[發明專利]生產含氧化銦的層的方法，通過該方法生產的含氧化銦的層及其用途

有效

• 申請號: 201080057750.2
• 申請日: 2010-11-25
• 公開（公告）號: CN102652187A
• 公開（公告）日: 2012-08-29
• 發明（設計）人: J.施泰格;D.V.范;H.蒂姆;A.默庫洛夫;A.霍佩
• 申請（專利權）人: 贏創德固賽有限公司
• 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: 石克虎;林森

本發明涉及一種生產包含氧化銦的層的方法，涉及到通過本發明的方法生產的包含氧化銦的層及其用途。

與許多的其他方法例如化學氣相沉積(CVD)相比，依靠印刷和其他液體沉積方法來生產半導體電子部件能夠簡化加工工藝和產生顯著更低的生產成本，因為半導體能夠在此以連續的工藝來沉積。此外，在低的加工溫度情況下，還開辟了下面的可能性：在柔性基材上工作，并且可能(特別是在非常薄的層的情況中，和特別是在氧化物半導體的情況中)實現印刷層的光學透明度。半導體層在這里和下面被理解為表示這樣的層，其在50V柵源電壓和50?V漏源電壓時，在通道長度為20?μm的部件的情況中，具有0.1-50?cm²/Vs的載流子遷移率。

因為打算依靠印刷方法或者其他液體沉積方法生產的部件層的材料對于具體層的性能具有決定性作用，因此它的選擇對于含有這種部件層的各部件具有重要影響。用于印刷半導體層的重要參數是它們具體的載流子遷移率和它們的生產中所用的可印刷前體的加工性和加工溫度。該材料應當具有良好的載流子遷移率，并且能夠在明顯低于500℃的溫度，從溶液中來生產，目的是適于多種應用和基材。同樣對于許多新應用來說令人期望的是所獲得的半導體層的光學透明度。

由于3.6到3.75?eV的大的帶隙(在蒸鍍的層上測量，H.S.?Kim，P.D.?Byrne，A.?Facchetti，T.J.?Marks；J.Am.?Chem.?Soc.?2008，130，12580-12581)，氧化銦(氧化銦(III)，In₂O₃)是一種有前景的和因此樂意使用的半導體。此外，幾百納米厚度的薄膜可以在可見光范圍的550nm具有大于90%的高透明度。在極高有序度的氧化銦單晶中，另外還可以測量到至多160?cm²/Vs的載流子遷移率。但是，這樣的值通過從溶液中的加工迄今為止仍然無法實現(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)。

氧化銦經常尤其與氧化錫(IV)(SnO₂)一起作為半導混合氧化物ITO來使用的。由于ITO層相對高的電導率以及同時具有的在可見光譜中的透明度，它尤其用于液晶顯示器(LCD)中，特別是用作“透明電極”。這些通常摻雜的金屬氧化物層在工業上尤其是通過昂貴的蒸鍍方法在高真空來生產的。由于ITO涂覆的基材大的經濟利益，這里現在存在著一些針對含氧化銦的層的涂覆方法，特別是基于溶膠-凝膠技術的方法。

原則上，存在著兩種經由印刷方法來生產氧化銦半導體的可能方式：1)顆粒概念，在其中(納米)顆粒存在于可印刷的分散體中，并且在印刷過程之后，通過燒結過程轉化成期望的半導體層，和2)前體概念，在其中在印刷適當的組合物之后，將至少一種可溶的或者可分散的前體轉化成含氧化銦的層。前體被理解為表示一種化合物，其能夠用熱或者用電磁輻射進行分解，使用該前體，在氧或者其他氧化劑存在或者不存在的條件下，可以形成含金屬氧化物的層。顆粒概念與使用前體相比具有兩個重要缺點：首先，該顆粒分散體具有膠體不穩定性，其必需使用分散添加劑(這在隨后的層性能方面是不利的)，其次，許多能夠使用的顆粒通過燒結僅僅形成了不完全的層(例如歸因于鈍化層)，因此一些粒狀結構仍然在層中顯露出來。這導致在其顆粒邊界處相當大的顆粒-顆粒阻抗，這降低了載流子的遷移率和提高了普遍的層阻抗。

存在著用于生產包含氧化銦的層的不同的前體。因此，除了銦鹽之外，還可以使用銦醇鹽(均配(homoleptisch)的化合物，即，僅僅具有銦和醇鹽基的這些化合物，特別是In(OR)₃類型的銦化合物，這里R=烷基或者烷氧基烷基)和銦鹵素醇鹽(即，具有鹵素和醇鹽基團(Alkoxidreste)二者的化合物，特別是InX_m(OR)_3-m類型的三價銦化合物，這里X=鹵素，R=烷基或者烷氧基烷基和m=1，2)作為生產含氧化銦的層的前體。