[發明專利]制造半導體氧化銦-層的方法,按照該方法制造的氧化銦-層及其應用

有效

• 申請號: 201080003638.0
• 申請日: 2010-02-05
• 公開（公告）號: CN102257177A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: A·霍佩;A·默庫洛夫;J·施泰格;D·V·法姆;Y·達馬舍克;H·蒂姆
• 申請（專利權）人: 贏創德固賽有限責任公司
• 主分類號: C23C18/12
• 分類號: C23C18/12
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 劉維升;林森

本發明涉及一種制造半導體氧化銦-層的方法，可以通過按照本發明的方法而制造的氧化銦-層及其應用。

與許多其它的方法相比，例如化學氣相沉積(CVD)，采用印刷過程制造半導體電子元件層可以大幅地降低生產費用，因為這里半導體沉積發生在一個持續的印刷過程中。除此之外，因為過程溫度低，從而可以采用柔性的襯底，并且一旦有必要(首先當層特別薄并且尤其是在氧化半導體的時)可以實現印刷的層光學透明。在這里和以后，半導體層指的是在溝道長度20μm和溝道寬度為1厘米的元件在50V的柵源電壓和50V的源漏電壓時載流子遷移率為1～50cm²/Vs的層。

因為通過印刷方法制造的元件層的材料決定性決定各自的層性能，因此材料的選擇對各自含有這種元件層的元件具有重要的影響。印刷半導體層的重要參數是其自各載流子遷移率以及可處理性和在層的制造過程中所設置的可印刷的前道工序的處理溫度。材料應具有良好的載流子遷移率并且可以從溶液或者當溫度明顯地低于500℃時制備，以便能夠適合于大量的應用場合和襯底。制造的半導體層的光學透明對于許多新的應用同樣是需要的。

氧化銦(氧化銦(III)，In₂O₃)由于帶隙大，介于3.6和3.75電子伏特(為汽化滲鍍的層而測)[H.S?Kim，P.D?Byrne，A.Facchetti，T.J.Marks；J.Am，Chem.Soc.2008，130，12580-12582]因此是有前途的半導體。除此之外，幾百個納米厚的薄膜在可看見的光譜范圍內具有高的透明度，在550納米時大于90％。此外，如果是排列得極高的氧化銦-單晶體，可測量載流子遷移率最高達160cm²/Vs。但是，到目前為止通過加工處理溶液還不能達到這樣的值[H.Nakazawa，Y.Ito，E.Matsumoto，K.Adachi，N.Aoki，Y.Ochiai；J.Appl.Phys.2006，100，093706.和A.Gupta，H.Cao，Parekh，K.K.V.Rao，A.R.Raju，U.V.Waghmare；J.Appl.Phys.2007，101，09N513]。

氧化銦首選是常常與氧化錫(IV)(SnO₂)一起作為半導體混合氧化物ITO來使用。由于ITO-層的導電性相對較高而且同時在可看見的光譜范圍內透明，因此還特別在液晶顯示屏(LCD)領域得以應用，尤其是用作“透明的電極“。這種經常被摻雜的金屬氧化物-層在工業領域首先是利用花費巨大的高真空汽化滲鍍方法來制造。由于ITO涂覆的襯底所帶來的巨大的經濟利益，目前存在幾種涂覆方法，首先是以溶膠-凝膠法為基礎的涂覆方法來制造含氧化銦的層。

原則上有兩種可能可以通過印刷方法制造氧化銦-半導體：1)粒子-概念，在這種概念中(納米)粒子呈可印刷的分散體存在并且在印刷過程結束之后通過燒結處理轉變成期望的半導體層，以及2)前體物概念，在這種概念中至少有一種可溶解的前道工序產品在印刷之后變成含氧化銦的層。與前體物的使用相比這種粒子-概念有兩項重大缺點：一方面是粒子-分散體有膠態不穩定性，要求使用(對以后的層特性造成不利影響的)分散添加劑，另一方面是可使用的許多粒子(例如，由于鈍化層)由于燒結作用只能不完整地形成層，從而造成在層中部分上面還存在粒子紋理。在這些粒子的邊緣產生大的粒子-粒子-電阻，降低了載流子的遷移率并提高了普通的層電阻。

有多種前體物來制造含氧化銦的層。因此，例如，除了使用銦鹽還可以使用銦醇鹽作為前體物來制造含氧化銦的層。

例如，Marks等介紹了一些元件，在這些元件的制造過程中把一種三氯化銦InCl3的溶液以及堿單乙醇胺(MEA)溶解于甲氧基乙醇中而使用。溶液經旋涂(Spin-Coating)之后，通過在400℃的高溫下進行熱處理生成相應的氧化銦-層。[H.S.Kim，P.D.Byme，A.Facchetti，T.J.Marks；J.Am，Chem.Soc.2008，130，12580-12581和補充信息]。

與銦鹽-溶液相比銦醇鹽-溶液具有的優勢是，在較低的溫度下也可以轉化成含氧化銦的涂層。