３】アルミニウムやアルミニウム合金等の表面
に絶縁膜を形成する方法として、陽極酸化による化成処
理法がある。この方法は、アルミニウムやアルミニウム
合金等の表面を化成液中で電気化学的に酸化することに
よって、その表面に酸化物皮膜を形成する方法である。
この方法は、基板の不均一性に起因する欠陥を修復する
機能を有するため、緻密で平滑な酸化物皮膜を簡単に形
成することができる点で優れている。このため化成処理
による酸化物皮膜形成法は、ＴＦＴ素子や集積回路の配
線製造工程において有効に利用されている。
に絶縁膜を形成する方法として、陽極酸化による化成処
理法がある。この方法は、アルミニウムやアルミニウム
合金等の表面を化成液中で電気化学的に酸化することに
よって、その表面に酸化物皮膜を形成する方法である。
この方法は、基板の不均一性に起因する欠陥を修復する
機能を有するため、緻密で平滑な酸化物皮膜を簡単に形
成することができる点で優れている。このため化成処理
による酸化物皮膜形成法は、ＴＦＴ素子や集積回路の配
線製造工程において有効に利用されている。
【０００４】アルミニウムやアルミニウム合金等の酸化
物皮膜形成に使用する化成液として、これまでに種々の
組成物が提案されている。例えば特開昭６１−１３３６
６２号公報では、１％ホウ酸アンモニウム水溶液、また
は３％酒石酸水溶液とプロピレングリコールとを１：３
で混合した化成液を使用している。また、特開平２−８
５８２６号公報では、３％酒石酸水溶液をエチレングリ
コールまたはプロピレングリコールで希釈し、アンモニ
ア水でｐＨを７程度に調整した化成液を使用している。
特開平６−２１６３８９号公報では、１％酒石酸アンモ
ニウム水溶液、１％アジピン酸アンモニウム水溶液、１
％シュウ酸アンモニウム水溶液または１％クエン酸アン
モニウム水溶液とエチレングリコールとを体積比３：７
で混合した化成液を使用している。特開平８−５０３０
４号公報では、３％酒石酸水溶液、１５％酢酸およびエ
チレングリコールを９：１：１０で混合した化成液を使
用している。特開平８−２８６２０９号公報では、四ホ
ウ酸アンモニウム、五ホウ酸アンモニウムおよびホウ酸
アンモニウムから選択された無機酸アンモニウム塩の水
溶液と、酒石酸アンモニウム、クエン酸アンモニウム、
アジピン酸アンモニウム、フタル酸アンモニウム、シュ
ウ酸アンモニウム、サリチル酸アンモニウムおよび炭酸
アンモニウムから選択された有機酸アンモニウム塩の水
溶液を化成液として使用している。
物皮膜形成に使用する化成液として、これまでに種々の
組成物が提案されている。例えば特開昭６１−１３３６
６２号公報では、１％ホウ酸アンモニウム水溶液、また
は３％酒石酸水溶液とプロピレングリコールとを１：３
で混合した化成液を使用している。また、特開平２−８
５８２６号公報では、３％酒石酸水溶液をエチレングリ
コールまたはプロピレングリコールで希釈し、アンモニ
ア水でｐＨを７程度に調整した化成液を使用している。
特開平６−２１６３８９号公報では、１％酒石酸アンモ
ニウム水溶液、１％アジピン酸アンモニウム水溶液、１
％シュウ酸アンモニウム水溶液または１％クエン酸アン
モニウム水溶液とエチレングリコールとを体積比３：７
で混合した化成液を使用している。特開平８−５０３０
４号公報では、３％酒石酸水溶液、１５％酢酸およびエ
チレングリコールを９：１：１０で混合した化成液を使
用している。特開平８−２８６２０９号公報では、四ホ
ウ酸アンモニウム、五ホウ酸アンモニウムおよびホウ酸
アンモニウムから選択された無機酸アンモニウム塩の水
溶液と、酒石酸アンモニウム、クエン酸アンモニウム、
アジピン酸アンモニウム、フタル酸アンモニウム、シュ
ウ酸アンモニウム、サリチル酸アンモニウムおよび炭酸
アンモニウムから選択された有機酸アンモニウム塩の水
溶液を化成液として使用している。
【０００５】このように従来から種々の化成液が提案さ
れているが、これらの化成液を使用して金属、特にアル
ミニウムやアルミニウム合金を陽極酸化しても十分な絶
縁性を有する酸化物皮膜を形成することはできない。こ
のため、絶縁破壊を防ぐためには、形成した酸化物皮膜
のうえに別の絶縁膜をさらに形成しなければならない。
特にＴＦＴ素子の製造に際しては、ＣＶＤ法によって酸
化物皮膜の上に厚いＳｉＮ膜を形成して絶縁性を補って
いる。ＣＶＤ法は高温で行うことから、このときにアル
ミニウム含有金属表面に生じているヒロックと呼ばれる
針状微小突起が成長してゲート絶縁膜を突き破り表示パ
ネルに欠陥を生じさせるという問題も派生している。ま
た、従来の化成液を用いた陽極酸化には、化成速度が遅
いという問題もある。化成速度を速めるためには化成電
流密度を必要以上に大きくしなければならないことか
ら、従来の化成液を使用してスループットを高めるには
限界があった。
れているが、これらの化成液を使用して金属、特にアル
ミニウムやアルミニウム合金を陽極酸化しても十分な絶
縁性を有する酸化物皮膜を形成することはできない。こ
のため、絶縁破壊を防ぐためには、形成した酸化物皮膜
のうえに別の絶縁膜をさらに形成しなければならない。
特にＴＦＴ素子の製造に際しては、ＣＶＤ法によって酸
化物皮膜の上に厚いＳｉＮ膜を形成して絶縁性を補って
いる。ＣＶＤ法は高温で行うことから、このときにアル
ミニウム含有金属表面に生じているヒロックと呼ばれる
針状微小突起が成長してゲート絶縁膜を突き破り表示パ
ネルに欠陥を生じさせるという問題も派生している。ま
た、従来の化成液を用いた陽極酸化には、化成速度が遅
いという問題もある。化成速度を速めるためには化成電
流密度を必要以上に大きくしなければならないことか
ら、従来の化成液を使用してスループットを高めるには
限界があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明はこれ
らの従来技術の問題点を解決することを課題とした。す
なわち本発明は、アルミニウムやアルミニウム合金をは
じめとする金属に十分な絶縁性を有する酸化物皮膜を形
成することができる新しい化成液を提供することを解決
すべき課題とした。また本発明は、化成速度が速くて、
陽極化成を含む工程のスループットを高めることができ
る化成液を提供することも解決すべき課題とした。さら
に本発明は、アルミニウムやアルミニウム合金などの金
属の陽極酸化に使用することによって、該金属表面のヒ
ロック発生を抑制することができる化成液を提供するこ
とをも解決すべき課題とした。併せて本発明は、高スル
ープットで絶縁性が良好な酸化物皮膜を形成する方法、
およびヒロック発生が抑制された高絶縁性酸化物皮膜を
有する金属を提供することも解決すべき課題とした。
らの従来技術の問題点を解決することを課題とした。す
なわち本発明は、アルミニウムやアルミニウム合金をは
じめとする金属に十分な絶縁性を有する酸化物皮膜を形
成することができる新しい化成液を提供することを解決
すべき課題とした。また本発明は、化成速度が速くて、
陽極化成を含む工程のスループットを高めることができ
る化成液を提供することも解決すべき課題とした。さら
に本発明は、アルミニウムやアルミニウム合金などの金
属の陽極酸化に使用することによって、該金属表面のヒ
ロック発生を抑制することができる化成液を提供するこ
とをも解決すべき課題とした。併せて本発明は、高スル
ープットで絶縁性が良好な酸化物皮膜を形成する方法、
およびヒロック発生が抑制された高絶縁性酸化物皮膜を
有する金属を提供することも解決すべき課題とした。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するために鋭意検討を進めた結果、アルコール性水
酸基を有する溶媒に芳香族カルボン酸の塩を溶解して調
製した水を含む化成液を使用して金属の陽極酸化を行え
ば、極めて良好な性質を有する酸化物皮膜を形成するこ
とができることを見出し、本発明を完成するに至った。
解決するために鋭意検討を進めた結果、アルコール性水
酸基を有する溶媒に芳香族カルボン酸の塩を溶解して調
製した水を含む化成液を使用して金属の陽極酸化を行え
ば、極めて良好な性質を有する酸化物皮膜を形成するこ
とができることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】すなわち本発明は、アルコール性水酸基を
有する溶媒に芳香族カルボン酸の塩を溶解してなり、か
つ水が０．１〜５０重量％含まれる金属酸化物皮膜形成
用化成液を提供するものである。溶媒としては、例えば
エチレングリコールおよびプロピレングリコールを使用
するのが好ましい。また、芳香族カルボン酸としてはサ
リチル酸、フタル酸、安息香酸またはγ−レゾルシン酸
を使用するのが好ましい。
有する溶媒に芳香族カルボン酸の塩を溶解してなり、か
つ水が０．１〜５０重量％含まれる金属酸化物皮膜形成
用化成液を提供するものである。溶媒としては、例えば
エチレングリコールおよびプロピレングリコールを使用
するのが好ましい。また、芳香族カルボン酸としてはサ
リチル酸、フタル酸、安息香酸またはγ−レゾルシン酸
を使用するのが好ましい。
【０００９】本発明は、上記化成液中で金属を陽極酸化
する工程を含む、金属酸化物皮膜の形成方法も提供す
る。この方法は、例えば基板上にパターニングされた金
属配線薄膜、特にＳｃ、Ｎｄ、Ｇｄなどの希土類元素を
含むアルミニウム合金をスパッタリングして得られた配
線薄膜に対して好ましく適用することができる。さらに
本発明は、これらの方法によって表面に酸化物皮膜を形
成した金属、特にアルミニウム合金を提供する。
する工程を含む、金属酸化物皮膜の形成方法も提供す
る。この方法は、例えば基板上にパターニングされた金
属配線薄膜、特にＳｃ、Ｎｄ、Ｇｄなどの希土類元素を
含むアルミニウム合金をスパッタリングして得られた配
線薄膜に対して好ましく適用することができる。さらに
本発明は、これらの方法によって表面に酸化物皮膜を形
成した金属、特にアルミニウム合金を提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下において、本発明の内容を詳
細に説明する。本発明の化成液は、芳香族カルボン酸の
塩を溶質として含有する。芳香族カルボン酸としては、
ベンゼン環、縮合ベンゼン環、非ベンゼン系芳香環、複
素芳香環等とカルボキシル基とを有する化合物を使用す
ることができる。本発明で使用することができるヘテロ
原子を含まない芳香族カルボン酸として、サリチル酸、
フタル酸、安息香酸、γ−レゾルシン酸、トルイル酸、
クミル酸、ｔ−ブチル安息香酸、アニシン酸、２，４−
クレソチン酸、桂皮酸、Ｎ−メチルアントラニル酸、ゲ
ンチシン酸、没食子酸およびｐ−ヒドロキシ安息香酸を
例示することができる。また、ヘテロ芳香族カルボン酸
として、ニコチン酸、２−フロイン酸、２−テノイン酸
およびヒドラジル安息香酸を例示することができる。さ
らに、本発明の所期の効果を阻害しない限り、カルボキ
シル基以外の官能基を有する芳香族カルボン酸も使用す
ることができる。例えば、ニトロ安息香酸、アントラニ
ル酸、モノメチルアミノ安息香酸およびジメチルアミノ
安息香酸のようにニトロ基やアミノ基を有する芳香族カ
ルボン酸を使用することもできる。本発明の化成液に
は、特にサリチル酸、フタル酸、安息香酸およびγ−レ
ゾルシン酸からなる群から選択される１以上の化合物を
使用するのが特に好ましい。
細に説明する。本発明の化成液は、芳香族カルボン酸の
塩を溶質として含有する。芳香族カルボン酸としては、
ベンゼン環、縮合ベンゼン環、非ベンゼン系芳香環、複
素芳香環等とカルボキシル基とを有する化合物を使用す
ることができる。本発明で使用することができるヘテロ
原子を含まない芳香族カルボン酸として、サリチル酸、
フタル酸、安息香酸、γ−レゾルシン酸、トルイル酸、
クミル酸、ｔ−ブチル安息香酸、アニシン酸、２，４−
クレソチン酸、桂皮酸、Ｎ−メチルアントラニル酸、ゲ
ンチシン酸、没食子酸およびｐ−ヒドロキシ安息香酸を
例示することができる。また、ヘテロ芳香族カルボン酸
として、ニコチン酸、２−フロイン酸、２−テノイン酸
およびヒドラジル安息香酸を例示することができる。さ
らに、本発明の所期の効果を阻害しない限り、カルボキ
シル基以外の官能基を有する芳香族カルボン酸も使用す
ることができる。例えば、ニトロ安息香酸、アントラニ
ル酸、モノメチルアミノ安息香酸およびジメチルアミノ
安息香酸のようにニトロ基やアミノ基を有する芳香族カ
ルボン酸を使用することもできる。本発明の化成液に
は、特にサリチル酸、フタル酸、安息香酸およびγ−レ
ゾルシン酸からなる群から選択される１以上の化合物を
使用するのが特に好ましい。
【００１１】これらの芳香族カルボン酸の塩を形成する
ための陽イオンは、特に制限されない。例えば、アンモ
ニウムイオン、アルカリ金属イオン、１、２、３または
４級アルキルアンモニウムイオン、ホスホニウムイオン
およびスルホニウムイオンなどを用いることができる。
中でも、アンモニウムイオンまたは１、２、３または４
級アルキルアンモニウムイオンを用いるのが好ましい。
アルキルアンモニウムイオンを用いる場合のアルキル基
の大きさは、溶媒への溶解性を考慮して選択することが
できる。通常は炭素数１〜４のアルキル基を選択する。
これらの溶質は１種を単独で使用してもよいし、２種以
上を組み合わせて使用してもよい。また、上記の溶質と
上記以外の溶質を組み合わせて使用してもよい。本発明
の化成液の溶質濃度は、０．０１〜３０重量％の範囲内
に設定するのが一般的であり、０．１〜２０重量％が好
ましく、１〜１５重量％の範囲内に設定するのがさらに
好ましい。なお、本明細書において「〜」は、その前後
に記載される数値を含む範囲を意味する。
ための陽イオンは、特に制限されない。例えば、アンモ
ニウムイオン、アルカリ金属イオン、１、２、３または
４級アルキルアンモニウムイオン、ホスホニウムイオン
およびスルホニウムイオンなどを用いることができる。
中でも、アンモニウムイオンまたは１、２、３または４
級アルキルアンモニウムイオンを用いるのが好ましい。
アルキルアンモニウムイオンを用いる場合のアルキル基
の大きさは、溶媒への溶解性を考慮して選択することが
できる。通常は炭素数１〜４のアルキル基を選択する。
これらの溶質は１種を単独で使用してもよいし、２種以
上を組み合わせて使用してもよい。また、上記の溶質と
上記以外の溶質を組み合わせて使用してもよい。本発明
の化成液の溶質濃度は、０．０１〜３０重量％の範囲内
に設定するのが一般的であり、０．１〜２０重量％が好
ましく、１〜１５重量％の範囲内に設定するのがさらに
好ましい。なお、本明細書において「〜」は、その前後
に記載される数値を含む範囲を意味する。
【００１２】本発明の化成液には、溶媒としてアルコー
ル性水酸基を有する化合物を使用する。本発明では、ア
ルコール性水酸基を有する化合物であればその種類を問
わず溶媒として使用することができる。中でも好ましい
溶媒は、アルコール性水酸基を有する脂肪族アルコール
である。例えば、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、イソプロパノール等の１価アルコール；エチレング
リコール、プロピレングリコール等の２価アルコール；
３価以上の多価アルコールを使用することができる。ま
た、分子内にアルコール性水酸基以外の官能基を有する
溶媒も、本発明の所期の効果を阻害しない限り使用する
ことができる。例えば、メチルセロソルブやセロソルブ
等のようにアルコール性水酸基とともにアルコキシ基を
有する溶媒も使用することができる。
ル性水酸基を有する化合物を使用する。本発明では、ア
ルコール性水酸基を有する化合物であればその種類を問
わず溶媒として使用することができる。中でも好ましい
溶媒は、アルコール性水酸基を有する脂肪族アルコール
である。例えば、メタノール、エタノール、プロパノー
ル、イソプロパノール等の１価アルコール；エチレング
リコール、プロピレングリコール等の２価アルコール；
３価以上の多価アルコールを使用することができる。ま
た、分子内にアルコール性水酸基以外の官能基を有する
溶媒も、本発明の所期の効果を阻害しない限り使用する
ことができる。例えば、メチルセロソルブやセロソルブ
等のようにアルコール性水酸基とともにアルコキシ基を
有する溶媒も使用することができる。
【００１３】これらの溶媒は１種を単独で使用してもよ
いし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。本発明
の化成液にとって好ましい溶媒は、炭素数１〜８の溶媒
であり、特に好ましい溶媒はエチレングリコールおよび
プロピレングリコールの単独または混合溶媒である。本
発明の化成液には、水が０．１〜５０重量％含まれてい
る。水の含有量は、０．１〜３０重量％であることが好
ましく、０．１〜２０重量％であることがより好まし
く、１〜１５重量％であることがさらにより好ましく、
３〜１５重量％であることが特に好ましい。本発明の化
成液を調製するに際して、水を添加する方法は特に制限
されない。例えば、水を含む上記溶媒に上記溶質を溶解
することにより本発明の化成液を調製してもよいし、上
記溶媒に上記溶質を溶解した後に水を添加して本発明の
化成液を調製してもよい。更には、酸と塩基とを反応さ
せて上記溶質を生成させる際に副生する水を利用して本
発明の化成液を調製してもよい。また、これらの方法を
組み合わせてもよい。
いし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。本発明
の化成液にとって好ましい溶媒は、炭素数１〜８の溶媒
であり、特に好ましい溶媒はエチレングリコールおよび
プロピレングリコールの単独または混合溶媒である。本
発明の化成液には、水が０．１〜５０重量％含まれてい
る。水の含有量は、０．１〜３０重量％であることが好
ましく、０．１〜２０重量％であることがより好まし
く、１〜１５重量％であることがさらにより好ましく、
３〜１５重量％であることが特に好ましい。本発明の化
成液を調製するに際して、水を添加する方法は特に制限
されない。例えば、水を含む上記溶媒に上記溶質を溶解
することにより本発明の化成液を調製してもよいし、上
記溶媒に上記溶質を溶解した後に水を添加して本発明の
化成液を調製してもよい。更には、酸と塩基とを反応さ
せて上記溶質を生成させる際に副生する水を利用して本
発明の化成液を調製してもよい。また、これらの方法を
組み合わせてもよい。
【００１４】本発明の化成液は、金属の陽極酸化に有効
に利用することができる。従来から使用されている典型
的な水溶液系化成液では、金属に良好な性質を有する酸
化物皮膜を形成することができなかったが、本発明の化
成液を用いれば優れた酸化物皮膜を形成することができ
る。すなわち、本発明の化成液を用いて金属を陽極酸化
すれば、従来の化成液を用いて陽極酸化した場合に比べ
て絶縁性が高い酸化物皮膜を形成することができる。ま
た本発明の化成液を用いて陽極酸化すれば、従来の化成
液に比べて定電流化成に要する時間が短くて済むため高
スループットで製造することができる。さらに、本発明
の化成液を用いて酸化物皮膜を形成しておけば、その後
の工程における高温処理によるヒロックの発生と成長を
抑制することもできる。したがって、本発明の化成液を
用いれば耐電圧が高い酸化物皮膜を効率良く形成するこ
とができる。また、本発明の化成液を用いて形成される
酸化物皮膜は、不純物遮断性皮膜、配線や基板の保護皮
膜、防食皮膜、着色皮膜、吸湿性皮膜としても機能しう
るものである。
に利用することができる。従来から使用されている典型
的な水溶液系化成液では、金属に良好な性質を有する酸
化物皮膜を形成することができなかったが、本発明の化
成液を用いれば優れた酸化物皮膜を形成することができ
る。すなわち、本発明の化成液を用いて金属を陽極酸化
すれば、従来の化成液を用いて陽極酸化した場合に比べ
て絶縁性が高い酸化物皮膜を形成することができる。ま
た本発明の化成液を用いて陽極酸化すれば、従来の化成
液に比べて定電流化成に要する時間が短くて済むため高
スループットで製造することができる。さらに、本発明
の化成液を用いて酸化物皮膜を形成しておけば、その後
の工程における高温処理によるヒロックの発生と成長を
抑制することもできる。したがって、本発明の化成液を
用いれば耐電圧が高い酸化物皮膜を効率良く形成するこ
とができる。また、本発明の化成液を用いて形成される
酸化物皮膜は、不純物遮断性皮膜、配線や基板の保護皮
膜、防食皮膜、着色皮膜、吸湿性皮膜としても機能しう
るものである。
【００１５】いかなる理論にも拘泥するものではない
が、このような本発明の優れた効果はアルコール性水酸
基を有する溶媒の作用によって化成時に化成液中の溶質
または溶媒が酸化物皮膜の中に微量取り込まれることに
よって生じるものと考えられる。特に溶質または溶媒を
構成する炭素原子が酸化物皮膜に取り込まれることが、
絶縁性、耐電圧およびヒロック抑制性を高めているもの
と考えられる。
が、このような本発明の優れた効果はアルコール性水酸
基を有する溶媒の作用によって化成時に化成液中の溶質
または溶媒が酸化物皮膜の中に微量取り込まれることに
よって生じるものと考えられる。特に溶質または溶媒を
構成する炭素原子が酸化物皮膜に取り込まれることが、
絶縁性、耐電圧およびヒロック抑制性を高めているもの
と考えられる。
【００１６】本発明の化成液を用いて金属を陽極酸化す
る条件は、特に制限されない。陽極酸化時の温度は、化
成液が安定に液体として存在する温度範囲に限定され、
一般的に−２０〜１５０℃の範囲内であり、好ましくは
１０〜１００℃の範囲内である。陽極酸化時の電流およ
び電圧の制御方法は特に限定されず、金属表面に酸化物
皮膜が形成される条件を適宜組み合わせることができ
る。通常は、あらかじめ定められた化成電圧（Ｖｆ）ま
で定電流で化成し、化成電圧に達した後にその電圧に一
定時間保持して陽極酸化する。この際の電流密度は０．
００１〜１００ｍＡ／ｃｍ2の範囲内にし、好ましくは
０．０１〜１０ｍＡ／ｃｍ2の範囲内にする。また、Ｖ
ｆは通常２０〜２００Ｖの範囲内に設定し、好ましくは
５０〜１５０Ｖの範囲内にする。なお、化成電圧に至る
まで直流電源の代わりにピーク電流値が一定の交流を使
用し、化成電圧に達したところで直流電圧に切り替えて
一定時間保持する方法を採用してもよい。
る条件は、特に制限されない。陽極酸化時の温度は、化
成液が安定に液体として存在する温度範囲に限定され、
一般的に−２０〜１５０℃の範囲内であり、好ましくは
１０〜１００℃の範囲内である。陽極酸化時の電流およ
び電圧の制御方法は特に限定されず、金属表面に酸化物
皮膜が形成される条件を適宜組み合わせることができ
る。通常は、あらかじめ定められた化成電圧（Ｖｆ）ま
で定電流で化成し、化成電圧に達した後にその電圧に一
定時間保持して陽極酸化する。この際の電流密度は０．
００１〜１００ｍＡ／ｃｍ2の範囲内にし、好ましくは
０．０１〜１０ｍＡ／ｃｍ2の範囲内にする。また、Ｖ
ｆは通常２０〜２００Ｖの範囲内に設定し、好ましくは
５０〜１５０Ｖの範囲内にする。なお、化成電圧に至る
まで直流電源の代わりにピーク電流値が一定の交流を使
用し、化成電圧に達したところで直流電圧に切り替えて
一定時間保持する方法を採用してもよい。
【００１７】また、本発明の化成液を用いた陽極酸化
は、金属の全体にわたって行ってもよいし、その一部の
みに行ってもよい。金属の一部にのみ酸化物皮膜を形成
する場合は、フォトレジストなどの方法によってあらか
じめ陽極酸化すべき部分を選択しておく。本発明の化成
液を用いて陽極酸化した金属は、さらに酸化物皮膜の絶
縁性を高めるために熱処理してもよい。例えば、２００
〜５００℃程度に加熱することによって絶縁性を高める
ことができる。
は、金属の全体にわたって行ってもよいし、その一部の
みに行ってもよい。金属の一部にのみ酸化物皮膜を形成
する場合は、フォトレジストなどの方法によってあらか
じめ陽極酸化すべき部分を選択しておく。本発明の化成
液を用いて陽極酸化した金属は、さらに酸化物皮膜の絶
縁性を高めるために熱処理してもよい。例えば、２００
〜５００℃程度に加熱することによって絶縁性を高める
ことができる。
【００１８】また、陽極酸化によって形成した酸化物皮
膜以外の絶縁膜を形成することによって、さらに絶縁性
を強化してもよい。例えば、ＴＦＴ素子においてはＳｉ
Ｎ膜やＳｉＯ2膜を形成することができる。これらの膜
は２００℃以上の高温で形成するが、このような高温下
においても本発明の化成液で酸化物皮膜を形成している
限りヒロックの発生は抑制される。
膜以外の絶縁膜を形成することによって、さらに絶縁性
を強化してもよい。例えば、ＴＦＴ素子においてはＳｉ
Ｎ膜やＳｉＯ2膜を形成することができる。これらの膜
は２００℃以上の高温で形成するが、このような高温下
においても本発明の化成液で酸化物皮膜を形成している
限りヒロックの発生は抑制される。
【００１９】本発明の化成液を用いれば、金属を広く陽
極酸化することができる。対象となる金属として、例え
ばアルミニウムまたはアルミニウム合金を挙げることが
できる。アルミニウム合金の場合、アルミニウムと組み
合わせる金属の種類と数は特に制限されない。したがっ
て、ＴＦＴ素子や集積回路の配線に用いることができる
アルミニウムまたはアルミニウム合金はすべて本発明の
化成液によって有効に陽極酸化することができる。
極酸化することができる。対象となる金属として、例え
ばアルミニウムまたはアルミニウム合金を挙げることが
できる。アルミニウム合金の場合、アルミニウムと組み
合わせる金属の種類と数は特に制限されない。したがっ
て、ＴＦＴ素子や集積回路の配線に用いることができる
アルミニウムまたはアルミニウム合金はすべて本発明の
化成液によって有効に陽極酸化することができる。
【００２０】純粋アルミニウムは比較的高活性でヒロッ
クが発生しやすいことから、アルミニウム以外の元素を
微量含有する合金が配線材料として好ましく使用され
る。例えば、アルミニウムにＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ等の希土類元素を混合した
合金（特開平８−２５０４９４号公報）が用いられる。
本発明の化成液は、このような希土類元素を含むアルミ
ニウム合金、好ましくはＳｃ、ＮｄまたはＧｄを含むア
ルミニウム合金、特に好ましくはＮｄを含むアルミニウ
ム合金に対して好適に用いることができる。アルミニウ
ム合金中における希土類元素の含有量は特に制限されな
いが、一般に１０原子％以下、好ましくは６原子％以
下、特に好ましくは０．０５〜３原子％の範囲内であ
る。
クが発生しやすいことから、アルミニウム以外の元素を
微量含有する合金が配線材料として好ましく使用され
る。例えば、アルミニウムにＳｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｐｒ、Ｎ
ｄ、Ｇｄ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ等の希土類元素を混合した
合金（特開平８−２５０４９４号公報）が用いられる。
本発明の化成液は、このような希土類元素を含むアルミ
ニウム合金、好ましくはＳｃ、ＮｄまたはＧｄを含むア
ルミニウム合金、特に好ましくはＮｄを含むアルミニウ
ム合金に対して好適に用いることができる。アルミニウ
ム合金中における希土類元素の含有量は特に制限されな
いが、一般に１０原子％以下、好ましくは６原子％以
下、特に好ましくは０．０５〜３原子％の範囲内であ
る。
【００２１】本発明の化成液は、上記合金以外に、Ｓ
ｉ、Ｃｕ、Ｐｄを混合した合金、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ等のバルブ金属を混合した合金（特
開平８−２８６２０９号公報）などにも使用することが
できる。アルミニウムにこれらの元素を添加すると一般
に電気抵抗が著しく増大する。このためこれらの元素の
添加量は０．０１〜３％程度にとどめ、電気抵抗を通常
１０μΩ・ｃｍ以下、好ましくは５μΩ・ｃｍ以下にす
るのが一般的である。また、添加金属とアルミニウムと
を混合した後に３００〜４５０℃程度に加熱することに
よって添加金属とアルミニウムとの金属間化合物として
析出させたものについても、本発明の化成液を使用する
ことができる。
ｉ、Ｃｕ、Ｐｄを混合した合金、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｎｂ、Ｗ、Ｍｏ等のバルブ金属を混合した合金（特
開平８−２８６２０９号公報）などにも使用することが
できる。アルミニウムにこれらの元素を添加すると一般
に電気抵抗が著しく増大する。このためこれらの元素の
添加量は０．０１〜３％程度にとどめ、電気抵抗を通常
１０μΩ・ｃｍ以下、好ましくは５μΩ・ｃｍ以下にす
るのが一般的である。また、添加金属とアルミニウムと
を混合した後に３００〜４５０℃程度に加熱することに
よって添加金属とアルミニウムとの金属間化合物として
析出させたものについても、本発明の化成液を使用する
ことができる。
【００２２】本発明の化成液を用いた酸化物皮膜形成方
法は、様々な技術分野において広く利用することができ
る。例えば、耐食性や耐候性を持たせることを目的とし
て、航空機、船舶、車両、建築物などの構造材料、家庭
用品、光学機器などに利用することができる。また、電
気的、電子的、磁気的特性を持たせることを目的とし
て、アルマイト電線、プリント配電基板、電解コンデン
サ−、磁気記録ディスク、スイッチング素子、湿度セン
サーなどに利用することもできる。また、光、熱的特性
を持たせることを目的として、太陽熱吸収板、反射板、
多色アルマイト、感光性アルマイト、発光素子、蛍光素
子、ＩＣ放熱板などに利用することもできる。また、特
定の機械的性質を持たせることを目的として、潤滑アル
マイト、硬質アルマイト、スピーカー振動板などに利用
することもできる。さらに、印刷、装飾、デザイン上の
特徴を持たせることを目的として、ＰＳ印刷板、ネーム
プレート、装飾パネル、転写ドラムなどに利用すること
もできる。その他に、触媒、調湿アルマイト、吸着剤、
イオン選択透過膜、濾過膜に利用することもできる。
法は、様々な技術分野において広く利用することができ
る。例えば、耐食性や耐候性を持たせることを目的とし
て、航空機、船舶、車両、建築物などの構造材料、家庭
用品、光学機器などに利用することができる。また、電
気的、電子的、磁気的特性を持たせることを目的とし
て、アルマイト電線、プリント配電基板、電解コンデン
サ−、磁気記録ディスク、スイッチング素子、湿度セン
サーなどに利用することもできる。また、光、熱的特性
を持たせることを目的として、太陽熱吸収板、反射板、
多色アルマイト、感光性アルマイト、発光素子、蛍光素
子、ＩＣ放熱板などに利用することもできる。また、特
定の機械的性質を持たせることを目的として、潤滑アル
マイト、硬質アルマイト、スピーカー振動板などに利用
することもできる。さらに、印刷、装飾、デザイン上の
特徴を持たせることを目的として、ＰＳ印刷板、ネーム
プレート、装飾パネル、転写ドラムなどに利用すること
もできる。その他に、触媒、調湿アルマイト、吸着剤、
イオン選択透過膜、濾過膜に利用することもできる。
【００２３】本発明の化成液を用いた酸化物皮膜形成方
法は、ＴＦＴ素子や集積回路の配線のように酸化物皮膜
に高い絶縁性が要求される場合に特に有用である。中で
も液晶表示素子に用いられるＴＦＴ素子のゲート配線の
絶縁膜形成に利用すれば極めて効果的である。現在実用
化されているＴＦＴ素子には、ゲート配線の積層順序に
より、図１に示すボトムゲート型と、図２に示すトップ
ゲート型の２種類がある。本発明はいずれの構造のＴＦ
Ｔ素子にも利用しうるが、陽極酸化を行うためにボトム
ゲート型により有効に適用される。また、ヒロックを抑
制することが求められるトップゲート型の配線等にも有
効に利用することができる。
法は、ＴＦＴ素子や集積回路の配線のように酸化物皮膜
に高い絶縁性が要求される場合に特に有用である。中で
も液晶表示素子に用いられるＴＦＴ素子のゲート配線の
絶縁膜形成に利用すれば極めて効果的である。現在実用
化されているＴＦＴ素子には、ゲート配線の積層順序に
より、図１に示すボトムゲート型と、図２に示すトップ
ゲート型の２種類がある。本発明はいずれの構造のＴＦ
Ｔ素子にも利用しうるが、陽極酸化を行うためにボトム
ゲート型により有効に適用される。また、ヒロックを抑
制することが求められるトップゲート型の配線等にも有
効に利用することができる。
【００２４】図１に示すボトムゲート型ＴＦＴ素子を製
造するには、まず通常無アルカリガラスでできた基板１
上にゲート配線（ゲート電極）２をスパッタリング法で
堆積しパターニングする。このとき堆積するゲート配線
が、次の工程で陽極酸化する金属になる。したがって本
発明では、通常は純粋アルミニウム、または上記の希土
類金属含有金属、バルブ金属、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｐｄ等を微
量含有するアルミニウム合金をゲート配線として堆積す
る。その後、本発明の化成液を用いて陽極酸化すること
によって、ゲート電極２の表面に絶縁性に優れた酸化物
皮膜３を形成し、必要に応じて熱処理を行って皮膜を安
定化させる。さらにゲート電極と半導体層との間の絶縁
性を高める必要があるときには、ＣＶＤ法によってＳｉ
Ｎ膜を堆積し、ゲート絶縁膜４を形成する。このとき酸
化物皮膜３の熱処理やＣＶＤによる高温下でも、ヒロッ
クの発生および成長は抑制される。ゲート絶縁膜４の上
にはさらに半導体層５を形成する。半導体層には従来よ
り４５０℃以上で熱処理した非晶質または多結晶のシリ
コン膜が用いられてきたが、最近では、３５０℃以下の
低温で熱処理した多結晶シリコン膜が開発されている。
最後に、半導体層５の上にソース電極６およびドレイン
電極７を形成することによってＴＦＴ素子を製造するこ
とができる。
造するには、まず通常無アルカリガラスでできた基板１
上にゲート配線（ゲート電極）２をスパッタリング法で
堆積しパターニングする。このとき堆積するゲート配線
が、次の工程で陽極酸化する金属になる。したがって本
発明では、通常は純粋アルミニウム、または上記の希土
類金属含有金属、バルブ金属、Ｓｉ、Ｃｕ、Ｐｄ等を微
量含有するアルミニウム合金をゲート配線として堆積す
る。その後、本発明の化成液を用いて陽極酸化すること
によって、ゲート電極２の表面に絶縁性に優れた酸化物
皮膜３を形成し、必要に応じて熱処理を行って皮膜を安
定化させる。さらにゲート電極と半導体層との間の絶縁
性を高める必要があるときには、ＣＶＤ法によってＳｉ
Ｎ膜を堆積し、ゲート絶縁膜４を形成する。このとき酸
化物皮膜３の熱処理やＣＶＤによる高温下でも、ヒロッ
クの発生および成長は抑制される。ゲート絶縁膜４の上
にはさらに半導体層５を形成する。半導体層には従来よ
り４５０℃以上で熱処理した非晶質または多結晶のシリ
コン膜が用いられてきたが、最近では、３５０℃以下の
低温で熱処理した多結晶シリコン膜が開発されている。
最後に、半導体層５の上にソース電極６およびドレイン
電極７を形成することによってＴＦＴ素子を製造するこ
とができる。
【００２５】
【実施例】以下に実施例を挙げて本発明をさらに具体的
に説明する。以下の実施例に示す成分、割合、操作手順
等は、本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更するこ
とができる。したがって、本発明の範囲は以下の実施例
に示す具体例に制限されるものではない。
に説明する。以下の実施例に示す成分、割合、操作手順
等は、本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更するこ
とができる。したがって、本発明の範囲は以下の実施例
に示す具体例に制限されるものではない。
【００２６】（実施例１）ガラス基板上に厚さ約４００
ｎｍの合金薄膜（９０重量％Ａｌ、１０重量％Ｎｄ）を
スパッタリング法により堆積した。この薄膜を表１に記
載される各化成液中にて電流密度１ｍＡ／ｃｍ2で１０
０Ｖまで定電流化成し、その後約２時間定電圧化成する
ことによって、酸化物皮膜を形成した。このときの定電
流化成に要した時間を表１に示した。さらに、窒素雰囲
気下にて３００℃で熱処理を行なって皮膜を安定化させ
た。その後、スパッタリング法によりＡｌを約４００ｎ
ｍ堆積して電極薄膜を形成し、１ｍｍφのパターンを有
するＭＩＭ型素子を作成した。このＭＩＭ型素子の合金
薄膜をグラウンドとし、Ａｌ薄膜を作用電極として、０
Ｖから１Ｖ刻みで電圧を印加して漏れ電流を測定した。
両電極間に１００ｍＡ以上の電流が流れた電圧を耐電圧
として記録した。結果を表１に示す。なお、顕微鏡観察
を行ったところ、各酸化物皮膜にヒロックはほとんど認
められなかった。
ｎｍの合金薄膜（９０重量％Ａｌ、１０重量％Ｎｄ）を
スパッタリング法により堆積した。この薄膜を表１に記
載される各化成液中にて電流密度１ｍＡ／ｃｍ2で１０
０Ｖまで定電流化成し、その後約２時間定電圧化成する
ことによって、酸化物皮膜を形成した。このときの定電
流化成に要した時間を表１に示した。さらに、窒素雰囲
気下にて３００℃で熱処理を行なって皮膜を安定化させ
た。その後、スパッタリング法によりＡｌを約４００ｎ
ｍ堆積して電極薄膜を形成し、１ｍｍφのパターンを有
するＭＩＭ型素子を作成した。このＭＩＭ型素子の合金
薄膜をグラウンドとし、Ａｌ薄膜を作用電極として、０
Ｖから１Ｖ刻みで電圧を印加して漏れ電流を測定した。
両電極間に１００ｍＡ以上の電流が流れた電圧を耐電圧
として記録した。結果を表１に示す。なお、顕微鏡観察
を行ったところ、各酸化物皮膜にヒロックはほとんど認
められなかった。
【００２７】
【表１】
【００２８】
【発明の効果】表１から明らかなように、本発明の化成
液を用いた場合は従来の化成液を用いた場合に比べて形
成される酸化物皮膜の絶縁性が高く、定電流化成に要す
る時間が短い。また、本発明の化成液を用いて形成した
酸化物皮膜は、その後の高温処理においてもヒロックの
成長を阻止することができる。このため、本発明の化成
液を用いれば、絶縁性が高くてヒロックを有効に抑制し
うる酸化物皮膜を高スループットで製造することができ
る。本発明の化成液は、金属、特にアルミニウムまたは
アルミニウム合金の陽極酸化が必要とされる製品および
部品に広く利用することが可能である。特にＴＦＴ素子
のゲート配線の絶縁膜形成に利用すれば、ＳｉＮ絶縁膜
を不要または薄くすることができるうえ、素子の信頼性
も高めることができる。また、集積回路の配線に利用し
た場合も、絶縁耐圧を高くすることができるため信頼性
を高めることができる。
液を用いた場合は従来の化成液を用いた場合に比べて形
成される酸化物皮膜の絶縁性が高く、定電流化成に要す
る時間が短い。また、本発明の化成液を用いて形成した
酸化物皮膜は、その後の高温処理においてもヒロックの
成長を阻止することができる。このため、本発明の化成
液を用いれば、絶縁性が高くてヒロックを有効に抑制し
うる酸化物皮膜を高スループットで製造することができ
る。本発明の化成液は、金属、特にアルミニウムまたは
アルミニウム合金の陽極酸化が必要とされる製品および
部品に広く利用することが可能である。特にＴＦＴ素子
のゲート配線の絶縁膜形成に利用すれば、ＳｉＮ絶縁膜
を不要または薄くすることができるうえ、素子の信頼性
も高めることができる。また、集積回路の配線に利用し
た場合も、絶縁耐圧を高くすることができるため信頼性
を高めることができる。
【図１】 ボトムゲート型ＴＦＴ素子の断面図である。
【図２】 トップゲート型ＴＦＴ素子の断面図である。
１： 基板 ２： ゲート電極 ３： 酸化物皮膜 ４： ゲート絶縁膜 ５： 半導体層 ６： ソース電極 ７： ドレイン電極
Claims (10)
- 【請求項１】 アルコール性水酸基を有する溶媒に、溶
質として芳香族カルボン酸の塩を溶解してなり、かつ水
が０．１〜５０重量％含まれる金属酸化物皮膜形成用化
成液。 - 【請求項２】 前記溶媒がエチレングリコールまたはプ
ロピレングリコールである請求項１記載の化成液。 - 【請求項３】 前記芳香族カルボン酸が、サリチル酸、
フタル酸、安息香酸およびγ−レゾルシン酸からなる群
から選択される１以上の化合物である請求項２記載の化
成液。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかに記載の化成液
中で金属を陽極酸化する工程を含む、金属酸化物皮膜の
形成方法。 - 【請求項５】 前記金属が基板上にパターニングされた
金属配線薄膜である、請求項４記載の形成方法。 - 【請求項６】 前記金属薄膜配線が、アルミニウムまた
はアルミニウム合金のスパッタリングにより得られたも
のである請求項５記載の形成方法。 - 【請求項７】 前記金属薄膜配線が、希土類元素を含む
アルミニウム合金が基板上にパターニングされた配線で
ある請求項５または６記載の形成方法。 - 【請求項８】 前記希土類元素がＳｃ、ＮｄおよびＧｄ
からなる群から選択される１以上の元素である請求項７
記載の形成方法。 - 【請求項９】 請求項４〜８のいずれかの方法によって
表面に酸化物皮膜を形成した金属。 - 【請求項１０】 請求項４〜８のいずれかの方法によっ
て表面に酸化物皮膜を形成したアルミニウム合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13515699A JP3997035B2 (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 金属酸化物皮膜形成用化成液 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13515699A JP3997035B2 (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 金属酸化物皮膜形成用化成液 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000328293A true JP2000328293A (ja) | 2000-11-28 |
| JP3997035B2 JP3997035B2 (ja) | 2007-10-24 |
Family
ID=15145133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13515699A Expired - Fee Related JP3997035B2 (ja) | 1999-05-17 | 1999-05-17 | 金属酸化物皮膜形成用化成液 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3997035B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005232487A (ja) * | 2004-02-17 | 2005-09-02 | Kanagawa Acad Of Sci & Technol | 陽極酸化ポーラスアルミナおよびその製造方法 |
| JP2010090423A (ja) * | 2008-10-07 | 2010-04-22 | Kaneka Corp | 水を添加したイオン液体を用いる弁金属の陽極酸化皮膜形成方法 |
| US7906004B2 (en) | 2004-10-12 | 2011-03-15 | Mitsubishi Chemical Corporation | Method of forming oxide film by anodically oxidizing in an electrolyte solution |
-
1999
- 1999-05-17 JP JP13515699A patent/JP3997035B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005232487A (ja) * | 2004-02-17 | 2005-09-02 | Kanagawa Acad Of Sci & Technol | 陽極酸化ポーラスアルミナおよびその製造方法 |
| JP4623977B2 (ja) * | 2004-02-17 | 2011-02-02 | 財団法人神奈川科学技術アカデミー | 陽極酸化ポーラスアルミナおよびその製造方法 |
| US7906004B2 (en) | 2004-10-12 | 2011-03-15 | Mitsubishi Chemical Corporation | Method of forming oxide film by anodically oxidizing in an electrolyte solution |
| JP2010090423A (ja) * | 2008-10-07 | 2010-04-22 | Kaneka Corp | 水を添加したイオン液体を用いる弁金属の陽極酸化皮膜形成方法 |
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|---|---|
| JP3997035B2 (ja) | 2007-10-24 |
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