第３ａ族油墨及其制备和使用方法技术

一种第３ａ族油墨，其包含以下物质作为初始组分：多胺溶剂；第３ａ族材料／有机络合物；以及还原剂；其中所述还原剂的摩尔浓度超过所述第３ａ族材料／有机络合物的摩尔浓度；所述第３ａ族油墨是稳定的分散体，第３ａ族油墨是不含肼且不含肼鎓的。还提供了制备第３ａ族油墨的方法，以及使用所述第３ａ族油墨在用于很多种半导体应用的基材上沉积第３ａ族材料的方法，例如ＶＬＳＩ技术中的硅装置的金属化、半导体ＩＩＩ－Ｖ合金的生长、薄膜晶体管（ＴＦＴ）、发光二极管（ＬＥＤ）；和红外检测器。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种第3a族油墨，其包含以下组分作为起始组分多胺溶剂；第3a族 材料/有机络合物；以及还原剂；其中所述还原剂的摩尔浓度超过所述第3a族材料/有机 络合物的摩尔浓度；所述第3a族油墨是稳定的分散体，第3a族油墨是不含胼且不含胼鐺 的。本专利技术还涉及用来制备第3a族油墨的方法，以及使用所述第3a族油墨在基材上沉积 0价态的第3a族金属的方法。
技术介绍
对于很多种半导体应用，例如VLSI技术中的硅装置的金属化、半导体III-V合金 的生长、薄膜晶体管(TFT)、发光二极管(LED)；和红外检测器来说，在基材上沉积第3a族金 属是很重要的。在半导体制造领域中，对于目前和未来的技术来说，第3a族材料(特别是铟)被 认为是很重要的。例如，随着越来越多地将铜用于在集成电路中形成导电传输线路的优选 材料，人们对铜-第3a族材料(例如Cu/In)合金很感兴趣，可以用来改进铜基互连结构的 长期性能，抗电迁移性和可靠性。具体来说，人们预期含铟的III-V半导体材料在电子和光 电子器件的发展中会起到越来越重要的作用。Jones在美国专利第5，863，836号中描述了一种在基材上沉积第3a族金属(即铝 或铟)的方法。Jones揭示了一种在基材上沉积铝或铟膜的方法，该方法包括以下步骤使 得基材与铝或铟前体接触，对前体进行处理，使得前体分解，留下沉积在基材上的铝或铟， 所述前体是铝或铟的三叔丁基化合物。Mitzi等人在“使用高移动性旋涂硫属化物半导体的低压晶体管(Low-Voltage Transistor Employing a High—Mobility Spin-Coated Chalcogenide Semiconductor)，，， Advanced Materials第17卷，第U85-89页(2005)中描述了一种沉积硒化铟的方法。 Mitzi等人揭示了使用胼鐺前体材料沉积硒化铟，用来形成薄膜晶体管的硒化铟通道。Mitzi等人揭示的胼鐺前体材料从生产步骤中除去了胼，用来制备包含硒的半 导体膜。需要注意的是，Mitzi等人并未消除对胼的需求。相反地，Mitzi等人在制备 胼鐺前体材料的时候仍然使用胼。另外，根据Eckart W.khmidt在其著作“胼及其衍生 物制备、性质禾口应用(Hydrazine and Its Derivatives Preparation, Properties, and Applications) "John Wiley&Sons第392-401页(1984)中的记载，胼鐺离子前体仍然存在 很大的爆炸危险。由于存在大量的金属离子，进一步加剧了胼鐺爆炸或爆燃的风险。还可 能存在以下问题在制造过程中，残留的胼鐺盐可能会在工艺设备中累积，带来令人无法接 受的安全风险。因此，人们仍然需要一种新的第3a族油墨制剂，设计用来促进在基材上沉积第3a 族金属，所述制剂优选是不含胼且不含胼鐺的。
技术实现思路
在本专利技术的一个方面，提供一种第3a族油墨，其包含以下物质作为初始组分多 胺溶剂；第3a族材料/有机络合物；以及还原剂；其中所述还原剂的摩尔浓度超过所述第 3a族材料/有机络合物的摩尔浓度；所述第3a族油墨是稳定的分散体，第3a族油墨是不 含胼且不含胼鐺的。在本专利技术的另一个方面，提供一种用来制备第3a族油墨的方法，其包括提供第 3a族材料/有机络合物；提供还原剂；提供多胺溶剂；将所述第3a族材料/有机络合物，还 原剂和多胺溶剂混合起来，以制备第3a族油墨；所提供的还原剂的摩尔量相对于所述第3a 族材料/有机络合物是过量的；其中所述第3a族油墨是稳定的分散体；所述第3a族油墨是 不含胼且不含胼鐺的。在本专利技术的另一个方面，提供一种通过所述包括以下步骤的方法制备的第3a族 油墨提供第3a族材料/有机络合物；提供还原剂；提供多胺溶剂；将所述第3a族材料/ 有机络合物，还原剂和多胺溶剂混合起来，以制备第3a族油墨；所提供的还原剂的摩尔量 相对于所述第3a族材料/有机络合物是过量的；其中所述第3a族油墨是稳定的分散体；所 述第3a族油墨是不含胼且不含胼鐺的。在本专利技术的另一个方面，提供一种用来在基材上提供第3a族金属的方法，其包 括提供基材；提供本专利技术的第3a族油墨；将所述第3a族油墨施涂于基材，在基材上形成 第3a族前体；对所述第3a族前体进行处理，在基材上提供第3a族金属。在本专利技术的另一个方面，提供一种用来制备第la-lb-3a-6a族材料的方法，其包 括提供一种基材；任选地，提供包含钠的第Ia族来源；提供第Ib族来源；提供第本专利技术 的第3a族油墨；任选地，提供第6a族硫来源；任选地提供第6a族硒来源；通过以下方式， 在基材上提供至少一种第la-lb-3a-6a族前体材料任选地使用第Ia族来源在基材上施 涂钠材料，使用第Ib族来源在基材上施涂第Ib族材料，使用第3a族来源在基材上施涂第 3a族材料，任选地使用补充的第3a族来源在基材上施涂另外的第3a族材料，任选地使用 第6a族硫来源在基材上施涂硫材料以及使用第6a族硒来源在基材上施涂硒材料，从而形 成第la-lb-3a-6a族前体材料；对前体材料进行处理，形成化学式为NaAJJnd-ri^^e,的 第la-lb-3a-6a族材料；其中X是选自铜和银的至少一种第Ib族元素；Y是第3a族材料； 所述第3a族材料选自镓、铟和铝；其中0彡L彡0. 75 ;0. 25彡m彡1.5 ;0彡η < 1 ;0彡ρ < 2. 5 ;0 < q < 2. 5 ；且 1. 8 < (p+q) ( 2. 5。专利技术详述在本文中和所附权利要求书中，当称第3a族油墨是"稳定的"时候，表示在氮气 中、22°C下储存至少30分钟的时间内，通过在多胺溶剂中合并第3a族材料/有机络合物和 还原剂形成的产物不会形成沉淀。在本文中和所附权利要求书中，当称第3a族油墨是"储存稳定的"时候，表示在 氮气中、22°C下储存至少16小时的时间内，通过在多胺溶剂中合并第3a族材料/有机络合 物和还原剂形成的产物不会形成沉淀。在本文中和所附权利要求书中，当称第3a族油墨是"长期稳定的"时候，表示在 氮气中、22°C下储存至少5天的时间内，通过在多胺溶剂中合并第3a族材料/有机络合物 和还原剂形成的产物不会形成沉淀。在本文和所附权利要求书中，当称第3a族油墨"不含胼"的时候，表示第3a族油 墨中的胼含量< lOOppm。在本文中和所附权利要求书中，当称第3a族油墨"不含胼鐺或不含(N2H5) + "的 时候，表示第3a族油墨中的与第3a族金属络合的胼鐺含量< lOOppm。本专利技术涉及第3a族油墨，第3a族油墨的制备，以及所述第3a族油墨在含第3a族 金属的半导体器件制造中的应用；例如，在VLSI技术中的硅器件的第3a族金属化，半导体 III-V合金的生长，薄膜晶体管(TFT)的制备，发光二极管(LED)的制备；以及红外检测器 的制备。以下详细描述着重描述本专利技术的第3a族油墨用于制造CIGS材料的应用，所述CIGS 材料设计用于光伏电池。注意，通过阅读本专利技术，可以显而易见地想到本专利技术的第3a族油 墨的其它应用。本专利技术的第3a族油墨包含以下组分作为初始本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种第３ａ族油墨，其包含以下物质作为初始组分：多胺溶剂；第３ａ族材料／有机络合物；和还原剂；其中所述还原剂的摩尔浓度大于所述第３ａ族材料／有机络合物的摩尔浓度；其中所述第３ａ族油墨是稳定的分散体，所述第３ａ族油墨不含肼且不含肼鎓。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：K卡尔扎，D莫斯利，
申请(专利权)人：罗门哈斯电子材料有限公司，
类型：发明
国别省市：US[]