JPH02234431A - 薄膜パターンの陽極酸化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は薄膜集積回路の配線形式において，陽極酸化に
より発生する断線を防止する製造方法に関する． 〔従来の技術〕 従来の陽極酸化によるＡＱｚＯｓ被膜の形成は、電解液
として酸性浴（しゆう酸，クロム酸，ホウ酸），アルカ
リ性浴（リン酸ナトリウム，アンモニアーフツ化物）を
使用し，陽極に酸化したい試料（ＡＱ　，Ｔ　ａ　，Ｔ
　ｉなと）を，陰極に白金電極を設置する．この状態で
電圧を印加し，電気分解により酸素を発生させ、金属面
を酸化して被膜を形成する．この時，印加電極部分が直
接電解液に触れないように，有機物などの絶縁物により
上記電極部を被覆する必要がある．この被覆が悪いと、
液と電極とが直接触れるため、電流がこの部分で流れて
しまい、所望とする部分に陽極酸化を施すことができな
くなる． 〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術は印加電極の被覆に有機物を使用していた
．この有機物の被膜は、微細パターンなどの選択陽極酸
化には有効である．しかし，上記有機被膜は処理温度，
薄厚などにより接着性が弱くなる．陽極酸化中に、上記
被膜が部分的に剥離すると、電圧がその剥離によって露
出された新しい金属部分に集中的に加わり，溶断などの
欠陥発生の原因となる．この傾向は、印加電圧が高くな
るほど顕著になる． 第３図にこれを示す．ａ）は有機物５でカバーされた境
界部分７とＡｌ配線部分を示す．ｂは有機物５の一部分
が剥離し、その部分のＡΩ配線２が溶断８を生じたもの
である．なお，９はＡＩｌ金属配線部、１０はＡｎの陽
極酸化部を示す。

薄膜多層配線などにおける陽極酸化の従来技術を第４図
に示す． ガラス基板１の表面にスバツタ、蒸着などによりＡＱ２
（他に陽極酸化可能な金＠Ｔａ＋’ｌ’ｉｔＭｏなどで
も良い）を堆積する（ａ）。この金属膜２の上にホトレ
ジスト膜３を形成し，ホトエッチングによりパターン化
する（ｂ）．すなわち、図のように、パターン化された
配線２の部分に選択的にホトレジスト膜３を形成する。

次いでこの基板を電解液（しゆう酸化溶液，又は酒石酸
：エチレングリコール液）を入れ、陽極側に基板をセッ
トし、陰極側に白金板を使用して定電流により所定の電
圧になるまで電解を行なう。

この化成中に、電解液やＡＱ面の汚染などによりホトレ
ジスト膜の一部が剥離すると、前記第３図のように，そ
の部分に新しい金属面が露出し，その部分に電界集中が
起こる．この時、電圧が高い（ＩＯＯＶ前後）ほどＡＱ
配線溶断８が大きくなる． また上記金属がアルミニウムの場合、陽極酸化により形
成されるアルミニウムの酸化膜（以下Ａ　Ｑ　ｚ　Ｏ　
ａと記す）は、表面から上下方向に成長する．そのため
に、ホトレジスト膜３の端部７では、ホトレジスト膜の
下部にＡＱの酸化膜が成長し、ホトレジスト膜をもち上
げる働きをする．これをｄ）に示す． また電極液中の時間が長いほどボトレジスＩ・膜の接着
力が弱くなり、端部７から剥離が起りやすくなる． 本発明は、上記ホトレジストなどの有機物の剥離により
発生する金属配線の溶断を防ぐことを目的とした陽極酸
化方法を提供する． （課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために，本発明は、陽極酸化する部
分と有機物被膜でカバーする境界部分とにあらかじめ絶
縁性の別の被膜を選択的にパターン形成し、この絶縁性
の被膜の上部に所望の陽極酸化用パターンを有機物で形
成することにより、有機物パターンの端部を二重構造と
したものである． 〔作用〕 ホトレジスト膜などの有機物膜の下部に形成された絶縁
性の被膜は、陽極酸化中に剥離が発生しその部分に新し
い金属而が露出するのを防ぎ従来問題となっていたホ１
・レジスト膜剥離による電界集中に起因する金属配線の
溶断を防止する．〔実施例〕 以下、本発明の一実施例を第１図により説明する． ガラス基板１の上にスパッタリングまたは蒸着などによ
りＡｎを堆積する（この場合、ＡＩ２以外に陽極酸化可
能な金属例えばタンタル，チタン，モリブデン，シリコ
ンなどでも良い事はいうまでもない）．ホトエッチング
技術によりＡΩ配線パターン２を形成する．このＡΩ配
線の所定位置にホトレジストパターン３を形成する（第
１図ａ）．この状態で、第１回の陽極酸化を行ない、ホ
トレジスト膜３を除去する。電解掖は３％酒石酸とエチ
レングリコールを１゛：９の割合で混合したものを使用
した．ＰＨは７前後である．陽極酸化は，定電流化成で
行ない、所定の電圧（本実施例では１０Ｖ以上）まで増
加した．このＡＱ膜２の酸化被膜４は．ＩＯＶ，３０Ｖ
，５０Ｖ，８０Ｖの各電圧で４種類の試料を形成した（
第１図ｂ）．ここで、この時の電圧は、ホトレジスト膜
３の剥離が発生しない電圧で行なう必要がある．次いで
陽極酸化しない部分をホトレジスト膜５で選択的にカバ
ーする．この時ホトレジスト膜の端部（電解液と接触す
る位置の）は，前記低電圧で陽極酸化した被膜４の上に
位置するようにする（第１図ｃ）． 上記の状態で再び陽極酸化を行なう。電解液は、３％酒
石酸とエチレングリコールを１＝９の割合で混合したも
のを使用した．この電解液は、無孔性のＡ　Ｑ　ｘｏｓ
ＷＡ　６を形成する（第１回ｄ）．　Ｉ！流密度は０．
５ｍＡ，／ａＪ、所望電圧は１４５ｖとした．この陽極
酸化によるＡｎｔＯｓ膜６の成長は，電圧により定まり
、約１３．８人／Ｖである．電流密度は、小さいと酸化
時間が長くなり、大きいと酸化時間が短かくなる．これ
は、酸化面積，作業性などから電流密度を定めるが、本
実施例では２０ｍ　Ａ　／　ｃｓｌで行った．形成され
た酸化被膜６の絶縁耐圧、ｔａｎδ，ｃ，電流のリーク
特性など、特性の欠陥は全く見られなかった． 最後に，ホトレジ膜５を除去した（第１図ｅ）．この陽
極酸化の際に、（ｂ）で先に低電圧で陽極酸化した部分
４は，１４５Ｖ酸化での初期には変化ないが、低電圧酸
化の電圧以上になると他の部分と同様に酸化が進行する
．最終的には、初期に形成された陽極酸化膜も所望の１
４５ｖ陽極酸化膜同等の性質のものとなる． 以上述べたように本実施例によれば，ホトレジ膜の端部
が陽極酸化中に剥離しても金属面が露出しない構造にな
っており，その部分が絶縁物のため電気的に耐圧がある
ので電界集中による金属の溶断などが発生しない．また
ホトレジスト膜が剥離した部分も、その後印加電圧に相
当した酸化被膜が形成されるので補強される利点がある
．ここで述べたホトレジスト膜５の端部の剥離とは．１
００μｍ以下の場合を示し、液のしみ込などもこれに相
当する． 上記述べた中で、第ｌ図ｂにおける絶縁性保護膜４は、
本実施例では低電圧で形成した陽極酸化膜としたが、こ
れに限定されるものではない，その他のものとしては，
熱酸化膜，プラズマ酸化膜，温水により形成される酸化
膜なども適用する事ができる． 絶縁性保護膜の形成方法として反応性スパッタリングが
ある．例えば、ＴａをターゲットとしＡｒガス圧０．３
　８　Ｐ　ａ　　でスパッタリングすると、金属Ｔａ膜
が得られる．Ａｒガスに０２ガスを１０〜２０％混入し
、ガス圧０．６８Ｐａ　　程度でスパッタリングすると
透明なＴａｘｅｓ膜が得られる． この’Ｌ’ａｚＯδ膜を、陽極酸化可能な金属配線上に
堆積し、ボトエッチングにより所望のパターンを形成す
る，エッチングはＣＦ’４，ＳＦ８ガスを主体とするド
ライエッチングで行なう， 上記保護膜形成の別の方法としてプラズマＣＶＤ法も有
効である，例えば，窒化シリコン膜は、ＳｉＨａガス，
ＮＨｓガス，Ｎｚガスの混合ガス（例ＳｉＮａ：　ＮＨ
ｓ：　Ｎｚ＝１　：　６　：　２０）を用いて、ガス圧
０．４Ｔｏｒｒ（３　０　Ｐ　ａ　）　．基板温度３０
０℃、高周波電力０．１４Ｗ／ａ＃でプラズマＣＶＤを
行なうと，窒化シリコン膜が得られる。

エッチング加工には、ＣＦ４，ＳＦθガスによるドライ
エッチングで行なう． 他の方法としてＲＦスパッタリング方法がある．この方
法は、Ａｆｌｘ○ｘ，ＳｉＯ１が低温形成できるので適
している．対抗電極をもつスパッタリング装置の陰極に
ターゲットとしてＡＲｚＯ＋又はＳｉｆｔを取り付け、
Ａｒガス圧０．３８Ｐａ，高周波１．７Ｗ／ｃＪ、でス
パッタリングを行なう事によりＡＪ２ｚＯｓ膜又はＳｉ
Ｏｚ膜が得られる。ＡＱｚＯ３膜のエッチング加工には
、Ｂ　Ｃ　Ｑ　ａガスによるドライエッチングが、Ｓｉ
Ｏｚには、フッ酸：フッ化アンモニウム（１　：　６）
の混液、又はＣＦ４ガスなどによるドライエッチングで
行なう。

その他の実施例を第２図において説明する．第２図ａは
、ガラス基板ｌの上にＡＬ膜２をスパッタリング法また
は蒸着法により形成したものである． 同図ｂはＡＱ膜２をホトエッチングにより所定のパター
ンに形成した後、陽極酸化によりパターン全面に酸化膜
４を形成したものである．この時の酸化被膜４は低電圧
化成（約３６ｖ）により５００人あれば十分である．化
成液は無孔性ＡｆｌｚＯａを形成する３％酒石酸とエチ
レングリコール１：９の混合液を使用し、電流密度Ｑ．
５ｍＡ／ｄで行なった． 同図Ｃは本来陽極酸化が必要なパターン以外を選択的に
ホトレジスト膜３でカバーし，その後所望の電圧まで陽
極酸化し、酸化膜６を形成したものである．酸化電圧は
，１４５ｖ（約２０００人）、電流密度０　．　５　ｍ
　Ａ　／　ｅｘｔである．同図ｄは陽極酸化終了後，必
要な電極端子の導通をとるため選択的にホトレジパター
ン５を形成し、その後．ＢＣΩ３ガスによるドライエッ
チ，９０℃のリン酸水溶液などによりＡΩｚＯａ被膜を
選択エッチングし，端子電極部分１１のＡＩ２ｇ’ｓ膜
を除去したものである。

同ＷＩｅはポトレジスト膜５を除去した後のパターンで
ある． 第２図ｂ）でＡＱパターン全面を低電圧（３６Ｖ）で陽
極酸化したが、他の方法として初めから所望の１４５ｖ
で陽極酸化する方法も可能であるが．この場合は，形成
される酸化被膜が厚く（約２０００人）なり、後の工程
で選択エッチングが困難になる．従って上記実施例では
ホトレジスト膜の保護用として必要最小値の３６Ｖでの
化成を行なった． 〔発明の効果〕 本発明によれば、無孔性陽極酸化において、ホトレジス
ト膜でマスクパターンを形成し，１００■前後の高電圧
で陽極酸化を行なう時、ホトレジ膜の下部に絶縁被膜を
設ける事により以下に記載されるような効果を奏する． ホトレジ膜が電解液の影響により、接着性が弱くなり剥
離しても金属の溶断などの欠陥を防止できる．また金属
表面の汚染、ホトレジストベーク温度の低下などによる
ホトレジスト接着性の不良から起る剥離が発生しても溶
断を防止できる．さらにホトレジスト膜のビンホール，
異物などによる欠陥が発生しても金属の溶断を防止する
ことができる．

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の陽極酸化工程を示す素子の
断面図，第２図は本発明の他の実施例のｗｋ極酸化工程
を示す素子の断面図，第３図は，従来の陽極酸化方法に
よる配線パターン部の模写図，第４図は従来の陽極酸化
工程を示す素子の断面図である． １・・・ガラス基板，２・・・Ａｆｉ配線パターン、３
・・・ホトレジスト膜，４・・・絶縁被膜、５・・・ホ
トレジスト膜、６・・・陽極酸化膜，７・・・境界部分
、８・・・Ａαの溶断，９・・・Ａ２の配線部、１０・
・・・ＡＱの陽極酸化ｌｈ　ｌ　図 ｄ −１′ｌ 集 口 ｄ 不 図 ａ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、陽極酸化可能な金属の上に選択的に有機物のパター
   ンを形成し陽極酸化する方法において、陽極酸化液と接
   触する有機物パターンの端が少なくとも他の絶縁性保護
   膜との二層構造になつており、かつその保護膜の部分が
   下層にあり、有機物パターンの端より外側に出ている事
   を特徴とする薄膜パターンの陽極酸化方法。 ２、前記薄膜パターンの陽極酸化方法において、保護膜
   を有機物パターン全体の下層に設ける事を特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の薄膜パターンの陽極酸化方法
   。 ３、前記薄膜パターンの陽極酸化方法において、陽極酸
   化可能な金属を所定の電圧より低い電圧で陽極酸化して
   上記保護膜と、その後選択的に有機物のパターンを形成
   し、所定の電圧で再び陽極酸化する事を特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の薄膜パターンの陽極酸化方法。 ４、前記薄膜パターンの陽極酸化方法において、保護膜
   を酸化シリコン、窒化シリコン、酸化タンタル、酸化ア
   ルミニウム、酸化チタン、酸化モリブデンから選ばれる
   少なくとも一者で形成する事を特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の薄膜パターンの陽極酸化方法。