用于印刷电子部件的功能材料制造技术

本发明专利技术涉及用于涂布电子部件的印刷墨或印刷糊，其由前体和溶剂组成，其特征在于所述前体包含含有至少一个选自肟酸根类的配体的有机金属铝、镁、铪、锆、铟和/或锡络合物或它们的混合物，其中所述电子部件是印刷的场效应晶体管，以及涉及所述印刷墨或印刷糊用于制造场效应晶体管中的一个或多个功能层的用途。

【技术实现步骤摘要】
用于印刷电子部件的功能材料本申请是申请号为200980154098.3的专利技术专利申请的分案申请，原申请的申请日为2009年12月10日，专利技术名称为“用于印刷电子部件的功能材料”。
本专利技术涉及电子部件用的含铝、镓、钕、钌、镁、铪、锆、铟和/或锡的前体和制备方法。本专利技术还涉及相应的印刷电子部件和适于这些的制造方法。专利技术背景为了印刷电子部件用于在大规模应用(例如个体包装上的RFID(＝射频识别)芯片)中，合意的是使用已有的大规模印刷法。一般而言，印刷电子部件和系统由多个材料部件，如导体(例如用于触点)、半导体(例如作为有源材料)和绝缘体(例如作为势垒层)构成。制造工艺通常由沉积步骤(即将各自的材料施加到载体材料(衬底)上)和确保该材料的所需性质的后继工艺步骤构成。就在大规模(例如辊到辊)加工中的适用性而言，使用挠性衬底(薄膜或箔)是合意的。之前的印刷电路制造工艺具有固有优点以及缺点：·传统技术(参见WO2004086289)：在此，以高成本方式组装传统Si逻辑单元和附加的结构化或印刷部件(例如在RFID芯片的情况下，金属天线)的混合体。但是，对实际大批量应用而言，该方法被认为太复杂。·有机材料(参见DE19851703、WO2004063806、WO2002015264)：这些系统是基于来自液相的聚合物的印刷电子部件。这些系统与之前已知的材料(传统技术)的区别在于由溶液简单加工。在此要考虑的唯一工艺步骤是溶剂的干燥。但是，在例如半导体或导体材料的情况下，可实现的性能由于限制材料特有的性质而受到限制，例如由于所谓跳跃机制，电荷载流子迁移率<10cm2/Vs。这种限制影响应用的可能性：印刷晶体管的效率随半导体通道的尺寸降低而提高，目前使用大规模工艺不能印刷小于～40微米的半导体通道。该技术的进一步限制是有机组分对环境条件的敏感性。这使生产过程中的工艺性能复杂化并可能造成印刷部件的寿命缩短。·无机材料：由于与有机材料不同的固有性质(例如对紫外诱发的降解的稳定性)，这类材料通常具有在印刷电子部件中使用时效率更高的潜力。原则上，在该领域中可以使用两种不同的方法：i)由气相制备且无附加工艺步骤：在这种情况下，可以制造极好绝缘的薄层，但相关的高成本真空技术和缓慢的层生长限制了在大规模市场中的应用。ii)以前体材料开始的湿化学制备，其中例如通过旋涂或印刷法由液相施加材料(参见US6867081、US6867422、US2005/0009225)。在一些情况下，也使用无机材料和有机基质的混合物(参见US2006/0014365)。为了确保整个制成的层中的电性质，通常需要除溶剂蒸发外的工艺步骤。在所有情况下，必须制造带有相互交集的区域的形态，其中来自湿相的前体另外转化成所需活性材料。这产生所需功能(在半导体的情况下：高的电荷载流子迁移率)。该加工因此在>300℃的温度下进行，但这阻碍该方法用于薄膜涂布。MgO的前体材料的应用的实例例如描述在Stryckmans等人的ThinSolidFilms1996,283,17中(在260℃以上由乙酰丙酮化镁获得)或Raj等人的CrystalResearchandTechnology2007,42,867中(以许多步骤从300℃由乙酸镁获得)。在这两种情况下，使用喷雾热解由气相沉积层。在这种情况下，将溶液喷到加热的衬底(高于400℃)上并任选在更高温度下后处理。必需的高温阻碍其用于印刷法中。可溶ZrO2前体材料的应用的一个实例描述在Ismail等人PowderTechnology1995,85,253中(由乙酰丙酮酸锆在200至600℃之间经多个小时获得)。可溶HfO2的应用的一个实例例如由Zherikova等人JournalofThermalAnalysisandCalorimetry2008,92,729已知(由乙酰丙酮铪在T＝150至500℃之间经多个小时获得)。在借助化学气相沉积(CVD)的气相层沉积中使用β-二酮化物，如锆和铪的乙酰丙酮合物。在此，化合物在高真空中蒸发并沉积在加热的衬底(500℃以上)上。经由许多离散的中间体转化成氧化物陶瓷，尽管这些不用作功能材料。确保指定反应的高温因此是必须的，这阻碍了印刷法中的引用。为了制备氧化铟锡(缩写为“ITO”)，所用前体是例如在胺，如乙醇胺存在下的锡和铟盐的溶胶(Prodi等人JournalofSol-GelScienceandTechnology2008,47,68)。其中在500-600℃以上的温度下转化成氧化物。必需的高温阻碍其用于热敏衬底上的印刷法。非晶半导体氧化物陶瓷的制备是引人关注的(K.Nomura等人Nature2004,432,488-492；H.HosonoJournalofNon-CrystallineSolids2006,352,851-858；T.Kamiya等人JournalofDisplayTechnology2009,5,273-288)。在此详细研究了铟-镓-锡-锌-氧相体系。典型实例是氧化铟镓锌(缩写为“IGZO”)和氧化锌锡(缩写为“ZTO”)以及氧化铟锌锡(缩写为“IZTO”)。通常通过气相进行半导体层的沉积，但基于溶液的方法也是已知的。但是，在此所用的溶胶使得相对较高的加工温度成为必需。氧化锌锡可以在碱，如乙醇胺存在下由无水氯化锡(II)或乙酸锡(II)和六水合乙酸锌获得。在空气中，根据煅烧过程中的反应性能，在至少350℃(D.Kim等人Langmuir2009,25,11149-11154)或400-500℃(S.J.Seo等人JournalofPhysicsD:AppliedPhysics,2009,42,035106)下转化成氧化物(锡组分氧化)。氧化铟锌锡由在乙二醇中的无水氯化铟、氯化锌和氯化锡(II)通过与氢氧化钠溶液反应和随后在600℃下煅烧获得(D.H.Lee等人JournalofMaterialsChemistry2009,19,3135-3137)。用于制造印刷电路的这些传统前体在大规模印刷引用的批量生产中的用途有限。
技术实现思路
本专利技术的目的因此是提供无机材料，其介电、半导体和导电性质可以一方面通过材料组成调节，另一方面通过该印刷材料的制备方法调节。为此，目标是开发保留了无机材料的优点的材料体系。应可以通过印刷法由湿相加工该材料。应使用只要求低能量输入的工艺步骤产生在每种情况下在平坦和挠性衬底上需要的材料的电子效率。本专利技术涉及如下方面：1.用于涂布电子部件的前体，其特征在于其包含含有至少一个选自肟酸根类的配体的有机金属铝、镓、钕、钌、镁、铪、锆、铟和/或锡络合物或它们的混合物。2.根据前述第1项的前体，其特征在于该配体是2-(甲氧基亚氨基)链烷酸根、2-(乙氧基亚氨基)链烷酸根或2-(羟基亚氨基)-链烷酸根。3.根据前述第1和/或2项的前体，其特征在于其可印刷并以印刷的场效应晶体管(FET)中的印刷墨或印刷糊形式使用。4.具有下列薄层的印刷电子部件：·刚性或挠性的导电衬底或具有导电层的绝缘衬底(栅)·包含可由根据前述第1至3中一项或多项的相应前体获得的铝、镓、钕、镁、铪或锆氧化物的绝缘体·至少一个电极(漏极)·半导体。5.具有下列薄层的印刷电子部本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于涂布电子部件的印刷墨或印刷糊，其由前体和溶剂组成，其特征在于所述前体包含含有至少一个选自肟酸根类的配体的有机金属铝、镁、铪、锆、铟和/或锡络合物或它们的混合物，其中所述电子部件是印刷的场效应晶体管。

【技术特征摘要】
2009.01.09 DE 102009004491.41.用于涂布电子部件的印刷墨或印刷糊，其由前体和溶剂组成，其特征在于所述前体包含含有至少一个选自肟酸根类的配体的有机金属铝、镁、铪、锆、铟和/或锡络合物或它们的混合物，其中所述电子部件是场效应晶体管，其中所述配体是2-(甲氧基亚氨基)链烷酸根、2-(乙氧基亚氨基)链烷酸根或2...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·屈格勒，A·克吕斯兹克兹，S·伦克尔，J·J·施奈德，R·霍夫曼，
申请(专利权)人：默克专利有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE