(57)【要約】  ゲート構造体を形成するプロセスが記述される。ウェブは、基材、その基材上に配置されている複数個の導電性エレメント並びに導電性陽極酸化バスを含む。このウェブは陽極酸化ステーションを通って動かされ、複数個のゲート電極に隣接する複数個のゲート誘電体を含む複数個のゲート構造体を形成する。半導体、ソース電極及びドレイン電極を供給する電子デバイスを形成するプロセスが更に提供される。
2010532096.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個のゲート構造体を形成するプロセスであって、前記プロセスは、
（ａ）支持体、（ｂ）前記支持体上に配置されている複数個の導電性エレメント並びに（ｃ）前記支持体の第一エッジに対して平行な導電性陽極酸化バスであって、第一導電性エレメント及び少なくとも１つの第二導電性エレメントは、前記陽極酸化バスに電気的に接続している、導電性陽極酸化バス、を含む基材を供給する工程と、
前記基材を動かす工程であって、前記基材は、基材送り出しロールとともに搬送され、基材受け取りロールとともに受け取られ、前記基材は前記基材送り出しロールから前記基材受け取りロールまで延在し、前記基材は前記基材送り出しロールから前記基材受け取りロールまで通過する、工程と、
前記基材を陽極酸化ステーションを通過させる工程であって、前記陽極酸化ステーションは（ａ）前記基材のための入口箇所及び出口箇所を含む陽極酸化槽、（ｂ）前記陽極酸化槽内に保持された電気化学溶液であって、前記電気化学溶液は、表面を有する、電気化学溶液、（ｃ）前記電気化学溶液内に位置された陰極であって、前記複数個の導電性エレメントは前記支持体と前記陰極との間に配置される、陰極、（ｄ）（ｉ）前記陽極酸化バスであって、前記陽極酸化バスは、前記電気化学溶液の前記表面の上に配置される、前記陽極酸化バスと、（ｉｉ）前記複数個の導電性エレメントであって、前記複数個の導電性エレメントの少なくとも一部分は、前記電気化学溶液の前記表面の下に配置される、前記複数個の導電性エレメントと、（ｉｉｉ）複数個のクランプであって、少なくとも１つのクランプは、前記陽極酸化バスと電気的に接触している、複数個のクランプと、を含む、陽極並びに（ｅ）前記陽極及び前記陰極に取り付けられている電源、を含む、工程と、
前記電気化学溶液に曝露された前記複数個の導電性エレメントの前記表面の少なくとも一部分を陽極酸化させて、複数個のゲート電極に隣接する複数個のゲート誘電体を含む複数個のゲート構造体を形成する工程であって、前記複数個のゲート電極は前記複数個のゲート誘電体と前記支持体との間に配置される、工程と、を含む、プロセス。
【請求項２】
前記支持体が、金属、金属合金、ポリエステル、ポリイミド、ポリエーテルイミド、液晶ポリマー、ポリカーボネート又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項３】
前記の複数個の導電性エレメントが、アルミニウム、タンタル、ニオビウム、ジルコニウム、タングステン、チタン、ハフニウム又はこれらの組み合わせを含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項４】
前記陽極酸化ステーションを通過する前記基材を支えて、動かすための水平コンベヤであって、前記水平コンベヤは前記基材の上方に設置され、前記陽極酸化槽を通過する垂直面に向けられた基材に対し平行な面において移動し、前記複数個のクランプは、前記水平コンベヤと共に動くように設置されている、水平コンベヤを更に含む、請求項１に記載のプロセス。
【請求項５】
前記の複数個のクランプが、前記基材と整列され、前記少なくとも１つのクランプは（ａ）前記入口箇所より前に前記基材の前記陽極酸化バスに取り付けられ、（ｂ）前記基材を前記陽極酸化槽を通って動かし、（ｃ）前記出口箇所の後で前記基材を放し、前記水平コンベヤは、前記少なくとも１つのクランプを独立に開閉するためのクランプカムを含む、請求項４に記載のプロセス。
【請求項６】
複数個の電子デバイスを形成するプロセスであって、前記プロセスは、
（ａ）支持体、（ｂ）前記支持体上に配置されている複数個の導電性エレメント並びに（ｃ）前記支持体の第一エッジに対して平行な導電性陽極酸化バスであって、第一導電性エレメント及び少なくとも１つの第二導電性エレメントは、前記陽極酸化バスに電気的に接続している、導電性陽極酸化バス、を含む基材を供給する工程と、
前記基材を動かす工程であって、前記基材は、基材送り出しロールとともに搬送され、基材受け取りロールとともに受け取られ、前記基材は前記基材送り出しロールから前記基材受け取りロールまで延在し、前記基材は前記基材送り出しロールから前記基材受け取りロールまで通過する、工程と、
前記基材を陽極酸化ステーションを通過させる工程であって、前記陽極酸化ステーションは（ａ）前記基材のための入口箇所及び出口箇所を含む陽極酸化槽、（ｂ）前記陽極酸化槽内に保持された電気化学溶液であって、前記電気化学溶液は、表面を有する、電気化学溶液、（ｃ）前記電気化学溶液内に位置された陰極であって、前記複数個の導電性エレメントは前記支持体と前記陰極との間に配置される、陰極、（ｄ）（ｉ）前記陽極酸化バスであって、前記陽極酸化バスは、前記電気化学溶液の前記表面の上に配置される、前記陽極酸化バスと、（ｉｉ）前記複数個の導電性エレメントであって、前記複数個の導電性エレメントの少なくとも一部分は、前記電気化学溶液の前記表面の下に配置される、前記複数個の導電性エレメントと、（ｉｉｉ）複数個のクランプであって、少なくとも１つのクランプは、前記陽極酸化バスと電気的に接触している、複数個のクランプと、を含む陽極並びに（ｅ）前記陽極及び前記陰極に取り付けられている電源、を含む、工程と、
前記電気化学溶液に曝露された前記複数個の導電性エレメントの前記表面の少なくとも一部分を陽極酸化させて、複数個のゲート電極に隣接する複数個のゲート誘電体を含む複数個のゲート構造体を形成する工程であって、前記複数個のゲート電極は前記複数個のゲート誘電体と前記支持体との間に配置される、工程と、
前記複数個のゲート誘電体に隣接する半導体を供給する工程と、
前記複数個のゲート構造体に対向する前記半導体の表面に隣接するソース電極及びドレイン電極の両方を供給する工程であって、前記ソース電極は前記ドレイン電極と接触していない、工程と、を含む、プロセス。
【請求項７】
前記電子デバイスが、薄膜トランジスタである、請求項６に記載のプロセス。
【請求項８】
前記電子デバイスが、アクティブマトリックスディスプレイバックプレーンである、請求項６に記載のプロセス。
【請求項９】
前記半導体が、無機物である、請求項６に記載のプロセス。
【請求項１０】
前記の複数個のゲート誘電体に隣接する前記半導体をパターン形成する工程を更に含む、請求項６に記載のプロセス。
【請求項１１】
前記半導体が、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、酸化亜鉛スズ、酸化インジウムガリウム亜鉛又はこれらの組み合わせを含む、請求項６に記載のプロセス。
【請求項１２】
前記ソース電極と前記ドレイン電極の両方が、アルミニウム、金、銅、銀、チタン、クロム、酸化金属、ドーピングされた半導体又はこれらの組み合わせを含む、請求項６に記載のプロセス。
【請求項１３】
複数個の電子デバイスを形成するプロセスであって、前記プロセスは、
（ａ）支持体、（ｂ）前記支持体上に配置されている複数個の導電性エレメント並びに（ｃ）前記支持体の第一エッジに対して平行な導電性陽極酸化バスであって、第一導電性エレメント及び少なくとも１つの第二導電性エレメントは、前記陽極酸化バスに電気的に接続している、導電性陽極酸化バス、を含む基材を供給する工程と、
前記基材を動かす工程であって、前記基材は、基材送り出しロールとともに搬送され、基材受け取りロールとともに受け取られ、前記基材は前記基材送り出しロールから前記基材受け取りロールまで延在し、前記基材は前記基材送り出しロールから前記基材受け取りロールまで通過する、工程と、
前記基材を陽極酸化ステーションを通過させる工程であって、前記陽極酸化ステーションは（ａ）前記基材のための入口箇所及び出口箇所を含む陽極酸化槽、（ｂ）前記陽極酸化槽内に保持された電気化学溶液であって、前記電気化学溶液は、表面を有する、電気化学溶液、（ｃ）前記電気化学溶液内に位置された陰極であって、前記複数個の導電性エレメントは前記支持体と前記陰極との間に配置される、陰極、（ｄ）（ｉ）前記陽極酸化バスであって、前記陽極酸化バスは、前記電気化学溶液の前記表面の上に配置される、前記陽極酸化バスと、（ｉｉ）前記複数個の導電性エレメントであって、前記複数個の導電性エレメントの少なくとも一部分は、前記電気化学溶液の前記表面の下に配置される、前記複数個の導電性エレメントと、（ｉｉｉ）複数個のクランプであって、少なくとも１つのクランプは、前記陽極酸化バスと電気的に接触している、複数個のクランプと、を含む陽極並びに（ｅ）前記陽極及び前記陰極に取り付けられている電源、を含む、工程と、
前記電気化学溶液に曝露された前記複数個の導電性エレメントの前記表面の少なくとも一部分を陽極酸化させて、複数個のゲート電極に隣接する複数個のゲート誘電体を含む複数個のゲート構造体を形成する工程であって、前記複数個のゲート電極は前記複数個のゲート誘電体と前記支持体との間に配置される、工程と、
前記複数個のゲート誘電体に隣接するソース電極及びドレイン電極の両方を供給する工程であって、前記ソース電極は前記ドレイン電極と接触していない、工程と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の両方の表面に隣接する半導体を供給する工程であって、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の両方は前記複数のゲートに対向する、工程と、を含む、プロセス。
【請求項１４】
前記電子デバイスが、薄膜トランジスタである、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１５】
前記電子デバイスが、アクティブマトリックスディスプレイバックプレーンである、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１６】
前記半導体が無機物である、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１７】
前記ソース電極及び前記ドレイン電極に隣接する前記半導体をパターン形成する工程を更に含む、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１８】
前記半導体が、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、酸化亜鉛スズ、酸化インジウムガリウム亜鉛又はこれらの組み合わせを含む、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項１９】
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の両方が、アルミニウム、金、銅、銀、チタン、クロム、酸化金属、ドーピングされた半導体又はこれらの組み合わせを含む、請求項１３に記載のプロセス。
【請求項２０】
複数個のゲート構造体を形成するプロセスであって、前記プロセスは、
（ａ）支持体、（ｂ）前記支持体上に配置されている複数個の導電性エレメント並びに（ｃ）前記支持体の第一エッジに対して平行な導電性陽極酸化バスであって、第一導電性エレメント及び少なくとも１つの第二導電性エレメントは、前記陽極酸化バスに電気的に接続している、導電性陽極酸化バス、を含む基材を供給する工程と、
前記基材を動かす工程であって、前記基材は、基材送り出しロールとともに搬送され、基材受け取りロールとともに受け取られ、前記基材は前記基材送り出しロールから前記基材受け取りロールまで延在し、前記基材は前記基材送り出しロールから前記基材受け取りロールまで通過する、工程と、
前記基材を陽極酸化ステーションを通過させる工程であって、前記陽極酸化ステーションは（ａ）前記基材のための入口箇所及び出口箇所を含む陽極酸化槽、（ｂ）前記陽極酸化槽内に保持された電気化学溶液であって、前記電気化学溶液は表面を有する、電気化学溶液、（ｃ）前記電気化学溶液内に位置された陰極であって、前記陰極は、前記入口箇所からある距離で位置され、前記距離は前記入口箇所での放電を防ぐのに十分な距離であり、前記複数個の導電性エレメントは、前記支持体と前記陰極との間に配置される、陰極、（ｄ）（ｉ）前記陽極酸化バスであって、前記陽極酸化バスは、前記電気化学溶液の前記表面の上に配置される、前記陽極酸化バスと、（ｉｉ）前記複数個の導電性エレメントであって、前記複数個の導電性エレメントの少なくとも一部分は、前記電気化学溶液の前記表面の下に配置される、前記複数個の導電性エレメントと、（ｉｉｉ）複数個のクランプであって、少なくとも１つのクランプは、前記陽極酸化バスと電気的に接触している、複数個のクランプと、を含む、陽極並びに（ｅ）前記陽極及び前記陰極に取り付けられている電源、を含む、工程と、
前記電気化学溶液に曝露された前記複数個の導電性エレメントの前記表面の少なくとも一部分を陽極酸化させて、複数個のゲート電極に隣接する複数個のゲート誘電体を含む複数個のゲート構造を形成する工程であって、前記複数個のゲート電極は前記複数個のゲート誘電体と前記支持体との間に配置される、工程と、を含む、プロセス。
【請求項２１】
複数個の電子デバイスを形成するプロセスであって、前記プロセスは、
（ａ）支持体、（ｂ）前記支持体上に配置されている複数個の導電性エレメント並びに（ｃ）前記支持体の第一エッジに対して平行な導電性陽極酸化バスであって、第一導電性エレメント及び少なくとも１つの第二導電性エレメントは、前記陽極酸化バスに電気的に接続している、導電性陽極酸化バス、を含む基材を供給する工程と、
前記基材を動かす工程であって、前記基材は、基材送り出しロールとともに搬送され、基材受け取りロールとともに受け取られ、前記基材は前記基材送り出しロールから前記基材受け取りロールまで延在し、前記基材は前記基材送り出しロールから前記基材受け取りロールまで通過する、工程と、
前記基材を陽極酸化ステーションを通過させる工程であって、前記陽極酸化ステーションは（ａ）前記基材のための入口箇所及び出口箇所を含む陽極酸化槽、（ｂ）前記陽極酸化槽内に保持された電気化学溶液であって、前記電気化学溶液は表面を有する、電気化学溶液、（ｃ）前記電気化学溶液内に位置された陰極であって、前記陰極は、前記入口箇所からある距離で位置され、前記距離は前記入口箇所での放電を防ぐのに十分な距離であり、前記複数個の導電性エレメントは、前記支持体と前記陰極との間に配置される、陰極、（ｄ）（ｉ）前記陽極酸化バスであって、前記陽極酸化バスは、前記電気化学溶液の前記表面の上に配置される、前記陽極酸化バスと、（ｉｉ）前記複数個の導電性エレメントであって、前記複数個の導電性エレメントの少なくとも一部分は、前記電気化学溶液の前記表面の下に配置される、複数個の導電性エレメントと、（ｉｉｉ）複数個のクランプであって、少なくとも１つのクランプは、前記陽極酸化バスと電気的に接触している、複数個のクランプと、を含む陽極並びに（ｅ）前記陽極及び前記陰極に取り付けられている電源、を含む、工程と、
前記電気化学溶液に曝露された前記複数個の導電性エレメントの前記表面の少なくとも一部分を陽極酸化させて、複数個のゲート電極に隣接する複数個のゲート誘電体を含む複数個のゲート構造を形成する工程であって、前記複数個のゲート電極は前記複数個のゲート誘電体と前記支持体との間に配置される、工程と、
前記複数個のゲート誘電体に隣接する半導体を供給する工程と、
前記複数個のゲート構造体に対向する前記半導体の表面に隣接するソース電極及びドレイン電極の両方を供給する工程であって、前記ソース電極は前記ドレイン電極と接触していない、工程と、を含む、プロセス。
【請求項２２】
複数個の電子デバイスを形成するプロセスであって、前記プロセスは、
（ａ）支持体、（ｂ）前記支持体上に配置されている複数個の導電性エレメント並びに（ｃ）前記支持体の第一エッジに対して平行な導電性陽極酸化バスであって、第一導電性エレメント及び少なくとも１つの第二導電性エレメントは、前記陽極酸化バスに電気的に接続している、導電性陽極酸化バス、を含む基材を供給する工程と、
前記基材を動かす工程であって、前記基材は、基材送り出しロールとともに搬送され、基材受け取りロールとともに受け取られ、前記基材は前記基材送り出しロールから前記基材受け取りロールまで延在し、前記基材は前記基材送り出しロールから前記基材受け取りロールまで通過する、工程と、
前記基材を陽極酸化ステーションを通過させる工程であって、前記陽極酸化ステーションは（ａ）前記基材のための入口箇所及び出口箇所を含む陽極酸化槽、（ｂ）前記陽極酸化槽内に保持された電気化学溶液であって、前記電気化学溶液は表面を有する、電気化学溶液、（ｃ）前記電気化学溶液内に位置された陰極であって、前記陰極は、前記入口箇所からある距離で位置され、前記距離は前記入口箇所での放電を防ぐのに十分な距離であり、前記複数個の導電性エレメントは、前記支持体と前記陰極との間に配置される、陰極、（ｄ）（ｉ）前記陽極酸化バスであって、前記陽極酸化バスは、前記電気化学溶液の前記表面の上に配置される、前記陽極酸化バスと、（ｉｉ）前記複数個の導電性エレメントであって、前記複数個の導電性エレメントの少なくとも一部分は、前記電気化学溶液の前記表面の下に配置される、複数個の導電性エレメントと、（ｉｉｉ）複数個のクランプであって、少なくとも１つのクランプは、前記陽極酸化バスと電気的に接触している、複数個のクランプと、を含む陽極並びに（ｅ）前記陽極及び前記陰極に取り付けられている電源、を含む、工程と、
前記電気化学溶液に曝露された前記複数個の導電性エレメントの前記表面の少なくとも一部分を陽極酸化させて、複数個のゲート電極に隣接する複数個のゲート誘電体を含む複数個のゲート構造を形成する工程であって、前記複数個のゲート電極は前記複数個のゲート誘電体と前記支持体との間に配置される、工程と、
前記複数個のゲート誘電体に隣接するソース電極及びドレイン電極の両方を供給する工程であって、前記ソース電極は前記ドレイン電極と接触していない、工程と、
前記ソース電極及び前記ドレイン電極の両方の表面に隣接する半導体を供給する工程であって、前記ソース電極及び前記ドレイン電極の両方は前記複数のゲートと対向する、工程と、含む、プロセス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は複数個のゲート構造体形成及び複数個の電子デバイス形成のためのプロセスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子デバイス並びに他の用途におけるゲート電極には、導電性材料を使用することができる。例えば、これらの材料を基材上に蒸着する又は所望によりパターン形成してから誘電性材料をコーティングする又は蒸着することにより、電子デバイスを形成することができる。
【０００３】
多くの電子デバイスは、ゲート誘電体に隣接した導電性ゲート電極を含む。ゲート誘電体は、電子デバイスにおいて絶縁体としての機能を果たす。導電性材料に誘電体コーティングを行うか、又は陽極酸化処理を行うことにより、ゲート電極に隣接したゲート誘電体を形成することができる。陽極酸化処理可能な金属を、従来の方法により酸化することで、多孔性又は無孔性の誘電体層を生成することができる。
【０００４】
無孔性又は誘電体バリア層（barrier dielectric layers）は一般に、電解質溶液中で陽極処理により生成され、これは誘電体層を表面に生成させている導電性金属に比べ、耐腐食性である。高品質の誘電体層とは一般に、ピンホールがなく、漏れ電流が少なく、絶縁破壊電界が高く、電荷トラップに対する耐性を有するものである。誘電体バリア膜は一般に、厚さが均一である。
【０００５】
導電性材料（例えば金属）の陽極酸化により、誘電体層を形成するのは、バッチプロセスによって達成することができる。導電性金属は特定の温度の電解質溶液に浸漬され得る。例えば、米国特許第６，２６７，８６１号（キナード（Kinard）ら）に記述されているように、一定時間、電解質溶液に印加電圧をかけることにより、導電性材料上に誘電体層を形成することができる。
【０００６】
陽極酸化可能な材料上への誘電体層の形成は、電解コンデンサ、整流器、トランジスタ、ダイオード、発光デバイス、抵抗及びこれらの組み合わせを含む、電子デバイスの数多くの用途に用いることができる。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示は、移動ウェブの基材上の複数個の導電性エレメントを陽極酸化する工程により、複数個のゲート構造体を形成するプロセスを記述する。複数個の導電性エレメントの表面の一部分の陽極酸化は、複数個のゲート電極に隣接する複数個のゲート誘電体を含む複数個のゲート構造体が得られることになる。複数個のゲート誘電体に隣接する半導体を供給する工程と、複数個のゲート構造体に対向する半導体の表面に隣接するソース電極及びドレイン電極の両方を供給する工程と、を更に含む、電子デバイスを形成するプロセスが開示される。電子デバイスを形成する別のプロセスは、複数個のゲート誘電体に隣接するソース電極及びドレイン電極の両方を供給する工程と、複数個のゲート構造体に対向するソース電極及びドレイン電極の両方の表面に隣接する半導体を供給する工程と、を含む。
【０００８】
第一の態様において、複数個のゲート構造体を形成するプロセスが提供される。基材、その基材上に配置されている複数個の導電性エレメント並びに導電性陽極酸化バスを含むウェブが供給される。導電性陽極酸化バスは、基材の第一エッジに隣接している。第一導電性エレメント及び少なくとも１つの第二導電性エレメントは、導電性陽極酸化バスに電気的に接続している。ウェブは、送り出しロールとともに搬送され、ウェブ受け取りロールとともに受け取られるように、ウェブは動いている。ウェブはウェブ送り出しロールからウェブ受け取りロールまで延在し、ウェブはウェブ送り出しロールからウェブ受け取りロールまで通過する。ウェブは陽極酸化ステーションを通過する。陽極酸化ステーションは、ウェブのための入口箇所及び出口箇所を有する陽極酸化槽、この陽極酸化槽内に保持された電気化学溶液であって、この電気化学溶液は、表面を有する、電気化学浴液、この電気化学溶液内に位置された陰極であって、複数個の導電性エレメントは、基材とこの陰極との間に配置される、陽極並びに陽極及び陰極に取り付けられている電源、を含む。陽極は、導電性陽極酸化バスであって、この導電性陽極酸化バスの少なくともその一部分は、電気化学溶液の表面の上に配置される、陽極酸化バスと、複数個の導電性エレメントであって、この複数個の導電性エレメントの少なくとも一部分は、電気化学溶液の表面の下に配置される、導電性エレメントと、複数個のクランプであって、少なくとも１つのクランプは、導電性陽極酸化バスに電気的に接触している、複数個のクランプと、を含む。電気化学溶液に曝露された複数個の導電性エレメントの表面の少なくとも一部分は陽極酸化されて、複数個のゲート構造体を形成する。この複数個のゲート構造体は、複数個のゲート電極に隣接する複数個のゲート誘電体を含む。複数個のゲート電極は複数個のゲート誘電体と基材との間に配置される。
【０００９】
第二の態様において、複数個の電子デバイスを形成するプロセスが提供される。基材、その基材上に配置されている複数個の導電性エレメント並びにその基材上に配置されている導電性陽極酸化バスを含むウェブが供給される。導電性陽極酸化バスは、基材の第一エッジに隣接している。第一導電性エレメント及び少なくとも１つの第二導電性エレメントは、導電性陽極酸化バスに電気的に接続している。ウェブは、ウェブ送り出しロールとともに搬送され、ウェブ受け取りロールとともに受け取られるように、ウェブは動いている。ウェブは、ウェブ送り出しロールからウェブ受け取りロールまで延在し、ウェブはウェブ送り出しロールからウェブ受け取りロールまで通過する。ウェブは陽極酸化ステーションを通過する。陽極酸化ステーションは、ウェブのための入口箇所及び出口箇所を有する陽極酸化槽、この陽極酸化槽内に保持された電気化学浴であって、この電気化学溶液は、表面を有する、電気化学浴液、この電気化学溶液内に位置された陰極であって、複数個の導電性エレメントは、基材とこの陰極との間に配置される、陽極並びに陽極及び陰極に取り付けられている電源、を含む。陽極は、導電性陽極酸化バスであって、この導電性陽極酸化バスの少なくともその一部分は、電気化学溶液の表面の上に配置される、陽極酸化バスと、複数個の導電性エレメントであって、この複数個の導電性エレメントの少なくとも一部分は、電気化学溶液の表面の下に配置される、導電性エレメントと、複数個のクランプであって、少なくとも１つのクランプは、導電性陽極酸化バスに電気的に接触している、複数個のクランプと、を含む。電気化学溶液に曝露された複数個の導電性エレメントの表面の少なくとも一部分は陽極酸化されて、複数個のゲート構造体を形成する。この複数個のゲート構造体は、複数個のゲート電極に隣接する複数個のゲート誘電体を含む。複数個のゲート電極は複数個のゲート誘電体と基材との間に位置する。このプロセスは、複数個のゲート誘電体に隣接する半導体を供給する工程を更に含む。ソース電極及びドレイン電極は両方とも、ソース電極がドレイン電極と接触していないように、複数個のゲート構造体に対向する半導体の表面に隣接して供給される。
【００１０】
第三の態様において、複数個の電子デバイスを形成するプロセスが提供される。基材、その基材上に配置されている複数個の導電性エレメント並びにその基材上に配列されている導電性陽極酸化バスを含むウェブが供給される。導電性陽極酸化バスは、基材の第一エッジに隣接している。第一導電性エレメント及び少なくとも１つの第二導電性エレメントは、導電性陽極酸化バスに電気的に接続している。ウェブは、ウェブ送り出しロールとともに搬送され、ウェブ受け取りロールとともに受け取られるように、ウェブは動いている。ウェブはウェブ送り出しロールからウェブ受け取りロールまで延在し、ウェブはウェブ送り出しロールからウェブ受け取りロールまで通過する。ウェブは陽極酸化ステーションを通過する。陽極酸化ステーションは、ウェブための入口箇所及び出口箇所を有する陽極酸化槽、この陽極酸化槽内に保持された電気化学溶液であって、この電気化学溶液は、表面を有する、電気化学浴液、この電気化学溶液内に位置された陰極であって、複数個の導電性エレメントは、基材とこの陰極との間に配置される、陽極並びに陽極及び陰極に取り付けられている電源、を含む。陽極は、導電性陽極酸化バスであって、この導電性陽極酸化バスの少なくともその一部分は、電気化学溶液の表面の上に配置される、陽極酸化バスと、複数個の導電性エレメントであって、この複数個の導電性エレメントの少なくとも一部分は、電気化学溶液の表面の下に配置される、導電性エレメントと、複数個のクランプであって、少なくとも１つのクランプは、導電性陽極酸化バスに電気的に接触している、複数個のクランプと、を含む。電気化学溶液に曝露された複数個の導電性エレメントの表面の少なくとも一部分は陽極酸化されて、複数個のゲート構造体を形成する。この複数個のゲート構造体は、複数個のゲート電極に隣接する複数個のゲート誘電体を含む。複数個のゲート電極は複数個のゲート誘電体と基材との間に位置する。このプロセスは、ソース電極がドレイン電極と接触していないように、複数個のゲート構造体に隣接するソース電極及びドレイン電極の両方を供給する工程を更に含む。半導体は、複数個のゲート構造体と対向するソース電極及びドレイン電極の両方の表面に隣接して供給される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】基材、その基材上に配置されている複数個の導電性エレメント並びにその基材上に配置されている陽極酸化バスを含む、例示的なウェブの略図。
【図２】例示的な陽極酸化ステーションの平面図の略図。
【図２Ａ】例示的な陽極の略図。
【図３】例示的な陽極酸化ステーション及びウェブを動かすための例示的な水平コンベヤの側面の略図。
【図４】例示的な陽極酸化ステーション及びウェブを陽極酸化ステーションを通って動かすための例示的な水平コンベヤの端面の略図。
【図５】導電性エレメントを有する基材を含む例示的なウェブの断面表示の略図。
【図６】ゲート電極に隣接するゲート誘電体を含むゲート構造体を有する、ウェブ上の例示的なゲート構造体の断面表示の略図。
【図７】電子デバイスの、ゲート誘電体に隣接するソース電極及びドレイン電極、並びに、ソース電極及びドレイン電極の両方の表面に隣接する半導体を更に含む、図６の断面略図。
【図８】図６が、ゲート誘電体に隣接する半導体並びに電子デバイスの半導体の表面に隣接するソース電極及びドレイン電極を更に含む、図６の断面略図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下の定義された用語に関して、別の定義が特許請求の範囲又は本明細書の他の箇所において示されない限り、これらの定義が適用される。
【００１３】
用語「複数個」は、物体、デバイス又は化合物が少なくとも２つ又はそれ以上あることを示す。例えば、複数個の導電性エレメントとは、導電性エレメントが少なくとも２つ又はそれ以上あることを示す。
【００１４】
用語「導電性エレメント」は、電流を伝達又は伝導することができる構造体を示す。例えば、導電性エレメントは、陽極酸化前の基材上に配置されている金属であってもよい。
【００１５】
用語「ゲート構造体」は、ゲート電極に隣接するゲート誘電体を示す。ゲート誘電体は、導電性エレメントの表面を陽極酸化させることにより形成され得る。
【００１６】
用語「ゲート電極」は、ゲート構造体の導電性部分を示し、陽極酸化プロセス中に酸化されない導電性エレメント部分に対応している。
【００１７】
用語「ゲート誘電体」は、ゲート構造体の非導電性部分を示し、陽極酸化プロセス中に酸化される（例えば陽極酸化される）導電性エレメントの一部分に対応している。
【００１８】
用語「ウェブ」は、基材、基材上に配置されている複数個の導電性エレメント及びその基材上に配置されている導電性陽極酸化槽バスを含む物品を示す。ウェブは可撓性であり、ウェブ送り出しロールからウェブ受け取りロールまで動かされ得る。
【００１９】
用語「陽極酸化ステーション」は、陽極酸化槽、その陽極酸化槽内の電気化学溶液、陰極、陽極及び電源を示す。いくつかの代表的な陽極酸化槽は、第一回収タンク、中央槽（central tab）及び第二回収タンクを含む。陽極は、導電陽極酸化バス、複数個の導電性エレメントを含む。陽極酸化ステーションは、陽極酸化される複数個の導電性エレメントの表面の一部分と複数個のクランプを供給する。陽極酸化された導電性エレメントは、ゲート電極に隣接するゲート誘電体を含むゲート構造体を形成する。
【００２０】
用語「陽極酸化電流密度」は、アンペア／平方センチメートル（Ａ／ｃｍ２）の単位における、陽極酸化中の電極の表面を通って流れる単位面積当たりの電流を示す。
【００２１】
用語「電気化学溶液」は、２本の電極の存在下における電流の通過に伴った材料の化学変化を引き起こすのに有用な、電解質又はイオン性化合物を含む水溶液を示す。例えば、電流が通過する電気化学溶液内に浸漬した金属の表面は、陽極酸化又は酸化され得る。
【００２２】
用語「導電性陽極酸化バス」は、基材の第一エッジに対して平行に配置され得る、基材上に配置されている導電性材料を意味する。例えば、導電性陽極酸化バスは、複数個の導電性エレメントのうち個々の導電性エレメントの間の電気的接続をもたらすための導電性材料の狭い帯又はストリップであってもよい。導電性陽極酸化バスは、陽極酸化プロセス中も導電性のままであり、導電性陽極酸化バスのうち少なくとも一部分は、電気化学溶液に付かないように保持されてもよい。導電性陽極酸化バスは、しばしば、少なくとも１つのクランプのための場所を提供する。
【００２３】
端点による数値範囲の列挙は、その範囲内に包括される全ての数を含む（例えば、１〜５は、１、１．５、２、２．７５、３、３．８、４及び５を含む）。
【００２４】
本明細書及び添付の特許請求の範囲に含まれるとき、単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、その内容について別段の明確な指示がない限り、複数の指示対象を包含する。したがって、例えば「化合物」を含有する組成物への言及は、２種以上の化合物の混合物を包含する。本明細書及び添付の特許請求の範囲において使用されるとき、用語「又は」は、その内容について別段の明確な指示がない限り、一般的に「及び／又は」を包含する意味で用いられる。
【００２５】
特に指示がない限り、明細書及び特許請求の範囲に使用されている量又は成分量、性質の測定値などを表す全ての数は、全ての例において、用語「約」により修飾されていることを理解されたい。したがって、別途指示がない限り、先行の本明細書及び添付の特許請求の範囲に記載の数値的パラメータは、本開示の教示を利用して当業者により得ることが求められる所望の性質に応じて変化し得る近似値である。本開示の広範囲で説明する数値的範囲及びパラメータは、近似値であるが、具体例に説明された数値は可能な限り正確に報告する。しかし、いずれの数値もそれらの対応する試験測定値において見られる標準偏差から必然的に生じる誤差を本来含有する。
【００２６】
本開示は、複数個のゲート構造体を形成するプロセスを説明する。基材、その基材上に配置されている複数個の導電性エレメント並びにその基材上に配置されている導電性陽極酸化バスを有するウェブが供給される。導電性陽極酸化バスは、基材の第一エッジに隣接している。第一導電性エレメント及び少なくとも１つの第二導電性エレメントは、導電性陽極酸化バスに電気的に接続されている。ウェブは、ウェブ送り出しロールからウェブ受け取りロールまで通過し、陽極酸化ステーションを通って、複数個の導電性エレメントの表面の少なくとも一部分を陽極酸化する。陽極酸化ステーションは、陽極酸化槽、その陽極酸化槽内の電気化学溶液、陰極、陽極及び電源を含む。陽極酸化槽は、ウェブのための入口箇所及び出口箇所を有する。陰極は、電気化学溶液の表面の下に位置される。陽極は、導電性陽極酸化バスと、複数個の導電性エレメントと、複数個のクランプと、を含む。電源は、陽極及び陰極に接続している。ウェブが陽極酸化ステーションを通過する際に、複数個の導電性エレメントの表面の少なくとも一部分が電気化学溶液に曝露されて陽極酸化されて、複数個のゲート構造体を形成する。この複数個のゲート構造体は、複数個のゲート電極に隣接する複数個のゲート誘電体を含む。
【００２７】
図１に示されている代表的なウェブ５０は、基材４０、基材４０上に配置されている複数個の導電性エレメント１０並びに基材４０上に配置されている導電性陽極酸化バス３０を含む。基材４０は、複数個の導電性エレメント１０及び陽極酸化バス３０のための支持を提供することができる。導電性エレメント１０は、基材４０上に列状に配置することができる。図１において導電性エレメント１０は一連の平行線として示されているが、導電性エレメントはいずれか適切な方法でパターン形成されることできる。更に、基材４０は、複数個の導電性エレメント１０の陽極酸化中に、短絡を防ぐため、電気的に絶縁性にすることができる。導電性陽極酸化バス３０は、基材４０の第一エッジ５に対して平行にできる。複数個の導電性エレメント１０は、導電性陽極酸化バス３０に電気的に接続している。例えば、第一導電性エレメント１５及び少なくとも第二導電性エレメント２０が、導電性陽極酸化バス３０に電気的に接続している。
【００２８】
ウェブ５０の基材４０は、製造、試験、保存、使用又はこれらの任意の組み合わせの間、蒸着又は付着した材料を支持するために使用することができる。基材４０は、それが支持するエレメント若しくは構造体が永久的、準永久的又は除去可能であり得る。基材４０は、可撓性であり得る。例えば基材４０は、ポリマー材料、充填ポリマー材料、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリアミド類、ポリカーボネート類、ポリイミド類、ポリエーテルイミド類、ポリケトン類、液晶ポリマー、ポリ（オキシ−１，４−フェニレンオキシ−１，４−フェニレンカルボニル−１，４−フェニレン）（ＰＥＥＫ）、ポリノルボルネン類、ポリフェニレンオキシド類、ポリ（エチレンナフタレンジカルボキシレート）（ＰＥＮ）、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（フェニレンスルフィド）及び繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を含んでもよい。いくつかの実施形態において、可撓性である基材４０は、ポリ（エチレンテレフタレート）（ＰＥＴ）、ポリ（エチレンナフタレンジカルボキシレート）（ＰＥＮ）、ポリ（エーテルエーテルケトン）又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
【００２９】
一般に、複数個の導電性エレメント１０及び導電性陽極酸化バス３０は、基材４０又は基材材料上の導電層（金属層など）を蒸着すること及びパターン形成することにより形成されたウェブ５０の構成要素であり得る。接着層が、導電層の蒸着前に、基材４０に適用され得る。接着層は、例えばＳｉＯｘなどの無機酸化物を含み得る。導電層は、熱蒸着、電子ビーム蒸着、スパッタリング、火炎加水分解、キャスティング、プラズマ蒸着又は適用に望ましいと考えられ得る他の蒸着法など、任意の好適な既知の方法を使用して蒸着することができる。基材４０上の導電層は、一連の手順によりパターン形成されてもよい。
【００３０】
複数個の導電性エレメント１０及び導電性陽極酸化バス３０は、パターン形成された導電層から形成され得る。パターン形成された導電層を形成するのに使用されるプロセス手順のいくつかは、図１の導電層の上にフォトレジスト層（図示なし）を積層する又はコーティングすることを含んでもよい。フォトレジスト層の適用後、導電層はアパーチャマスクで覆われ、その後放射線源に照射されることができる。例えば、放射線に照射された材料は通常は硬化し、その一方でマスクで覆われた材料は通常は硬化しない。硬化しなかった材料は除去されることができる。フォトレジスト層は、現像され（例えば、選択的に除去され）、次に腐食溶液又は酸性溶液で導電層をエッチングすることができる。フォトレジスト層は、導電層及び基材４０から除去され得る。ウェブ５０は、一連の手順においてすすがれて、洗浄されて、基材４０上に配置されている、パターン形成された導電性エレメント（例えば複数個の導電性エレメント１０）及び導電性陽極酸化バス３０を供給することができる。
【００３１】
複数個の導電性エレメント１０は、電気化学溶液への曝露によって、少なくとも部分的に陽極酸化され得る任意の材料にすることができ、これによりゲート電極に隣接するゲート誘電体を含むゲート構造体を形成することができる。一般に、図１の導電性エレメント１０及び導電性陽極酸化バス３０は、陽極酸化可能な任意の金属、陽極酸化可能な任意の金属の合金、陽極酸化可能な金属の組み合わせ、陽極酸化可能な金属の多層又はこれらの組み合わせにすることができる。いくつかの実施形態において、複数個の導電性エレメント１０及び導電性陽極酸化バス３０は、アルミニウム、タンタル、ニオビウム、チタン、タングステン、ジルコニウム、ハフニウム又はこれらの組み合わせであってもよい。１つの実施形態において、複数個の導電性エレメント１０及び導電性陽極酸化バス３０は、同じ導電性材料からなる。
【００３２】
図１に示すように、複数個の導電性エレメント１０は、ウェブ５０を供給するために、基材４０上で互いに対し平行に配置されることができ、この基材４０は可撓性である。第一導電性エレメント１５は、第二導電性エレメント２０に対し平行であり得る。第一導電性エレメント１５及び少なくとも１つの第二導電性エレメント２０は、導電性陽極酸化バス３０に電気的に接続しており、導電性エレメント１０間の電気的導電経路を供給する。複数個の導電性エレメント１０は所望により、垂直方向に向けられたウェブ５０の導電性陽極酸化バス３０の下に、列接触パッド７２を更に含む。複数個の導電性エレメント１０の陽極酸化中に、所望により陽極酸化マスク（例えばフォトレジスト８０）がウェブ５０に適用され、列接触パッド７２及び導電性エレメント１０の一部分を保護することができる。すなわち、列接触パッド７２は、最終的に得られる電子デバイスに対する接触をもたらすのに使用され、所望によるフォトレジスト８０によって保護されていることにより、陽極酸化プロセス中に導電性が維持される。陽極酸化から導電性材料を保護するのに用いることができる陽極酸化マスクの別の例としては、メッキ用テープがある。バス切断線９０は、列接触パッド７２及び導電性陽極酸化バス３０に対して直交方向に延在し、ゲート構造体の製造後に導電性陽極酸化バス３０をウェブ５０から切り離すのに用いることができる。バス切断線９０は、裁断、エッチング、レーザー技法又はこれらの組み合わせにより除去され得る。少なくとも１つの第二導電性エレメント２０は、導電性陽極酸化バスとの接触を通じて、第三導電性エレメント２５に電気的に接続することができる。
【００３３】
別の構成として、基材３０上の複数個の導電性エレメント１０を考えることができる。例えば、図１は、平行な線としてパターン形成された複数個の導電性エレメント１０を示しているが、この導電性エレメント１０は、任意の形状を有することができ、他の構成に配置することができる。
【００３４】
図１に更に示されるように、ウェブ５０（一般に垂直方向を有する）において、基材４０上の複数個の導電性エレメント１０の表面の一部分が陽極酸化されなくてもよい。１つの実施形態において、図２に示されるように、列接触パッド７２及び導電性陽極酸化バス３０は、陽極酸化ステーション１００の陽極酸化槽１１０内に存在する電気化学溶液１２０の表面の上になり得る。別の実施形態において、所望によりフォトレジスト８０又はメッキ用テープを使用し、陽極酸化槽１１０内の電気化学溶液１２０の表面の上及び下の複数個の導電性エレメント１０の表面の一部の陽極酸化を防ぐことができる。例えば、所望によるフォトレジスト８０又はメッキ用テープは、陽極酸化中に列接触パッド７２を覆うよう配置することができる。
【００３５】
図２を参照すると、ウェブ５０は、ウェブ送り出しロール７０とともに搬送されるロール上で始まり、ウェブ受け取りロール７５とともに受け取られることができる。ウェブ５０は、ウェブ送り出しロール７０から引き出され、ウェブ受け取りロール７５まで延在することができる。ウェブ５０は、ウェブ送り出しロール７０からウェブ受け取りロール７５まで通過する。移動ウェブ５０は、平坦及び／又は剛性の基材に比べ、規模と製造の面で経済性をもたらすことができる。ウェブ５０は連続的に動かされることができ、又は動かされて静止位置で保持されることができる。選択されたウェブ５０は、ウェブ送り出しロール７０から引き出され、ウェブ受け取りロール７５の周囲に沿って巻き取ることができる。このウェブ送り出しロール７０及びウェブ受け取りロール７５は独立に、ひずみや破壊を起こさずに、直径（例えば内径）５０ｃｍ以下、２５ｃｍ以下、１０ｃｍ以下、５ｃｍ以下、３ｃｍ以下、２ｃｍ以下又は１ｃｍ以下にすることができる。ウェブ受け取りロール７５の周囲にウェブ（例えば可撓性ウェブ）５０を巻き取るのに用いる力はわずかでよく、例えば、動力支援のない（レバー、機械、液圧及び同様の支援なし）手動で可能である。ウェブ５０は、それ自体の上に自動的に巻き取られ得る。１つの実施形態において、ウェブ５０は、少なくとも１つのウェブ送り出しロール７０及び少なくとも１つのウェブ受け取りロール７５を有するロールツーロール（roll-to-roll）プロセスで取り扱われるのに十分な可撓性を有してもよい。
【００３６】
図２は、陽極酸化槽１１０内の電気化学溶液１２０に曝露された基材４０上の複数個の導電性エレメント１０の少なくとも一部分を陽極酸化するために、例示的な陽極酸化ステーション１００を通過するウェブ５０の例示的な平面図を示す。ウェブ５０は、ウェブ方向１０５において垂直の向きを有しながら、ウェブ送り出しロール７０からウェブ受け取りロール７５まで水平方向に動く。ウェブ５０は、入口箇所１１３で陽極酸化槽１１０に入り、陽極酸化槽１１０の反対側にある出口箇所１１６を出る。
【００３７】
図２及び図３は、中央槽１０２、第一回収タンク１０４及び第二回収タンク１０６を含む、例示的な陽極酸化槽１１０を示す。中央槽１０２は、第一回収タンク１０４に向かって開口する入口スロット１１７を有する入口壁１１２並びに第二回収タンク１０６に向かって開口する出口スロット１１５を含む出口壁１１４を含む。第一回収タンク１０４は、入口箇所１１３を含む。第二回収タンク１０６は、出口箇所１１６を含む。ウェブ５０は、陽極酸化ステーション１００の陽極酸化槽１１０を通過する。図３に示されるように、中央槽１０２、第一回収タンク１０４及び第二回収タンク１０６の底部上に、中央槽１０２内の深さ１２７を維持するために十分な量の電気化学溶液１２０をポンプで入れるためのポンプ（図示なし）は、位置されることができる。中央槽１０２は、複数個の導電性エレメント１０を陽極酸化するための電気化学溶液１２０を含む。この電気化学溶液１２０は、中央槽１０２の入口スロット１１７及び出口スロット１１５を通って流出する。入口スロット１１７及び出口スロット１１５から流れる電気化学溶液１２０は、第一回収タンク１０４及び第二回収タンク１０６内でそれぞれ回収されることができ、米国特許第３，６４３，６７０号（サバッカ（Sabatka）ら）に記述されているように、中央槽１０２にポンプで戻すことができる。
【００３８】
陰極１３０は、第一エッジ１８５及び第一箇所１８０を有し得る。第一箇所１８０は、陽極酸化槽１１０の中央槽１０２の入口壁１１２から第一距離１４０離れた位置にあり得る。所望によるバッフル４００を、陰極１３０の近隣に配置することができる。所望によるバッフル４００は、陰極１３０と、基材４０上の複数個の導電性エレメント１０との間に配置することができる。所望によるバッフル４００は、第一エッジ１８５から第一位置１８０まで達することができる。複数個の導電性エレメント１０は、基材４０と陰極１３０との間に配置することができる。ウェブ５０は、陰極１３０から、基材４０上の複数個の導電性エレメント１０までが、第四距離２１０の位置に配置することができる。複数個の導電性エレメント１０は、中央槽１０２の第一側面１６５から第二距離１４５の位置に配置することができる。この第一側面１６５は、中央槽１０２内に浸漬している陰極１３０と平行であり得る。少なくとも部分的に電気化学溶液１２０内にある陰極１３０及び陽極１３５の両方に接続された電源３５０により電圧が印加され、電流が生じる。図２Ａは、基材４０上に配置されている導電性陽極酸化バス３０、複数個の導電性エレメント１０及び導電性陽極酸化バス３０に接触している、陽極クランプ３０２を含む、例示的な陽極１３５を示す。
【００３９】
図３は、例示的な陽極酸化ステーション１００の側面図である。陽極酸化ステーション１００には、陽極酸化槽１１０、陽極酸化槽１１０内の電気化学溶液１２０、陰極１３０、陽極１３５及び電源３５０が含まれる。陽極酸化槽１１０には、入口箇所１１３を有する第一回収タンク１０４、中央槽１０２、出口箇所１１６を有する第二回収タンク１０６が含まれ、ウェブ５０がウェブ方向１０５に通過できるようになっている。陽極酸化槽１１０の中央槽１０２には、電気化学溶液１２０を保持するのに十分な容積がある。本実施形態において、ウェブ５０は、水平方向１０５に向かって陽極酸化槽１１０を通過する際に、垂直方向の向きになっている。陽極酸化槽１１０には電気化学溶液１２０が含まれており、ここで複数個の導電性エレメント１０の少なくとも一部分が、中央槽の入口壁１１２から出口壁１１４までの間の区間で、電気化学溶液１２０に曝露され得る。陰極１３０は、陽極酸化槽１１０の中央槽１０２の電気化学溶液１２０内に位置される。１つの実施形態において、陰極１３０の一部分は、中央槽１０２内の電気化学溶液１２０の表面１２２の上に延在してもよい。陰極１３０は、入口壁１１２から陰極１３０の第一位置１８０までの第一距離１４０の位置で位置され得る。第一距離１４０は、入口壁１１２で、電気化学溶液１２０内で十分に低い電位を供給することにより、入口壁１１２で放電を防ぐのに十分であり得る。第三距離１６０は、中央槽１０２内の電気化学溶液１２０の表面１２２の下の複数個の導電性エレメント１０を含む、ウェブ５０のウェブ横断幅を確定する。
【００４０】
電気化学溶液１２０は、電気化学溶液１２０に曝露されたウェブ５０の複数個の導電性エレメント１０の表面の少なくとも一部分を、陽極酸化するのに用いることができる。電気化学溶液１２０は一般的に、電解質溶液と呼ばれることがある。電気化学溶液１２０は、酸、塩基、塩又はこれらの混合物の水溶液として存在し得る。電気化学溶液１２０のイオン又は電解質は、水溶液内で電気を伝達する。電源３５０によって電圧が印加されると、溶媒（例えば水、アルコール及びこれらの組み合わせ）と溶質分子との間の熱力学的相互作用のために、酸、塩基又は塩の個々の成分が電解質として解離し、電気化学溶液１２０内に電流が生じ得る。高温又は低圧条件下では、気体も電解質として作用することがある。１つの実施形態において、電気化学溶液１２０にはカルボン酸、カルボン酸塩又はこれらの混合物が含まれ得る。例えば、電気化学溶液１２０には酒石酸、酒石酸塩又はこれらの混合物が含まれ得る。
【００４１】
陰極１３０は、プレート、ロッド、メッシュ、スクリーン又はこれらの組み合わせなど、さまざまな構成を有することができる。陰極１３０のために選択される材料は本質的に、陽極酸化槽１１０の中央槽１０２内の電気化学溶液１２０において本質的に反応性をもたない（例えば不活性の）、任意の電子伝導体を用いることができる。電気化学溶液１２０に電圧を印加するために、陰極１３０は電源３５０に取り付けられることができる。陰極１３０のための材料の例としては、炭素、鉛、ニッケル、ステンレススチール、白金、チタン又はこれらの組み合わせを含むことができる。いくつかの実施形態において、陰極１３０はステンレススチール、白金、チタン又はこれらの組み合わせを含む。
【００４２】
１つの実施形態において、陰極１３０は、陰極１３０の第一エッジ１８５から第一位置１８０まで延在するバッフル４００を更に含んでもよい。陰極の第一エッジ１８５は、中央槽１０２の入口壁１１２の近くにある。バッフル４００は、入口壁１１２で、陰極１３０から陽極１３５に電圧を迂回させ得る。バッフル４００は、非導電性材料を含んでもよい。１つの実施形態において、バッフル４００はポリプロピレンを含む。
【００４３】
所望によるバッフル４００は、中央槽１０２の電気化学溶液１２０内に浸されてもよく、又は所望によるバッフル４００の一部分は、この電気化学溶液１２０の表面１２２の上にあってもよい。１つの実施形態において、所望によるバッフル４００の一部分及び陰極１３０の一部分は、中央槽１０２内の電気化学溶液１２０の表面１２２の上に一定の距離を置いてあってもよい。
【００４４】
図２及び図３に示されている陰極１３０は、中央槽１０２の入口壁１１２から陰極１３０の第一位置１８０までの第一距離１４０で位置され得る。第一距離１４０は、入口箇所１１２で、電気化学溶液１２０内で十分に低い電位を供給することにより、入口壁１１２での放電を防ぐのに十分であり得る。電流の短絡又は放電は、ウェブ及びウェブ上の電極を破損させることがあり、人体に危険をもたらすことがあり、装置及び周辺領域に損壊をもたらす可能性がある。ウェブ５０が入力スロット１１７で入り、中央槽１０２の出口スロット１１５から出る際に、低電圧を供給する陽極酸化プロセスを有することが望ましい。また、局所的な陽極酸化電流密度を制限し、その一方で、ウェブ５０が電気化学溶液１２０を出る場所付近に最大電圧が印加されるよう、電気化学溶液１２０の固有抵抗を考慮することができる。電気化学溶液１２０の固有抵抗を利用することにより、陽極酸化槽１１０の好適な設計、陰極１３０の形状及び配置、金属又は複数個の導電性エレメント１０の配置密度、陽極酸化槽１１０を通って動くウェブ５０の速度、電流密度及び電圧の好適な特性を開発することが可能である。
【００４５】
陽極酸化ステーション１００内の電流の放電が起こる可能性を抑制するため、中央槽１０２の入口箇所１１２からの第一距離１４０で陰極１３０を配置するため、ウェブ５０に関するいくつかのパラメータが考慮され得る。一般に、陽極酸化中に形成される陽極酸化物の厚さ（すなわち、陽極酸化中に形成されるゲート誘電体の厚さ）は、印加された陽極酸化電圧にほぼ比例する。この酸化物を成長させるのに必要な電荷量は、等価容量Ｃによって表わすことができ、ここで
Ｃ＝所定の陽極酸化電圧に達するために必要な、単位面積当たり、１ボルト当たりの電荷量（ｍＦ／ｃｍ２）である。１つの実施形態において、アルミニウム（Ａｌ）の等価容量は約２ｍＦ／ｃｍ２である。
【００４６】
陽極酸化電流ＩＡ（Ａ）は、式Ｉによって定義できる。
【００４７】
ＩＡ＝ＡＷＳＶＣ                              （Ｉ）
式Ｉの他のいくつかのパラメータは次の通りである。
【００４８】
Ａ＝陽極酸化される複数個の導電性エレメント１０又は金属を含む、ウェブ５０表面の面積の一部（例えば、電気化学溶液１２０に浸漬される部分）。
【００４９】
Ｗ＝電気化学溶液１２０に浸漬される、ウェブ５０の幅（ｃｍ）１６０。
【００５０】
Ｓ＝ウェブ５０の速度（ｃｍ／ｓ）。
【００５１】
Ｖ＝電源３５０の陽極酸化電圧（ボルト）。
【００５２】
所定の点で複数個の導電性エレメント１０の表面上に形成された酸化物（例えばゲート誘電体）に流れる、陽極酸化電流密度、すなわち、単位面積当たりの電流は、陰極１３０の第一位置１８０からの第一距離１４０が小さくなるにつれて、ほぼ指数関数的に増大する。この指数関数的性質を有する長さ尺度は、式ＩＩで近似することができる：
λ＝Ｄ／ＡＳＲＣ                              （ＩＩ）
式ＩＩのパラメータは以下を含む。
【００５３】
Ｒ＝電気化学溶液１２０の電解質の固有抵抗（ｏｈｍ−ｃｍ）。
【００５４】
Ｄ＝陽極酸化槽１１０の中央槽１０２の第一側面１６５からの距離（ｃｍ）１４５（図２に図示）。この第一側面１６５は、ウェブ５０の基材４０上にある複数個の導電性エレメント１０が中央槽１０２内で浸漬されるウェブ５０の表面に対して平行に延在している。一般に、Ｄは、ウェブ５０の表面に対し垂直方向の、電気化学溶液１２０の導電容積の厚さを示す。
【００５５】
中央槽１０２の入口スロット１１７と陰極１３０との間の第一距離１４０が十分である場合、入口スロット１１７での電気化学溶液１２０の電位は、入口スロット１１７での放電を防ぐため、又は陽極酸化電流密度が許容範囲を超えて高い領域を防ぐため、十分に小さくなる。一般に、第一距離１４０はλ（長さ尺度（ｃｍ））より大きく、２λより大きく又は３λより大きい値となるべきである。
【００５６】
より一般的には、電気化学溶液１２０を通る、陰極１３０と中央槽１０２の入口スロット１１７との間の最短経路は、λ（長さ尺度（ｃｍ））より大きく、２λより大きく又は３λより大きい値となるべきである。この経路は、第一距離１４０を増大させることにより又は非導電性バッフルを含めることにより（例えば、所望によるバッフルを、陰極１３０の第一位置１８０と中央槽１０２の入口壁１１２との間に配置）、長くすることができる。
【００５７】
酸化物層（例えばゲート誘電体）の成長又は厚み増大の速度は、陽極酸化電流密度に比例し得る。酸化物層内の電界は、酸化物厚さによって変わることはなく、電流密度及び温度に対してわずかな依存性しかないことがある。１つの実施形態において、酸化物層が成長するにつれて、酸化物層を隔てた電位差は比例して増加する。１つの実施形態において、室温における酸化物層の厚さ／電位差の比は、１ボルト当たり１．２〜１．５ナノメートル（ｎｍ／ボルト）の範囲と成り得る。中央槽１０２の出口スロット１１５近辺における陽極酸化電流密度の低い領域において、印加電圧降下は本質的に均一であるため、酸化物層の厚さは、複数個の導電性エレメント１０の表面全体にわたって一般に均一となり得る。
【００５８】
図３は更に、ウェブ５０が通過するためのロールツーロールプロセスに使用することができる、陽極酸化槽１１０を有する陽極酸化ステーション１００を示す。陽極酸化ステーション１００の上方に位置される水平コンベヤ６０５は、ウェブ５０が陽極酸化ステーション１００を通過して移動するのを支えて助けることができる。陽極酸化ステーション１００は、垂直向きの姿勢で水平に動くウェブ５０を陽極酸化するよう設計することができる。
【００５９】
陽極酸化電解層１１０は、第一回収タンク１０４での入口箇所１１３及び第二回収タンク１０６での出口箇所１１６を含み、これらは陽極酸化電解層１１０の対向する両端で垂直のスロット又は開口部であり得る。ウェブ５０は第一回収タンク１０４に供給され、電気化学溶液１２０を含む中央槽１０２の入口スロット１１７を通過されることができる。ウェブ５０は、中央槽１０２を通過され中央槽１０２の出口スロット１１５を通って第二回収タンク１０６に動かされることができる。複数個のクランプ３００は、垂直に配置され、水平方向にウェブ送り出しロール７０で引き出されるウェブ５０に接触し、ウェブ受け取りロール７５のところで離れる。陽極クランプ３００は、クランプカム（clam cam）３０５で開閉する。陽極クランプ３００が、水平金属ベルト３１０上のウェブ送り出しロール７０の上にプーリ２９５に近づくと、陽極クランプ３００がクランプカム３０５に接触する。図４に示すように、クランプカム３０５は、陽極クランプ３００を開き、第二接触３８０を第一接触３７０から分離する。第一回収タンク１０４の入口箇所１１３で陽極酸化槽１００に入る前に、陽極クランプ３００がウェブ送り出しロール７０近くでウェブ５０に取り付けられると、第一接触３７０は陽極酸化バス３０に接触し、第二接触３８０は基材４０に接触する。いくつかの実施形態において、ウェブ５０は、ウェブ５０の両面上に複数個の導電性エレメント１０を含むように、第一接触３７０及び第二接触３８０は両方とも、ウェブ５０の両側上に位置された陽極酸化バス３０と接触する。陽極クランプ３００は、導電性陽極酸化バス３０と接触し、複数個の導電性エレメント１０の表面の少なくとも一部分を陽極酸化するための十分な電流の動きのために、電気回路を完成させる。複数個の導電性エレメント１０は、図３及び図４に示されるように、表面１２２及び深さ１２７を有する電気化学溶液１２０内に、第三距離１６０で曝露され得る。複数個の導電性エレメント１０の表面の一部分は、陽極酸化槽１１０内の電気化学溶液１２０に浸漬されないことがあり得る。ウェブ５０を中央槽１０２を通って動かした後、陽極クランプ３００は、第二回収タンク１０６の出口箇所１１６で陽極酸化槽１１０を出る際に、ウェブ５０を放す。ウェブ５０が第二回収タンク１０６を離れた後、ウェブ５０は所望により、ウェブ受け取りロール７５に到達する前に、すすぎステーション、エアナイフ、乾燥ステーション又はこれらの組み合わせを通過されてもよい。陽極クランプ３００の第一クランプがウェブ５０から放される前に、随時、陽極クランプ３００のうち少なくとも１つのクランプが、導電性陽極酸化バス３０に取り付けられるように、第二クランプが係合される。
【００６０】
図３の、例示的な水平コンベヤ６０５は、陽極クランプ３００を開閉するためのクランプカム３０５を有するプーリ２９５を含む。このシステムは、米国特許第３，６４３，６７０号（サバッカ（Sabatka）ら）に詳細が更に記述されている。プーリ２９５が、水平の導電性金属ベルト３１０に沿って陽極クランプ３００を動かす。図４に示すように、水平金属ベルト３１０は、グライドロール３２０の上に載っている。陽極クランプ３００は、垂直に向けられたウェブ５０を取り付けて、放すための、リフタ３１５、スプレッダ２９０、ばね機構３２５、第一接触３７０及び第二接触３８０を含む。第一接触３７０は、陽極酸化バス３０に接触し、第二接触３７０は、ウェブ５０の基材４０に接触する。第一接触３７０は剛体でもよく、第二接触３８０はクランプカム３０５において陽極クランプ３００が動くときに移動又は転置が可能であり得る。プーリ２９５は、水平金属ベルト３１０に接続されている陽極クランプ３００との接触を維持する。
【００６１】
ウェブ５０が陽極酸化槽１１０を通って動く際、複数個の導電性エレメント１０が陽極酸化され得る。ウェブ５０が出口位置１１６で陽極酸化槽１１０を出る際、ウェブ受け取りロール７５とともに受け取られるために、陽極クランプ３００はウェブ５０を放す。複数個の陽極クランプ３００のうち少なくとも１つのクランプが、導電性陽極酸化バス３０でウェブ５０に取り付けられた状態で、移動ウェブ５０全体にわたり、電流の最大分散が得られ、いずれの１つの陽極クランプ３００でも電流密度は最小限に抑えることができる。１つの実施形態において、移動ウェブ５０は、基材４０上に配置されている複数個の導電性エレメント１０を有してもよく、この複数個の導電性エレメント１０は所望によりパターン形成されてもよい。
【００６２】
図２及び図３に示すように、陰極１３０及び陽極１３５に接続された電源３５０を使用して電圧を印加し、電気回路を形成することができる。この電気回路に電圧を印加すると、電気化学溶液１２０の電解質は、電流を生成する。電源３５０によって供給された負電荷が、陰極１３０を通って入る。典型的には、電気化学溶液１２０内に浸漬された陰極１３０で最初の化学反応が発生する。電気化学溶液１２０は陰極１３０からの電子を消費し、陽極１３５で第二化学反応が起き、この反応には、電気化学溶液１２０に曝露されている複数個の導電性エレメント１０の表面の一部分が電子を生成し、これが陽極１３５によって収集されることが含まれる。電気化学溶液１２０内の陰極１３０の周辺には負電荷の雲が生じ、陽極１３５の周辺には正電荷の雲が生じる。一連の反応が継続でき、電子が流れるように、これらの電荷を中和するために、電気化学溶液１２０内の電解質のイオンが動く。発生した電流により、複数個の導電性エレメント１０の表面の酸化又は陽極酸化が生じ得る。複数個の導電性エレメント１０の表面の一部分は、電気化学溶液１２０の表面の外又は上に位置される場合があり、一方、複数個の導電性エレメント１０の表面の一部分は陽極酸化槽１１０内に浸漬されている場合がある。電解質種の適切な濃度を維持するため、電気化学溶液１２０は必要に応じて、再循環ポンプを使用して循環されることができる。
【００６３】
図５は、陽極酸化前の、基材４０上の第一導電性エレメント１５の断面図を示す。第一導電性エレメント１５は、例示的なウェブ５０の基材４０上の複数個の導電性エレメント１０の１つの実例であり得る。図１に示されるように、パターン形成された第一導電性エレメント１５は、第二導電性エレメント２０に対し平行の向きにすることができ、これは更に第三導電性エレメント２５に対し平行に向けられることができる。図５の導電性エレメント１５の陽極酸化は、図６に示されるようにゲート構造体８５の形成となる。
【００６４】
ゲート誘電体５５は、図６に示されるように、溶液陽極酸化プロセスによってゲート電極４５に隣接して供給されることができる。ゲート誘電体５５は、導電性エレメント１５の陽極酸化の結果として得ることができ、ここで導電性エレメントは無機材料又は陽極酸化可能な材料である。ゲート誘電体５５は、デバイスのバランスから、電子デバイスの動作条件において、ゲート電極４５を電気的に絶縁する。ゲート誘電体５５が有する誘電定数は、２以上、５以上、１０以上、２５以上又は４０以上であり得る。このゲート誘電体５５の誘電定数は１５０以下、１２５以下、１００以下又は７５以下であり得る。この誘電定数は、２〜１５０の範囲、５〜１２５の範囲又は１０〜１００の範囲であり得る。
【００６５】
図５の、基材４０上で蒸着及びパターン形成されている第一導電性エレメント１５は、陽極酸化ステーション１００を通過して、図６の例示的なゲート構造体８５を形成することができる。複数個の導電性エレメント１０（酸化可能な金属など）は、陽極酸化ステーション１００を通過して、複数個のゲート構造体８５を形成することができる。
【００６６】
図６は、基材４０上のゲート電極４５に隣接して形成されたゲート誘電体５５を含むゲート構造体８５を示す。ゲート電極４５は、ゲート誘電体５５と基材４０との間に配置されることができる。図６のゲート誘電体５５は、電子デバイスの誘電体として十分であるよう、ピンホールがなく、漏れが少なく、表面が滑らかであり得る。ゲート誘電体５５は、陽極酸化によってコンフォーマルコーティングを生成することにより実現することができる。
【００６７】
陽極酸化プロセス中に、複数個の導電性エレメント１０の表面の少なくとも一部分が、電気化学溶液１２０の循環及び攪拌のために十分な時間、電気化学溶液１２０内に浸漬され得る。陽極酸化槽１１０内のウェブ５０の浸漬の間、陽極酸化溶液１２０は、導電性エレメント１５が例えば微粒子で覆われている領域であっても、複数個の導電性エレメント１０の表面に達し、これを濡らすことができる。電気化学溶液１２０によるこのような浸透性は、導電性エレメント１５が微粒子などの小さな異物で覆われている部分であっても、複数個の導電性エレメント１０に、実質的に均一な陽極酸化又は酸化をもたらすことができる。
【００６８】
したがって、導電性エレメント１５の表面の粒子を後で除去しても、導電性エレメント１５を露出させるような、陽極酸化層又はゲート誘電層５５のピンホールを生じることはない。その結果、導電性エレメント１５を酸化するための液体陽極酸化プロセスを用いる利点は、ゲート誘電体５５となり、ここでゲート誘電体５５は、陽極酸化される導電性エレメント１５の表面性質を均一なものにし、例えば部分的に微粒子で覆われている表面であってもコンフォーマルコーティングを形成する。一方、このゲート誘電体５５が、導電性エレメント１５の上に、例えば誘電材料を蒸着することによって形成されているゲート誘電体層に置き換えられた場合、微粒子によって覆われた導電性エレメント１５の領域は蒸着プロセス中にコーティングされないため、例えばその後の処理で粒子が除去されると、その部分が露出することになる。
【００６９】
ゲート誘電体５５を形成するために陽極酸化プロセスを用いるもう１つの利点は、図６に示されるように、陽極酸化によりゲート電極４５の実質的に均一な絶縁が得られるということである。例えば、陽極酸化プロセス中に、陽極酸化されていない部分（すなわち絶縁されていない場所）に、近隣領域よりも多くの電流が流れる傾向にある。全体の陽極酸化された領域が均一に絶縁されるまで、この追加電流はその部分の陽極酸化を強化する。
【００７０】
これに対し、バッチ陽極酸化プロセスにおいては、「電流源」モードで動作する電源を用いることによって、低電流密度を達成することができる。このモードでは、陰極と陽極酸化される金属との間に印加される電圧を制御することができ、望ましい陽極酸化電流密度を供給できる。最初はこの電圧は小さくてよいが、酸化物が成長すると、最終的に電源が望ましい最大電圧（又はコンプライアンス電圧）に達するまで、必要な電圧が次第に増加する。典型的には、陽極酸化電流が十分に小さい値になるまで、印加電圧がこの値に維持される。
【００７１】
別の態様において、複数個のゲート誘電体に隣接するソース電極及びドレイン電極の両方を更に含む、複数個の電子デバイスを形成するプロセスが記述される。このプロセスは、ソース電極及びドレイン電極の両方の表面に隣接する半導体を含む。
【００７２】
図７は、例示的な電子デバイス５１０の実施形態の断面図である。ゲート電極４５は、基材４０上に供給されている。ゲート構造体８５は、導電性エレメント１５（図５）の陽極酸化により、ゲート電極４５に隣接してゲート誘電体５５を形成することにより得ることができる。ソース電極７２及びドレイン電極７４は両方とも、ゲート構造体８５に対抗する。半導体６５は、ソース電極７２及びドレイン電極７４両方の表面に隣接して供給されている。
【００７３】
更に別の態様において、複数個のゲート誘電体に隣接する半導体を更に含む、複数個の電子デバイスを形成するプロセスが記述される。このプロセスは、複数個のゲート構造体の両側に対向する半導体の表面に隣接する、ソース電極及びドレイン電極の両方を供給する。ソース電極はドレイン電極と接触していない。
【００７４】
図８は、例えば薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のような例示的な電子デバイス５００の断面図である。ゲート電極４５は、基材４０上に供給されている。ゲート構造体８５は、導電性エレメント１５（図５）の陽極酸化により、ゲート電極４５に隣接してゲート誘電体５５を形成することにより得ることができる。ソース電極７２及びドレイン電極７４は、ゲート構造体８５に対向する半導体６５の表面に隣接して供給され得る。ソース電極７２はドレイン電極７４と接触していない。
【００７５】
図７及び図８は、ある電子デバイスにおけるゲート構造体８５の例を示す。ゲート構造体８５は、複数個のゲート電極４５に隣接する複数個のゲート誘電体５５を含む複数個のゲート構造体に拡大することができる。ゲート構造体８５は、基材４０上に複数個の導電性エレメント１０から形成されることができる。図７及び図８はそれぞれ、複数個の電子デバイス５１０及び５００を表す。
【００７６】
電子デバイスにおいて、ゲート電極／ソース（本体）の間に電圧を印加し、ソース電極とドレイン電極の間に流れる電流を制御することができる。一般的な電子デバイスには、回路を形成するのに用いられるトランジスタ（例えば電界効果トランジスタ）、トランジスタアレイ、コンデンサ、埋め込みコンデンサ、ダイオード、発光デバイス、積層型電子デバイス及び抵抗が含まれる。電子デバイスには、電子機能を実行する回路のアレイが含まれ得る。アレイ又は集積回路の例としては、増幅器、受信機、送信機、インバータ及び発信器が挙げられる。これらデバイス及びアレイの用途としては、電波固体識別装置（ＲＦＩＤ）、スマートカード、ランプ、ディスプレイ及び同様のものが挙げられる。ウェブ上に互いに隣接した２つ以上のデバイスの間を接続して、電気回路を形成することができる。１つの実施形態において、この電子デバイスは、薄膜トランジスタである。別の実施形態において、この電子デバイスはアクティブマトリクスディスプレイバックプレーンである。
【００７７】
半導体（例えば半導体層）は、永久的又は動的に、幅広い範囲で電気伝導度を制御することができる材料である。半導体層は、無機半導体材料を含み得る。有用な無機半導体材料としては、アモルファスシリコン、硫化カドミウム、セレン化カドミウム、テルル、酸化亜鉛、これらの混合物、合金及び組み合わせが挙げられる。半導体の例は、ゲルマニウム、ガリウム砒素、リン化インジウム、シリコンゲルマニウム、アルミニウムガリウム砒素又はこれらの組み合わせが更に含まれ得る。１つの実施形態において、半導体層は、酸化亜鉛、酸化インジウム亜鉛、酸化亜鉛スズ、酸化インジウムガリウム亜鉛又はこれらの組み合わせからなってもよい。
【００７８】
図８に示すように、半導体は、複数個の電子デバイスの複数個のゲート誘電体に隣接して、供給され得る。１つの実施形態において、半導体は、複数個のゲート誘電体に隣接してパターン形成されることができる。別の実施形態において、図７に示されるように、半導体は、ソース電極及びドレイン電極に隣接してパターン形成されることができる。半導体の適用の有用な方法は、蒸着、溶液堆積、スピンコーティング、印刷技法及びこれらの組み合わせを含む。
【００７９】
ソース電極及びドレイン電極は、図７に示されるように、ゲート誘電体によってゲート電極から分離されることができる。１つの実施形態において、ソース電極及びドレイン電極は、図８に示されるように、ゲート誘電体に隣接する半導体によって分離され得る。このソース電極及びドレイン電極は、導電性材料であり得る。有用な材料としては、導電性エレメントに関して記述したものと同様のものが含まれ得る。例えば、ソース電極及びドレイン電極は、アルミニウム、バリウム、カルシウム、クロム、銅、金、銀、ニッケル、パラジウム、白金、チタン、合金、多層構造体及びこれらの組み合わせが挙げられてもよい。１つの実施形態において、ソース電極及びドレイン電極の両方は、アルミニウム、金、銅、銀、チタン、クロム、酸化金属、ドーピングされた半導体又はこれらの組み合わせを含む。ソース電極及びドレイン電極の適用の有用な方法は、蒸着、溶液堆積、スピンコーティング、印刷技法及びこれらの組み合わせを含む。
【００８０】
１つの態様において、複数個のゲート構造体を形成するプロセスが提供される。基材、その基材上に配置されている複数個の導電性エレメント並びに導電性陽極酸化バスを含むウェブが供給される。導電性陽極酸化バスは、基材の第一エッジに隣接している。第一導電性エレメント及び少なくとも１つの第二導電性エレメントは、導電性陽極酸化バスに電気的に接続している。ウェブは動かされており、このウェブはウェブ送り出しロールとともに搬送され、ウェブ受け取りロールとともに受け取られる。ウェブは、ウェブ送り出しロールからウェブ受け取りロールまで延在し、ウェブはウェブ送り出しロールからウェブ受け取りロールまで通過する。ウェブは陽極酸化ステーションを通過する。陽極酸化ステーションは、ウェブのための入口箇所及び出口箇所を有する陽極酸化槽、この陽極酸化槽内に保持された電気化学溶液であって、この電気化学溶液は表面を有する、電気化学溶液、この電気化学溶液内に位置された陰極であって、複数個の導電性エレメントは、基材とこの陰極との間に配置される、陽極並びに陽極及び陰極に取り付けられている電源を含む。この陰極は、入口箇所からある距離で位置されてもよく、入口箇所で電気化学溶液内に十分に低い電位を提供することにより、この距離は入口箇所での放電を防ぐのに十分な距離である。陽極は、電気化学溶液の表面の上に配置される、導電性陽極酸化バスと、複数個の導電性エレメントであって、その複数個の導電性エレメントの少なくとも一部分は、電気化学溶液の表面の下に配置される、複数個の導電性エレメントと、複数個のクランプであって、少なくとも１つのクランプは、導電性陽極酸化バスと電気的に接触している、複数個のクランプと、を含む。電気化学溶液に曝露された複数個の導電性エレメントの表面の少なくとも一部分は陽極酸化されて、複数個のゲート構造体を形成する。この複数個のゲート構造体は、複数個のゲート電極に隣接する複数個のゲート誘電体を含む。複数個のゲート電極は複数個のゲート誘電体と基材との間に配置される。
【００８１】
別の態様において、複数個の電子デバイスを形成するプロセスが提供される。基材、その基材上に配置されている複数個の導電性エレメント並びに導電性陽極酸化バスを含むウェブが供給される。導電性陽極酸化バスは、基材の第一エッジに隣接している。第一導電性エレメント及び少なくとも１つの第二導電性エレメントは、導電性陽極酸化バスに電気的に接続している。ウェブは移動されており、このウェブはウェブ送り出しロールとともに搬送され、ウェブ受け取りロールとともに受け取られる。ウェブはウェブ送り出しロールからウェブ受け取りロールまで延剤し、ウェブはウェブ送り出しロールからウェブ受け取りロールまで通過する。ウェブは陽極酸化ステーションを通過する。陽極酸化ステーションは、ウェブの入口箇所及び出口箇所を有する陽極酸化槽、この陽極酸化槽内に保持された電気化学溶液であって、この電気化学溶液は表面を有する、電気化学溶液、この電気化学溶液内に位置された陰極であって、複数個の導電性エレメントは基材とこの陰極との間に配置される、陽極、陽極並びに陰極に取り付けられている電源を含む。この陰極は、入口箇所からある距離で位置され、この距離は、入口箇所で電気化学溶液内に十分に低い電位を提供することにより、入口箇所で放電を防止するのに十分な距離である。陽極は、電気化学溶液の表面の上に配置される導電性陽極酸化バスと、複数個の導電性エレメントであって、その複数個の導電性エレメントの少なくとも一部分は、電気化学溶液の表面の下に配置される、複数個の導電性エレメントと、複数個のクランプであって、少なくとも１つのクランプは、導電性陽極酸化バスと電気的に接触している、複数個のクランプと、を含む。電気化学溶液に曝露された複数個の導電性エレメントの表面の少なくとも一部分は陽極酸化されて、複数個のゲート構造体を形成する。この複数個のゲート構造体は、複数個のゲート電極に隣接する複数個のゲート誘電体を含む。複数個のゲート電極は複数個のゲート誘電体と基材との間に配置される。このプロセスは、複数個のゲート誘電体に隣接する半導体を供給する工程を更にを含む。ソース電極及びドレイン電極は両方とも、複数個のゲート構造体に対向する半導体の表面に隣接して供給され、ソース電極はドレイン電極と接触していない。
【００８２】
別の態様において、複数個の電子デバイスを形成するプロセスが提供される。基材、その基材上に配置されている複数個の導電性エレメント並びに導電性陽極酸化バスを含むウェブが供給される。導電性陽極酸化バスは、基材の第一エッジに隣接している。第一導電性エレメント及び少なくとも１つの第二導電性エレメントは、導電性陽極酸化バスに電気的に接続している。ウェブは移動され、このウェブはウェブ送り出しロールとともに搬送され、ウェブ受け取りロールとともに受け取られる。ウェブはウェブ送り出しロールからウェブ受け取りロールまで延在し、ウェブはウェブ送り出しロールからウェブ受け取りロールまで通過する。ウェブは陽極酸化ステーションを通過する。陽極酸化ステーションは、ウェブの入口箇所と出口箇所を有する陽極酸化槽、この陽極酸化槽内に保持された電気化学溶液であって、この電気化学溶液は表面がある、電気化学溶液、この電気化学溶液内に配置された陰極であって、複数個の導電性エレメントは基材とこの陰極との間に配置される、電気化学溶液、陽極並びに陽極及び陰極に取り付けられている電源を含む。この陰極は、入口箇所からある距離で位置され、この距離は、入口箇所で電気化学溶液内に十分に低い電位を提供することにより、入口箇所での放電を防ぐのに十分な距離である。陽極は、電気化学溶液の表面の上に配置される導電性陽極酸化バスと、複数個の導電性エレメントであって、その複数個の導電性エレメントの少なくとも一部分は、電気化学溶液の表面の下に配置される、複数個の導電性エレメントと、複数個のクランプであって、少なくとも１つのクランプは、導電性陽極酸化バスと電気的に接触している、複数個のクランプと、を含む。電気化学溶液に曝露された複数個の導電性エレメントの表面の少なくとも一部分は陽極酸化され、複数個のゲート構造体を形成する。この複数個のゲート構造体は、複数個のゲート電極に隣接する複数個のゲート誘電体を含む。複数個のゲート電極は、複数個のゲート誘電体と基材との間に配置される。このプロセスは、複数個のゲート誘電体に隣接するソース電極及びドレイン電極の両方を供給する工程を更に含む。半導体は、複数個のゲート構造体に対向するソース電極及びドレイン電極の両方の表面に隣接して供給され、ソース電極はドレイン電極と接触していない。
【００８３】
本開示は、例示的なものであり、本開示の範囲を制限することを意図しない以下の実施例により、更に明らかになるであろう。
【実施例】
【００８４】
特に注釈がない限り、以下の実施例において記載する全ての割合、百分率及び比率は重量を基準としたものであり、又、実施例において使用する全ての試薬は、下記の化学薬品供給業者から得られた若しくは入手可能なものであり、従来の技法によって合成されてもよい。
【００８５】
（実施例１）
基材として、ポリエチレン−２，６−ナフタレン（ＰＥＮ、１００マイクロメートル（μｍ）、帝人デュポンフィルム（Dupont Teijin Films）、日本）の上にアルミニウム（Ａｌ）がスパッタリング及びパターン形成され、複数個の導電性エレメントが形成された。ウェブは、基材、基材の上に配置されている導電性エレメント並びに基材の第一エッジに対して平行な導電性陽極酸化バスを含む。ウェブを陽極酸化ステーションを通って動かすことにより、複数個の導電性エレメントが陽極酸化された。ウェブが陽極酸化ステーションを通って動かされた際に、パターン形成されたアルミニウム導電性エレメントは陽極酸化された。
【００８６】
Ａｌ金属の蒸着の前に、ウェブ速度２．４メートル／分（ｍ／ｍｉｎ）で赤外線（ＩＲ）管ヒーターを用いて基材の脱気が行われた。この基材上に、１２．７ｃｍ×３８．１ｃｍの平面マグネトロンＳｉＯ２スパッタリングターゲット（オングストローム・サイエンス（Angstrom Sciences）社、ペンシルバニア州ドゥケーン（Duquesne））を用いて、ウェブ速度０．３０５ｍ／ｍｉｎ、出力１キロワット（ｋＷ）及び１３．５６メガヘルツ（ＭＨｚ）で、厚さ３ナノメートル（ｎｍ）のＳｉＯｘ粘着層が、高周波（ＲＦ）スパッタリングが行われた。チャンバのバックグラウンド圧力は１．３３Ｐａ（１０ミリトル（ｍＴｏｒｒ））で、アルゴン（Ａｒ）ガス流が６００標準立方センチメートル（ｓｃｃｍ）、酸素（Ｏ２）ガス流が７．５ｓｃｃｍであった。
【００８７】
続いて、アルミニウム金属２００ｎｍがウェブ速度１．２１９ｍ／ｍｉｎで基材上にスパッタリングが行われた。Ａｌ金属は、純度９９．９９９％、ＤＣ電力９ｋＷで、１２．７ｃｍ×３８．１ｃｍの平面マグネトロンスパッタリングターゲット（オングストローム・サイエンシズ（Angstrom Sciences）社、ペンシルバニア州ドゥケーン（Duquesne））を用いて、スパッタリングが行われた。チャンババックグラウンド圧力は０．６７Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ）、アルゴンガス流は６００ｓｃｃｍであった。３つの手順（脱気、ＳｉＯｘ粘着層蒸着及びＡｌ金属蒸着）はすべて、１台の減圧ポンプで減圧した１台の多目的減圧コーター内で連続的に行われた。
【００８８】
基材上に、フォトリソグラフィ技法を用いて、ネガのドライフィルムフォトレジスト（ＤＦＰＲ）で、連続的なアルミニウム層がパターン形成された。２０６．８キロパスカル（ｋＰａ）、温度１１０℃、ロール速度０．９１４ｍ／ｍｉｎで、１７５マイクロメートル（μｍ）のドライフィルムフォトレジスト（ＵＧＨ−０７２、旭化成（Asahi Kasei）、日本）がＰＥＮ上にコーティングされたアルミニウム層の上にラミネートされた。このフィルムは、クローム・オン・クオーツ（chrome on quartz）タイプのフォトマスク（インフィニート・グラフィックス（Infinite Graphics）社、ミネソタ州ミネアポリス（Minneapolis））に対し、ステップ・アンド・リピート露光装置を用いて、１００ミリジュール（ｍＪ）で照射された。ステップ・アンド・リピート露光装置は当該技術分野において既知である。プロフォーム（Proform）３５００として知られるＯＲＣステップ・アンド・リピート露光装置が、カリフォルニア州シティ・オブ・インダストリー（City of Industry）のＤＲＣイメージング社（DRC Imaging Corporation）から販売されている。類似のステップ・アンド・リピート露光装置が使用された。ＤＦＰＲは、分離層が除去され、スプレー圧力２７．６キロパスカル（ｋＰａ）、温度２１℃、ウェブ速度１．５２４ｍ／ｍｉｎで、炭酸ナトリウム（（Ｎａ２ＣＯ３）（シグマ・アルドリッチ（Sigma Aldrich）社、ミズーリ州セントルイス（St. Louis））溶液で現像が行われた。このＤＦＰＲに、ウェブ速度１．８２９ｍ／ｍｉｎ、３５℃でベーキングが行われた。アルミニウム金属に、２７．６℃で、４５重量％のＫＯＨ（シグマ・アルドリッチ（Sigma Aldrich）社、ミズーリ州セントルイス（St. Louis））を用いてエッチングが行われた。４０℃で、４．６１重量％のモノエタノールアミン（ＭＥＡ）（シグマ・アルドリッチ（Sigma Aldrich）社、ミズーリ州セントルイス（St. Louis））を用いてＤＦＰＲが除去され、この基材は３２℃の脱イオン（ＤＩ）水ですすがれた。Ａｌ金属エッチング、ＤＦＰＲ除去及びすすぎ手順はすべて、ウェブ速度２．２３４ｍ／ｍｉｎのライン上で行われた。このウェブは次にリキノックス（Liquinox）（２重量％、シグマ・アルドリッチ（Sigma Aldrich）社、ミズーリ州セントルイス（St. Louis））／クエン酸（２重量％、シグマ・アルドリッチ（Sigma Aldrich）社、ミズーリ州セントルイス（St. Louis））溶液を用いて、１２０、４８．９℃で、ウェブ速度０．４５７ｍ／ｍｉｎで、洗浄が行われた。
【００８９】
このパターン形成された導電性エレメントが、陽極酸化ステーションで陽極酸化された。このステーションは、長さ０．９１４ｍを有する中央槽、ステンレススチール製陰極及びポリプロピレン製バッフルを含む。陰極は、高さ約３０．５４ｃｍであり、ウェブに対して平行に延在する長さは約６５ｃｍであった。バッフルは、陰極の前端に隣接して配置された。このバッフルは、高さ約３０．５４ｃｍ、厚さ約０．７０ｃｍ、長さ約２０ｃｍであった。陰極とバッフルの両方とも、その一部分が、電気化学溶液の表面の上約５ｃｍまで延長された。ウェブは垂直方向の配置に保持され、陽極クランプが、ウェブ上で１４ｃｍおきに、陽極とするために、導電性陽極酸化バスに取り付けられた。電位は７５ボルト（Ｖ）に設定され、最大許容電流設定は１５０ミリアンペア（ｍＡ）、ウェブ速度は０．０７６ｍ／ｍｉｎであった。測定された電流は７５〜１１０ｍＡの範囲であった。陽極酸化に用いた電気化学溶液は、エチレングリコール（シグマ・アルドリッチ（Sigma Aldrich）社、ミズーリ州セントルイス（St. Louis））と３重量％の酒石酸（シグマ・アルドリッチ（Sigma Aldrich）社、ミズーリ州セントルイス（St. Louis））を４：１の割合（重量比）で混合し、脱イオン水に溶かした溶液からなり、この溶液は、水酸化アンモニウム（ＮＨ４ＯＨ、シグマ・アルドリッチ（Sigma Aldrich）社、ミズーリ州セントルイス（St. Louis））でｐＨ５．５に滴定調整された。室温でのゲート誘電体の酸化物形成率は、１．２〜１．５ｎｍ／Ｖであった。電圧７５Ｖで陽極酸化されたサンプルでは、約９８０オングストローム（Å）の陽極酸化Ａｌ２Ｏ３が生成された。
【００９０】
ゲート構造体を構成するための、ゲート電極に隣接した陽極酸化Ａｌ２Ｏ３のゲート誘電体の厚さ及び品質が、コンデンサ構造体の漏れを測定することにより試験された。シャドーマスクを通して、減圧エバポレータ（ＣＶＣプロダクツ（CVC Products）社）内で、パターン形成されたゲート電極及びゲート誘電体上に、金のトップコンタクト（６０ｎｍ）が蒸着された。このトップコンタクトは、直径１ｍｍ、２ｍｍ及び５ｍｍ、厚さ６ｎｍの金の円形であった。電位計（キースリー（Keithley）２４００、キースリー・インスツルメンツ社（Keithley Instruments, Inc.）、オハイオ州クリーブランド（Cleveland））を用いて、一定電圧モードで電流／電圧特性が測定された。測定された静電容量は７５０ピコファラド／平方ミリメートル（ｐＦ／ｍｍ２）であり、陽極酸化されたゲート誘電体の厚さ計算値は約１００ｎｍであった。
【００９１】
（実施例２）
実施例１の陽極酸化プロセスを使用して作製されたゲート構造体を用いて、薄膜トランジスタが製造された。基材はＩＲ管ヒーターを用いて脱気が行われ、導電性金属蒸着と同じ条件下で同じ装置を用いて、３ｎｍのＳｉＯｘ及び２００ｎｍのＡｌがスパッタリングされた。ソース電極及びドレイン電極は、導電性金属と同様にして、ＤＦＰＲ（ＵＧＨ−０７２、旭化成（Asahi Kasei）、日本）を用いてパターン形成された。フォトマスクアライナを用いて導電性金属がパターン形成され、１００ｍＪで照射された。ＤＦＰＲは、分離層が除去され、スプレー圧力２７．５７ｋＰａ、温度２１．１℃、ウェブ速度１５２．４ｍ／ｍｉｎで、炭酸ナトリウム（（Ｎａ２ＣＯ３）、シグマ・アルドリッチ（Sigma Aldrich）社、ミズーリ州セントルイス（St. Louis））溶液で現像が行われた。このＤＦＰＲに、ウェブ速度１．８２ｍ／ｍｉｎ、１００℃でベーキングが行われた。この導電性金属に、２７．６℃で、４５重量％の水酸化カリウム（ＫＯＨ、シグマ・アルドリッチ（Sigma Aldrich）社、ミズーリ州セントルイス（St. Louis））を用いてエッチングが行われた。４０℃で、４．６１重量％のモノエタノールアミン（ＭＥＡ、シグマ・アルドリッチ（Sigma Aldrich）社、ミズーリ州セントルイス（St. Louis））を用いてＤＦＰＲが除去され、このウェブは、３２．２℃の脱イオン水ですすがれた。Ａｌ金属エッチング、ＤＦＰＲ除去及びすすぎ手順はすべて、ウェブ速度２．２９ｍ／ｍｉｎのライン上で行われた。このウェブは次にリキノックス（Liquinox）（２重量％、シグマ・アルドリッチ（Sigma Aldrich）社、ミズーリ州セントルイス（St. Louis））／クエン酸（２重量％、シグマ・アルドリッチ（Sigma Aldrich）社、ミズーリ州セントルイス（St. Louis））溶液を用いて、４８．９℃、速度０．４５７ｍ／ｍｉｎで、洗浄が行われた。
【００９２】
このウェブは、ＩＲ管ヒーターの前を２．４３８ｍ／ｍｉｎで４回通過させることにより脱気してから、酸化亜鉛（ＺｎＯ）半導体の蒸着が行われた。ＲＦ出力１ｋＷ、０．３０５ｍ／ｍｉｎで３回通過させることにより、ＺｎＯスパッタリングターゲット（オングストローム・サイエンシズ（Angstrom Sciences）社、ペンシルバニア州ドゥケーン（Duquesne））から酸化亜鉛のスパッタリングが行われた。チャンバ圧力は０．６７Ｐａ（５ｍＴｏｒｒ）、Ｏ２ガスは４ｓｃｃｍ、６ｓｃｃｍ及び８ｓｃｃｍで、Ａｒは６００ｓｃｃｍであった。
【００９３】
半導体層は、ＤＦＰＲ（ＵＧＨ−０７２、旭化成（Asahi Kasei）、日本）を用いた導電性エレメント並びにソース電極及びドレイン電極と同様にしてパターン形成され、フォトマスクアライナ（インフィニート・グラフィックス（Infinite Graphics）社、ミネソタ州ミネアポリス（Minneapolis））を用いて１００ｍＪで照射された。ＤＦＰＲは、位置合わせにエッジ基準を利用して、ＯＲＣステップ・アンド・リピート露光装置（ＤＲＣイメージング社（DRC Imaging Corporation）、カリフォルニア州シティ・オブ・インダストリー（City of Industry））を用いて露光され、炭酸ナトリウム（（Ｎａ２ＣＯ３）、シグマ・アルドリッチ（Sigma Aldrich）社、ミズーリ州セントルイス（St. Louis））溶液で現像が行われた。酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、ＣＡＮ（シアンテック（Cyantek）ＣＲ−４Ｓ、シンテック社（Syntec, Inc.）、カリフォルニア州サンノゼ（San Jose））エッチング液で、室温において、ウェブ速度０．４３７ｍ／ｍｉｎでエッチングが行われた（シアンテック（Cyantek）ＣＲ−４Ｓは体積比４０％に希釈し、Ｃｅ（ＩＶ）濃度＝０．０６４Ｎ、ＨＮＯ３濃度＝５８ｇ／Ｌとした）。ＤＰＦＲはデバイス上に残したまま、除去はされなかった。
【００９４】
ロールツーロールのパターン形成の後、３つの異なるＺｎＯ蒸着条件（４ｓｃｃｍ  Ｏ２、６ｓｃｃｍ  Ｏ２及び８ｓｃｃｍ  Ｏ２）を実施したサンプル上のデバイスについて試験が行われた。４ｓｃｃｍ  Ｏ２サンプル上の薄膜トランジスタは、１１５℃で１０分間ベーキングが行われた。デバイスのいくつかは、移動度が約０．４ｃｍ２／Ｖ−ｓ；Ｉｏｎ／ｏｆｆ（電流）が約１０６、Ｓ（電圧低下）が約２Ｖ／ｄｅｃａｄｅ及びＶｔ（電圧）が約８Ｖであった。６ｓｃｃｍ  Ｏ２サンプル上のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）は、ベーキングを必要とせず、４ｓｃｃｍ  Ｏ２サンプルと同様のデバイス特性を示した。８ｓｃｃｍ  Ｏ２サンプルはベーキングを必要としなかったが、動作時により高い抵抗性を示した。実証されたトランジスタ動作を有するデバイスは、移動度が約０．００１ｃｍ２／Ｖ−ｓであった。
【００９５】
本開示の範囲及び趣旨から逸脱することなく本開示の様々な修正形態及び変更形態が、当業者には、明らかとなろう。また、本開示は、本明細書に記載した例示的な要素に限定されないことが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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