(57)【要約】  アルミニウム金属インク組成物、そのような組成物を形成する方法、及びアルミニウム金属層及び／又はパターンを形成する方法が開示される。インク組成物は、アルミニウム金属前駆体と有機溶媒とを含む。このようなインク組成物を用いて、アルミニウム前駆体インクを基板上に印刷あるいはコーティングし、（該インク内のアルミニウム金属前駆体を分解し、）且つ該組成物をキュアすることによって、導電構造が作り出され得る。このアルミニウム前駆体インクは、高い導電率を有するアルミニウム膜を提供し、且つ印刷による集積回路を作り出すために必要なインク及び印刷工程の数を削減する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属インク組成物であって：
ａ）当該インク組成物の１重量％以上の量のＡｌ金属前駆体；及び
ｂ）前記Ａｌ金属前駆体が溶解可能な、当該インク組成物の１０重量％以上の量の溶媒；
を有し、
当該金属インク組成物は２ｃＰから１００ｃＰの粘度を有する、
金属インク組成物。
【請求項２】
前記Ａｌ金属前駆体は水素化アルミニウム化合物を有する、請求項１に記載の金属インク組成物。
【請求項３】
前記水素化アルミニウム化合物は、化学式［（Ｒ１）ｙＡ］ｘＡｌ（Ｒ２）３を有する化合物及び／又は錯体を有し、ただし、ＡはＶＡ族元素又はＶＩ族元素であり、ｘは１又は２であり、ｙは２又は３であり、Ｒ１及びＲ２の各々は独立して、Ｈ、直鎖あるいは分岐の、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ２−Ｃ６アルケニル、Ｃ２−Ｃ６アルキニル、Ｃ３−Ｃ８シクロアルキル、Ｃ４−Ｃ８シクロアルケニル、Ｃ６−Ｃ１０アリール、又はＣ７−Ｃ１２アラルキル基であり、あるいは２つのＲ１基がＡの原子とともに脂肪族又は芳香族の環式リングを形成する、請求項２に記載の金属インク組成物。
【請求項４】
Ａは、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ、Ｔｅ、Ｎ、Ｐ、Ａｓ又はＳｂである、請求項３に記載の金属インク組成物。
【請求項５】
Ｒ１及びＲ２の各々は独立してＨ又はＣ１−Ｃ４アルキル基である、請求項３に記載の金属インク組成物。
【請求項６】
前記Ａｌ金属前駆体は、モノアルキルアミン、ジアルキルアミン又はトリアルキルアミンを有する水素化アルミニウム錯体を有する、請求項３に記載の金属インク組成物。
【請求項７】
ｘは２であり、Ａは、１つはリンであり、もう１つは窒素であり、Ｒ２はＨであり、Ｒ１の各々は独立して、Ｈ、直鎖あるいは分岐の、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ２−Ｃ６アルケニル、Ｃ２−Ｃ６アルキニル、Ｃ３−Ｃ８シクロアルキル、Ｃ４−Ｃ８シクロアルケニル、Ｃ６−Ｃ１０アリール、又はＣ７−Ｃ１２アラルキル基である、請求項３に記載の金属インク組成物。
【請求項８】
ＡはＯであり、Ｒ２はＨであり、Ｒ１の各々は独立して、Ｈ、直鎖あるいは分岐の、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ２−Ｃ６アルケニル、Ｃ２−Ｃ６アルキニル、Ｃ３−Ｃ８シクロアルキル、Ｃ４−Ｃ８シクロアルケニル、Ｃ６−Ｃ１０アリール、又はＣ７−Ｃ１２アラルキル基であり、あるいは２つのＲ１基がＡの原子とともに脂肪族の環式リングを形成する、請求項３に記載の金属インク組成物。
【請求項９】
当該インク組成物は更に密着促進剤を有する、請求項１に記載の金属インク組成物。
【請求項１０】
前記密着促進剤は、化学式Ｍ１Ｘｎの少なくとも１つの化合物を有し、ただし、Ｍ１は、Ｓｉ、又はＨｆ、Ｎｂ、Ｖ、Ｔａ、Ｚｒ及びＴｉからなる群から選択された金属であり、ｎは２、３、４又は５であり、Ｘの各々は独立して、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｏ、又は擬似ハロゲン化物である、請求項９に記載の金属インク組成物。
【請求項１１】
前記密着促進剤は金属アルコキシド及び／又は金属アミドを有する、請求項９に記載の金属インク組成物。
【請求項１２】
当該金属インク組成物は、前記Ａｌ金属前駆体を１−２５重量％有する、請求項１に記載の金属インク組成物。
【請求項１３】
当該金属インク組成物は、前記溶媒を約２５−９９重量％有する、請求項１に記載の金属インク組成物。
【請求項１４】
当該金属インク組成物は２ｃＰから１５ｃＰの粘度を有する、請求項１に記載の金属インク組成物。
【請求項１５】
前記溶媒は、Ｃ５−Ｃ１２アルカン；Ｃ４−Ｃ１２アルケン；Ｃ４−Ｃ１２アルキン；Ｃ６−Ｃ１４芳香族炭化水素；エーテル；ポリエーテル；メチコン溶媒；１つから３つのＣ１−Ｃ１２アルキル基を有するアミン；Ｃ４−Ｃ２０環式あるいは脂環式エーテル；モノシクロアルカン環内の炭素原子数をｑとして、１つから２ｑ個のＣ１−Ｃ４アルキル置換基若しくは１つからｑ個のＣ１−Ｃ４アルコキシ置換基で置換され得るＣ６−Ｃ１２モノシクロアルカン；Ｃ１０−Ｃ１２ビシクロアルカン；置換された、あるいは置換されていないＣ１０−Ｃ１４ポリシクロアルカン；又はこれらの混合物を有する、請求項１に記載の金属インク組成物。
【請求項１６】
金属インク組成物を製造する方法であって：
ａ）前記組成物の１重量％以上の量のＡｌ金属前駆体と、前記組成物の１０重量％以上の量の溶媒とを、ベッセル内に集めるステップ；及び
ｂ）前記Ａｌ金属前駆体及び前記溶媒を、前記組成物が実質的に均一になるまで混合するステップであり、実質的に均一となった組成物が２ｃＰから１００ｃＰの粘度を有する、混合するステップ；
を有する方法。
【請求項１７】
前記Ａｌ金属前駆体は、置換された、あるいは置換されていない水素化アルミニウム化合物を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記水素化アルミニウムは、化学式［（Ｒ１）ｙＡ］ｘＡｌ（Ｒ２）３を有する化合物及び／又は錯体を有し、ただし、ＡはＶＡ族元素又はＶＩ族元素であり、ｘは１又は２であり、ｙは２又は３であり、Ｒ１及びＲ２の各々は独立して、Ｈ、直鎖あるいは分岐の、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ２−Ｃ６アルケニル、Ｃ２−Ｃ６アルキニル、Ｃ３−Ｃ８シクロアルキル、Ｃ４−Ｃ８シクロアルケニル、Ｃ６−Ｃ１０アリール、又はＣ７−Ｃ１２アラルキル基であり、あるいは２つのＲ１基がＡの原子とともに脂肪族又は芳香族の環式リングを形成する、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記金属インク組成物は、前記Ａｌ金属前駆体を１−２５重量％有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２０】
前記金属インク組成物は、前記Ａｌ金属前駆体を１−１０重量％有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２１】
前記組成物に密着促進剤を付加するステップを更に有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２２】
前記溶媒は、Ｃ５−Ｃ１２アルカン；Ｃ４−Ｃ１２アルケン；Ｃ４−Ｃ１２アルキン；Ｃ６−Ｃ１４芳香族炭化水素；エーテル；ポリエーテル；メチコン溶媒；１つから３つのＣ１−Ｃ１２アルキル基を有するアミン；Ｃ４−Ｃ２０環式あるいは脂環式エーテル；モノシクロアルカン環内の炭素原子数をｑとして、１つから２ｑ個のＣ１−Ｃ４アルキル置換基若しくは１つからｑ個のＣ１−Ｃ４アルコキシ置換基で置換され得るＣ６−Ｃ１２モノシクロアルカン；Ｃ１０−Ｃ１２ビシクロアルカン；置換された、あるいは置換されていないＣ１０−Ｃ１４ポリシクロアルカン；又はこれらの混合物を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２３】
前記溶媒は、重量で、前記金属インク組成物の約２５−９９％を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２４】
前記金属インク組成物は２ｃＰから１５ｃＰの粘度を有する、請求項１６に記載の方法。
【請求項２５】
パターニングされた金属膜を形成する方法であって：
ａ）Ａｌ金属前駆体を有する金属インク組成物を、基板上に所定のパターンで堆積するステップであり、前記金属インク組成物が２ｃＰから１００ｃＰの粘度を有する、堆積するステップ；及び
ｂ）前記Ａｌ金属前駆体をＡｌ金属に変化させるステップ；
を有する方法。
【請求項２６】
前記Ａｌ金属前駆体を堆積するステップは、前記Ａｌ金属前駆体と溶媒とを有するアルミニウム前駆体インクを、前記基板上に前記所定のパターンで印刷することを有する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記Ａｌ金属前駆体を前記Ａｌ金属に変化させるステップは、堆積された前記Ａｌ金属前駆体を、約２００−４５０ｎｍの波長を有するＵＶ放射線で照射することを有する、請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記金属インクは、印刷の約０．１秒から約１０秒までの範囲内で照射される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記金属インクは、堆積されるのと基本的に同時に照射される、請求項２７に記載の方法。
【請求項３０】
前記溶媒を実質的に蒸発させるステップを更に有する請求項２５に記載の方法。
【請求項３１】
前記Ａｌ金属前駆体を変化させるステップ及び前記溶媒を実質的に蒸発させるステップは、実質的に同時に実行される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
前記Ａｌ金属前駆体を前記Ａｌ金属に変化させるステップは、印刷された前記Ａｌ金属前駆体をキュアすることを有する、請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記印刷されたＡｌ金属前駆体をキュアすることは、前記基板を約１００℃以上の温度に加熱することを有する、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記基板は更に、その上に半導体薄膜を有する、請求項２５に記載の方法。
【請求項３５】
前記Ａｌ金属前駆体を堆積することに先立って、前記基板上に促進剤化合物を印刷、コーティングあるいは堆積するステップ、を更に有する請求項２５に記載の方法。
【請求項３６】
前記促進剤化合物は前記パターンで印刷され、前記Ａｌ金属前駆体を堆積することは、前記促進剤化合物を有する前記基板を、前記Ａｌ金属前駆体を含有した溶液槽に浸すことを有する、請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
薄膜トランジスタを製造する方法であって、
ａ）基板上の半導体部分の上にゲート誘電体層を形成するステップ；及び
ｂ）請求項２５に記載の方法によって、前記ゲート誘電体層の上にアルミニウムゲート電極を形成するステップ；
を有する方法。
【請求項３８】
半導体デバイスを製造する方法であって、
ａ）基板上に半導体構造を形成するステップ；及び
ｂ）請求項２５に記載の方法によって、前記半導体構造の上にアルミニウム金属構造を形成するステップ；
を有する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、概して金属インク並びにそれを製造する方法及び使用する方法に関する。より具体的には、本発明の実施形態は、アルミニウムインク組成物、そのようなアルミニウムインク組成物を製造する方法、そのようなアルミニウムインク組成物を用いて導電層を形成する方法、及びそれから形成されるデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷技術は、電子デバイス及び／又は集積回路の製造において、比較的面倒で無駄が多く且つ高価なリソグラフィ技術に対する代替方法を提供することができる。しかしながら、選択的な堆積、印刷及び／又は撮像の技術を用いて、比較的高性能且つ／或いは低コストの集積回路を多様な基板上に製造することを可能にする、先端的な技術及び材料が依然として望まれている。印刷プロセスにおいては、例えばインクジェット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷などの技術を用いて、液体インクの形態をした材料が選択的に堆積（例えば、印刷）され得る。印刷エレクトロニクスは新興技術であるので、限られた数のインクが商業的に入手可能であるのみであり、そのようなインクは電子デバイスを製造するための限られた数の材料を提供するのみである。故に、様々な技術を用いて印刷可能であるだけでなく、印刷デバイスを製造するための材料の幅を拡大可能であり、それにより、集積回路の性能を向上させ且つ／或いはコストを削減し、多様な異なるプロセスインテグレーション方式を提供する、新たなインクを開発することが引き続き望まれている。
【０００３】
集積回路において、デバイス（例えば、ＴＦＴ、キャパシタ、ダイオードなど）は、例えば電極や金属相互接続など、金属の配線及び造形部を含み得る。従来の半導体製造プロセスは、メタライゼーション（例えば、ゲート、キャパシタ、相互接続配線など）のために、銅、アルミニウム、タングステン、クロム及びモリブデンを含む金属を使用している。これらの金属は典型的に、良好な密着性、導電性及びエレクトロマイグレーション耐性を、例えば良好なエッチング性、高温耐性、及び抑制されたヒロック形成などのプロセスインテグレーション上の利点と組み合わせるものである。さらに、例えばアルミニウムなどの特定の金属は、シリコンの結晶化及び／又はドーパントの活性化にＵＶレーザを使用する統合プロセスに関して特段の利点を提供する。特に、セルフアラインでのゲートマスクプロセスにおいて、金属ゲートは、レーザ照射を用いるドーパントの活性化のためのマスクとして作用することができる。それに対応して、用いられるゲート金属は、レーザプロセス中にゲート金属を溶融し且つ場合によってゲート金属を破壊することを回避するため、ＵＶレーザ波長に対して低い吸光度及び／又は高い反射率を有さなければならない。
【０００４】
印刷エレクトロニクスは、金属、半導体及び／又は誘電体のインクの加法的（アディティブ）な印刷によって、従来の半導体製造の処理コストを低減する可能性を提供する。従来のデバイス製造において用いられる一層多くの金属の好適な前駆体を用意し且つそれらのインクを考案する際に遭遇する困難のため、用いられる典型的な金属インクは、大抵、銀、金、パラジウム、コバルト、ニッケル及び銅に限られている。また、ドーパントの活性化にレーザ照射を用いるセルフアライン・ゲートマスクプロセスにおいて、ゲート金属として銀又は金を用いることは可能ではない。銀はＵＶ光を吸収して融解且つ／或いは浸食され、金はそのような使用には法外に高価であるためである。
【０００５】
故に、集積回路製造産業（ディスプレイ、太陽電池、及びフレキシブル回路の製造産業を含む）において、例えばアルミニウムなど、半導体の製造に用いられる一層多くの従来金属のインク製剤を開発する有意な動機付けが存在する。本願は、アルミニウムインクの組成物及び製剤、アルミニウムインクの組成物及び製剤の製造方法、並びにアルミニウムインクからアルミニウムの膜、印刷部、配線などを形成する堆積プロセスを開示する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、アルミニウムインク組成物、アルミニウムインク組成物の形成方法、例えば金属電極層などの導電層をアルミニウムインクから形成する方法、及びそれにより形成されるデバイスに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様は、アルミニウム金属前駆体化合物を有するインク組成物と、その製造方法とに関する。本発明に係るアルミニウムインクは、従来のメタライゼーションプロセスにおけるリソグラフィ・エッチング工程の数の削減を可能にし得る。さらに、アルミニウムインクを印刷あるいはコーティングすることでゲート、相互接続配線及びその他の構造を形成することにより、アルミニウムゲートはＵＶレーザ波長で低い吸光度及び高い反射率を有することになるので、紫外（ＵＶ）レーザを用いたシリコンの結晶化及びドーパントの活性化が、追加マスクなしで実行され得る。故に、このような技術においては、集積回路（ディスプレイ、太陽電池及びフレキシブル回路を含む）を製造するための処理工程の数が更に削減あるいは最小化され得る。
【０００８】
一実施形態において、金属インク組成物は、アルミニウム金属前駆体（例えば、ＡｌＨ３などの水素化アルミニウム、有機アラン、ＡｌＨ３又は有機アランの錯体など）と有機溶媒とを有する。インクはまた、製剤を安定化させ且つ／或いはその物理特性及び化学特性を様々な堆積プロセス用に変化させるため、１つ以上の添加剤（例えば、界面活性剤、密着促進剤及び／又は触媒）を含んでいてもよい。アルミニウム前駆体は、インクのうち重量で約０．０１％−１００％（好ましくは約０．５−５０ｗｔ％、より好ましくは約１−１０ｗｔ％）の量で存在し得る。溶媒は、インクのうち重量で約０．１％−９９．９％（好ましくは約５０−９５ｗｔ％）の量で存在し得る。添加剤は、必要に応じて、インクのうち重量で約０．１％−１０％（好ましくは約０．１−５ｗｔ％）の量で存在し得る。
【０００９】
アルミニウムインク組成物は、（ｉ）アルミニウム金属前駆体と、必要に応じての（ｉｉ）１つ以上の添加剤（例えば、界面活性剤、密着促進剤及び／又は触媒など）とを、該組成物のコーティング及び／又は印刷を容易にするように適応された１つ以上の溶媒と混合し、該溶液内でこの（これらの）成分を溶解且つ／或いは懸濁させることによって製造され得る。概して、本発明に係る方法とともに使用されるのに適したアルミニウムインク組成物は、水素化アルミニウム、有機アルミニウム化合物、及び／又はこれらの誘導体（例えば、ドナー錯体）を有する。
【００１０】
本発明の他の一態様は、上述の金属インク組成物から導電構造を形成する方法に関する。一般的な一実施形態によれば、金属層（例えば、集積回路又はディスプレイＴＦＴバックプレーン内の電極又は相互接続層）を形成する方法は、（ａ）アルミニウム金属前駆体を有するアルミニウムインク組成物を基板（例えば、半導体又はその他の基板表面）上に堆積（例えば、印刷によって）することと、（ｂ）アルミニウムインク組成物及び／又は分解されたアルミニウム前駆体を加熱且つ／或いは照射することによって、アルミニウム前駆体を分解して水素化アルミニウムポリマー及び／又はアルミニウム金属を形成することと、（ｃ）必要に応じて、アルミニウム金属及び／又は水素化アルミニウムポリマーをキュアしてアルミニウム金属層を形成することを有する。
【００１１】
本発明は、電子デバイス内のゲート、電極、相互接続及びその他の構造を形成するためのアルミニウムインクの現像の必要性に対処するものである。アルミニウムのデバイス層及び電子デバイスを形成するための幾つかの方法がここで説明される。印刷による電子デバイスを製造するプロセスにおいて、本発明に係るインクは、印刷による集積回路及び／又はその中の構造を作り出す際のマスキング、リソグラフィ及びエッチングの工程の数を削減あるいは最小化し得る。本発明のこれら及びその他の利点は、以下の好適実施形態の詳細な説明から明らかになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１Ａ】堆積されたアルミニウム前駆体インクからアルミニウムゲート電極を含む薄膜トランジスタを製造する典型的な一手法を示す断面図である。
【図１Ｂ】堆積されたアルミニウム前駆体インクからアルミニウムゲート電極を含む薄膜トランジスタを製造する典型的な一手法を示す断面図である。
【図１Ｃ】堆積されたアルミニウム前駆体インクからアルミニウムゲート電極を含む薄膜トランジスタを製造する典型的な一手法を示す断面図であり、完成された薄膜トランジスタを示している。
【図２Ａ】堆積されたアルミニウム前駆体インクからアルミニウムの上部キャパシタ電極及び／又は下部キャパシタ電極を含むキャパシタを製造する典型的な一手法を示す断面図である。
【図２Ｂ】堆積されたアルミニウム前駆体インクからアルミニウムの上部キャパシタ電極及び／又は下部キャパシタ電極を含むキャパシタを製造する典型的な一手法を示す断面図であり、代替的な一実施形態に係る完成されたキャパシタを示している。
【図２Ｃ】堆積されたアルミニウム前駆体インクからアルミニウムの上部キャパシタ電極及び／又は下部キャパシタ電極を含むキャパシタを製造する典型的な一手法を示す断面図であり、完成されたキャパシタを示している。
【図３Ａ】堆積されたアルミニウム前駆体インクから形成されたアルミニウム上部電極を含むダイオードを製造する典型的な一手法を示す断面図である。
【図３Ｂ】堆積されたアルミニウム前駆体インクから形成されたアルミニウム上部電極を含むダイオードを製造する典型的な一手法を示す断面図である。
【図３Ｃ】堆積されたアルミニウム前駆体インクから形成されたアルミニウム上部電極を含むダイオードを製造する典型的な一手法を示す断面図である。
【図３Ｄ】堆積されたアルミニウム前駆体インクから形成されたアルミニウム上部電極を含むダイオードを製造する典型的な一手法を示す断面図であり、完成されたダイオードを示している。
【図４Ａ】堆積されたアルミニウム前駆体インクからアルミニウム相互接続配線を製造する典型的な一手法を示す断面図である。
【図４Ｂ】堆積されたアルミニウム前駆体インクからアルミニウム相互接続配線を製造する典型的な一手法を示す断面図であり、完成されたアルミニウム相互接続配線を示している。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面に例を示した本発明の様々な実施形態を詳細に参照する。本発明は典型的な実施形態に関連付けて説明されるが、理解されるように、ここでの説明は本発明をそれらの実施形態に限定することを意図するものではない。対照的に、本発明は、添付の請求項によって定められる本発明の精神及び範囲内に含まれ得る代替例、変形例及び均等物に及ぶものである。また、以下の詳細な説明においては、本発明の完全なる理解を提供するため、数多くの詳細事項が説明される。しかしながら、当業者に明らかになるように、本発明はそれらの具体的な詳細事項を用いずして実施されることもある。また、本発明の態様をいたずらに不明瞭にしないよう、周知の方法、手順、構成要素及び回路については詳細には記述していない。さらに、理解されるように、ここで説明される可能な置換及び組み合わせは、本発明を限定することを意味するものではない。具体的には、矛盾しない複数の変形が必要に応じて混合され且つ適合され得る。
【００１４】
便宜上且つ単純化のため、用語“結合される”、“接続される”及び“連通して”は、文脈的にその他のことが明確に指し示されていない限り、直接的あるいは間接的な結合、接続又は連通を意味する。これらの用語は、技術的に認識されるそれらの意味を一般的に与えられるが、ここでは概して相互に交換可能に使用される。また、用語“形状”、“造形部”、“配線”、“パターン”及び／又はその他のそのような用語は、相互に交換可能に使用されることがあり、１つのそのような用語の使用は概してその他の用語をも含むが、その用語の意味はそれが使用される文脈から把握されるべきである。また、便宜上且つ単純化のため、用語“部”、“部分”及び“領域”は、技術的に認識されるそれらの意味を一般的に与えられるが、相互に交換可能に使用されることもある。用語“（半）導体”、“（半）導電性”、“（半）導通”及びそれらの文法上の均等語は、導電性且つ／或いは半導電性である材料、前駆体、層、造形部、又はその他の種若しくは構造を表す。
【００１５】
本願において、用語“堆積”（及びその文法上の変形）は、全面（ブランケット）堆積（例えば、ＣＶＤ及びＰＶＤ）、コーティング及び印刷を含む全ての形態の堆積を包含することが意図される。様々な実施形態において、コーティングは、基板上への金属インク製剤のスピンコーティング、スプレイコーティング、スリットコーティング、押し出しコーティング、メニスカスコーティング、浸漬コーティング、及び／又はペンコーティングを含み得る。他の実施形態において、印刷は、基板上への金属インク製剤のインクジェット印刷、グラビア印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、スクリーン印刷、スリット押し出し、マイクロスポッティング、及び／又は選択的ペンコーティングを含み得る。一般に、コーティングは、インク又はその他の材料が実質的に基板全体に堆積されるプロセスを表し、印刷は概して、インク又はその他の材料が基板の特定の領域に所定のパターンで堆積されるプロセスを表す。また、ここで使用される文脈からその他のことが指し示されない限り、用語“既知の”、“一定の”、“所与の”、“特定の”及び“所定の”は、概して、理論的には可変であるが、典型的には前もって設定されて、その後に使用されるときには変更されない、値、量、パラメータ、制約、条件、状態、プロセス、手順、方法、実践、又はこれらの組み合わせを表す。さらに、用語“ドープされ”は、実質的に制御可能なドーズ量の既知のドーパントでドープされた（例えば、低濃度ドープされ、高濃度ドープされ、あるいはそれらの間のドーピングレベルでドープされた）材料を表す。
【００１６】
本発明は、その様々な態様において、典型的な実施形態に関して更に詳細に後述される。
【００１７】
（典型的なアルミニウムインク組成物）
本発明の実施形態によれば、インク組成物は概して、インクの重量で約０．０１％から１００％の量（例えば、約０．５−５０重量％（以下、ｗｔ％）、約１−１０ｗｔ％若しくは約１−５ｗｔ％、又は０．０１ｗｔ％と１００ｗｔ％との間のその他の値域）のアルミニウム金属前駆体と、インクの重量で約０．１％から９９．９％の量（例えば、約７５−９８ｗｔ％、５０−９５ｗｔ％、又は０．１ｗｔ％から９９．９ｗｔ％の範囲内のその他の値域）で存在する有機溶媒とを有する。場合により、１つ以上の添加剤（例えば、１つ以上の界面活性剤、表面張力変化剤、結合剤、増粘剤、光増感剤など）が、インクの重量で（個々に、あるいは総量で）０．１％から１０％の量（例えば、約０．１−５ｗｔ％、又はその範囲内のその他の値域）で存在してもよい。本発明に係るアルミニウムインク組成物は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）のゲート電極、ソース電極若しくはドレイン電極や、相互接続や、キャパシタ、ダイオード及び／又はその他の電子デバイスの電極若しくはその他の構造を形成するのに好適なものとなり得る。
【００１８】
典型的な実施形態において、アルミニウム前駆体は、置換あるいは非置換の水素化アルミニウム成分を有する。例えば、一実施形態において、アルミニウム金属前駆体はＡｌＨ３を有する。他の例において、アルミニウム金属前駆体は、１つ以上の有機側鎖（例えば、イソブチル水素化アルミニウムやジメチル水素化アルミニウムなどのアルキル置換水素化アルミニウム）及び／又はトリアルキルアルミニウム種（例えば、トリイソブチルアルミニウム）で置換された水素化アルミニウムを有する。更なる例において、アルミニウム金属前駆体は更に、置換あるいは非置換の水素化アルミニウムで錯体化された１つ以上の配位子を含んでいてもよい。より具体的には、アルミニウム前駆体は、アミン、ホスフィン、エーテル及び／又はその他の適当な（ドナー型）配位子から選択された１つ又は２つの配位子を含んでいてもよい。しかしながら、本発明はここで提供される例に限定されるものではない。
【００１９】
例えば、アルミニウム前駆体インク組成物は、以下のアルミニウム前駆体：１）水素化アルミニウム、２）例えばイソブチル水素化アルミニウム、トリイソブチルアルミニウム及びジメチル水素化アルミニウムなどのＣ１−Ｃ６アルキル置換水素化アルミニウム、並びに３）例えばアミン、ホスフィン及び／又はエーテルなどの１つ又は２つの配位子との水素化アルミニウムの錯体、のうちの１つ以上を含み得る。具体的には、錯体は、例えばトリアルキルアミン（例えば、トリメチルアミンアラン、トリエチルアミンアラン、トリプロピルアミンアラン、ジメチルエチルアミンアランなど）などの低分子量のＣ１−Ｃ６アルキル置換アミンで錯体化された水素化アルミニウムを含み得る。しかしながら、製剤はそのように限定されるものではない。例えば、水素化アルミニウムは、例えばエチレンジアミン、テトラメチルヒドラジン、２，２−ビピリジン、１，２−ビス（ジフェニルホスフィノ）エタン、１，３−ビス（ジフェニルホスフィノ）プロパンなどの二座配位子で錯体化されてもよい。他方で、水素化アルミニウムは、不活性溶媒（例えば、アルカン又はシクロアルカン）中のナノ粒子懸濁と同様に処理されることが可能な、あるいは不動態化（ここでの議論を参照）又は誘導体化されることが可能な程度まで、高分子ＡｌＨ３を含むことができる。他の実施形態において、ここで説明するように、単一のインク製剤が複数のアルミニウム金属前駆体を有していてもよい。
【００２０】
故に、本発明に係るアルミニウムインク組成物に使用されるのに好適なアルミニウム金属前駆体製剤は、［Ｒ１ｙＡ］ｘＡｌＲ２３なる一般的化学式を有する化合物又は錯体を含む。ただし、Ａの各インスタンスは独立してＶＡ族元素（例えば、Ｎ、Ｐ、Ａｓ若しくはＳｂ）又はＶＩ族元素（例えば、Ｏ、Ｓ、Ｓｅ若しくはＴｅ）であり、ｘは１又は２であり、ｙは２又は３であり、Ｒ１及びＲ２は独立してＨ、直鎖、架橋あるいは分岐の、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ２−Ｃ６アルケニル、Ｃ２−Ｃ６アルキニル、Ｃ３−Ｃ８シクロアルキル、Ｃ４−Ｃ８シクロアルケニル、Ｃ６−Ｃ１０アリール、又はＣ７−Ｃ１２アラルキル基である。一般的に、ＡがＶＩ族元素であるときｙは２であり、ＡがＶＡ族元素であるときｙは３である。これらの前駆体は固体又は液体とし得る。これらの前駆体は、約４００℃又はそれ未満（例えば、約３５０−４００℃、約２５０−３５０℃、約１００−２５０℃、又は４００℃未満のその他の値域）の温度で分解され得る。このような化合物又は錯体は、１００℃程度の低さの温度で容易に分解して高純度のアルミニウム膜を生み出すことが知られている。
【００２１】
概して、水素化アルミニウムのアミン配位子錯体は、本発明に係るアルミニウムインク組成物のアルミニウム金属前駆体として好適である。例えば、化学式［Ｒ１３Ｎ］ＡｌＲ２３に関して、アルミニウム金属前駆体におけるＲ１の各インスタンスは独立して、Ｈ、又は直鎖若しくは分岐の、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ２−Ｃ６アルケニル、Ｃ２−Ｃ６アルキニル、Ｃ３−Ｃ８シクロアルキル、Ｃ４−Ｃ８シクロアルケニル、Ｃ６−Ｃ１０アリール、又はＣ７−Ｃ１２アラルキル基である。代替的に、Ｎ原子とともに用いられる２つのＲ１基が、脂肪族又は芳香族の環式リングを形成してもよい。アミン配位子を有するアルミニウム金属前駆体の実施形態において、適したアミン配位子は、モノアルキルアミン錯体、ジアルキルアミン錯体及びトリアルキルアミン錯体、ピペリジン錯体若しくはピロリドン錯体などを含む。水素化アルミニウムの典型的なアミン配位子錯体は、水素化アルミニウム−トリアルキルアミン錯体を含み、このトリアルキルアミンは、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリ−ｎ−プロピルアミン、トリイソプロピルアミン、メチルジエチルアミン、ジメチルエチルアミン、ｎ−プロピルジメチルアミン、及びイソプロピルジエチルアミンから成る群から選択される。典型的なアルミニウム金属前駆体は、トリメチルアミンアラン、トリエチルアミンアラン、ジメチル水素化アルミニウム、又はそれらの混合物を含む。
【００２２】
他の実施形態において、アルミニウム金属前駆体は、２つのアミン配位子及び／又はホスフィン配位子を備えた水素化アルミニウムの錯体を含んでいてもよい。例えば、アルミニウム金属前駆体は、［Ｒ１３Ａ］２ＡｌＲ２３なる化学式を有していてもよい。ただし、Ａの２つのインスタンスは独立してＮ又はＰであり、Ｒ１の各インスタンスは独立して、Ｈ、又は直鎖若しくは分岐の、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ２−Ｃ６アルケニル、Ｃ２−Ｃ６アルキニル、Ｃ３−Ｃ８シクロアルキル、Ｃ４−Ｃ８シクロアルケニル、Ｃ６−Ｃ１０アリール、又はＣ７−Ｃ１２アラルキル基である。アミン配位子は上述のアミン化合物を含み得る。ホスフィン配位子は、Ｒ１はここで説明したものと同様として、化学式ＰＲ１３を有し得る。ホスフィン配位子の例は、モノアルキルホスフィン、ジアルキルホスフィン又はトリアルキルホスフィンを含む。ホスフィンの具体例は、トリメチルホスフィン（Ｐ（ＣＨ３）３）、トリ−ｔ−ブチルホスフィン（Ｐ（Ｃ（ＣＨ３）３）３）、トリフェニルホスフィン（Ｐ（Ｃ６Ｈ５）３）、トリイソプロピルホスフィン（Ｐ（ＣＨ（ＣＨ３）２）３）、又はトリシクロヘキシルホスフィン（Ｐ（Ｃ６Ｈ１１）３）を含む。アルミニウム金属前駆体インクの典型的な一実施形態において、アルミニウム金属前駆体は、Ｈ３Ａｌ（Ｎ［ＣＨ３］３）（Ｐ［Ｃ（ＣＨ３）３］３）なる化学式を有する化合物を有する。
【００２３】
代替的な実施形態において、アルミニウム金属前駆体は、エーテル配位子及び／又はその他の配位子を備えた水素化アルミニウムの錯体を含んでいてもよい。例えば、アルミニウム金属前駆体は、化学式Ｒ２３Ａｌ（ＡＲ１３）（ＯＲ３２）又はＲ２３Ａ（ＯＲ３２）を有していてもよい。化学式ＡＲ１３によって表される配位子は、上述のようなアミン配位子又はホスフィン配位子を含み得る。化学式ＯＲ３２はエーテル配位子を表す。エーテル配位子のＲ３基は独立して、Ｈ、又は直鎖若しくは分岐の、Ｃ１−Ｃ６アルキル、Ｃ２−Ｃ６アルケニル、Ｃ２−Ｃ６アルキニル、Ｃ３−Ｃ８シクロアルキル、Ｃ４−Ｃ８シクロアルケニル、Ｃ６−Ｃ１０アリール、又はＣ７−Ｃ１２アラルキル基である。代替的に、Ｏ原子とともに用いられる２つのＲ３基が、脂肪族又は芳香族の環式リングを形成してもよい。好ましくは、エーテル配位子のＲ３基はＣ１−Ｃ４アルキル基である。適したエーテル配位子の例は、ジエチルエーテル、ジ−ｎ−プロピルエーテル、ジ−ｎ−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジ−ｔ−ブチルエーテル、メチルブチルエーテル、ｎ−プロピル−ｎ−ブチルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテル、エチル−ｔ−ブチルエーテル、テトラヒドロフラン、又はこれらの混合物を含む。アルミニウム金属前駆体インクの典型的な一実施形態において、アルミニウム金属前駆体は、Ｈ３Ａｌ（Ｎ［ＣＨ３］３）（Ｏ（ＣＨ２ＣＨ３）２）なる化学式を有する化合物を有する。
【００２４】
インク組成内の有機溶媒は、水素化アルミニウムを安定化させることが知られている溶媒（例えば、脂肪族、脂環式あるいは芳香族の炭化水素などの１つ以上の不活性溶媒）から選択され得る。例えば、溶媒は、飽和炭化水素（例えば、Ｃ５−Ｃ１２アルカン［例えばヘキサン、オクタン、デカンなど］）、非飽和炭化水素（例えば、Ｃ４−Ｃ１２アルケン、Ｃ４−Ｃ１２アルキンなど）、環状炭化水素（例えば、Ｃ６−Ｃ１４モノシクロアルカン［例えばシクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカンなど］、Ｃ１０−Ｃ１４ビシクロアルカン［例えばシス−デカリン、トランス−デカリンなど］、又はＣ１０−Ｃ１４ポリシクロアルカンであり、これらの各々は、シクロアルカン環内の炭素原子数をｑとして、１から２ｑのＣ１−Ｃ４アルキル置換基若しくは１からｑのＣ１−Ｃ４アルコキシ置換基で置換されてもよい）、芳香族炭化水素（トルエン、ベンゼン、キシレン、メシチレン、ｔ−ブチルトルエン、テトラリン、シクロヘキシルベンゼンなど）、ハロゲン化炭化水素、エーテル（例えば、Ｃ４−Ｃ２０環式あるいは脂環式エーテル、Ｃ４−Ｃ２０直鎖エーテル、ジプロピレングリコールブチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテルなど）、ポリエーテル（例えば、ジグリムなど）、アミン（例えば、１から３のＣ１−Ｃ１２アルキル基を有するアミン）、アルコール（例えば、Ｃ１−Ｃ１０アルコール［例えば３−オクタノール、２−エチルヘキサノールなど］、Ｃ１−Ｃ８モノオール若しくはジオール、Ｃ１−Ｃ４アルコキシ置換Ｃ１−Ｃ６アルカノール、Ｃ３−Ｃ５複素環式基で置換されたＣ１−Ｃ６アルコール、α−テルピネオール、ジヒドロテルピネオールなど）、グリコール、チオール、リン酸塩、シリコーン、スルホキシド、脂肪酸、テルペン、テルピネオール、及び／又はこれらの組み合わせから選択され得る。他の実施形態において、有機溶媒は、石油スピリット、ピリジン、メチコン、シクロメチコン（例えば、シクロ（［Ｍｅ２Ｓｉ］Ｏ）３、シクロ（［Ｍｅ２Ｓｉ］Ｏ）４など）、及び／又はこれらの組み合わせを有していてもよい。一実施形態において、溶媒は、例えばジエチルエーテル、ジブチルエーテル、ジプロピルエーテル、ジフェニルエーテル、ジベンジルエーテル、メチルフェニルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどの、脂肪族、脂環式あるいは芳香族のエーテルである。アルミニウム前駆体化合物が、トリアルキルアルミニウム化合物、又はアルミニウム原子が水素に結合されていないその他の化合物を有する場合、溶媒はまた、アミド、ラクトン、脂肪酸、ケトン（例えば、アセトン、メチルエチルケトン、シクロヘキサノンなど）、エステル（例えば、酢酸エチル、乳酸エチルなど）、ニトリル、又はこれらの混合物を含んでいてもよい。
【００２５】
典型的な一実施形態において、有機溶媒又は溶媒混合液は、アルミニウム前駆体製剤を安定化し、且つ単独で、あるいは製剤内のその他の物質とともに、インク組成物のコーティング及び／又は印刷（例えば、インクジェット印刷）を容易にする所定の粘性、表面張力及び／又は蒸発速度を提供する。例えば、有機溶媒は、約２−１００ｃＰ（例えば、２−１５ｃＰ、又はその範囲内のその他の値域）の粘度、及び／又は少なくとも２０ダイン（ｄｙｎｅ）／ｃｍ（例えば、２５ｄｙｎｅ／ｃｍ以上、２５ｄｙｎｅ／ｃｍから約１００ｄｙｎｅ／ｃｍ、又は２０ｄｙｎｅ／ｃｍ以上のその他の値域）の表面張力を提供するのに十分な容積（又は容積比）で付加され得る。他の例において、有機溶媒は、スクリーン印刷に適したペースト（例えば、約１０，０００ｃＰ又はそれより大きい粘度を有するペースト）を形成するのに十分な、あるいはグラビア印刷に適したインク（例えば、２００ｃＰ以下の粘度を有するインク）を形成するのに十分な容積又は容積比で付加されてもよい。
【００２６】
アルミニウムインク組成物は更に、アルミニウム前駆体インク組成物の密着性を向上し且つ基板上でのアルミニウム金属の核生成を促進する促進剤（プロモータ）化合物を含む、１つ以上の添加剤を有していてもよい。代替的に、プロモータ化合物は、アルミニウムインクを堆積するのに先立って基板上に印刷、コーティングあるいは堆積されてもよい。プロモータ化合物はまた、インク組成物が基板上に印刷あるいはコーティングされた後（例えば、後の分解・キュアプロセス中）に、インク組成物内の水素化アルミニウムの分解に対して触媒作用を及ぼしてもよい。様々な実施形態において、プロモータによって触媒作用をもたらされた分解は、約１００℃以下の温度で、一部の実施形態では約１５℃から４０℃の範囲内（例えば、室温）の温度で、分解が起こることを可能にし得る。
【００２７】
アルミニウム前駆体インクは更に、そのようなプロモータ／核生成化合物を、約０．１ｗｔ％から約５０ｗｔ％の量、又はその範囲内のその他の値域（例えば、１−２５ｗｔ％、若しくは１−１０ｗｔ％）の量で含み得る。プロモータ化合物は、化学式Ｍ１Ｘｎを有する化合物を含み得る。ただし、Ｍ１はＳｉ、又はＨｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ及びＺｒからなる群から選択された金属であり、ｎは２、３、４又は５であり、Ｘの各インスタンスは独立して、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉ、Ｏ、又は擬似ハロゲン化物である。代替的に、プロモータ化合物は金属アルコキシド及び／又は金属アミドを含んでいてもよい。金属アルコキシド及び／又は金属アミドは、化学式Ｍ２（ＺＲ４）ｍを有する化合物を含み得る。ただし、Ｍ２は、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｖ及びＺｒからなる群から選択された金属であり、Ｚは酸素又は窒素であり、Ｒ４はＣ１−Ｃ６アルキル基であり、ｍは３、４又は５である。典型的なプロモータ化合物は、基板上に形成されたＡｌ膜の密着性を向上し且つ該Ａｌ膜の核生成を促進することが知られている、ＴｉＣｌ４、ＴｉＢｒ４、ＳｉＣｌ４及びＴｉ（ＯＥｔ）４を含む。典型的な他のプロモータ化合物は、ＶＯＣｌ３、ＶＯＣｌ２、ＳｉＣｌ４、ＴｉＣｌ４・２（ＯＥｔ２）、ＴｉＣｌ２（ＯＥｔ２）２、ＴｉＣｌ２（ｉ−ＯＣ３Ｈ７）２、Ｔｉ（ＢＨ４）２・２（ＯＥｔ２）、又はこれらの混合物を含む。
【００２８】
アルミニウムインクを堆積するのに先立ってプロモータ化合物が基板上に印刷、コーティングあるいは堆積される代替的な実施形態においては、該プロモータ化合物を有するインクを基板上に印刷あるいはコーティングし、そしてこのプロモータインクを乾燥（必要に応じて、且つ硬化）させた後に、プロモータ化合物上にアルミニウム前駆体インクを印刷（例えば、インクジェット）あるいはコーティング（例えば、スピンコーティング）することができる。プロモータ化合物は、加熱及び／又は照射のプロセス中（インクがプロモータ／核生成化合物上に印刷あるいはコーティングされた後）に、アルミニウムインク組成物内のアルミニウム前駆体の分解に対して触媒作用を及ぼし得る。代替的に、水素化アルミニウム前駆体を有する溶液槽内で、乾燥且つ／或いは硬化されたプロモータ化合物上にＡｌ金属を無電解めっきしてもよい。
【００２９】
本発明に係るアルミニウムインク製剤には、その他の金属又は金属前駆体が付加されてもよい。例えば、上に本発明に係るインク組成物が堆積され得るシリコン含有物におけるスパイク形成を抑制するため、インクは少量（例えば、シリコン原子とアルミニウム原子とに基づいて約２原子％）のＳｉナノ粒子及び／又は１つ以上のシラン（例えば、５若しくはそれより多数のＳｉ原子を有するシクロシラン、７から１５のＳｉ原子を有する直鎖シラン若しくは分岐シラン、実質的にＨ及び／又はハロゲンのみが結合した、１５若しくはそれより多数のＳｉ原子を有するオリゴシラン若しくはポリシランなど）を含有していてもよい。さらに、エレクトロマイグレーションを抑制し且つ／或いはヒロック形成を抑圧するため、Ｃｕ及び／又はＴｉのナノ粒子及び／又は有機金属化合物が約４原子％以下（例えば、約０．５から約２．０原子％）の量で付加されてもよい。
【００３０】
アルミニウム前駆体インクは更に、例えば界面活性剤など、１つ以上のその他のインク添加剤を有していてもよい。そのようなインク添加剤は、約０．１−１０ｗｔ％又はその範囲内のその他の値域（例えば、約０．１−５ｗｔ％）の量で存在し得る。界面活性剤は、アミン、アミンオキシド、第４級アンモニウム塩、ベタイン、スルホベタイン、エーテル、ポリグリコール、ポリエーテル、ポリマー、ホスフィン、リン酸塩、スルホン酸、スルホン酸塩、硫酸塩及び／又はシリコーンを有し得る。界面活性剤を有する様々な実施例において、好適な界面活性剤は、トリＣ１−Ｃ２０アルキル置換アミン、トリＣ１−Ｃ２０アルキル置換アミンオキシド、テトラＣ１−Ｃ２０アルキル置換第４級アンモニウム塩、従来からのベタイン、従来からのスルホベタイン、Ｈ−（−ＯＣＨ２ＣＨ２−）ａ−ＯＨ（ただし、２≦ａ≦４）なる化学式のポリグリコール、Ｒ５−（−ＯＣＨ２ＣＨ２−）ａ−ＯＲ６（ただし、Ｒ５及びＲ６は独立してＣ１−Ｃ４アルキル基）なる化学式のポリエーテル、Ｃ４−Ｃ２０分岐あるいは非分岐、トリＣ１−Ｃ２０アルキルあるいはトリアリール置換ホスフィン（例えば、トリメチルホスフィン、トリエチルホスフィン若しくはトリフェニルホスフィン）、トリＣ１−Ｃ２０アルキルあるいはトリアリール置換リン酸塩、ジＣ１−Ｃ２０アルキルあるいはジアリール置換リン酸塩、アリールあるいはＣ４−Ｃ２０分岐あるいは非分岐、飽和あるいは非飽和、脂肪族スルホン酸、アリールあるいはＣ４−Ｃ２０分岐あるいは非分岐、飽和あるいは非飽和、脂肪族スルホン酸塩、及び／又は従来からのシリコーンを含み得る。アルミニウム前駆体が、トリアルキルアルミニウム化合物、又はアルミニウム原子が水素に結合されないその他の化合物を有する場合、溶媒はまた、１つ以上の有機エステル、Ｒ７（Ｃ＝Ｏ）Ｒ８（ただし、Ｒ７及びＲ８は独立してＣ６−Ｃ１０アリール基）なる化学式のケトン、Ｃ１−Ｃ４アルコールの飽和あるいは非飽和Ｃ４−Ｃ２０脂肪族カルボン酸エステル、Ｃ１−Ｃ４チオールのＣ４−Ｃ２０脂肪族カルボン酸チオエステル、又はこれらの混合物を含んでいてもよい。
【００３１】
（アルミニウムインク組成物を製造する典型的な方法）
本発明の他の一態様は、アルミニウムインク製剤の製造方法に関する。本発明に係るアルミニウムインク組成物は、水素化アルミニウムを安定化させることが知られている溶媒内にアルミニウム金属前駆体（段落［００１８］−［００２３］にて説明）を溶解させることによって形成されることが可能である。概して、典型的なインク製剤は、（ｉ）本発明に係るアルミニウムインク組成物に使用するのに好適な１つ以上のアルミニウム金属前駆体（例えば、上述のように、一般的化学式［Ｒ１ｙＡ］ｘＡｌＲ２３を有する化合物）と、（ｉｉ）上記組成物のコーティング／印刷と溶媒内でアルミニウム前駆体を溶解あるいは懸濁させることとを容易にするように適応された１つ以上の溶媒（例えば、有機溶媒）を混合することによって製造され得る。追加の成分（プロモータ化合物、界面活性剤など）が、アルミニウム前駆体を有する溶液に、あるいはアルミニウム前駆体が溶解あるいは懸濁された後に付加され得る。溶媒及びアルミニウム金属前駆体は、インク製剤内の成分を、インク製剤を印刷あるいはその他の方法で堆積するために十分な時間の長さにわたってそれら成分が実質的に均一になるように、溶解あるいは懸濁するよう十分に混合され得る。典型的な実施形態において、アルミニウム金属前駆体は、１）水素化アルミニウム、２）Ｃ１−Ｃ６アルキル置換水素化アルミニウム（例えば、イソブチル水素化アルミニウム、トリイソブチルアルミニウム、及びジメチル水素化アルミニウム）、及び／又は３）例えばアミン、ホスフィン及び／又はエーテルなどの１つ以上に配位子で置換された、あるいは置換されていない水素化アルミニウムの錯体、のうちの１つ以上を含み得る。具体的には、これら錯体は、例えばトリアルキルアミン（例えば、トリメチルアミンアラン、トリエチルアミンアラン、トリプロピルアミンアラン、ジメチルエチルアミンアランなど）などの低分子量のＣ１−Ｃ６アルキル置換アミンを用いて錯体化された水素化アルミニウムを含み得る。
【００３２】
水素化アルミニウムは、エーテル溶液内での水素化アルミニウムリチウム（ＬｉＡｌＨ４）のＡｌＣｌ３との反応（３ＬｉＡｌＨ４＋ＡｌＣｌ３→４ＡｌＨ３＋３ＬｉＣｌ）によって調合されることが可能である。典型的に、２倍から１０倍過剰なＬｉＡｌＨ４が用いられる。エーテル溶液は１つ以上の脂肪族エーテルを有し得る。脂肪族エーテルの例は、ジエチルエーテル、ジ−ｎ−プロピルエーテル、ジ−ｎ−ブチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジ−ｔ−ブチルエーテル、メチルブチルエーテル、ｎ−プロピル−ｎ−ブチルエーテル、メチル−ｔ−ブチルエーテル、エチル−ｔ−ブチルエーテル、又はこれらの混合物を含む。反応が完了した後、沈殿したＬｉＣｌが濾過によって除去され、ＡｌＨ３・エーテル錯体が精製によって分離される。高い純度及び改善された反応の不変性を確保するため、市販のＬｉＡｌＨ４エーテル溶液（例えば、ミズーリ州セントルイスのＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社からのジエチルエーテル（製品番号２１２７９２）１．０Ｍ）は好ましくは、使用前に（例えば、溶液中のＬｉＡｌＨ４の（再）結晶化によって）純化される。また、ＡｌＣｌ３は好ましくは、使用前に新たに昇華される。
【００３３】
代替的に、水素化アルミニウムは、約１８℃−５０℃の温度のジエチルエーテル内で水素化アルミニウムリチウムを塩化ベリリウムと反応させる（２ＬｉＡｌＨ４＋ＢｅＣｌ２→２ＡｌＨ３＋ＬｉＢｅＨ２Ｃｌ２）、あるいは約９０℃又はそれ未満の温度のジエチルエーテル内で水素化アルミニウムリチウムを硫酸と反応させる（２ＬｉＡｌＨ４＋Ｈ２ＳＯ４→２ＡｌＨ３＋Ｌｉ２ＳＯ４＋２Ｈ２）ことによって調合されてもよい。反応が完了した後、沈殿したＬｉＢｅＨ２Ｃｌ２、Ｌｉ２ＳＯ４及び／又はＬｉＣｌは濾過によって除去されることができ、ＡｌＨ３・エーテル錯体が精製によって分離され得る。
【００３４】
水素化アルミニウムのアミン錯体は、水素化アルミニウムリチウム及び適当な塩化アンモニウム塩（例えば、ＨＮ（ＣＨ３）３Ｃｌ、ＨＮ（Ｃ２Ｈ５）３Ｃｌ、ＨＮ（ＣＨ３）２（Ｃ２Ｈ５）Ｃｌなど）から合成されることができる。これらの前駆体は固体又は液体とし得る。このような錯体は、約１００℃と４００℃との間の温度で分解し、高純度のアルミニウム膜を生じさせ得る。他の例では、水素化アルミニウムのアミン錯体は、様々なベンダーから商業的に入手可能である（例えば、ミズーリ州セントルイスのＳｉｇｍａ−Ａｌｄｒｉｃｈ社からのアランＮ，Ｎ−ジメチルエチルアミン錯体溶液（製品番号４００３８６）、などペンシルベニア州モーリスビルのＧｅｌｅｓｔ社からのアラントリメチルアミン錯体（製品番号ＯＭＡＬ００８））。
【００３５】
上述の水素化アルミニウムを合成する方法は例であり、ここで説明するアルミニウム前駆体インクに含まれ得る置換あるいは非置換の水素化アルミニウム及び水素化アルミニウム錯体の範囲を限定するものではない。調合後、水素化アルミニウムは、ここで説明するように、組成物のコーティング／印刷を容易にするように適応された１つ以上の溶媒（例えば、有機溶媒）内で、結合、混合、溶解且つ／或いは懸濁されることが可能である。
【００３６】
一部の実施形態において、この方法は更に、例えばプロモータ化合物（段落［００２６］−［００２８］にて説明）、表面張力変化剤、界面活性剤、結合剤、増粘剤、光増感剤など、１つ以上の添加剤をインク組成物に追加することを含み得る。組成内の添加剤の典型量は、組成のうちの０．０１ｗｔ％から１０ｗｔ％（例えば、微量、０．１ｗｔ％から５ｗｔ％、又はこの範囲内のその他の値域）である。しかしながら、そのような添加剤は必要でないこともある。実際、特に、そのような追加成分が、得られた薄膜の電気特性に悪影響を及ぼすのに十分な高さのモル比で例えば炭素、酸素、硫黄、窒素又はハロゲンなどの元素を含む場合、インクから添加剤を排除することが有利となり得る。典型的な実施形態において、組成物は、当該組成物から形成される薄膜の電気特性に悪影響を及ぼし得る不純物原子又はその他の種を導入し得る成分（例えば、炭素、窒素、アルカリ金属など）を実質的に有しない。
【００３７】
インク製剤の成分群は、如何なる順序で混合されてもよい。これらの成分は、機械的な撹拌、磁気的な撹拌、ブレンディング、振とう、又はその他の形態の物理的撹拌によって混同され得る。一部の実施形態において、インクは、インク成分の一部の酸化を回避し、且つ／或いはインクから形成される膜内での許容できないほど高い酸素含有量を回避するため、不活性雰囲気（例えばＡｒ又はＮ２、好ましくはＡｒ）の下で混合あるいは調合され得る。
【００３８】
（アルミニウム金属層を形成する典型的な方法）
概して、金属層は、アルミニウムインク組成物（例えば、アルミニウム前駆体、溶媒若しくは溶媒混合液、及び必要に応じて上述のようなプロモータ化合物を有する）を基板上に堆積し、その後、Ａｌ前駆体をＡｌ金属に変化させることによって形成され得る。パターニングされた金属膜を形成する方法は、基板上に所定のパターンでＡｌ金属前駆体を堆積することと、Ａｌ前駆体を加熱、キュアあるいは照射することによって、Ａｌ前駆体をＡｌ金属に変化させることとを有し得る。例えば、Ａｌ前駆体をＡｌ金属に変化させることは、堆積されたインクを照射すること、及び／又はＡｌ前駆体インクが堆積された基板を、Ａｌ金属前駆体を実質的に分解して水素化アルミニウム、有機アルミニウムポリマー及び／又はＡｌ金属を形成するのに十分な温度まで加熱すること、そしてその後に、インク組成物を硬化させてアルミニウム金属層を形成することを有し得る。故に、電子デバイス内の構造物及び／又は造形部（例えば、電極、相互接続配線、蓄電板など）は、アルミニウム前駆体インクを堆積（例えば、印刷あるいはコーティング）し、インクを加熱且つ／或いは照射し、そしてインクを硬化させて、基板上に所定のパターンでアルミニウム金属層を形成することによって製造されることができる。
【００３９】
アルミニウム金属層は、如何なる好適な基板上に形成されてもよい。基板は一般的に、電気的に不活性あるいは活性とすることができ且つ１つ以上の所定の物理特性、電気特性及び／又は光学特性を含み得る機械的支持構造を有する。電気的に不活性あるいは非アクティブな好適な基板は、ガラス又はその他のセラミックの板、ディスク、シート若しくは片（スリップ）（例えば、ディスプレイ型ガラス、石英などを有する）、誘電体且つ／或いはプラスチックのシート若しくはディスク（例えば、ポリカーボネートシートなどの透明プラスチックなど）、それらがラミネートされた変形物などを有し得る。他の例では、好適な導電性基板は、半導体のウェハ若しくはディスク（例えば、シリコンウェハ）、金属のディスク、シート若しくはフォイル（例えば、金属膜、金属シート、及び／又は金属箔）などを有し得る。上述の基板の何れも、その上に更に、１つ以上のバッファ層、パッシベーション層、平坦化層、機械的支持層及び／又は絶縁層を含んでいてもよい。例えば、バッファ層、平坦化層及び／又は絶縁層は、ポリイミド若しくはその他のポリマーの層若しくはシート、二酸化シリコン及び／又は酸化アルミニウムなどを有し得る。
【００４０】
金属基板を有する実施形態において、金属基板は、アルミニウム、チタン、銅、銀、クロム、モリブデン、タングステン、ニッケル、金、パラジウム、白金、亜鉛、鉄、鋼（例えば、ステンレス鋼）、又はこれらの合金の、シート、層又はフォイルを有し得る。この基板はまた、その上又は内部に、例えば導電層、誘電体層、半導電性層又はこれらの組み合わせなど、如何なる数の前もって作り出されたデバイス層を含んでいてもよい。
【００４１】
特定の実施形態において、アルミニウム金属層は、基板上の誘電体層の上に形成され得る。そのような実施形態において、誘電体層は、技術的に知られた如何なる好適な手法で形成されていてもよい。誘電体層は如何なる好適な電気絶縁性の誘電体材料を有していてもよい。例えば、誘電体材料は、酸化物及び／又は窒化物のセラミック又はガラス（例えば、二酸化シリコン、窒化シリコン、酸窒化シリコン、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化ジルコニウムなど）、例えばポリシロキサン、パリレン、ポリエチレン、ポリプロピレン、アンドープのポリイミド、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリエーテル、これらの共重合体、これらのフッ素化誘導体などを有し得る。一部の実施形態において、誘電体層は無機の絶縁体とし得る。例えば、誘電体は、ＭｘＯｙＮｚなる化学式の金属の酸化物及び／又は窒化物を有し得る。ただし、Ｍはシリコン、又はアルミニウム、チタン、ジルコニウム、タンタル、ハフニウム、バナジウム、クロム、モリブデン、タングステン、ロジウム、レニウム、鉄、ルテニウム、銅、亜鉛、インジウム、錫、ランタニド金属、アクチニド金属、及びこれらの混合物からなる群から選択された金属である。導電性基板を有する実施形態において、誘電体は、該導電性基板に使用されている金属の対応する酸化物を有していてもよい。
【００４２】
導電性基板を含む実施形態において、誘電体層は、概して酸化雰囲気及び／又は窒化雰囲気中で、該導電性基板（又は、その上に形成あるいは堆積された液状の酸化物／窒化物前駆体）を酸化且つ／或いは窒化することによって形成されてもよい。例えば、誘電体は、陽極酸化、金属基板及び／又は絶縁基板（例えば、ステンレス鋼、アルミ箔など）の上に印刷された液体シランを酸化すること、又は酸化あるいは窒化されて誘電体を形成することが可能な別の材料（例えば、シリコン、アルミニウム、クロム、ハフニウムなど）で基板をコーティングすることによって形成されることができる。他の実施形態において、誘電体層は、ブランケット堆積若しくはコーティング（例えば、スプレイコーティング、浸漬コーティング、ブレードコーティング、メニスカスコーティング、スリットコーティング、押し出しコーティング、ペンコーティング、マイクロスポッティング、スピンコーティングなど）、又は例えばＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ、スパッタ堆積などの真空成長法によって形成されてもよい。そのような実施形態においては、その後、技術的に知られたエッチング技術によって、基板の領域が所望のようにパターニングされ且つ／或いは露出され得る。
【００４３】
代替的に、誘電体は、誘電体前駆体物質（例えば、テトラアルコキシシラン、ｃ−（［ＳｉＨ（ＯＨ）］）５などの環式シロキサン、又はＳｉＣｌ４若しくはＨ２ＳｉＦ６などのハロゲン化シリコンなどの、ＳｉＯ２前駆体）を堆積し（例えば、印刷法又は化学浴析出法によって）、その後、前駆体を誘電体膜に変化させること（例えば、乾燥、キュア、及び／又は必要に応じて酸化雰囲気内での、アニールによる）によって形成されてもよい。誘電体層は、技術的に知られた印刷技術（例えば、インクジェット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、シリンジディスペンス、マイクロスポッティング、ステンシル、スタンピング、ポンプディスペンス、レーザフォワード転写、局所レーザＣＶＤ、及び／又はペンコーティングなど）によって形成されてもよい。一部の実施形態において、誘電体層は、基板（例えば、導電性基板）の複数の領域が露出されるように選択的に印刷され得る。代替例において、誘電体層は、基板全体を覆うように印刷された後に、その後に形成された構造物をマスクとして用いてエッチングされてもよい。
【００４４】
基板はまた、露出されたシリコン含有層（例えば、１つ以上のデバイス電極など）を含んでいてもよい。典型的な実施形態において、シリコン及び／又はゲルマニウムを含有する層は、例えばインクジェット印刷、グラビア印刷などの印刷技術によって基板上に形成される。半導体層は、シリコン含有半導体インク及び／又はゲルマニウム含有半導体インク、又はシリコン／ゲルマニウム前駆体インクから形成された、シリコン含有層及び／又はゲルマニウム含有層を有していてもよい。半導体インク又はシリコン前駆体インクは、１つ以上の前駆体化合物（例えば、（ポリ）ゲルマン及び／又はドーパント源を更に含み得る、（ポリ）シラン若しくは（ポリ）シラゲルマンなどの（ドープされた）シリコン含有化合物）と、該化合物が溶解可能あるいは懸濁可能な溶媒とを有し得る。シリコン層又はシリコン前駆体層は、従来からのフォトリソグラフィ及びエッチングの工程の必要性を排除あるいは低減するよう、所定のパターンで印刷され得る。代替的に、半導体層は、従来からの気相成長技術（例えば、ＰＥＣＶＤ、ＭＯＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ、熱線ＣＶＤ、スパッタリングなど）によって堆積されて、従来からのフォトリソグラフィ及びエッチングによってパターニングされてもよい。
【００４５】
アルミニウム前駆体インク製剤は、技術的に知られた如何なる好適な堆積技術を用いて基板上に堆積されてもよい。例えば、インクはコーティング又は印刷によって堆積され得る。コーティングは、製剤のスピンコーティング、浸漬コーティング、スプレイコーティング、スリットコーティング、押し出しコーティング、メニスカスコーティング、スライドバーコーティング、ポンプディスペンス、シリンジディスペンス、マイクロスポッティング及び／又はペンコーティングを含み得る。印刷は、インクジェット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷、オフセット印刷、フレキソ印刷、蒸気ジェット、レーザフォワード転写若しくは局所レーザＣＶＤ、レーザ描き込み、マイクロスポッティング、スプレイコーティング、ポンプディスペンス、ステンシル、スタンピングなどを含み得る。インクの層は、パターニングされた層、又はパターニングされていない層にて堆積され得る。好適な変形例において、パターニングされた層は、例えばインクジェット印刷、グラビア印刷、スクリーン印刷又はフレキソ印刷などの選択的堆積技術によって形成され得る。
【００４６】
アルミニウム前駆体インク組成物をインクジェット印刷する好適なプロセス条件は、アルミニウム前駆体の１−４０ｗｔ％（例えば、２０−３０ｗｔ％）の質量負荷と、２−１００ｃＰ（例えば、２−１５ｃＰ、又はこの範囲内のその他の値域）のインク粘度と、約１−１００ｋＨｚ（好ましくは５−５０ｋＨｚ、１０−２５ｋＨｚ、又はこの範囲内のその他の値域）の印刷周波数とを含み得る。印刷されるインクと基板との間の接触角は０°から約９０°（又は、この範囲内のその他の値域）とし得る。
【００４７】
印刷プロセスは不活性雰囲気及び／又は還元性雰囲気の下で実行され得る。故に、印刷は、印刷に先立って、基板が置かれる雰囲気をパージすることと、その後、該雰囲気中に不活性ガス及び／又は還元性ガスを導入することとを含み得る。様々な実施形態において、不活性ガス及び／又は還元性ガスは、Ｈｅ、Ａｒ、Ｎ２などを有することができ、Ｈ２、ＮＨ３、ＳｉＨ４及び／又はその他の気相還元剤（例えば、約２０ｖｏｌ％以下の量）のソース（源）を更に有していてもよい。不活性ガス及び／又は還元性ガスの雰囲気は、不用意且つ／或いは不所望な酸化物形成の発生を抑制し得る。好適な一実施形態において、形成された膜内で、乏しいデバイス性能をもたらし得る許容できない高さの酸素含有量となるのを回避するため、組成物は不活性雰囲気（好ましくは、Ｏ２濃度≪１ｐｐｍ）下で印刷され得る。一実施形態において、不活性雰囲気は本質的にＡｒからなることができ、０．１ｐｐｍ未満のＯ２及び１００ｐｐｍ未満のＮ２を更に含んでいてもよい。
【００４８】
印刷されるアルミニウム金属前駆体インク組成物は、基板上に印刷あるいは堆積される間及び／又は直後に加熱され得る。基板も、所望の溶媒蒸発速度に従って（典型的に、蒸発されるべき溶媒に応じて３０℃−９０℃の範囲内で）同時に加熱され得る。他の実施形態において、インク及び基板は、アルミニウム金属前駆体が分解してアルミニウム金属を形成することを誘起するのに十分な温度及び時間長で加熱され得る。アルミニウム金属前駆体を分解するのに十分な温度は約３５０℃より低い（例えば、約１００℃から約２５０℃、又はこの範囲内のその他の温度域、好ましくは約１００℃から約１２０℃）。印刷されたインクのアルミニウム金属前駆体をこれらの温度域内で分解するための時間の長さは、約１秒から約１０分、１０秒から約５分、又はこれらの範囲内のその他の時間幅（例えば、約３０秒から約５分、又は約１分から３分など）である。加熱は、従来からのホットプレート上、又は従来からの炉若しくはオーブン内で行われ得る。必要に応じて、加熱は上述のような不活性雰囲気にて行われてもよい。アルミニウム前駆体インクがプロモータ化合物（例えば、段落［００２６］−［００２８］にて説明したように、ＴｉＣｌ４、ＴｉＢｒ４、ＳｉＣｌ４及びＴｉ（ＯＥｔ）４のうちの１つ以上）をも含む場合、印刷されたアルミニウム金属前駆体インクの（ＵＶ）照射の有／無に依らず、約１８℃から４０℃の温度で分解が誘起され得る。
【００４９】
他の例では、アルミニウム前駆体インクを印刷あるいはコーティングする間及び／又は直後に、水素化アルミニウムポリマー及び／又はアルミニウム金属を形成するよう、アルミニウム金属前駆体の分解が光照射又は化学線によって誘起され得る。故に、一実施形態において、Ａｌ金属前駆体は、水銀アークランプ、水銀蒸気ランプ、キセノンフラッシュランプ又はＵＶレーザ（例えば、ＫｒＦ若しくはＡｒＦエキシマレーザ）によって供給されるＵＶ照射（例えば、４００ｎｍより短い波長、例えば約２４０ｎｍの波長、を有する光）によって分解され得る。インク組成物は、当該インク組成物の印刷の間及び／又は後に照射され得る。線量は、約０．１−１５、０．７５−１０又は１−５Ｗ／ｃｍ２（又はこの範囲内のその他の値域）の出力パワーの光源を用いて、０．０１ｍＪ／ｃｍ２から２５Ｊ／ｃｍ２の範囲内（一部の実施形態において、０．０１ｍＪ／ｃｍ２から１．２Ｊ／ｃｍ２）とし得る。さらに、このような照射露光は、アルミニウム金属前駆体層をパターニングするために用いられてもよい。例えば、本発明の一部の実施形態（例えば、アルミニウム前駆体インクがスピンコーティングによってブランケット堆積される場合）によれば、金属インクの層は連続的な１つの層として堆積され得る。そのような実施形態において、金属層は、所定のスポット幅及び／又はビーム幅を有するレーザビームを用いた照射（例えば、“直接描画”）によって、キュア工程前にパターニングされ得る。故に、乾燥された金属インクの層がパターン描画のためのレーザを用いて該パターンで選択的に硬化される選択的照射・キュアプロセスによって、パターニングされた層（例えば、金属電極パターン）が形成され得る。代替的な一実施形態において、金属インクの層は、マスクを介しての全面（ブランケット）照射又はフラッド照射（例えば、水銀ランプから）によって硬化されてもよく、その場合、金属インク層の未硬化領域はその後、例えば現像及び／又は選択エッチングなどの知られた技術によって除去されることができる。
【００５０】
代替的な実施形態において、基板は、上述のようなプロモータ化合物（例えば、ＴｉＣｌ４、ＴｉＢｒ４、ＳｉＣｌ４及び／又はＴｉ（ＯＥｔ）４）を用いて選択的に前処理されてもよい。プロモータ化合物による前処理は、マスク（例えば、フォトレジスト）を用いたプロモータ化合物の気相堆積及び／又は液相堆積を有していてもよいし、プロモータ化合物が基板上に選択的に印刷されてもよい。その後、その上にアルミニウム前駆体インクが堆積され得る。例えば、アルミニウム前駆体インクは、コーティング法（例えば、スピンコーティング）によって基板上に堆積され得る。この実施形態において、プロモータ化合物は、アルミニウム金属の密着性と、コーティングされたインク内でのアルミニウム前駆体の分解の核生成及び触媒作用とを向上させ、プロモータ化合物が堆積された基板領域でのアルミニウム金属の選択形成を可能にする。代替的に、アルミニウム金属は基板上に無電解めっきされてもよい。この実施形態において、プロモータ化合物は、めっきされるアルミニウム金属の密着性を向上させ、プロモータ化合物が堆積された基板領域でのアルミニウム金属の選択形成を可能にする。代替的に、プロモータは実質的に基板全体にコーティングされ、Ａｌインク製剤がその上に印刷され得る。その後（例えば、Ａｌをキュアした後）、露出されたプロモータは、例えば選択的なウェットエッチング又はドライエッチングによって除去され得る。
【００５１】
アルミニウム前駆体インク層が堆積され且つ実質的に分解された後、アルミニウム前駆体インク層は、先の加熱及び／又は照射によって蒸発されていない残存する揮発性溶媒、配位子、並びにその他の物質及び添加剤の少なくとも一部をインク層から除去するよう、第１の温度でキュアされ得る。溶媒を除去するのに十分な温度は、約３０℃から約１５０℃の範囲内、又はこの範囲内のその他の温度域（例えば、約１００℃未満、好ましくは約３０℃−９０℃）の範囲内である。時間の長さは、コーティングあるいは印刷されたアルミニウム前駆体インクから、実質的に全ての溶媒及び／又は実質的に全ての添加剤を除去するのに十分にされ得る（例えば、１秒から４時間、１分から１２０分、又はこの範囲内のその他の値域）。加熱は、従来からのホットプレート上、又は従来からの炉若しくはオーブン内で行われ得る。溶媒の気化及び前駆体膜のキュアは、形成された膜内で許容できない高さの酸素含有量となるのを回避するため、Ｏ２濃度≪１ｐｐｍの不活性雰囲気（好ましくは、Ｎ２よりもＡｒ）の下で行われることができる。
【００５２】
さらに、アルミニウムインク層は、第１の温度でのキュア後に、アルミニウム金属前駆体の低減、シンター及び／又は更なる分解を行い、層内に残存する水素化アルミニウムポリマーを、アルミニウム金属層（パターニングされていようとなかろうと）を形成するように変化させるため、第２の温度（例えば、約１００℃から約３５０℃又はこの範囲内のその他の温度域、好ましくは、約１５０℃から約２５０℃）でキュアされてもよい。この第２のキュア工程は、下地構造（例えば、ゲート酸化膜）へのアルミニウム金属の密着性を向上させ得る。
【００５３】
第２の温度でのキュアは概して、アルミニウム金属をともに溶融あるいはシンターし、導電性アルミニウム金属膜を形成するのに十分な期間にわたって実行される。キュア時間は概して、約１分から約２時間又はこの範囲内のその他の値域の範囲内である。好適な実施形態において、アルミニウムインク層は約１０分から約１時間（例えば、約１０分から約３０分）キュアされる。
【００５４】
様々な実施形態において、第２の温度でのキュアは、炉又はオーブン内で、不活性雰囲気にて行われる。このキュア処理は、ここで説明するように、Ｏ２濃度≪１ｐｐｍの不活性雰囲気（好ましくは、Ｎ２よりもＡｒ）にて実行され得る。不活性雰囲気は本質的にＡｒからなることができ、０．１ｐｐｍ未満のＯ２及び１００ｐｐｍ未満のＮ２を更に含んでいてもよい。例えば、金属インクは、不活性雰囲気内で堆積され、且つ／或いは不活性雰囲気に晒され、周囲温度より高い温度から基板に応じて約１００−３５０℃又は１００−２００℃までの範囲内の温度で加熱され得る。この処理は、基板が比較的高い温度で処理されることができない実施形態（例えば、アルミ箔、ポリカーボネート、ポリエチレン及びポリプロピレンエステル、ポリイミドなど）において、特段の利点を有する。ヘテロジニアスな還元のために還元性雰囲気と熱（熱エネルギー）とを提供するため、真空源及び還元性／不活性ガス源とともに構成された封止可能なオーブン、炉又は高速熱アニール炉が用いられ得る。代替例において、金属前駆体膜は、雰囲気を注意深く制御可能な装置（例えば、グローブボックス又はドライボックス）内で熱源（例えば、ホットプレート）を用いて、元素金属に熱分解されてもよい。好適な実施形態において、本発明に係るインクは、バルクアルミニウムの導電率の１００％と同程度の高さ（例えば、１０−９５％、２０−９０％、又はこの範囲内のその他の値域）の導電率を有する膜を形成し得る。
【００５５】
上述の方法を用いて形成されたアルミニウム層は、例えば薄膜キャパシタ、薄膜トランジスタ（例えば、ボトムゲート型あるいはトップゲート型のトランジスタ）、ダイオード（例えば、ショットキーダイオード、ツェナーダイオード、ホトダイオードなど）、抵抗器及び／又はこれを組み込んだ回路、及び／又はデバイス間の金属相互接続などのデバイスに適用され得る。以下、典型的なＴＦＴ、キャパシタ、ダイオードなどと、そのような電子デバイスを金属インクから形成する方法とを説明する。
【００５６】
（典型的な電子デバイス及びその製造方法）
（薄膜トランジスタ及びその製造方法）
一態様において、本発明は、（ａ）基板上の半導体部分の上にゲート誘電体層を形成することと、（ｂ）ゲート誘電体層の上にアルミニウムゲート電極を形成することと、を有する薄膜トランジスタの製造方法に関する。半導体部分は、ドープされたパターニングされた半導体層を含むことができ、アルミニウムゲート電極を形成することは、好ましくは、ゲート電極を形成するアルミニウム金属層の印刷及び／又はレーザ描画を行うことを有する。ＴＦＴは、ドープされた半導体薄膜と、該半導体薄膜の上又は下のデバイス端子層と、ここで説明するアルミニウム金属層及び／又はその他の材料を有するゲート電極と、上記ドープされた半導体薄膜、デバイス端子層及び／又はゲート電極と接触する１つ以上のメタライゼーション構造を有し得る。ゲート電極及び／又はメタライゼーション構造は、上述のようにして形成される。様々な実施形態において、ドープされた半導体薄膜はドーム状の断面形状を有し得る。印刷によって得られる理想構造の断面形状は、断面の頂面に沿った点における正接（タンジェント）の値によって、横方向（Ｘ）寸法の関数として、数学的に定められ得る。ドーム状の形状の表面によって定められる曲線を表す関数は、連続であり、且つ共に連続関数である一次導関数（例えば、ｄｙ／ｄｘ）及び二次導関数（例えば、ｄ２ｙ／ｄｘ２）を有さなければならない。このような表面は、“滑らか”であり且つ／或いは本発明の実施形態の理想形状に従って“湾曲”していると考えられ得る。例えば、印刷された造形部の意図された断面形状はＷの断面幅を有し、該造形部の最大高さとなる横方向の点をＸ０が表す。Ｘ０は場合により、滑らか、あるいはドーム状の形状の横方向の中点となり得る。変数ｘｉは、Ｘ０より小さい横方向の値を表す（すなわち、０≦ｘｉ＜Ｘ０）。変数ｘｉｉは、Ｘ０より大きい横方向の値を表す（すなわち、Ｘ０＜ｘｉｉ≦Ｗ）。ｘｉの任意の値における正接はｄｙ／ｄｘｉによって与えられ、Ｘ０における正接はｄｙ／ｄＸ０によって与えられる。ドーム状の形状は、ｘｉの基本的に如何なる値に対してもｄｙ／ｄｘｉ＞ｄｙ／ｄＸ０によって定められることができ、ｄｙ／ｄｘｉはｘｉの値が連続して増大するにつれて（連続的に、あるいは実質的に連続的に）減少する。ｘｉｉの任意の値における正接はｄｙ／ｄｘｉｉによって与えられる。ドーム状の形状はまた、ｘｉｉの如何なる値に対してもｄｙ／ｄｘｉｉ＜ｄｙ／ｄＸ０によって定められることができ、ｄｙ／ｄｘｉｉはｘｉｉの値が連続して増大するにつれて（連続的に、あるいは実質的に連続的に）減少する。
【００５７】
図１Ａは、典型的なプロセスにおける第１の工程を示している。絶縁基板１１上に半導体層１２が形成される。例えば、基板１１上に、半導体層１２を形成するように、ドープされた、あるいはアンドープのシラン組成物が（例えば、シランインクをコーティング、印刷あるいはインクジェットすることによって）堆積され得る。このような実施形態において、半導体層１２はドーム状の断面形状を有し得る。代替的に、シリコン（例えば、非晶質シリコン）の層が、従来のように（例えば、化学気相成長によって）ブランケット堆積され、（例えば、フォトリソグラフィによって）パターニングされ、且つ必要に応じて（例えば、アニールによって）結晶化されてもよい。更なる代替例において、半導体層１２は省略され、ゲート誘電体層１３（図１Ｂ参照）が、半導体材料とし得る基板１１上に形成されてもよい。
【００５８】
再び図１Ａを参照するに、基板１１は、段落［００３８］−［００４３］にて説明したような基板材料を有し得る。例えば、基板１１は、単結晶シリコン基板に対して低コスト且つ処理が容易な、プラスチックシート（例えば、ポリイミド、ポリカーボネート、又はその他の高温ポリマー）、薄いガラスシート、ガラス／ポリマーの積層体、金属箔などを有していてもよい。一実施形態において、基板は、ロールツーロールでの製造（例えば、リールに基づくプロセス、ロールツーロール印刷プロセス）に許容可能な特性（例えば、厚さ、引張強度、弾性率、ガラス転移温度など）を有する。代替的に、基板１１は導電性あるいは半導電性の基板上に絶縁体（例えば、スピンオンガラス（ＳＯＧ）、又は成長あるいは陽極酸化された酸化物層）を有していてもよい。また、この絶縁体は、従来からの金属箔上に堆積あるいは形成されてもよい。なお、図１Ａは、図１に示したものとはかなり異なる（例えば、大きい）１つ以上の寸法（例えば、幅又は直径）を有する基板１１全体のうちの比較的小さい部分のみを表すこともある。
【００５９】
次に図１Ｂを参照するに、半導体層１２の上にゲート誘電体層１３が形成される。ゲート誘電体層１３は、従来からの誘電体（例えば、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、高密度プラズマＣＶＤ（ＨＤＰＣＶＤ）、蒸着若しくはＡＬＤによって形成された二酸化シリコン若しくは窒化シリコン、又は代替的に、スピンオンガラス（ＳＯＧ）など）であってもよいが、好ましくは、（概して、加熱すること、プラズマに晒すこと、又は例えば酸素などの酸化性雰囲気内で構造を照射することによって）半導体層１２上に成長される。ゲート誘電体層１３は堆積され、その後、図１Ｂに示すように、半導体層１２とゲート電極１４との間のゲート誘電体層１３が実質的に均一な幅を有するように、従来のように（例えば、マスク層をフォトリソグラフィあるいは印刷し、エッチングすることによって）パターニングされ得る。代替的に、ゲート誘電体層１３は、半導体層１２の所定の領域上に選択的に印刷されてもよい。具体的には、ゲート誘電体層１３は、ゲート電極１４が後に堆積される半導体層１２の所定の領域に印刷され得る。その場合、ゲート誘電体は、ゲートの幅より大きい初期幅を有していてもよく、ゲート電極１４を印刷した後に、ゲート電極１４をマスクとして用いてエッチバックされる。
【００６０】
ゲート誘電体層１３は、１０００Åより小さい厚さ（例えば、２０−４００Å、３０−３００Å、５０−２００Å、又は１０００Å未満のその他の値域）を有し得る。ゲート誘電体１３が半導体層１２の熱酸化によって形成される場合、ゲート誘電体層１３は概して、５００Åより小さい厚さを有する。
【００６１】
図１Ｂに示すように、その後、ゲート誘電体層１３の上にゲート電極１４が形成され得る。好適な一実施形態において、ゲート電極１４は、段落［００１７］−［００２９］での説明に従ったアルミニウム前駆体を有するアルミニウムインク組成物を印刷（好ましくは、インクジェット印刷又はグラビア印刷）することによって形成される。印刷されたインクは、上述の方法に従って、加熱且つ／或いは照射され、そしてキュアされる。
【００６２】
代替的に、ゲート誘電体１３上にゲート電極１４は、（例えば、スピンコーティング、スプレイコーティング、又は従来からのＣＶＤに基づく堆積技術によって）ブランケット堆積され、従来からのフォトリソグラフィ、又はレーザパターニング（好ましくは、（ｉ）堆積された金属層をサーマルレジスト又はＩＲ染料を含有する従来からのレジストで被覆し、（ｉｉ）該レジストをレーザで選択的に照射することによる）によってパターニングされてもよい。そのような実施形態において、ゲート誘電体層１３は概して、半導体層１２の露出表面の全体を横切って延在する。レジストの現像及びエッチング（好ましくは、従来からのウェットエッチング）による余分なゲート金属材料の除去により、ゲート電極１４が形成される。
【００６３】
代替的な他の一実施形態において、段落［００２６］−［００２８］にて説明したような１つ以上のプロモータ化合物が、ゲート電極１４を形成するアルミニウムインクを堆積することに先立って、ゲート誘電体層１３上に印刷、コーティングあるいは堆積されてもよい。その場合、アルミニウム前駆体インクはプロモータ化合物上に印刷あるいはコーティングされることができる。プロモータ化合物は、上述のように、後の加熱及び／又は照射のプロセス中（プロモータ化合物上にインクが印刷あるいはコーティングされた後）に、アルミニウムインク組成物内のアルミニウム前駆体の分解に対して触媒作用を及ぼし得る。代替的な更なる一実施形態において、Ａｌ金属は、乾燥且つ／或いは硬化されたプロモータ化合物上に（例えば、水素化アルミニウム前駆体を有する溶液槽から）無電解めっきされて、ゲート電極１４を形成してもよい。
【００６４】
次に、概して、従来からの、ゲート電極１４によって覆われていない半導体層１２の領域へのイオン注入又はドーパント拡散によって、半導体領域１５ａ及び１５ｂが、第１導電型（例えば、ｎ型又はｐ型）のドーパントで高濃度ドープされ得る。代替的に、ゲート電極１４と半導体層１２の露出された領域との上にドープされた半導体組成物を堆積した後、ドープされた半導体組成物を照射して該組成物のうちの照射部分を選択的に結晶化し、好ましくはドーパントを活性化することによって、半導体領域１５ａ及び１５ｂの頂面に、ソース／ドレインコンタクト層を形成してもよい。このドープされた半導体組成物は、例えばＮ＋ドープあるいはＰ＋ドープされたシランインクを、ゲート電極１４と半導体層１２の露出部分との上に印刷あるいはインクジェットすることによって、選択的に堆積されてもよい。
【００６５】
例えば、半導体層１２とゲート電極１４との上に、スピンオンドーパントが印刷され得る。その後、スピンオンドーパントは乾燥且つキュアされる。次に、スピンオンドーパントの拡散距離内の半導体層１２（又は、半導体層１２が省略される実施形態では基板１１）の露出部分が、ドーパントを半導体層１２内に拡散させるのに十分な温度及び時間長でスピンオンドーパントをアニールすることによってドープされる。結果として得られる、ドープされた露出シリコンの領域１５ａ及び１５ｂは、図１Ｃに示されている。
【００６６】
高濃度ドープされた領域１５ａ及び１５ｂが非晶質のＩＶＡ族元素含有材料（例えば、Ｓｉ及び／又はＧｅ）を有する限りにおいて、好ましくは、次の層を堆積する前にそれらを結晶化する。一例において、ドープされた半導体領域１５ａ及び１５ｂは、先ず炉アニールによってキュアされ、その後、レーザ結晶化によって結晶化される。好ましくは、その中のドーパントの一部又は実質的に全てが、このアニール及び／又は結晶化の間に活性化される。
【００６７】
代替的に、ドーパント原子は、半導体領域１５ａ及び１５ｂの露出表面内又は上に、プラズマ堆積、レーザ分解、気相成長又はその他の技術によって導入され、その後、ドープされた領域１５ａ及び１５ｂが、アニールによってソース及びドレインのコンタクトに変化されてもよい。半導体層１２が排除される実施形態においては、基板１１（この実施形態において半導体材料を有する）が、ゲート電極１４に隣接する領域で、従来からの技術（例えば、フォトレジストマスクを形成してイオン注入を実行することによる）によってドープされ得る。
【００６８】
この方法は更に、半導体領域１５ａ、１５ｂ及びゲート電極１４との電気接続を形成する相互接続配線を形成することを含み得る。相互接続配線を形成する方法は、以下にて説明するが、ＴＦＴを製造するこの実施形態に適用され得るものである。層間誘電体層がアルミニウムゲート電極１４上に形成され、ゲート電極１４を露出させるようにパターニングされる場合、半導体領域１５ａ及び１５ｂからのシリコン原子の、拡散及び／又は上に位置する金属相互接続（図示せず）との反応を防止するため、半導体領域１５ａ及び１５ｂの上にシリサイド層及び／又はバリア層（図示せず）が形成されてもよい。シリサイド層は、例えばチタンシリサイド、タングステンシリサイド、パラジウムシリサイドなど、従来からのシリサイドを有し得る。バリア層は、例えばチタンナイトライド、チタンシリコンナイトライド、タンタルナイトライド、タングステンナイトライドなど、従来からのバリア層材料を有し得る。シリサイド層及び／又はバリア層のための金属は、約１０−２００Å又はこの範囲内のその他の値域（例えば、５０−１００Å）の厚さに、従来のように堆積（例えば、ＰＥＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ、ＡＬＤ又はスパッタリングと、その後のリソグラフィパターニングによる）されるか、あるいは印刷されるかし得る。
【００６９】
（典型的なキャパシタ及びその製造方法）
本発明の他の一態様は、薄膜キャパシタ、及び図２Ａ−２Ｃに工程を示す薄膜キャパシタ（例えば、金属−酸化物−半導体（ＭＯＳ）キャパシタ、又は金属−絶縁体−金属（ＭＩＭ）キャパシタ）の製造方法に関する。図２Ａ−２Ｃは、典型的な薄膜キャパシタの断面図を示している。
【００７０】
図２Ｂは、薄膜キャパシタの一実施形態を示している。この例示的な薄膜キャパシタは、誘電体層２２を上に有する基板２１上に形成された下部アルミニウム層２３（例えば、ここで説明するように印刷且つ／或いは堆積された下部蓄電板）を有している。誘電体層２４（例えば、ＳｉＯ２若しくはＡｌ２Ｏ３などの酸化物層、スピンオンガラス（ＳＯＧ）、窒化シリコン、有機誘電体など）が、アルミニウム層２３の上に形成され、アルミニウム層２３を覆っている。上部アルミニウム層２５（ここで説明するように印刷且つ／或いは堆積される）が、誘電体層２４の上に形成され得る。第２のアルミニウム層２５は、図２Ｂに示すように、上部蓄電板を形成し得る。代替的に、上部蓄電板２５は、ドープされた半導体層２５を有する、あるいは本質的にそれから成っていてもよい。一般に、下部蓄電板２３の一部は、その上に、上部蓄電板２５又は誘電体層２２を有しない。これは、下部蓄電板２３へのコンタクト／金属相互接続の形成のために、露出されたキャパシタ誘電体２４の一部又は全てを除去することによって、下部蓄電板２３の一部を露出させることを可能にする。
【００７１】
薄膜キャパシタの非線形な一実施形態を示す図２Ｃに示されるように、更なる構造物が含まれてもよい。具体的には、上述のアルミニウムの上部層２７が、ドープされた半導体層２６上に形成されている。代替的に、キャパシタのレイヤ群は逆にされてもよい（例えば、下部金属上に順に、ドープトシリコン、酸化物、上部金属）。薄膜キャパシタに関する更なる詳細は、図２Ｂ及び２Ｃに示した薄膜キャパシタの典型的な形成方法についての以下の説明にて指し示すこととする。
【００７２】
概して、図２Ａに示すアルミニウム層２３は、薄いバッファ層又は誘電体層２２を上に有し得る基板２１上に、上述のようにアルミニウム前駆体インクを印刷あるいはコーティングし、上述のように該インクの乾燥及びキュアを行うことによって形成される。誘電体層２２は、従来のように成長あるいは堆積された酸化物層及び／又は窒化物層２２（例えば、酸化アルミニウム、二酸化シリコン、窒化シリコンなど）とし得る。
【００７３】
代替的に、アルミニウム層２３を形成するアルミニウム前駆体インクを堆積するのに先立って、基板２１、又は酸化物及び／又は窒化物の層２２の上に、上述のようなプロモータ化合物が印刷、コーティングあるいは堆積されてもよい。その場合、アルミニウム前駆体インクは、堆積されたプロモータ化合物の上に印刷あるいはコーティングされることができる。代替的な更なる一実施形態において、ここで説明するように、乾燥且つ／或いはキュアされたプロモータ化合物の上に、アルミニウム層２３を形成するようにＡｌ金属が無電解めっきされてもよい。
【００７４】
代替的な他の一実施形態において、層２３は、半導体前駆体（例えば、オリゴシラン及び／又はポリシラン、（シクロ）シラン、ヘテロ（シクロ）シラン）及び／又はシリコンナノ粒子を印刷（例えば、インクジェット印刷、スクリーン印刷又はスリット押し出し）することによって形成された半導体層（例えば、ドープされた、あるいはアンドープの、非晶質の水素化シリコン又は多結晶シリコン）としてもよい。そのような実施形態において、半導体層２３はドーム状の断面形状を有し得る。代替的に、半導体層２３は従来からの方法（例えば、蒸着、物理気相成長、成分ターゲットのスパッタリング、化学気相成長（例えば、ＰＥＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ）、ＡＬＤ、ブランケット堆積、スピンコーティングなどと、それに続くパターニング及び現像若しくはエッチング）によって形成されてもよい。
【００７５】
半導体前駆体インク組成物は更に、約１０１６から約１０２１原子／ｃｍ３の濃度でドーパント（Ｂ、Ｐ、Ａｓ又はＳｂとし得るが、好ましくはＢ又はＰ）を有していてもよい。代替的に、ドーパントは、半導体層２３が堆積された後に、半導体層２３内に注入されてもよい。半導体層２３の典型的な厚さは、約３０、７５若しくは１００ｎｍから、約２００、５００若しくは１０００ｎｍまで、又はこの範囲内のその他の値域とし得る。膜厚は、キャパシタの所定の電気特性をもたらすように選定され得る。
【００７６】
続いて、図２Ｂに示すように、下部金属層又は下部半導体層２３の上に、誘電体層２４が形成される。一実施形態において、誘電体層２４はＡｌ２Ｏ３を有し、アルミニウム金属層２３の陽極酸化によって形成される。誘電体２４は、段落［００４１］−［００４２］にて説明したようなその他の技術によって形成されてもよい。例えば、誘電体層２４は従来からのプロセス（例えば、プラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）、高密度プラズマＣＶＤ（ＨＤＰＣＶＤ）、蒸着若しくはＡＬＤによって形成された二酸化シリコン若しくは窒化シリコン、又はスピンオンガラス（ＳＯＧ）など）によって形成され得る。その後、誘電体層２４は従来のようにパターニング（例えば、マスク層をフォトリソグラフィあるいは印刷してエッチングすることによる）され得る。代替的に、誘電体層２４は、金属／半導体層２３の所定の領域上に選択的に印刷されてもよい。具体的には、誘電体層２４は、下部キャパシタ層２３の所定領域に印刷され得る。
【００７７】
誘電体層２４が酸化によって形成される場合、得られた酸化物は、下部アルミニウム層２３の上面全体上で実質的に均一な厚さを有する。誘電体２４は絶縁層として作用し、ドープされた半導体層２６又は上部アルミニウム層２７が後に形成される領域において下部アルミニウム層２３を覆うように形成される。誘電体２４は、約２０Åから４００Åの厚さ、又はこの範囲内のその他の値域（例えば、３０Åから３００Å、又は５０Åから２００Åなど）内の厚さを有し得る。下部キャパシタ電極２３が半導体層である代替的な実施形態において、誘電体２４は、湿式（ウェット）あるいは乾式（ドライ）の熱酸化によって、あるいは上述のその他の方法によって形成され得る。
【００７８】
図２Ｃに示すように、誘電体層２４の上に、好ましくは半導体前駆体を有するインク組成物を印刷することによって、半導体層２６が形成され得る。その後、半導体層２６の上に、上部金属層２７（上部キャパシタ電極すなわち上部蓄電板のための第２の層）が形成され得る（例えば、非線形キャパシタの場合）。好適な一実施形態において、第２の金属層２７は、上述のようにアルミニウム前駆体インク組成物を印刷（例えば、インクジェット）することによって形成される。代替的に、上部キャパシタ電極すなわち上部蓄電板２６／２７は、層２６を形成する半導体材料（又は、第１の金属）の堆積及びパターニング（例えば、ＰＥＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ、ＡＬＤ、スパッタリングなどと、リソグラフィパターニング）を従来のように行い、且つ金属層２７を上述のようにめっき（例えば、電気めっき又は無電解めっき）することによって形成されてもよい。
【００７９】
（典型的なダイオード及びその製造方法）
本発明の他の一態様は、薄膜ダイオード、及び図３Ａ−３Ｄに典型的な工程を示す薄膜ダイオードの製造方法に関する。特定の実施形態において、薄膜ダイオードはショットキーダイオードに関係し、製造方法はその製造方法に関係する。ここで開示する方法はまた、様々な種類のダイオード（例えば、イメージセンサ、自動識別装置、無線装置などで使用されるｐ−ｎダイオード、ツェナーダイオードなど）を形成することができる。
【００８０】
図３Ｃは、典型的な薄膜ダイオード（例えば、ショットキーダイオード）の断面図を示している。典型的な薄膜ダイオードは、誘電体層３２を上に有する半導体基板３１の上にアルミニウム層３３を有し得る（例えば、上述のアルミニウム前駆体インクを印刷、乾燥且つキュアすることによって形成される）。代替的に、層３３は、好ましくは結晶化されたＩＶＡ族元素含有材料（例えば、Ｓｉ及び／又はＧｅ）である高濃度ドープされた半導体層を有していてもよい。アルミニウム層又は高濃度ドープされた半導体層３３の上に、低濃度ドープされ且つ好ましくは結晶化された、１つ以上の半導体層３４が形成され得る。代替的に、半導体層３４は、真性半導体層を有していてもよいし、あるいは半導体層３３のドーピング型と相補的なドーピング型を有する高濃度ドープされた層を有していてもよい。（低濃度）ドープされた半導体層３４の上に、金属シリサイド（例えば、パラジウムシリサイド、ニッケルシリサイド、コバルトシリサイド、タングステンシリサイド、チタンシリサイドなど）を有するショットキーコンタクト層３５が形成され得る。シリサイド層３５の上に、第２のアルミニウム層３６（図３Ｄ参照）が形成され得る。典型的な薄膜ダイオードに関する更なる詳細は、薄膜ダイオードの典型的な形成方法についての以下の説明にて指し示すこととする。
【００８１】
図３Ａに示すように、典型的な方法は、薄いバッファ層又は誘電体層３２を上に有し得る基板３１上に、上述のようにアルミニウム前駆体インクを形成あるいは堆積（例えば、印刷あるいはコーティング）することと、上述のように該インクの乾燥及びキュアを行うこととを有する。基板が金属シート及び／又は金属箔を有する場合、当該デバイスは更にインダクタ、キャパシタ及び／又は１つ以上のその他のデバイスを有していてもよく、また、当該方法は更に、金属基板からインダクタ及び／又はキャパシタを形成することを有していてもよい。
【００８２】
アルミニウム層３３の膜厚は、ダイオードの電気特性を最適化するように選定され得る。アルミニウム層３３の典型的な厚さは、約１０、２５、５０若しくは１００ｎｍから、約２００、５００若しくは１０００ｎｍまで、又はこの範囲内のその他の値域とし得る。また、アルミニウム層３３は、少なくとも１、２、５若しくは１０μｍ且つ最大で５０、１００若しくは２００μｍ以上の幅、又はこの範囲内のその他の値域内の幅を有し得る。アルミニウム層３３は、少なくとも１、２、５、１０若しくは２０μｍ且つ最大で２０、５０若しくは１００μｍ以上の長さ（図３Ａ−３Ｃには示されない）、又はこの範囲内のその他の値域内の長さを有し得る。
【００８３】
代替的に、導電層３３は、高濃度ドープされた半導体層であってもよい（あるいは、有していてもよい）。高濃度ドープされた半導体層３３は好ましくは、基板３１（誘電体層３２を含む）の上に半導体インク組成物（例えば、（ポリ）シランを有するインク）を印刷（例えば、インクジェット印刷、スクリーン印刷、グラビア印刷、又はスリット押し出し）し、その後、該インク組成物の乾燥とキュア及び／又はアニールとを行うことによって形成される。そのような実施形態において、半導体層３３はドーム状の断面形状を有し得る。代替的に、半導体層３３は従来からの方法（例えば、蒸着、物理気相成長（例えばスパッタリング）、化学気相成長（例えば、ＰＥＣＶＤ、ＬＰＣＶＤなど）、ＡＬＤ、スピンコーティングなど）によって形成されてもよい。半導体インク組成物は更に、約１０１６から約１０２１原子／ｃｍ３の濃度でドーパント（Ｂ、Ｐ、Ａｓ又はＳｂのソース又は化合物を有し得る）を有していてもよい。代替的に、ドーパントは、半導体層３３が堆積された後に、半導体層３３内に注入されてもよい。半導体層の典型的な厚さは、約３０、７５若しくは１００ｎｍから、約２００、５００若しくは１０００ｎｍまで、又はこの範囲内のその他の値域とし得る。膜厚は、ダイオードの電気特性を最適化するように選定され得る。
【００８４】
堆積の後、インク組成物は、非晶質の水素化されたドープされた或いはアンドープの半導体（例えば、ａ−Ｓｉ：Ｈ）層を形成するよう、乾燥且つキュアされ得る。キュアが実行された後、高濃度ドープされた半導体層３３は、ドープされた或いはアンドープの多結晶（例えば、ポリシリコン）膜を形成するように、部分的あるいは実質的に完全に結晶化され得る。一実施形態において、結晶化はレーザで照射することを有し得る（例えばレーザ結晶化；これはまた、薄膜内のドーパント（存在すれば）の一部又は全てを活性化し得る）。高濃度ドープされた半導体層３３は好ましくは、後に更なる層を堆積する前に結晶化される。
【００８５】
図３Ｂに示すように、アルミニウム（又は、高濃度ドープされた半導体）層３３の上に、１つ以上の低濃度ドープされた（例えば、Ｎ−ドープされた、Ｐ−ドープされた）、あるいは真性の、半導体層３４が堆積あるいは印刷され得る。低濃度ドープされた半導体層３４（好ましくは、１つの半導体層）は、上述の半導体層を堆積する技術に従って形成され得る。様々な実施形態において、低濃度ドープされた半導体層３４は、ｎ型ドーパント（例えば、Ｐ、Ａｓ若しくはＳｂ）又はｐ型ドーパント（例えば、Ｂ若しくはＧａ）を〜１０１６から〜５×１０１８原子／ｃｍ３の濃度で更に有し得る低濃度ドープされた、例えば１つ以上のＩＶＡ族元素（例えば、シリコン及び／又はゲルマニウム）などの、半導体材料を有し、あるいは本質的にそのような半導体材料から成り得る。代替的に、低濃度ドープされた半導体層３４を、従来のように堆積し、ドープし、且つパターニングしてもよい。
【００８６】
１つ以上の低濃度ドープされた半導体層３４の典型的な厚さは、約１０、２５、５０若しくは１００ｎｍから、約２００、５００若しくは１０００ｎｍまで、又はこの範囲内のその他の値域とし得る。膜厚は、ダイオードの電気特性を最適化するように選定され得る。また、低濃度ドープされた半導体層３４は、少なくとも１、２、５若しくは１０μｍ且つ最大で５０、１００若しくは２００μｍ以上の幅、又はこの範囲内のその他の値域内の幅を有し得る。１つ以上の低濃度ドープされた半導体層３４は、少なくとも１、２、５、１０若しくは２０μｍ且つ最大で２０、５０若しくは１００μｍ以上の長さ（図３Ａ−３Ｃには示されない）、又はこの範囲内のその他の値域内の長さを有し得る。
【００８７】
低濃度ドープされた半導体層３４は、その後、炉アニール又はレーザ結晶化によって結晶化され得る（且つ、好ましくは、内部のドーパントの一部又は実質的に全てが活性化される）。印刷（あるいは堆積）された半導体層３４（及び、特定の実施形態においては高濃度ドープされた半導体層３３）は、キャリア移動度を高めるために、シーケンシャル・レーザ・ソリディフィケーション（固化）（ＳＬＳ）及び／又はレーザ結晶化によって更に（再）結晶化されてもよい。必要に応じて、低濃度ドープされた半導体層３４の上に、実質的に同様であるが比較的高濃度にドープされた（あるいは、相補ドープされた）半導体層が、ここで説明したのと実質的に同様にして形成されてもよい。
【００８８】
図３Ｃに示すように、半導体層３４の上にシリサイド形成金属を堆積することによって、ショットキーコンタクトが形成され得る。半導体層３４が最上部にシリコン含有層を有するとき、シリサイド形成金属及び半導体層３４をアニールすることによって、金属シリサイド層３５が形成される。シリサイド形成金属を含むインク（例えば、金属前駆体インク）が、半導体層３４上に印刷、コーティング、あるいは選択的に堆積され得る。様々な実施形態において、シリサイド形成金属前駆体インクの金属は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｏ、Ｗ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔｉ、及びこれらの合金／混合物からなる群から選択される。その後、該インクは溶媒及び／又は添加剤を除去するために乾燥され、それによりシリサイド形成金属前駆体が形成される。それに続く還元性雰囲気又は不活性雰囲気（例えば、窒素又はＡｒ／Ｈ２混合ガスなどのフォーミングガスの何れか）でのアニールにより、インクはキュアされ、金属前駆体とシリコンとの間でのシリサイド形成反応が可能にされる。シリサイド形成金属と半導体層３４の表面とが、金属シリサイドを形成するのに十分な時間長にわたって第１の温度まで加熱される。この温度範囲は１００℃から約１０００℃（例えば、基板３１に応じて、約２００℃から約８００℃、又はこの範囲内のその他の値域（例えば４５０℃から約６００℃））とし得る。シリサイドを形成するための加熱時間は１分から約２４時間（例えば、２分から約２４０分、又はこの範囲内のその他の値域（例えば約１０分から約１２０分））とし得る。
【００８９】
代替的に、シリサイド層３５は、例えばスパッタ堆積又は電子ビーム蒸着によって金属を堆積するなどの従来からの技術によって形成されてもよい。更なる一代替例において、半導体層３４の露出表面の上にシード金属層を印刷あるいはその他の方法で堆積し、その上に導電性金属を選択的にめっき、堆積あるいは印刷して（必要に応じて、その後、金属シリサイドを形成するために熱処理又はアニールを行う）、シリサイド層３５を形成してもよい。
【００９０】
そして、図３Ｄに示すように、概して上述の技術に従ってシリサイド層３５上にアルミニウム前駆体インク組成物を印刷あるいは堆積することによって、シリサイド層３５の上にアルミニウム金属層３６が形成され得る。好ましくは、アルミニウム層３６は、ここで説明したようにしてシリサイド層上に選択的に印刷される。
【００９１】
開示した実施形態において、アルミニウム層（又は、高濃度ドープされた半導体層）３３の少なくとも一部は、当該アルミニウム（又は、高濃度ドープされた半導体）層３３へのコンタクト及び／又は金属相互接続を形成することを容易にするよう、低濃度ドープされた半導体層３４、シリサイド層３５及びアルミニウム層３６の形成後も露出したままにされる。
【００９２】
代替的な一実施形態において、アルミニウム金属層３６を形成するアルミニウムインクを堆積するのに先立って、シリサイド層３５の上に、上述のようなプロモータ化合物が印刷、コーティングあるいは堆積されてもよい。その場合、アルミニウム前駆体インクは、ここで説明したように、堆積されたプロモータ化合物の上に印刷（例えば、インクジェット）あるいはコーティング（例えば、スピンコーティング）されることができる。
【００９３】
ここでの開示に基づいてその他の種類のダイオードを製造することは、当業者の能力の範囲内である。例えば、Ｎ−ｉ−Ｐダイオード及びＰ−ｉ−Ｎダイオード（ただし、“ｉ”は真性半導体層を表す）、Ｎ−Ｐダイオード及びＰ−Ｎダイオード、並びに、Ｎ層及びＰ層のうちの少なくとも一方が比較的低濃度にドープされたサブレイヤと比較的高濃度にドープされたサブレイヤとを有し且つそれらの何れかがその上及び／又は下に上及び／又は下に位置する金属層を有し得るこれらの変形（例えば、Ｐ−Ｎ−−Ｎ＋ダイオード）が意図される。また、ここで説明した典型的なトランジスタは、ここで説明した金属相互接続を用いてトランジスタのソース／ドレイン端子（例えば、ソース）をそのゲートに電気的に接続することで、直ちにダイオードとして構成されることができる。
【００９４】
（典型的な相互接続配線及びその製造方法）
本発明の他の一態様は、アルミニウム相互接続及び／又はアルミニウム配線、並びに図４Ａ−４Ｂに工程を示すその製造方法に関する。図４Ａ−４Ｂは、典型的なアルミニウム相互接続及び／又はアルミニウム配線の断面図を示している。図４Ｂは、層間誘電体層４２上の典型的なアルミニウム相互接続４４を示している。層間誘電体層４２は、ここで説明した材料及び技術、又は技術的に知られたその他の材料及び技術を用いて形成された１つ以上のデバイスの層（例えば、ゲート電極、キャパシタ電極、ダイオードなど）とし得る電気的にアクティブな層４１の上にある。代替的に、電気的にアクティブな層４１は、従来のように、あるいはここで説明したようにして形成されたアルミニウム又はその他の金属の相互接続を有していてもよい。
【００９５】
図４Ａに示すように、典型的な方法は、電気的にアクティブな層４１の上に層間誘電体層４２を形成あるいは堆積することを有する。誘電体層４２は、気相堆積（例えば、ＣＶＤ、ＰＥＣＶＤ、高密度プラズマ（ＨＤＰ）ＣＶＤ、ＡＬＤ、スパッタリング、蒸着など）又は液相堆積を含む上述の方法によって形成され得る。好ましくは、誘電体層４２は層４１の所定の領域上に選択的に印刷される。具体的には、層４１と層４１を支持する基板との所定の領域に、例えば後にアルミニウム相互接続４４がコンタクトを形成することになる電気デバイス領域を露出させるように、内部に開口を有する誘電体層４２が印刷され得る。誘電体層４２は、例えば、０．１μｍ以上、好ましくは０．５−２５μｍ、１−１０μｍ、又はこの範囲内のその他の値域の厚さを有し得る。
【００９６】
その後、誘電体層４２がその内部にコンタクトホール又はビア４３を有するように印刷されていない場合、従来からのフォトリソグラフィ、サーマルレジストのレーザ照射、又は印刷されたレジストのリソグラフィパターニングと、それに続く従来からの誘電体エッチングとによって、コンタクトホール又はビア４３が形成され得る。そのような実施形態において、孔４３は、その後にエッチング又は技術的に知られたその他の技術によって拡幅されてもよい。
【００９７】
誘電体層４２及びコンタクトホール４３が形成された後、コンタクトホール４３内、及び誘電体層４２の表面の選択された領域上に、上述のアルミニウム前駆体インク組成物が堆積（例えば、印刷によって）され得る。代替的に、アルミニウム前駆体インク組成物は、ここで説明した別の手法で、誘電体層４２上とコンタクトホール又はビア４３内とに、コーティング、ブランケット堆積、あるいは堆積されてもよい。アルミニウム前駆体インク組成物は、例えば、０．５μｍから１０μｍの厚さ、又はこの範囲内のその他の値域（例えば、０．７５μｍから８μｍ、１μｍから５μｍなど）内の厚さに堆積され得る。ここで説明したように、乾燥されたＡｌインクを加熱、照射且つ／或いはキュアすることによって、アルミニウム金属層４４が形成され得る。
【００９８】
アルミニウム金属が接触するデバイス層はシリコン含有層とし得るので、アルミニウム前駆体インクの堆積に先立って、デバイス層４１の上に下部シリコンバリア層（図示せず）が形成されてもよい。バリア層は、例えば窒化チタン、窒化タンタル、窒化タングステンなど、従来からのバリア層材料を有し得る。バリア層は、約１０−２００Åの厚さ、又はこの範囲内のその他の値域の厚さ（例えば、約５０−１００Å）に、従来のようにして堆積（例えば、ＰＥＣＶＤ、ＬＰＣＶＤ、ＡＬＤ、スパッタリングなどによって）され、従来のようにしてパターニング（例えば、リソグラフィ）され得る。
【００９９】
このような実施形態においては、更なる集積回路を形成するために、アルミニウム金属層４４の上に、更なる誘電体層及びメタライゼーションが形成されることがある。従って、更なる誘電体層（コンタクトホールを有する）とメタラーゼーション層とが交互に形成されてもよい。アルミニウム金属相互接続に加えて、その上に、その他の構造物及び／又は造形部（例えば、コンタクト、外部デバイスとの通信を容易にするためのパッド、など）が形成されてもよい。ここでは、集積回路なる用語は、例えば識別タグ、無線デバイス、ＲＦデバイス、ＨＦデバイス、ＶＨＦデバイス、ＵＨＦデバイス、センサ、“スマート”カード及びその他の“スマート”アップリケーションやディスプレイのための回路、太陽電池、及びフレキシブル回路など、メタライゼーションの１つ以上の層によって相互接続される複数のトランジスタ、ダイオード又はその他の半導体デバイスを有する全ての回路を含むものとして使用される。
【０１００】
また、集積回路の形成が実質的に完了した後、本発明に係る方法は更に、集積回路及び／又はデバイスをパッシベートする（例えば、集積回路上にパッシベーション層又は誘電体層を形成する）ステップを有していてもよい。パッシベーション層は一般的に、集積回路若しくはデバイスの劣化若しくは故障を生じさせ得る水分、酸素及び／又はその他の種の侵入を阻止あるいは防止し、また、特に更なる処理の間に、デバイスに幾分の機械的支持を追加し得る。パッシベーション層は、従来のように、例えばポリシロキサン；シリコン及び／又はアルミニウムの窒化物、酸化物及び／又は酸窒化物；などの１つ以上の無機バリア層、及び／又は例えばパリレン、フッ素化された有機ポリマーなどの１つ以上の有機バリア層、又はその他のバリア材料で、集積回路及び／又はデバイスの頂面をコーティングすることによって形成され得る。代替的に、パッシベーション層は複数の誘電体層を更に有していてもよく、該複数の誘電体層において、下に位置する層が、上に位置する層より低い応力を有する材料を有していてもよい。
【０１０１】
（まとめ）
本発明は、印刷エレクトロニクスプロセスに使用されるアルミニウム前駆体インク組成物、そのようなアルミニウム前駆体インク組成物を製造する方法、及びそのようなインクを用いて高い導電率のアルミニウム金属層（例えば、電極、ゲートなど）を形成する方法に関する。具体的には、本発明の実施形態は、アルミニウム金属前駆体インクを印刷し且つ熱及び／又は放射線を用いて該前駆体を分解してアルミニウム金属層を形成することによって、集積回路デバイスに導電層を形成することに関する。このインク組成物は、印刷集積回路の製造を簡略化し、該製造における効率を向上させる。導電層の印刷は、時間がかかり高価な従来の堆積・リソグラフィ処理技術への依存を回避あるいは低減するからである。さらに、アルミニウムインクを印刷あるいはコーティングすることでトランジスタのゲート及びその他の構造を形成することにより、アルミニウム膜に隣接した領域における紫外（ＵＶ）レーザを用いたシリコンの結晶化及びドーパントの活性化が、追加マスクなしで実行され得る。アルミニウムインクから形成されたアルミニウム膜は、概して、ＵＶレーザ波長で低い吸光度及び高い反射率を有するからである。また、ここで説明したインク製剤は、従来の（すなわち、印刷ではない）処理方式において使用されてもよい。
【０１０２】
本発明の具体的な実施形態についての以上の説明は、例示及び説明の目的で提示されたものである。以上の説明は、網羅的であることや本発明を開示したままの形態に限定することを意図したものではなく、以上の教示を受けて数多くの変更及び変形が可能であることは明らかである。これらの実施形態は、本発明の原理及びその実用的用途を十分に説明し、それにより当業者が本発明及び様々な実施形態を、意図する特定の用途に適した様々な変更を加えて利用することを可能にするために、選定されて説明されている。本発明の範囲は、添付の請求項及びその均等物によって定められるものである。
【図１Ａ】
2011529126.tif 000002
【図１Ｂ】
2011529126.tif 000003
【図１Ｃ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2011529126.tif 000009
【図３Ｃ】
2011529126.tif 000010
【図３Ｄ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【国際調査報告】
2011529126.tif 000014