生產(chǎn)具有改進電導(dǎo)率的半導(dǎo)電或?qū)щ妼拥姆椒?br> 【專利摘要】本發(fā)明涉及生產(chǎn)具有改進導(dǎo)電率且特別適于生產(chǎn)撓性薄膜晶體管的半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸飳拥姆椒?，由此生產(chǎn)的金屬氧化物層及其在生產(chǎn)電子組件中的用途。
【專利說明】生產(chǎn)具有改進電導(dǎo)率的半導(dǎo)電或?qū)щ妼拥姆椒?br> [0001]本發(fā)明涉及生產(chǎn)具有改進電導(dǎo)率且特別適于生產(chǎn)撓性薄膜晶體管的半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸飳拥姆椒?，由此生產(chǎn)的金屬氧化物層及其在生產(chǎn)電子組件中的用途。
[0002]用于電子組件，特別是印刷電子組件，例如薄膜晶體管或RFID(=射頻識別)芯片的半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸飳拥纳a(chǎn)是本身已知的。
[0003]由于這些是大批生產(chǎn)的制品，可快速且便宜地以良好質(zhì)量生產(chǎn)相應(yīng)組件的生產(chǎn)方法是理想的。因此，特別地，印刷方法是非常合適的。
[0004]為了能夠使用這類印刷方法生產(chǎn)半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸飳?，用于生產(chǎn)方法的金屬氧化物必須是可印刷的形式，即溶解或至少糊的形式。
[0005]為此，提出了由溶解的有機金屬金屬前體生產(chǎn)導(dǎo)電金屬氧化物層，所述有機金屬前體可轉(zhuǎn)化成所需金屬氧化物而不在稍后工藝步驟中留下殘余物。
[0006]因此，WO 2009/010142 A2提出了用于電子組件的功能材料，其包含有機金屬鋅配合物，其含有至少一種來自肟鹽類的配體且不含堿金屬和堿土金屬。無孔氧化鋅層由該材料得到，取決于具體組成，其可具有電絕緣或者半導(dǎo)電或?qū)щ娦阅芮疫m于生產(chǎn)印刷電子組件。
[0007]WO 2010/078907 Al公開了用于電子組件的功能材料，其包含鋁、鎵、釹、釕、鎂、
鉿、鋯、銦和/或錫的有機金屬配合物，所述配合物也包含至少一種來自肟鹽類的配體。
[0008]在上述文件中，將有機金屬配合物的溶液作為層以所需厚度施加于基質(zhì)上，隨后通過各種措施轉(zhuǎn)化成金屬氧化物。取決于所選擇的涂覆方法，此處所需層厚度也可僅在多次施加前體材料以后實現(xiàn)。由于轉(zhuǎn)化成相應(yīng)金屬氧化物的隨后轉(zhuǎn)化步驟，形成具有預(yù)定厚度和材料性能的均勻金屬氧化物層，這不可避免地由材料的類型和厚度決定。
[0009]盡管具有不同電導(dǎo)率的金屬氧化物層可使用現(xiàn)有技術(shù)中可得到的材料和方法以良好的質(zhì)量生產(chǎn)，仍需要可由通常溶解的金屬氧化物前體化合物生產(chǎn)的半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸飳?，其適于常用涂覆方法且具有相當高的載流子遷移率和高電導(dǎo)率。
[0010]因此，本發(fā)明的目的是提供由適用于涂覆方法中的前體化合物生產(chǎn)半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸飳拥姆椒ǎ洚a(chǎn)生在組成和層厚度方面可變化且具有在其載流子遷移率和電導(dǎo)率方面比可通過現(xiàn)有技術(shù)方法得到的金屬氧化物層更好的值，特別用于可印刷電子組件中。
[0011]本發(fā)明的另一目的是提供可通過所述方法生產(chǎn)的改進金屬氧化物層。
[0012]另外，本發(fā)明的目的是指出這樣生產(chǎn)的金屬氧化物層的用途。
[0013]令人驚訝的是，現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)本發(fā)明上述目的可通過目前已知用于由有機金屬前體化合物生產(chǎn)半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸飳拥姆椒ǖ母倪M實現(xiàn)，而不會不利地影響產(chǎn)生的層的表面性能或顯著提高大批生產(chǎn)的復(fù)雜性。
[0014]因此，本發(fā)明的目的通過生產(chǎn)半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸飳拥姆椒▽崿F(xiàn)，其中將包含一種或多種有機金屬化合物的金屬氧化物溶液或分散體
[0015]a)作為層施加于基質(zhì)上，
[0016]b)任選干燥，并將所得金屬氧化物前體層
[0017]c)熱、通過用UV和/或IR輻射處理、或者通過其兩種或更多種的組合轉(zhuǎn)化成金屬氧化物層，和
[0018]d)任選冷卻，
[0019]其中步驟a)_d)在基質(zhì)上的相同位置上一個接一個地進行至少兩次，在那里產(chǎn)生金屬氧化物多層。
[0020]此外，本發(fā)明的目的還通過由本發(fā)明所述方法生產(chǎn)的半導(dǎo)電或?qū)щ姷慕饘傺趸锒鄬訉崿F(xiàn)。
[0021]另外，本發(fā)明的目的還通過根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的半導(dǎo)電或?qū)щ姷慕饘傺趸锒鄬釉谏a(chǎn)電子組件，特別是生產(chǎn)場效應(yīng)晶體管(FET)，優(yōu)選可印刷薄膜晶體管(TFT)中的用途實現(xiàn)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明，半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸飳拥纳a(chǎn)由溶于溶劑中或分散于液體分散介質(zhì)中的其有機金屬前體化合物實現(xiàn)，即由可相當簡單地轉(zhuǎn)化成可用于大批生產(chǎn)的常用涂覆和印刷方法中的涂料組合物或印刷油墨的金屬氧化物前體溶液或金屬氧化物前體分散體實現(xiàn)。
[0023]盡管半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸锏脑S多已知有機金屬前體化合物(即在熱和/或通過光化輻射(UV和/或IR)進行的隨后處理時分解成揮發(fā)性組分如二氧化碳、丙酮等并轉(zhuǎn)化成所需金屬氧化物的有機金屬化合物)適用于本發(fā)明方法，就本發(fā)明而言，優(yōu)選使用的有機金屬化合物為金屬鋁、鎂、鎵、釹、釕、鉿、鋯、銦、鋅、鈦和/或錫的金屬羧酸鹽配合物且具有配位數(shù)3-6，其各自具有來自以下組的至少一種配體:單_、二-或聚羧酸，或者單_、二 -或聚羧酸的衍生物，特別是烷氧基亞氨基羧酸(肟鹽)，或者還有所述金屬與烯醇化物配體的金屬配合物，其中術(shù)語“金屬”根據(jù)本發(fā)明意指可具有金屬或半金屬或者以及過渡金屬性能的上述元素。
[0024]特別優(yōu)選使用上述那些中的至少兩種不同金屬的金屬羧酸鹽配合物或金屬烯醇化物的混合物。
[0025]特別地，該至少一種配體為2_(甲氧基亞氨基)鏈烷酸鹽、2_(乙氧基亞氨基)鏈烷酸鹽或2_(羥基亞氨基)鏈烷酸鹽，其在下文中也稱為肟鹽。這些配體通過α-酮酸或氧代羧酸與羥胺或烷基羥胺在堿的存在下在水溶液或甲醇溶液中縮合而合成。
[0026]所用配體還優(yōu)選為烯醇化物，特別是乙酰丙酮化物，其還通常以各種金屬的乙酰丙酮化物配合物的形式用于其它工業(yè)目的，因此是市售的。
[0027]優(yōu)選本發(fā)明所用金屬羧酸鹽配合物的所有配體是烷氧基亞氨基羧酸配體，特別是上述那些，或者其中烷氧基亞氨基羧酸配體僅另外與H2O配位的配合物，然而其它配體不存在于金屬羧酸鹽配合物中。
[0028]上述金屬乙酰丙酮化物還優(yōu)選為除乙酰丙酮化物外，也不含其它配體的配合物。
[0029]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選使用的具有烷氧基亞氨基羧酸配體的金屬羧酸鹽配合物的制備已更詳細地描述于上述說明書WO 2009/010142 Α2和W02010/078907 Al中。為此，通過引用將所述文件的全部范圍并入本文中。
[0030]一般而言,金屬氧化物前體，即招、鎂、鎵、釹、釕、鉿、錯、銦、鋅、鈦和/或錫配合物如下制備:在室溫下使氧代羧酸與至少一種羥胺或烷基羥胺在堿如四乙基碳酸氫銨或碳酸氫鈉的存在下反應(yīng)，隨后加入無機招、鎂、鎵、釹、釕、鉿、錯、銦、鋅、鈦和/或錫鹽，例如硝酸鋁九水合物、硝酸鎵六水合物、無水三氯化釹、三氯化釕六水合物、硝酸鎂六水合物、氧氯化鋯八水合物、氧氯化鉿八水合物、無水氯化銦和/或氯化錫五水合物。作為選擇，可使氧代羧酸與鎂、鉿或鋯的羥基碳酸鹽，例如水菱鎂礦Mg5(CO3)4(OH)2.4H20在至少一種羥胺或烷基羥胺的存在下反應(yīng)。
[0031]所用氧代羧酸可以為這類化合物的所有代表。然而,優(yōu)選使用氧代乙酸、氧代丙酸或氧代丁酸。
[0032]根據(jù)本發(fā)明，所述有機金屬金屬氧化物前體化合物(前體)優(yōu)選以溶解或分散的形式使用。為此，它們以合適的濃度溶于合適溶劑中或者分散于合適分散劑中，每種情況下必須設(shè)置濃度以匹配待使用的涂覆方法和待施加的金屬氧化物前體層的數(shù)目和組成。
[0033]此處合適的溶劑或分散介質(zhì)為水和/或有機溶劑，例如醇、羧酸、酯、醚、醛、酮、胺、酰胺或者還有芳族化合物。也可使用多種有機溶劑或分散介質(zhì)的混合物，或者水與有機溶劑或分散介質(zhì)的混合物。
[0034]優(yōu)選將上文已描述的具有烷氧基亞氨基羧酸配體(肟鹽)的金屬羧酸鹽配合物溶于2-甲氧基乙醇或四氫呋喃中。
[0035]就本發(fā)明而言，上述溶劑或分散介質(zhì)中的一種中的溶液或分散體的合適濃度被認為是基于溶液或分散體的重量為0.01-70重量％的濃度。如上所述，每種情況下基于所選擇的涂覆方法規(guī)定的條件，這些與溶劑或分散介質(zhì)的粘度以及本發(fā)明金屬氧化物多層中待產(chǎn)生的金屬氧化物層的數(shù)目和組成匹配。此處適用原則:有利的是在使用相同溶劑以及因此相同粘度時，隨著金屬氧化物層的數(shù)目增加，降低用于各單獨施加步驟的金屬氧化物前體材料的濃度。相反，如果對于多層，施加更小數(shù)目的層，則可提高用于單獨步驟的各溶液中的濃度。
[0036]因此，例如在優(yōu)選使用的旋涂方法的情況下，有利地使用基于溶液或分散體的重量為0.1-10重量％，特別是0.4-5重量％的非常低的濃度。此處，驚訝地發(fā)現(xiàn)在IZO層的施加時，總可實現(xiàn)的載流子遷移率隨著層數(shù)目增加以及同時濃度降低而提高。因此，例如在3重量％濃度下的最高可實現(xiàn)載流子遷移率由3層(約9cm2/Vs)實現(xiàn)，而在0.6重量％前體溶液的情況下，它僅由10層實現(xiàn)，但總體上明顯更高(約16cm2/Vs)。
[0037]首先將金屬氧化物溶液或分散體作為單層施加于各基質(zhì)上，得到金屬氧化物前體層，隨后將其任選干燥，然后使用合適的措施，即熱和/或借助光化輻射(用UV和/或IR輻射處理)轉(zhuǎn)化成金屬氧化物層，其中可使用上述措施中的兩種或更多種的任何所需組合。
[0038]前體轉(zhuǎn)化成金屬氧化物優(yōu)選通過熱處理進行。熱處理在50_700°C的溫度下進行。所用溫度有利地為150-600°C，特別是180-500°C。溫度處理在空氣中或者在保護氣體下進行。
[0039]實際上所用的溫度由所用材料的類型決定。
[0040]因此，例如銦和錫肟鹽配合物前體熱轉(zhuǎn)化成具有導(dǎo)電性能的氧化銦錫在> 150°C的溫度下進行。溫度優(yōu)選為200-500°C。
[0041]銦、鎵和鋅肟鹽配合物前體熱轉(zhuǎn)化成具有半導(dǎo)電性能的氧化銦鎵鋅層也在≥150°C的溫度下進行。溫度優(yōu)選為200-500°C。
[0042]鋅和錫肟鹽配合物前體熱轉(zhuǎn)化成具有半導(dǎo)電性能的氧化鋅錫層也在> 150°C，優(yōu)選180-520°C的溫度下進行。
[0043]預(yù)先涂覆且熱處理的基質(zhì)的冷卻可任選在下一涂覆步驟以前進行。
[0044]另外或者作為熱處理的可替代的選擇，也可進行用光化輻射，即用UV和/或IR輻射照射。在UV照射的情況下，使用<400nm,優(yōu)選150_380nm的波長?？墒褂貌ㄩL>800nm,優(yōu)選>800至3000nm的IR輻射。該處理還導(dǎo)致有機金屬前體分解并釋放揮發(fā)性有機組分以及可能的水，使得金屬氧化物層保留在基質(zhì)上。
[0045]在金屬氧化物前體層轉(zhuǎn)化成金屬氧化物層的所述方法的情況下，將釋放的揮發(fā)性有機組分以及可能的水完全除去。具有均勻厚度、低孔隙率、均勻組成和形態(tài)同時作為均勻平且無孔層表面的均勻金屬氧化物層特別地由上文已描述且優(yōu)選使用的具有烷氧基亞氨基羧酸配體的金屬羧酸鹽配合物形成。取決于金屬氧化物前體溶液或分散體以及將金屬氧化物前體層轉(zhuǎn)化成金屬氧化物層的方法的選擇，形成的金屬氧化物層可以為晶體、納米晶體或無定形的。
[0046]根據(jù)本發(fā)明，所述施加和轉(zhuǎn)化步驟在基質(zhì)上的相同位置上一個接一個地進行至少兩次，同時形成金屬氧化物多層。
[0047]因此，將至少2層且至多30層，優(yōu)選2-10層，特別是3_8層金屬氧化物層一層在另一層上地作為多層施加于基質(zhì)上。
[0048]對本發(fā)明的成功而言絕對重要的是各層單獨地施加并轉(zhuǎn)化成相應(yīng)金屬氧化物或混合金屬氧化物，然后施加下一金屬氧化物前體層并使其轉(zhuǎn)化成相應(yīng)金屬氧化物或混合氧化物。這樣，發(fā)生所形成的多層金屬氧化物層逐層生長。令人驚訝地發(fā)現(xiàn)借助本發(fā)明方法形成的非常薄但非常均勻的單獨金屬氧化物層和各金屬氧化物層或混合金屬氧化物層之間的界面對形成的金屬氧化物多層內(nèi)的載流子遷移率以及因此它的電導(dǎo)率具有相當?shù)挠绊?，即使借助本發(fā)明方法對于各單獨層使用相同的材料得到了與根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)在單一工藝步驟中產(chǎn)生的單獨層的層厚度相同的多層總層厚度。在任何情況下甚至用另外相同的材料和層厚度，本發(fā)明方法導(dǎo)致所形成多層的提高的載流子遷移率和因此改進的電導(dǎo)率。
[0049]單獨層的材料組成是可變的。根據(jù)本發(fā)明產(chǎn)生的多層由至少兩層金屬氧化物層組成，其中第一金屬氧化物層具有與各其它金屬氧化物層的組成相同或不同的組成。因此多層相同、多層不同或者多層相同金屬氧化物層與一層或多層不同的金屬氧化物層的組合可存在于金屬氧化物多層中。
[0050]此處各單獨層由單一金屬的氧化物或者選自所述金屬的至少兩種至至多5種元素的混合氧化物組成?；旌涎趸镏袉为毥饘僭氐幕旌媳仍诖颂幙筛鶕?jù)需要變換。第二和各其它金屬元素的比例基于混合氧化物的總重量優(yōu)選為至少每種情況下0.01重量％。
[0051]就本發(fā)明而言,合適的金屬氧化物為招、鎂、鎵、釹、釕、鉿、錯、銦、鋅、鈦和/或錫的氧化物和混合氧化物。此處特別重要的是ZnO、摻雜鋅氧化物，和混合氧化物ITO (氧化銦錫)、IZO (氧化銦鋅)、ZTO (氧化鋅錫)、IGZO (氧化銦鎵鋅)，以及另外摻雜有Hf、Mg、Zr、Ti或Ga的氧化銦鋅(Hf-1Z0、Mg_IZ0、Zr-1Z0、T1-1ZO和Ga-1ZO)，和所述氧化物或混合氧化物與上述其它金屬，例如與釹的摻雜物或混合物。
[0052]根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的金屬氧化物多層中的至少一層優(yōu)選由包含兩種或更多種元素的混合氧化物或摻雜金屬氧化物組成，所述元素選自由金屬鋁、鎂、鎵、釹、釕、鉿、鋯、銦、鋅、鈦和/或錫組成的組。
[0053]金屬氧化物多層中的所有層也可由所述混合氧化物或摻雜金屬氧化物組成，在這種情況下，組成可逐層變化。為此，通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的金屬氧化物多層的材料組成可以以非?？勺兊姆绞秸{(diào)整，同時它對多層的導(dǎo)電性能的精確可調(diào)整性也具有影響。
[0054]除單獨金屬氧化物層的材料組成外，它們的可實現(xiàn)層厚度也可以以可變方式調(diào)整，確切地講，借助待施加前體溶液或分散體的濃度、所用前體溶液或前體分散體的粘度和所選擇施加方法的技術(shù)參數(shù)。如果例如選擇旋涂方法，則這些尤其是轉(zhuǎn)速和持續(xù)時間。
[0055]根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的金屬氧化物多層的總厚度為Inm至I μ m,優(yōu)選3_750nm。取決于層的數(shù)目和所選擇的材料，單個層的厚度在此處從僅單一原子層的層厚度至500nm的層厚度變化。單個層的厚度優(yōu)選為l_50nm。
[0056]在根據(jù)本發(fā)明生產(chǎn)的金屬氧化物多層中，第一層的厚度在此處可與各其它金屬氧化物層的層厚度相同或不同。不言而喻，多個具有相同厚度的層在此處可與具有不同厚度的層一起存在，反之亦然。關(guān)于單個層的材料的選擇，它們各自的層厚度也貢獻于金屬氧化物多層的導(dǎo)電性能的精確可調(diào)整性。
[0057]通過本發(fā)明方法將用于金屬氧化物多層的單個金屬氧化物前體層施加于基質(zhì)上可通過各種已知的涂覆和印刷方法進行。為此特別合適的是旋涂法、刮涂法、線材涂覆法或噴涂法，或者以及常規(guī)印刷方法，例如噴墨印刷、苯胺印刷、膠版印刷、狹縫型擠壓式涂覆和絲網(wǎng)印刷。此處特別優(yōu)選旋涂法和噴墨法。
[0058]合適的基質(zhì)為固體基質(zhì)，例如玻璃、陶瓷、金屬或塑料，而且特別是撓性基質(zhì)，例如塑料膜或金屬箔。如果本發(fā)明方法用于生產(chǎn)薄膜晶體管(TFT)中的半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸飳樱瑒t待涂覆基質(zhì)也可由用于TFT或場效應(yīng)晶體管(FET)的常規(guī)基質(zhì)組成，即由金屬電極(“源極”和“漏極”，優(yōu)選由金制成)位于其上的介電涂覆導(dǎo)電層(所謂的“柵極”)組成。在這種情況下，待用半導(dǎo)電層直接涂覆的基質(zhì)由介電材料(優(yōu)選S12)以及金屬電極都位于其表面上的層結(jié)構(gòu)組成。
[0059]本發(fā)明還涉及通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸锒鄬印?br> [0060]這樣生產(chǎn)的金屬氧化物多層的層結(jié)構(gòu)、材料組成和層厚度比已詳細描述于上文中。根據(jù)以上描述，也不言而喻用于本發(fā)明金屬氧化物多層的術(shù)語“金屬氧化物”包括純金屬氧化物、混合金屬氧化物以及摻雜金屬氧化物和摻雜混合金屬氧化物。
[0061]本發(fā)明還涉及上述半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸锒鄬釉谏a(chǎn)電子組件，特別是生產(chǎn)用于這些組件的半導(dǎo)電或?qū)щ姽δ軐又械挠猛尽?br> [0062]此處合適的電子組件特別是場效應(yīng)晶體管(FET)，例如優(yōu)選使用薄膜晶體管(TFT)。
[0063]術(shù)語“場效應(yīng)晶體管(FET) ”意指一組單極晶體管，其中與雙極晶體管相反，取決于設(shè)計，電荷傳輸僅受一類電荷-電子或空穴支配。最普遍類型的FET為MOSFET (金屬氧化物半導(dǎo)體FET)。
[0064]FET 具有三個連接(connect1n):
[0065].源極
[0066].柵極
[0067].漏極
[0068]在MOSFET中，還存在第四個連接:本體(基質(zhì))。在單晶體管的情況下，這已內(nèi)部連接在源連接上且不單獨地連接。
[0069]根據(jù)本發(fā)明，術(shù)語“FET”通常包括以下場效應(yīng)晶體管類型:
[0070].結(jié)型場效應(yīng)晶體管(JFET)
[0071].肖特基場效應(yīng)晶體管(MESFET)
[0072].金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)
[0073].高電子遷移率晶體管(HEMT)
[0074].離子敏場效應(yīng)晶體管(ISFET)
[0075].薄膜晶體管(TFT)
[0076]根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選TFT，用它可生產(chǎn)大面積電子回路。
[0077]如上文已描述的，上述電子組件優(yōu)選為由導(dǎo)電層(柵極)、絕緣層、半導(dǎo)體和電極(漏極和源極)形成的場效應(yīng)晶體管或薄膜晶體管。
[0078]柵優(yōu)選由高η摻雜硅片、高η摻雜硅薄層、取決于設(shè)計作為薄層或基質(zhì)材料的導(dǎo)電聚合物(例如聚吡咯-聚氨基苯磺酸或聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(PED0T-PSS))、導(dǎo)電陶瓷(例如氧化銦錫(ITO)或者Al-、Ga-或In-摻雜的氧化鋅(AZ0、GZ0、ΙΖ0)，和F-或Sb-摻雜的氧化錫(FT0、AT0))或金屬(例如金、銀、鈦、鋅)組成。取決于設(shè)計，薄層可以以在半導(dǎo)電或絕緣層下面(底柵)或上面(頂柵)的排列應(yīng)用。
[0079]電子組件優(yōu)選具有絕緣層，所述絕緣層由聚合物(例如聚(4-乙烯基苯酚)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚酰亞胺或聚碳酸酯)或陶瓷(例如二氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氧化鎵、氧化釹、氧化鎂、二氧化鉿、氧化鋯)組成。
[0080]電子組件優(yōu)選具有半導(dǎo)電層，所述半導(dǎo)電層由通過本發(fā)明方法生產(chǎn)的金屬氧化物多層組成。
[0081]以相同方式，導(dǎo)電層也可代表借助本發(fā)明方法生產(chǎn)的金屬氧化物多層。
[0082]此外，本發(fā)明電子組件還包含源極和漏極，其可優(yōu)選由高η摻雜的硅薄層、導(dǎo)電聚合物(例如聚吡咯-聚氨基苯磺酸或聚乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸(PED0T-PSS))、導(dǎo)電陶瓷(例如氧化銦錫(ITO)或者Al-、Ga-或In-摻雜的氧化鋅(ΑΖ0, GZ0、ΙΖ0)，和F-或Sb-摻雜氧化錫(FT0、AT0))或金屬(例如金、銀、鈦、鋅)組成。取決于設(shè)計，電極(根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選為薄層形式)可以以在半導(dǎo)電或絕緣層下面(底觸點)或上面(頂觸點)的排列應(yīng)用。
[0083]用于這些電子組件的合適不導(dǎo)電基質(zhì)在此處也是固體基質(zhì)，例如玻璃、陶瓷、金屬或塑料，但特別是撓性基質(zhì)，例如塑料膜和金屬箔。
[0084]用于生產(chǎn)半導(dǎo)電和導(dǎo)電層的本發(fā)明方法產(chǎn)生關(guān)于材料組成以及關(guān)于層厚度非常可變化的半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸锒鄬?，所述層厚度可設(shè)置并容許具體地設(shè)置關(guān)于電導(dǎo)率的所需性能。另外，可借助本發(fā)明方法生產(chǎn)以相同材料和相同厚度，具有與使用現(xiàn)有技術(shù)已知的一層方法生產(chǎn)的單層相比提高的電導(dǎo)率和提高的載流子遷移率的半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸飳?。另外，單個層以及作為一個整體的層中的缺陷的數(shù)目降低，且層作為整體的表面性質(zhì)明顯比施加單個層的情況更光滑，這又對所得電子組件的導(dǎo)電或半導(dǎo)電性能具有正面影響。因此，例如就3重量％的IZO前體施加濃度而言的表面粗糙度可以從單一施加情況下的Ra = 0.72nm降至雙重施加情況下的Ra = 0.52nm。降低的濃度在提高層數(shù)目的情況下具有同樣有利的影響。因此，0.5重量％ IZO前體溶液的5倍施加產(chǎn)生僅Ra = 0.43nm的表面粗糙度。
[0085]本發(fā)明方法因此能夠以簡單且便宜的方式大量生產(chǎn)非常有效的電子組件，特別是TFT。
[0086]電導(dǎo)率可通過四探頭直流方法測定。該測量方法描述于DIN50431或ASTM F43-99中。
[0087]半導(dǎo)電材料的特性參數(shù)，以及特別是載流子遷移率μ的表征和測定可通過ΙΕΕΕ1620所述測量和評估方法進行。
[0088]以下實施例意欲闡述本發(fā)明，然而，它們應(yīng)決不認為是限定性的。制備中可使用的所有化合物或組分是已知且市售的或者可通過已知方法合成。
實施例:
[0089]實施例1:由基于肟鹽前體為10重量％的IZO (氧化銦鋅)前體溶液制備具有單一半導(dǎo)體層的金屬氧化物TFT (對比例)
[0090]將0.1Og鋅肟鹽在0.90g2-甲氧基乙醇中的10重量％溶液與0.1Og銦肟鹽在
0.90g2-甲氧基乙醇中的10重量％溶液以使混合物中的In:Zn摩爾比為1.5:1的方式混合。將該混合物在超聲浴中均勻混合約5分鐘。如果需要的話，可隨后進行過濾(孔徑大小20 μ m)。使用包含多個預(yù)生產(chǎn)TFT通道的預(yù)生產(chǎn)Si02/Si基質(zhì)，所述通道包含含有Au/ITO雙層(d = 40nm)的“源極”和“漏極”觸點。將這些在丙酮、異丙醇和空氣等離子體中清洗(8毫巴)。隨后將半導(dǎo)電IZO層施加于這樣制備的基質(zhì)上，其中以下方法進行一次:
[0091]-通過旋涂(30秒,3000rpm)施加前體溶液，
[0092]-在室溫下干燥(10秒)，
[0093]-在450°C下熱處理(4分鐘)，
[0094]-冷卻至室溫。
[0095]電傳輸測量借助Agilent B1500A進行并描述于圖1和2中。所得晶體管的有效載流子遷移率為0.9cm2/Vs0
[0096]有效載流子遷移率μ使用以下方程式由傳遞曲線Ib測定:
[0097]
【權(quán)利要求】
1.生產(chǎn)半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸飳拥姆椒?，其中將包含一種或多種有機金屬化合物的金屬氧化物溶液或分散體 a)作為層施加于基質(zhì)上， b)任選干燥，并將所得金屬氧化物前體層 c)熱、通過用UV和/或IR輻射處理、或者通過其兩種或更多種的組合轉(zhuǎn)化成氧化物層，和 d)任選冷卻， 其中步驟a)_d)在基質(zhì)上的相同位置上一個接一個地進行至少兩次，形成金屬氧化物多層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于有機金屬化合物為金屬鋁、鎂、鎵、釹、釕、鉿、鋯、銦、鋅、鈦和/或錫且具有配位數(shù)3-6的金屬羧酸鹽配合物，其各自具有至少一種來自以下組的配體:單_、二-或聚羧酸，或者單_、二-或聚羧酸的衍生物，特別是烷氧基亞氨基羧酸(肟鹽)，或者是與烯醇化物配體的金屬配合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于至少一種配體為2-(甲氧基亞氨基)鏈烷酸鹽、2-(乙氧基亞氨基)鏈烷酸鹽或者2-(羥基亞氨基)鏈烷酸鹽，或乙酰丙酮化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中一項或多項的方法，其特征在于多層由至少兩層金屬氧化物層生產(chǎn)，其中第一金屬氧化物層具有與各其它金屬氧化物層的組成相同或不同的組成。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中一項或多項的方法，其特征在于金屬氧化物層中的至少一層的組成代表兩種或更多種選自鋁、鎂、鎵、釹、釕、鉿、鋯、銦、鋅、鈦和錫的組的元素的混合氧化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中一項或多項的方法，其特征在于多層由至少兩層金屬氧化物層生產(chǎn)，其中第一金屬氧化物層具有與各其它金屬氧化物層的層厚度相同或不同的層厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中一項或多項的方法，其特征在于單個金屬氧化物層的層厚度每種情況下在單一原子層與500nm之間的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中一項或多項的方法，其特征在于金屬氧化物前體層的施加通過旋涂法、刮涂法、線材涂覆法或噴涂法，或者通過噴墨印刷、苯胺印刷、膠版印刷、狹縫型擠壓式涂覆或絲網(wǎng)印刷進行。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8中一項或多項的方法，其特征在于步驟c)中的熱處理在50-700°C的溫度下進行。
10.通過根據(jù)權(quán)利要求1-9中一項或多項的方法生產(chǎn)的半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸锒鄬印?br> 11.根據(jù)權(quán)利要求10的半導(dǎo)電或?qū)щ娊饘傺趸锒鄬釉谏a(chǎn)電子組件中的用途。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的用途，其特征在于電子組件為場效應(yīng)晶體管(FET)，特別是薄膜晶體管(TFT)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11或12的用途，其特征在于電子組件具有至少一個具有導(dǎo)電層的不導(dǎo)電基質(zhì)或?qū)щ娀|(zhì)(柵極)、絕緣體、電極(漏極和源極)和半導(dǎo)電金屬氧化物多層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的用途，其特征在于基質(zhì)為固體基質(zhì)，例如玻璃、陶瓷、金屬或塑料基質(zhì)，或者撓性基質(zhì)，特別是塑料膜或金屬箔。
【文檔編號】H01L21/02GK104081498SQ201380006470
【公開日】2014年10月1日 申請日期:2013年1月10日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月27日
【發(fā)明者】M·赫爾明, A·克呂斯茲克茲, K·波拉德, P·科爾施, A·伊薩寧, D·瓦爾克 申請人:默克專利有限公司