(57)【要約】  本発明は、第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層ならびに誘電体層を含む半導体積層物を製造する方法に関し、その際に第１の金属酸化物層は、第２の金属酸化物層と誘電体層との間に配置されている。第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層は、相応して第１の液相および第２の液相から形成される。同様に、本発明は、当該方法により得られた半導体積層物ならびに当該半導体積層物を含む電子構造部品に関する。
2015501529.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の金属酸化物層、第２の金属酸化物層および誘電体層を含む半導体積層物を製造する方法であって、その際に第１の金属酸化物層は、第２の金属酸化物層と誘電体層との間に配置されている、前記方法において、
当該方法は、
第１の液相からの、酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、酸化錫またはこれらの混合物からなる群から選択された、少なくとも１つの金属酸化物を含有する第１の金属酸化物層の形成と、
この場合、第１の金属酸化物層は、２０ｎｍ以下の層厚を有し、および第１の液相は、少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体を含有し、当該金属酸化物は、酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、酸化錫またはこれらの混合物からなる群から選択され、
第２の液相からの、酸化ガリウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物またはこれらの混合物からなる群から選択された、少なくとも１つの金属酸化物を含有する第２の金属酸化物層の形成とを含み、
この場合、第２の液相は、少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体を含有し、当該金属酸化物は、酸化ガリウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物またはこれらの混合物からなる群から選択され、
その際に第１の層の少なくとも１つの金属酸化物と第２の層の少なくとも１つの金属酸化物とは、同じでない、前記方法。
【請求項２】
第１の金属酸化物層は、０．５〜２０ｎｍの層厚を有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
第２の金属酸化物層は、少なくとも第１の金属酸化物層の層厚を有する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
第２の金属酸化物層は、第１の金属酸化物層内に含まれていない、少なくとも１つの金属酸化物を含む、請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
第２の金属酸化物層は、少なくとも２つの金属酸化物を含む、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
第１の金属酸化物層は、少なくとも２つの金属酸化物を含む、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
第２の金属酸化物層は、酸化ケイ素を含む、請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
第１の金属酸化物層は、本質的に酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）またはインジウムガリウムオキサイドからなる、請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
第２の金属酸化物層は、本質的に、ＺｎＯ、Ｇａ2Ｏ3、ＨｆＯ2、ＳｉＯ2、シリコンガリウムオキサイドまたはシリコンハフニウムオキサイドからなる、請求項１から８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
第１の金属酸化物層の形成は、
第１の金属酸化物層を誘電体層上に形成させるために、
誘電体層上への第１の液相の施与および
誘電体層上での第１の液相の少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体の析出を含み、および
第２の金属酸化物層の形成は、
第２の金属酸化物層を第１の金属酸化物層上に形成させるために、
第１の金属酸化物層上への第２の液相の施与および
第１の金属酸化物層上での第２の液相の少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体の析出を含む、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１１】
第２の金属酸化物層の形成は、
第２の金属酸化物層を基板上に形成させるために、
前記基板上での第２の液相の施与および
前記基板上での第２の液相の少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体の析出を含み、および
第１の金属酸化物層の形成は、
第１の金属酸化物層を第２の金属酸化物層上に形成させるための、第２の金属酸化物層上への第１の液相の施与および第２の金属酸化物層上での第１の液相の少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体の析出ならびに
第１の金属酸化物層上への誘電体層の施与を含む、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１２】
第１の液相および／または第２の液相は、印刷法、噴霧法、回転被覆法、浸漬法およびスロットダイコーティングからなる群から選択される方法によって施与される、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
第１の液相および／または第２の液相の少なくとも１つの金属酸化物前駆体は、金属アルコキシドおよび／または金属オキソアルコキシドの種類に由来する、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
第１の液相および／または第２の液相は、少なくとも１つの有機溶剤を含む、請求項１３記載の方法。
【請求項１５】
前記有機溶剤は、本質的に無水である、請求項１４記載の方法。
【請求項１６】
第１の液相および／または第２の液相は、金属酸化物粒子のタイプの少なくとも１つの金属酸化物を含む、請求項１から１２までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
第１の液相および／または第２の液相は、水相を含む、請求項１から１３までのいずれか１項または請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の形成は、さらに第１の液相および／または第２の液相の熱処理を含む、請求項１から１７までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の形成は、電磁線、殊にＵＶ線、ＩＲ線および／またはＶＩＳ線での第１の液相および／または第２の液相の照射を含み、殊に、第１の液相および／または第２の液相の熱処理前、熱処理後または熱処理中に、第１の液相および／または第２の液相を、ＵＶ線で照射する、請求項１から１８までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層を、酸素含有雰囲気下、殊に空気の下で形成させる、請求項１から１９までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層を、１００〜４５０℃の温度で、有利に１５０〜３５０℃で熱処理する、請求項１８から２０までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
第１の金属酸化物層は、０．５〜１０ｎｍ、有利に２〜５ｎｍの層厚を有する、請求項１から２１までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
請求項１から２２までのいずれか１項に記載の方法により製造された半導体積層物。
【請求項２４】
請求項２３記載の半導体積層物を含む電子構造部品。
【請求項２５】
前記電子構造部品がトランジスタ、薄膜トランジスタ、ダイオード、ソーラーセル、センサー、ＲＦＩＤタグまたはディスプレイ用のＴＦＴバックパネルである、請求項２４記載の電子構造部品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層および誘電体層を含む半導体積層物の製造法に関し、その際に第１の金属酸化物層は、第２の金属酸化物層と誘電体層との間に配置されている。第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層は、相応して第１の液相および第２の液相から形成される。同様に、本発明は、当該法により得られた半導体積層物ならびに当該半導体積層物を含む電子構造部品に関する。
【０００２】
発明の背景
半導電性金属酸化物、例えばＺｎＯ、Ｉｎ2Ｏ3およびＳｎＯ2は、文献においてよく知られている。前記半導電性金属酸化物は、高い電荷キャリア移動度と同時に光透過性を提供する。商業的利用において、半導電性金属酸化物は、現在、スパッタリングまたは別の析出法を用いて気相から施される。
【０００３】
特開２００７−０７３７０４号公報には、様々な酸化物層がスパッタリングを用いて次々に施される、酸化物半導体構造部品の構造が教示されている。
【０００４】
Ｈｏｎｇら（Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ（２００６）５１５：２７１７−２７２１）は、個々の薄手の酸化物層にそれぞれ１つのタイプの金属原子をスパッタリング法を用いて数回次々に施すことを教示している。
【０００５】
Ｓｏｎｇら（Ｓｏｌｉｄ  Ｓｔａｔｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ（２０１０）１５０：１９９１−１９９４）は、酸化亜鉛層を酸化インジウム層上に有機金属化学気相成長法（英語、ｍｅｔａｌ  ｏｒｇａｎｉｃ  ｃｈｅｍｉｃａｌ  ｖａｐｏｒ  ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、ＭＯＣＶＤ）を用いて施すことを教示している。
【０００６】
Ｋｕｍｏｍｉら（Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｄｉｓｐｌａｙ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（２００９）５（１２）：５３１−５４０）は、様々な元素Ｘを有する系であるＩｎ−Ｘ−Ｏを論議している。前記Ｉｎ−Ｘ−Ｏ層は、コスパッタリング法を用いて施される。
【０００７】
この方法は、不利である。それというのも、この方法は、技術的に費用が掛かり、かつそのために使用される機器の調達において高い費用と結びついているからである。
【０００８】
この理由から、前記文献においては、著しく液相被覆法が論議されている。この方法においては、例えば分散液中の酸化物ナノ粒子または溶剤中の前駆体分子が液相として使用される。しかし、液相から製造される層は、複数の点で、気相から製造された層とは異なる。それというのも、溶剤の使用のために、しばしば前記溶剤分子の残基が層内に組み入れられるからである。さらに、例えば前駆体溶液の場合、前記酸化物への化学変換は、必ずしも均一ではない。
【０００９】
１つのタイプだけの金属原子を有する半導電性金属酸化物の場合に、それとは無関係にどのような方法で当該半導電性金属酸化物が製造されているかという公知の問題は、大気の影響に対する不足した安定性と同様に、電気応力に対する−商業的に特に重要な−安定性でもある。
【００１０】
前記問題の１つの解決策は、２個以上の様々なタイプの金属原子を有する錯体金属酸化物を使用することである。したがって、スパッタリング技術または蒸着技術において、好ましくは、系、例えばインジウムガリウムジンクオキサイドが使用される。それというのも、当該酸化物は、特に安定しているからである。しかし、液相系においても、このバッチが採用された。
【００１１】
ＷＯ  ２０１０／１２２２７４Ａ１には、アルカリ金属原子またはアルカリ土類金属原子を前記層内に導入することによる解決策からの特に安定した構造部品の構造が教示されている。
【００１２】
Ｋｉｍら（ＡＰＰＬＩＥＤ  ＰＨＹＳＩＣＳ  ＬＥＴＴＥＲＳ（２０１０）９６：１６３５０６）は、半導体層へのＭｇ金属原子の混入による、安定した構造部品の液相ベースの製造を教示している。米国特許第２００６−００８８９６２号明細書Ａ１には、半導体特性を改善するための、半導体構造素子上への溶液からの複数の酸化物誘電体の施与が教示されている。
【００１３】
それにもかかわらず、公知方法において、特に、比較的低い変換温度の際に最適な酸化物層の形成に最適化された溶液または分散液の場合には、欠点を受け入れなければ、直ちに別の金属原子を付加することができない。欠点は、例えば、元来の溶液との化学反応、前記層形成の支障または表面上での金属原子の不均一な化学量論的割合である。この場合には、電気的安定性に関連する望ましい利点は、同時に、例えば半導体層における電荷キャリア移動度の減少という欠点を必然的に伴う。
【００１４】
本発明は、これらの公知の欠点を克服する。
【００１５】
発明の要約
本発明は、第１の金属酸化物層、第２の金属酸化物層および誘電体層を含む半導体積層物の製造法であって、その際に第１の金属酸化物層は、第２の金属酸化物層と誘電体層との間に配置されている、前記方法に関し、当該方法は、
（ｉ）第１の液相からの、酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、酸化錫またはこれらの混合物からなる群から選択された、少なくとも１つの金属酸化物を含有する第１の金属酸化物層の形成と、
この場合、第１の金属酸化物層は、２０ｎｍ以下の層厚を有し、および第１の液相は、少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体を含有し、当該金属酸化物は、酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、酸化錫またはこれらの混合物からなる群から選択され、
（ｉｉ）第２の液相からの、酸化ガリウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物またはこれらの混合物からなる群から選択された、少なくとも１つの金属酸化物を含有する第２の金属酸化物層の形成とを含み、
この場合、第２の液相は、少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体を含有し、当該金属酸化物は、酸化ガリウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物またはこれらの混合物からなる群から選択され、
その際に第１の層の少なくとも１つの金属酸化物と第２の層の少なくとも１つの金属酸化物とは、同じでない。
【００１６】
前記方法の様々な実施態様において、第１の金属酸化物層は、０．５〜２０ｎｍの層厚を有する。
【００１７】
前記方法の幾つかの実施態様において、第２の金属酸化物層は、少なくとも第１の金属酸化物層の層厚を有する。
【００１８】
前記方法のさらなる実施態様において、第２の金属酸化物層は、第１の金属酸化物層内に含まれていない、少なくとも１つの金属酸化物を含む。
【００１９】
前記方法の一定の実施態様において、第２の金属酸化物層は、少なくとも２つの金属酸化物を含む。
【００２０】
前記方法の様々な実施態様において、第１の金属酸化物層は、少なくとも２つの金属酸化物を含む。
【００２１】
前記方法のさらなる実施態様において、第２の金属酸化物層は、酸化ケイ素を含む。前記方法の幾つかの実施態様において、第１の金属酸化物層は、本質的に、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）またはインジウムガリウムオキサイドからなり、すなわちそれぞれ当該層内に存在する金属の質量割合に対して、第１の金属酸化物層は、酸化インジウムの場合に、インジウムを少なくとも５１質量％有し、およびインジウムガリウムオキサイドの場合に、金属であるインジウムおよびガリウムを一緒にして少なくとも５１質量％有する。
【００２２】
前記方法の一定の実施態様において、第２の金属酸化物層は、本質的に、すなわち当該層内に存在する全ての金属の質量割合に対して、少なくとも５１質量％がＺｎＯ、Ｇａ2Ｏ3、ＨｆＯ2、ＳｉＯ2、シリコンガリウムオキサイドまたはシリコンハフニウムオキサイドからなる。
【００２３】
前記方法の様々な実施態様において、第１の金属酸化物層の形成は、第１の金属酸化物層を誘電体層上に形成させるために、誘電体層上への第１の液相の施与および誘電体層上での第１の液相の少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体の析出を含む。前記実施態様において、第２の金属酸化物層の形成は、第２の金属酸化物層を第１の金属酸化物層上に形成させるために、第１の金属酸化物層上への第２の液相の施与および第１の金属酸化物層上での第２の液相の少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体の析出を含む。
【００２４】
前記方法の別の実施態様において、第２の金属酸化物層の形成は、第２の金属酸化物層を基板上に形成させるために、前記基板上への第２の液相の施与および前記基板上での第２の液相の少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体の析出を含む。前記実施態様において、第１の金属酸化物層の形成は、第１の金属酸化物層を第２の金属酸化物層上に形成させるための、第２の金属酸化物層上への第１の液相の施与および第２の金属酸化物層上での第１の液相の少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体の析出、ならびに第１の金属酸化物層上への誘電体層の施与を含む。
【００２５】
前記方法の様々な実施態様において、第１の液相および／または第２の液相は、印刷法、噴霧法、回転被覆法、浸漬法およびスロットダイコーティングからなる群から選択される方法によって施与される。
【００２６】
前記方法のさらなる実施態様において、第１の液相および／または第２の液相の少なくとも１つの金属酸化物前駆体は、金属アルコキシドおよび／または金属オキソアルコキシドの種類に由来する。
【００２７】
前記方法の様々な実施態様において、第１の液相および／または第２の液相は、少なくとも１つの有機溶剤を含む。
【００２８】
前記方法のさらなる実施態様において、第１の液相および／または第２の液相は、少なくとも１つの有機溶剤を含み、この場合、当該有機溶剤は、本質的に無水である。その際に、本質的に無水の溶剤とは、水を最大５００ｐｐｍ有する溶剤であると解釈すべきである。
【００２９】
前記方法の幾つかの実施態様において、第１の液相および／または第２の液相は、少なくとも１つの金属酸化物を金属酸化物粒子の形で含む。
【００３０】
前記方法の多種多様な実施態様において、第１の液相および／または第２の液相は、水相を含む。
【００３１】
前記方法のさらなる実施態様において、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の形成は、さらに第１の液相および／または第２の液相の熱処理を含む。
【００３２】
前記方法の幾つかの実施態様において、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の形成は、電磁線、殊にＵＶ線、ＩＲ線および／またはＶＩＳ線での第１の液相および／または第２の液相の照射を含む。一定の実施態様において、例えば、第１の液相および／または第２の液相の熱処理前、熱処理後または熱処理中に、第１の液相および／または第２の液相は、ＵＶ線で照射される。
【００３３】
前記方法のさらなる実施態様において、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層は、酸素含有雰囲気下、殊に空気の下で形成される。
【００３４】
前記方法の様々な実施態様において、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層は、１００〜４５０℃の温度で、有利に１５０〜３５０℃で熱処理される。
【００３５】
前記方法の幾つかの実施態様において、第１の金属酸化物層は、０．５〜１０ｎｍ、有利に２〜５ｎｍの層厚を有する。
【００３６】
さらなる視点において、本発明は、本発明の方法により製造される半導体積層物に関する。
【００３７】
さらに、本発明は、本発明の半導体積層物を含む電子構造部品を含む。
【００３８】
同様に、本発明の一部分は、本発明の半導体積層物を含む電子構造部品であり、この場合、当該電子構造部品は、トランジスタ、薄膜トランジスタ、ダイオード、ソーラーセル、センサー、ＲＦＩＤタグまたはディスプレイ用のＴＦＴバックパネルである。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】例示的に公知技術水準から公知の半導体素子（１０）の略示された構造を示す略図。
【図２】例示的に本発明による半導体積層物を含む半導体素子（１０）の構造を示す略図。
【図３】インジウム前駆体を含有する液相に様々な量の亜鉛前駆体（Ｘ軸）を添加しかつ当該液相を熱処理した後に得られた半導体層の試験の結果を示す略図。
【００４０】
図の説明
図１は、例示的に、公知技術水準から公知の半導体素子（１０）の略示された構造を示す。前記素子は、基板（２０）、ゲート電極（３０）、誘電体層（４０）、活性の半導電性の金属酸化物層（５０）および接点電極位置（６０）を含む。前記半導体構造素子（１０）のそれぞれの構造は、誘電体層（４０）および基板（２０）に対する半導体層（５０）の相対的配置の点で、ならびに接点電極位置（６０）のポジションの点で異なる。前記構造素子は、これらの構造に相応して、以下のように、ａ）ボトムゲートトップコンタクト（ＢＧＴＣ）、ｂ）ボトムゲートボトムコンタクト（ＢＧＢＣ）、ｃ）トップゲートトップコンタクト（ＴＧＴＣ）およびトップゲートボトムコンタクト（ＴＧＢＣ）と呼ばれる。
【００４１】
図２は、例示的に、本発明による半導体積層物を含む半導体素子（１０）の構造を示す。４つの図示された、例示的な変形ａ）〜ｄ）は、第２の金属酸化物層（５０）と誘電体層（４０）との間に配置されている、活性の半導電性の第１の金属酸化物層（７０）を含み、およびゲート電極（３０）および基板（２０）に対する第１の金属酸化物層（７０）の相対的配置の点で、ならびに接点電極位置（６０）のポジションの点で異なる。
【００４２】
図３は、インジウム前駆体を含有する液相に様々な量の亜鉛前駆体（Ｘ軸）を添加しかつ当該液相を熱処理した後に得られた半導体層の試験の結果を示す。得られた半導体層は、当該半導体層の電荷キャリア移動度（Ｙ軸）について試験された。
【００４３】
発明の詳細な記載
冒頭の記載と同様に、半導体製造の方法は、気相成長のせいで費用が掛かりかつ高価である。したがって、現在の半導体研究の目的は、適した半導体を製造する液相法を開発することである。それというのも、当該法は、技術的に簡単に実現されるべきであり、かつより安価になるからである。これまで、当該法の使用は、前記方法を用いて、不足した電気的安定性を有する半導体だけが製造されうることによって制限されている。
【００４４】
公知技術水準において、液相法により製造された半導体の不足した電気的安定性の問題は、前記半導体層内への異質金属原子の導入によって解決される。例えば、酸素が前記半導体から逃出することによって回避されるはずである。
【００４５】
この解決策は、前記異質金属原子が前記構造部品の基本的な性能にたいてい不利な影響を及ぼすという欠点をもっている。殊に、異質原子を半導体層内に導入することによって、電荷キャリア移動度は、減少される。
【００４６】
ところで、本発明の発明者らは、意外なことに、第２の金属酸化物層と誘電体層との間の半導体積層物内にある、２０ｎｍ以下の厚さを有する、特に薄手の金属酸化物層が当該金属酸化物層の性能に関連して特別な利点を示すことを見出した。
【００４７】
特定の理論に結びつけることなく、薄手の金属酸化物層が第２の金属酸化物層の微少量の金属原子によってドープされ、それによって電荷キャリア移動度が不変の場合に明らかに改善された安定性が達成されるものと考えられる。
【００４８】
それによって、当該半導体積層物は、液相中に異質原子が導入されることによって製造される半導体層と同等である電気的安定性を示す。しかし、公知方法とは異なり、本方法における安定性の高まりは、電荷キャリア移動度の損失を生じないので、本発明の半導体積層物は、公知技術水準に対して改善された電荷キャリア移動度を示す。したがって、特許保護された方法によって、新種の高性能な半導体積層物が生産される。
【００４９】
したがって、第１の視点において、本発明は、半導体積層物を製造する液相法に関し、この場合、当該の半導体積層物は、第１の金属酸化物層、第２の金属酸化物層および誘電体層を含み、当該の第１の金属酸化物層は、第２の金属酸化物層と誘電体層との間に配置されており、その際に前記方法は、
（ｉ）第１の液相からの、酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、酸化錫またはこれらの混合物からなる群から選択された、少なくとも１つの金属酸化物を含有する第１の金属酸化物層の形成と、
この場合、第１の金属酸化物層は、２０ｎｍ以下の層厚を有し、および第１の液相は、少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体を含有し、当該金属酸化物は、酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、酸化錫またはこれらの混合物からなる群から選択され、
（ｉｉ）第２の液相からの、酸化ガリウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物またはこれらの混合物からなる群から選択された、少なくとも１つの金属酸化物を含有する第２の金属酸化物層の形成とを含み、
この場合、第２の液相は、少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体を含有し、当該金属酸化物は、酸化ガリウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化チタン、アルカリ金属酸化物、アルカリ土類金属酸化物またはこれらの混合物からなる群から選択され、
その際に第１の層の少なくとも１つの金属酸化物と第２の層の少なくとも１つの金属酸化物とは、同じでない。
【００５０】
このことは、少なくとも１つの金属酸化物における第１の金属酸化物層と第２の金属酸化物層とが異なることを意味する。２つの相を含むことができる、さらなる金属酸化物は、同一であってもよいし、および／または異なっていてもよい。
【００５１】
本発明による方法において、第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層は、順次に形成され、その際に具体的な順序は、半導体素子の所望の構造に依存する。
【００５２】
様々な実施態様において、アルカリ金属酸化物は、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ルビジウムおよび酸化セシウムからなる群から選択される。
【００５３】
アルカリ土類金属酸化物は、例えば酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウムおよび酸化バリウムからなる群から選択される。
【００５４】
本発明により製造可能な半導体積層物において、半導電性の第１の金属酸化物層は、１〜１００ｃｍ2／Ｖｓの電荷キャリア移動度（５０Ｖのゲートソース電圧、５０Ｖのドレインソース電圧、１ｃｍのチャネル幅および２０μｍのチャネル長で測定した）を有し、その際にこの電荷キャリア移動度は、「グラジュアルチャネル近似」のモデルにより測定されうる。このために、古典的なＭＯＳＦＥＴによって公知の式が使用される。線形領域では、次のとおりである：
【数１】
2015501529.tif 000003
【００５５】
その際に、ＩDは、ドレイン電流であり、ＵDSは、ドレインソース電圧であり、ＵGSは、ゲートソース電圧であり、Ｃiは、絶縁体の単位面積で規格化した容量であり、Ｗは、トランジスタのチャネル幅であり、Ｌは、トランジスタのチャネル長であり、μは、電荷キャリア移動度であり、およびＵTは、しきい値電圧である。
【００５６】
飽和領域では、ドレイン電流は、ゲート電圧の２乗の関数になっており、このことは、本明細書において、電荷キャリア移動度の測定に使用される：
【数２】
2015501529.tif 000004
【００５７】
本発明の範囲内の「金属酸化物前駆体」の概念とは、熱的に、または電磁線で、酸素または別の酸化剤の存在下または不在下で金属酸化物に変換されうる物質または化合物であると解釈される。金属酸化物前駆体の例は、元素状金属、金属塩、有機金属化合物、例えば金属アルコキシドまたは金属オキソアルコキシドであり、これらは、当業者が相応する金属酸化物に変換することができる。
【００５８】
本発明の範囲内の「半導体積層物」の概念は、少なくとも３つの層、例えば１つの第１の金属酸化物層および１つの第２の金属酸化物層ならびに１つの誘電体層からなる積層物に関する。「誘電体層」の概念は、誘電性材料からなる層を意味する。当該層は、半導体積層物の使用温度の際に絶縁体として作用する。本発明による方法で誘電体層の形成に使用される誘電性材料は、金属酸化物もしくは遷移金属酸化物または金属窒化物もしくは遷移金属窒化物、殊に酸化ケイ素もしくは窒化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ハフニウム、酸化チタン、有機ポリマーまたは無機ポリマーを含有するかまたはこれらからなる材料である。前記誘電体層に対して第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層を配置することによって、本発明による半導体積層物は、１つの配向を得ることができる。一定の実施態様において、前記誘電体層は、ゲート電極を接続し、それゆえに当該ゲート電極は、第１の金属酸化物層に対向する側にある。幾つかの実施態様において、ゲート電極には、基板が接続されている。多くの実施態様において、第２の金属酸化物層には、基板が接続されている。同様に、前記半導体積層物は、接点電極を含むことができ、当該接点電極は、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の近くにある。前記接点電極には、ソース電極およびドレイン電極（ソースおよびドレイン）が接続されていてよい。半導体素子において特許保護された半導体積層物の様々な、制限のない実施態様は、図２に図示されている。
【００５９】
これに関して、「金属」の概念とは、金属ならびに半金属および遷移金属であると解釈される。それに応じて、「金属酸化物」の概念は、金属、半金属および遷移金属の酸化物に関係する。
【００６０】
したがって、これに関して使用される「アルカリ金属」および／または「アルカリ土類金属」の概念は、前記群に属する全ての金属を含みかつ開示する。このことは、一定の実施態様がアルカリ金属および／またはアルカリ土類金属を含む場合、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよび／またはセシウムがアルカリ金属として開示されかつベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウムおよび／またはバリウムがアルカリ土類金属として開示されることを意味する。
【００６１】
「金属酸化物層」の概念とは、金属酸化物含有層、半金属酸化物含有層および／または遷移金属酸化物含有層であると解釈される。したがって、第１の金属酸化物層は、例えばインジウム原子、ガリウム原子、錫原子および／または亜鉛原子を有するか、或いは酸化物で存在するかまたは本質的に酸化物で存在するインジウムイオン、ガリウムイオン、錫イオンおよび／または亜鉛イオンを有する。任意に、前記金属酸化物層は、さらに、不完全な転換または不完全な除去から生じる副生成物の割合を有していてもよい。すなわち、前記金属酸化物層は、さらにカルベン化合物、ハロゲン化合物、アルコキシド化合物および／またはオキソアルコキシド化合物を有することができる。同様に、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層は、なおさらなる金属を有することができ、このさらなる金属は、元素状の形または酸化物の形で存在することができる。
【００６２】
「本質的に．．．から」の概念は、本発明の範囲内で、このように呼ばれる生成物または材料の６０％、７０％、８０％、９０％、９５％、９９％、９９．５％または９９．９％が記載された物質または記載された化合物からなることを意味する。より詳細に記載される金属酸化物層にかかわる場合には、百分率の記載は、質量％として解釈されるべきである。液相または雰囲気が記載される場合には、百分率の記載は、容量％として解釈されるべきである。「基板」の概念は、半導体積層物に対する担体として機能する層に関係する。前記基板は、有利に、ガラス、ケイ素、二酸化ケイ素、金属酸化物または遷移金属酸化物、金属、ポリマー材料、殊にポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）またはポリカーボネートおよび無機成分と有機成分、殊に酸化ケイ素とポリイミドからなるハイブリッド基板を含む。
【００６３】
「液相」の概念とは、本発明の範囲内で、ＳＡＴＰ条件（"Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ａｍｂｉｅｎｔ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ａｎｄ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ"：標準環境温度と圧力；Ｔ＝２５℃およびｐ＝１０１３ｈＰａ）で液体の形で存在する当該相であると解釈される。
【００６４】
「無水」組成物は、本発明の範囲内で、Ｈ2Ｏを５００ｐｐｍ未満有する当該組成物である。相応して溶剤の低い含水量に調節する、相応する乾燥工程は、当業者に公知である。
【００６５】
「第１の液相および／または第２の液相からの金属酸化物層の形成」の概念は、様々な段階に区分されうる。第１の工程において、第１の液相および／または第２の液相から第１の固定相および／または第２の固定相は形成されうる。あとに続く工程において、本発明による第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層が形成される。一定の実施態様において、２つの工程は同時に進行する。例えば、第１の液相および／または第２の液相が少なくとも１つの金属酸化物を含有する場合、固定相の形成の際に金属酸化物層が生じる。
【００６６】
第１の液相および／または第２の液相からの第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の形成は、多くの実施態様において、熱処理工程を含むことができる。
【００６７】
第１の液相および／または第２の液相の熱処理は、第１の液相および／または第２の液相の乾燥に使用することができる。当該熱処理は、５０〜４５０℃で行なうことができかつ第１の液相および／または第２の液相からの第１の固定相および／または第２の固定相の形成に使用することができる。
【００６８】
それによって、第１の液相および／または第２の液相が少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体を含むかどうかによって、直接金属酸化物層が、または最初に固定相が、金属酸化物前駆体から形成されうる。選択された条件、殊に雰囲気、温度および熱処理の時間間隔に依存して、少なくとも１つの金属酸化物前駆体を含有する液相は、同様に、直接金属酸化物層に変換されうる。
【００６９】
多くの実施態様において、熱処理は、最初に５０〜３５０℃での熱処理を含み、当該熱処理に引き続き、１００〜４５０℃での熱処理が行なわれる。
【００７０】
一般に、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の形成は、数秒ないし数時間の時間間隔に亘り進行しうる。したがって、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層を形成するための熱処理は、数秒ないし数時間の時間間隔に亘り進行しうる。多くの実施態様において、熱処理は、１時間である。
【００７１】
一定の実施態様において、第１の固定相および／または第２の固定相は、第１の液相および／または第２の液相から形成され、その際に第１の固定相および／または第２の固定相を熱処理することによって、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層は、第１の固定相および／または第２の固定相から形成される。
【００７２】
特定の理論に結びつけることなく、任意に電磁線によって促進された、金属酸化物層の熱処理により、金属酸化物層内で原子の再有機化が生じ、その結果、前記層が半導電性の性質または改善された半導電性の性質を有するものと考えられる。相応して、様々な実施態様において、第１の液相および／または第２の液相は、第１の固定相および／または第２の固定相が形成されるまで熱処理にかけられるだけでなく、さらに第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の望ましい半導体特性が形成されるまで熱処理にかけられる。
【００７３】
第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層は、熱処理によって、および／または電磁線によって形成されうる。多くの実施態様において、熱処理は、温度プロファイルで行なうことができ、したがって、最初に低い温度で、例えば５０℃で開始され、この温度は、次に、例えば１５０〜４５０℃の範囲内の一定の温度に上昇され、かつ規定された時間間隔の間、そこに留まる。多くの実施態様において、当該温度は、引き続き再び室温へ低下される。その際に、この冷却は、徐々に行なうことができるかまたは急速に行なうことができる。多くの実施態様において、第１の液相または第２の液相からの第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の形成は、第１の液相および／または第２の液相の熱処理を含む。それによって、第１の液相および／または第２の液相は、第１の固定相および／または第２の固定相に移行され、その結果、さらなる熱処理の経過中に、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層が形成される。
【００７４】
第１の液相および／または第２の液相が金属酸化物前駆体を含む場合、当該前駆体は、熱処理によって相応する金属酸化物に変換されることができ、その結果、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層が形成される。前記方法の様々な実施態様において、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層は、１００〜４５０℃の温度で、有利に１５０〜３６０℃または１５０〜３５０℃での熱処理によって形成される。
【００７５】
同様に、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層を形成させるために、第１の液相および／または第２の液相が電磁線で照射される実施態様は、「金属酸化物層の形成」の概念に含まれている。様々な実施態様において、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層を形成させるために、第１の液相および／または第２の液相は、ＵＶ線、ＩＲ線および／またはＶＩＳ線で照射される。さらなる実施態様において、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層を形成させるために、第１の液相および／または第２の液相は、熱処理され、かつ先に、あとから、および／またはその間に、電磁線、殊にＵＶ線、ＩＲ線および／またはＶＩＳ線で照射される。熱処理と電磁処理とを組み合わせることによって、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の形成は、改善されうる。一定の実施態様において、ＵＶ線によって、第１の液相および／または第２の液相の成分は、熱処理前または熱処理中に交差架橋される。
【００７６】
「第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の形成」の概念は、同様に、第１の液相および／または第２の液相を特定の雰囲気で処理することを含む。多くの場合に、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層は、酸素含有雰囲気下、殊に空気の下で形成される。第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層を形成させるために、第１の液相および／または第２の液相は、酸素含有雰囲気下、殊に空気の下で熱で処理されうる。前記方法のさらなる実施態様において、第１の液相および／または第２の液相から、第１の固定相および／または第２の固定相は、酸素含有雰囲気下、殊に空気の下で形成され、および第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層は、酸素含有雰囲気下、殊に空気の下で熱処理により形成される。様々な実施態様において、第１の液相および／または第２の液相から固定相を形成させるために、最初に真空に引かれ、引き続き空気の下で、殊に酸素含有雰囲気下、例えば空気の下での熱処理によって、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層が形成される。同様に、この形成は、最初に空気湿分の遮断下および／または保護ガス下で行なわれかつこれに引き続き、酸素含有雰囲気下、殊に空気の下での工程が行なわれる方法の工程を含む。
【００７７】
「酸素含有雰囲気」の概念は、本発明の範囲内で、大気、殊に平均海水位での当該雰囲気（「空気」）ならびに分子状酸素を少なくとも１０体積％有する人工雰囲気を含む。様々な実施態様において、人工雰囲気は、分子状酸素を少なくとも２０体積％、３０体積％、４０体積％、５０体積％、６０体積％、７０体積％、８０体積％または９０体積％含む。多くの実施態様において、人工雰囲気は、本質的にまたは１００体積％が分子状酸素からなる雰囲気である。多くの実施態様において、人工雰囲気は、水蒸気で富有化されている雰囲気である。
【００７８】
本発明による方法により形成される、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の品質のよさは、さらに、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の形成が前接続されたか、付随されるか、または引き続き組み合わされた温度・ガス処理（Ｈ2Ｏ、Ｈ2またはＯ2で）、プラズマ処理（Ａｒプラズマ、Ｎ2プラズマ、Ｏ2プラズマまたはＨ2プラズマ）、レーザー処理（ＵＶ範囲内、ＶＩＳ範囲内またはＩＲ範囲内の波長で）またはオゾン処理を含むことによって改善されうる。
【００７９】
第１の金属酸化物層は、２０ｎｍ以下、有利に０．５〜２０ｎｍ、より有利に０．５〜１０ｎｍ、さらにより有利に２〜５ｎｍの層厚を有する。様々な実施態様において、第１の金属酸化物層は、０．５〜５ｎｍ、１〜５ｎｍ、２〜６ｎｍ、２〜４ｎｍ、０．５〜４ｎｍ、１〜４ｎｍ、０．５〜３ｎｍ、１〜３ｎｍ、０．５〜６ｎｍおよび１〜６ｎｍからなる群から選択される層厚を有する。多くの実施態様において、様々な実施態様における第１の金属酸化物層は、１〜２０ｎｍ、１〜１５ｎｍ、１〜１０ｎｍ、１〜９ｎｍ、１〜８ｎｍ、１〜７ｎｍ、３〜６ｎｍ、３〜５ｎｍ、２〜４ｎｍ、２〜３ｎｍまたは１〜２ｎｍの層厚を有する。
【００８０】
当業者には、公知技術水準から、少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体を含有する液相から、所望の層厚を有する金属酸化物層を形成することができる方法は公知である。このためには、例えば簡単な希釈順序で十分である。得られた層厚は、例えばエリプソメトリー法（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ  Ｔｒａｃｔｓ  ｉｎ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  ２０９，Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ，Ｂｅｒｌｉｎ  ２００４におけるＭ．Ｓｃｈｕｂｅｒｔ：Ｉｎｒａｒｅｄ  Ｅｌｌｉｐｓｏｍｅｔｒｙ  ｏｎ  ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ  ｌａｙｅｒ  ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ：Ｐｈｏｎｏｎｓ，Ｐｌａｓｍｏｎｓ，ａｎｄ  Ｐｏｌａｒｉｔｏｎｓ）または原子間力顕微鏡法（英語：ＡＦＭ；Ｇ．Ｂｉｎｎｉｇ，Ｃ．Ｆ．Ｑｕａｔｅ，Ｃ．Ｇｅｒｂｅｒ：Ａｔｏｍｉｃ  ｆｏｒｃｅ  ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ．Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｌｅｔｔｅｒｓ．５６，１９８６，第９３０〜９３３頁）を用いて測定されうる。そのことから出発して、当業者であれば、本発明による方法において望ましい金属酸化物層厚を達成しうるパラメーター、例えば容量、金属酸化物または金属酸化物前駆体の濃度および任意に液相中の粒子密度が決定される。
【００８１】
一般に、第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層は、少なくとも１つの金属酸化物を含有し、その際に第１の金属酸化物層の少なくとも１つの金属酸化物は、第２の金属酸化物層の少なくとも１つの金属酸化物とは異なる。一定の実施態様において、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層は、それぞれ１つの金属酸化物からなる。様々な実施態様において、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層は、それぞれ２つの金属酸化物からなることができる。さらなる実施態様において、第１の金属酸化物層は、本質的に、１つの金属酸化物からなり、および第２の金属酸化物層は、２つ以上の金属酸化物を含有する。様々な実施態様において、第１の金属酸化物層は、２つ以上の金属酸化物を含有し、および第２の金属酸化物層は、１つの金属酸化物からなる。
【００８２】
前記方法のさらなる実施態様において、第２の金属酸化物層は、第１の金属酸化物層内に含有されていない、少なくとも１つの金属酸化物を含む。これは、２つの金属酸化物層がそれぞれ１つの金属酸化物だけからなる場合に、当該の２つの金属酸化物が異なることを意味する。第１の金属酸化物層が２つの金属酸化物からなり、および第２の金属酸化物層が１つの金属酸化物からなる場合には、第２の金属酸化物層の金属酸化物は、第１の金属酸化物層の金属酸化物とは異なる。２つの金属酸化物層が少なくとも２つの金属酸化物からなる場合には、第２の金属酸化物層は、第１の金属酸化物層内に含有されていない、少なくとも１つの金属酸化物を有する。
【００８３】
前記方法のさらなる実施態様において、第２の金属酸化物層は、酸化ケイ素を含む。前記方法の幾つかの実施態様において、第１の金属酸化物層は、本質的に、酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）またはインジウムガリウムオキサイドからなる。様々な実施態様において、第１の金属酸化物層は、インジウムガリウムオキサイドからなり、その際にインジウム：ガリウムの質量比は、７０：３０、８０：２０、９０：１０、９５：５、９９．０：１．０〜９９．９：０．１である。当該配置において、例えば第２の金属酸化物層は、本質的に、または専ら酸化ガリウム（Ｇａ2Ｏ3）からなることができる。様々な実施態様において、第１の金属酸化物層は、純粋な酸化インジウム層、酸化ガリウム層、酸化錫層および／または酸化亜鉛層であることができ、すなわち任意に生じうるカルベン割合、アルコキシド割合、オキソアルコキシド割合またはハロゲン割合を考慮しない場合には、本質的に酸化物で存在するインジウム原子、ガリウム原子、錫原子および／または亜鉛原子からなるか、またはインジウムイオン、ガリウムイオン、錫イオンおよび／または亜鉛イオンからなる。幾つかの実施態様において、第１の金属酸化物層は、それ自体元素状の形または酸化物の形で存在しうる、さらなる金属をなお割り当てられて有することができる。
【００８４】
前記方法の一定の実施態様において、第２の金属酸化物層は、本質的に、ＺｎＯ、Ｇａ2Ｏ3、ＨｆＯ2、ＳｉＯ2、シリコンガリウムオキサイドまたはシリコンハフニウムオキサイドからなる。
【００８５】
さらなる実施態様において、第１の金属酸化物層は、酸化インジウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛および／または酸化錫からなる。一定の実施態様において、第１の金属酸化物層は、純粋な酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）またはインジウムガリウムオキサイドからなる。
【００８６】
前記の第２の層は、様々な実施態様において、酸化リチウム、酸化ナトリウム、酸化カリウム、酸化ルビジウム、酸化セシウム、酸化ベリリウム、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化ガリウム、酸化亜鉛、酸化錫、酸化ハフニウム、酸化ケイ素、酸化アルミニウムおよび／または酸化チタンを含むことができる。
【００８７】
前記方法のさらなる実施態様において、第２の金属酸化物層は、本質的に、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｕ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏ、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｇａ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＨｆＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3またはＴｉＯ2からなる。
【００８８】
一定の実施態様において、第１の金属酸化物層は、本質的に、純粋な酸化インジウム（Ｉｎ2Ｏ3）からなり、および第２の金属酸化物層は、本質的に、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｕ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏ、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｇａ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＨｆＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3またはＴｉＯ2からなる。
【００８９】
幾つかの実施態様において、第１の金属酸化物層は、本質的に、純粋なインジウムガリウムオキサイドからなり、および第２の金属酸化物層は、本質的に、Ｌｉ2Ｏ、Ｎａ2Ｏ、Ｋ2Ｏ、Ｒｕ2Ｏ、Ｃｓ2Ｏ、ＢｅＯ、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＢａＯ、Ｇａ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＳｎＯ2、ＨｆＯ2、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3またはＴｉＯ2からなる。
【００９０】
第１の液相および第２の液相から第１の金属酸化物層および第２の金属酸化物層が形成される順序は、生じる半導体素子に対してどのような形状が望ましいかに応じて、任意に選択されうる。
【００９１】
「半導体素子」の概念とは、本発明の範囲内で、本発明の半導体積層物ならびに基板およびゲート電極を含む積層物であると解釈される。その際に、本発明の半導体積層物の誘電体層には、前記ゲート電極が接続されている。したがって、前記ゲート電極は、第１の金属酸化物層に対向する、誘電体層の側にある。前記半導体素子において、ゲート電極が半導体素子との関連で基板に向けられているかまたは離反しているかに応じて、ボトムゲート構造またはトップゲート構造と呼ばれる。同様に、前記半導体素子は、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の近くにある接点電極を含むことができる。前記接点電極には、ソース電極およびドレイン電極（ソースおよびドレイン）が接続されていてよい。当該半導体素子において特許保護された半導体積層物の様々な、制限のない実施態様は、図２に図示されている。
【００９２】
したがって、前記方法の多種多様な実施態様において、第１の金属酸化物層を誘電体層上に形成させるために、第１の金属酸化物層の形成は、誘電体層上への第１の液相の施与および誘電体層上での第１の液相の少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体の析出を含む。前記実施態様の場合、第２の金属酸化物層を第１の金属酸化物層上に形成させるために、第２の金属酸化物層の形成は、第１の金属酸化物層上への第２の液相の施与、および第１の金属酸化物層上での第２の液相の少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体の析出を含む。一定の実施態様において、前記誘電体層は、基板上に存在する。こうして、ボトムゲート構造の半導体素子がもたらされる。
【００９３】
「析出」とは、本発明の範囲内で、少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体が第１の液相および／または第２の液相から固定相の形で表面上に堆積されることと解釈される。これは、例えば吸着、沈澱等を含める。したがって、こうして第１の液相および／または第２の液相から第１の固定相および／または第２の固定相を形成させるために、析出の概念は、例えば前記液相の気化および前記液相の蒸発を含む。前記液相の蒸発は、例えば本明細書中に記載された熱処理および／または真空に引くことまたはガス流、殊に酸素含有雰囲気を有する流れまたは空気流の印加によって行なうことができる。さらに、析出の概念は、表面上での少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体の電解による富有化を含む。同様に、前記析出は、本明細書中に記載された熱処理によって、および／または電磁線、殊にＵＶ線、ＩＲ線およびＶＩＳ線によって行なうことができる。幾つかの実施態様において、第１の固定相および／または第２の固定相は、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層である。別の実施態様において、第１の液相および／または第２の液相からの第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の形成は、第１の固定相および／または第２の固定相からの第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の形成を含む。
【００９４】
本発明による方法のさらなる実施態様において、第２の金属酸化物層を当該基板上に形成させるために、第２の金属酸化物層の形成は、基板上での第２の液相の施与、および前記基板上での第２の液相の少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体の析出を含む。前記実施態様において、第１の金属酸化物層の形成は、第１の金属酸化物層を第２の金属酸化物層上に形成させるための、第２の金属酸化物層上への第１の液相の施与、および第２の金属酸化物層上での第１の液相の少なくとも１つの金属酸化物または少なくとも１つの金属酸化物前駆体の析出を含み、かつ第１の金属酸化物層上への誘電体層の施与を含む。一定の実施態様において、引き続きゲート電極は、誘電体層上に形成される。こうして、トップゲート構造の半導体素子がもたらされる。
【００９５】
その上、本発明の発明者らは、意外なことに、第２の金属酸化物層が第１の金属酸化物層のドーピングに適しているだけでなく、半導体素子に対する不動態化層としても適していることを見出した。例えば、第１の金属酸化物層から見て、前記誘電体層が前記基板に対向している、半導体素子の構造の場合に、第２の金属酸化物層は、不動態化層として利用され、その結果、当該の第２の金属酸化物層は、半導体素子を閉じ込めかつ大気の影響から保護する。
【００９６】
すなわち、前記方法の一定の実施態様において、第２の金属酸化物層は、本質的にシリコンハフニウムオキサイドからなることができる。ここで、例えばシリコン：ハフニウムの質量比は、７０：３０〜９９．９：０．１であることができる。
【００９７】
前記方法の幾つかの実施態様において、「第１の液相および／または第２の液相の施与」の概念は、印刷法、噴霧法、回転被覆法、浸漬法およびスロットダイコーティングからなる群から選択される方法を含む。その際に、「印刷法」の概念は、フレキソ／グラビア印刷法、インキジェット印刷法、オフセット印刷法、デジタルオフセット印刷法およびスクリーン印刷法からなる群から選択される方法を含むが、これらの印刷法に制限されるものではない。本発明によって含まれないのは、気相からの金属酸化物層の析出に基づく方法である。様々な実施態様において、第１の液相および／または第２の液相の施与は、酸素含有雰囲気の遮断下および／または減少された空気湿分の際の施与を含む。さらなる実施態様において、第１の液相および／または第２の液相は、保護ガス下で施される。
【００９８】
前記方法の様々な実施態様において、第１の液相および／または第２の液相は、少なくとも１つの有機溶剤を含む。その際に、第１の液相および／または第２の液相は、溶剤または様々な溶剤の混合物を含んでいてよい。適当な溶剤は、非プロトン性溶剤および弱プロトン性溶剤から選択され、殊に非プロトン性の非極性溶剤の群から選択された溶剤である。様々な実施態様において、前記有機溶剤は、本質的に無水である。とりわけ、前記有機溶剤は、無水である。このことは、一定の実施態様において、例えば有機金属化合物の種類の金属酸化物前駆体を使用する場合、第１の液相および／または第２の液相の施与および／または第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の形成を簡易化または改善することができる。
【００９９】
それに応じて、適当な溶剤は、置換アルカンおよび／または非置換アルカン、置換アルケンおよび／または非置換アルケン、置換アルキンおよび／または非置換アルキン、置換芳香族化合物および／または非置換芳香族化合物、脂肪族置換基もしくは芳香族置換基を有する芳香族化合物、ハロゲン化炭化水素、テトラメチルシラン、エーテル、例えば芳香族エーテルおよび置換エーテル、エステルまたは酸無水物、ケトン、第三級アミン、ニトロメタン、ＤＭＦ（ジメチルホルムアミド）、ＤＭＳＯ（ジメチルスルホキシド）、プロピレンカーボネート、アルコール、第一級アミンおよび第二級アミンおよびホルムアミドからなる群から選択されてよい。
【０１００】
特に好ましい溶剤は、アルコールならびにトルエン、エタノール、１−メトキシ−２−プロパノール（ＰＧＭＥ）、１−メトキシプロパン−２−イル−アセテート（ＰＧＭＥＡ）、キシレン、アニソール、メシチレン、ｎ−ヘキサン、ｎ−ヘプタン、トリス−（３，６−ジオキサヘプチル）−アミン（ＴＤＡ）、２−アミノメチルテトラヒドロフラン、フェネトール、４−メチルアニソール、３−メチルアニソール、メチルベンゾエート、Ｎ−メチル−２−ピロリドン（ＮＭＰ）、テトラリン、エチルベンゾエートおよびジエチルエーテルである。
【０１０１】
殊に好ましい溶剤は、イソプロパノール、エタノール、ＰＧＭＥ、ＰＧＭＥＡ、テトラヒドロフルフリルアルコール、ｔ−ブタノールおよびトルエンならびにこれらの混合物である。
【０１０２】
好ましい実施態様において、第１の液相および／または第２の液相は、ＤＩＮ  ５３０１９  第１〜２部に従って測定しかつ室温で測定した、１ｍＰａ・ｓ〜１０Ｐａ・ｓ、殊に１ｍＰａ・ｓ〜１００ｍＰａ・ｓの粘度を有する。当該粘度は、特に、相応する液相の印刷に適することができる。
【０１０３】
多くの実施態様において、第１の液相および／または第２の液相の粘度は、使用前に決定される。したがって、特許保護された方法は、さらに所望の粘度への第１の液相および／または第２の液相の粘度の調節を含むことができる。
【０１０４】
望ましい粘度に調節するために、第１の液相および／または第２の液相には、塗布前に増粘剤が添加されてよい。適当な増粘剤は、セルロース誘導体、ＡＥＲＯＳＩＬ（登録商標）の商品名で入手可能であるＳｉＯ2、ポリメチルメタクリレートシックナー、ポリビニルアルコール、ウレタンシックナーおよびポリアクリレートシックナーからなる群から選択されてよい。
【０１０５】
前記方法の多種多様な実施態様において、第１の液相および／または第２の液相は、水相を含む。したがって、第１の液相および／または第２の液相は、水相または二相系もしくは多相系を含むことができ、その際に１つの相は、水相である。少なくとも１つのさらなる相は、本明細書中に記載されているのと同様の有機溶剤を含むことができる。様々な実施態様において、第１の液相および／または第２の液相は、水溶液、分散液または乳濁液である。
【０１０６】
金属酸化物含有層の合成に対して考えられうる前駆体として、数多くの物質および化合物種が適している。上記の記載と同様に、金属酸化物前駆体の群は、元素状金属、金属塩、有機金属化合物、殊に金属アルコキシおよび金属オキソアルコキシドを含む。
【０１０７】
「有機金属化合物」の概念は、本発明の範囲内で、少なくとも１つの金属および少なくとも１つの有機化合物を含みかつ金属酸化物に変換されうる、それぞれの化合物を含む。第１の金属酸化物層を形成させるための金属有機化合物は、インジウム、ガリウム、亜鉛および錫からなる群から選択される、少なくとも１つの金属を含む。第２の金属酸化物層を形成させるための金属有機化合物は、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジウム、セシウム、ベリリウム、マグネシウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、ガリウム、亜鉛、錫、ハフニウム、シリコン、アルミニウムおよびチタンからなる群から選択される、少なくとも１つの金属を含む。
【０１０８】
前記有機金属化合物の少なくとも１つの有機化合物は、前記前駆体が第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の形成に利用されるかどうかとはかかわりなく、水素、置換Ｃ1〜50アルキルまたは非置換Ｃ1〜50アルキル、置換Ｃ2〜50アルケニルまたは非置換Ｃ2〜50アルケニル、置換Ｃ2〜50アルキニルまたは非置換Ｃ2〜50アルキニル、置換Ｃ1〜50アルコキシまたは非置換Ｃ1〜50アルコキシ、置換Ｃ5〜50アリールまたは非置換Ｃ5〜50アリール、置換Ｃ4〜50ヘテロアリールまたは非置換Ｃ4〜50ヘテロアリール、置換Ｃ1〜50オキソアルコキシまたは非置換Ｃ1〜50オキソアルコキシ、置換Ｃ6〜50アルキルアリールまたは非置換Ｃ6〜50アルキルアリール、置換Ｃ6〜50アラルキルまたは非置換Ｃ6〜50アラルキル、置換Ｃ5〜50アルキルヘテロアリールまたは非置換Ｃ5〜50アルキルヘテロアリール、置換Ｃ3〜50シクロアルキルまたは非置換Ｃ3〜50シクロアルキルおよび置換Ｃ2〜50ヘテロシクロアルキルまたは非置換Ｃ2〜50ヘテロシクロアルキルからなる群から選択される、少なくとも１つの基を含むことができる。置換の場合、前記有機金属化合物の置換基は、Ｃ1〜50アルキル、Ｃ2〜50アルケニル、Ｃ2〜50アルキニル、Ｃ1〜50アルコキシ、Ｃ5〜50アリール、Ｃ5〜50ヘテロアリール、Ｃ1〜50オキソアルコキシ、Ｃ6〜50アルキルアリール、Ｃ6〜50アラルキル、Ｃ4〜50アルキルヘテロアリール、Ｃ3〜50シクロアルキルおよびＣ2〜50ヘテロシクロアルキルからなる群から選択される。
【０１０９】
多くの実施態様において、前記有機金属化合物は、Ｆ、Ｃｌ、ＢｒおよびＩからなる群から選択される、少なくとも１つのハロゲンを含む。
【０１１０】
適当な金属酸化物前駆体は、公知技術水準によく記載されており、それによって当業者に十分に公知である。例えば、ＷＯ２０１０／０９４５８３  Ａ１およびＷＯ２０１１／０２０７９２  Ａ１には、適当な金属酸化物前駆体が開示されている。これに関連して、当該文献の開示内容は、参照のために本明細書に援用される。殊に、これらの２つの文献には、金属酸化物層の製造に適した金属アルコキシドおよび金属オキソアルコキシド前駆体ならびに当該層の製造方法が開示されている。
【０１１１】
その際に、金属アルコキシドとは、少なくとも１個の金属原子、式−ＯＲ（Ｒ＝有機基）の少なくとも１個のアルコキシ基および任意に１個以上の有機基−Ｒ、１個以上のハロゲン基および／または１個以上の基である−ＯＨもしくは−ＯＲＯＨからなる化合物であると解釈すべきである。
【０１１２】
金属アルコキシドに比べて、金属オキソアルコキシドは、なお少なくとも１個のさらなる、少なくとも１個の金属原子に直接結合されたかまたは架橋されている酸素基（オキソ基）を有する。
【０１１３】
前記金属アルコキシドまたは金属オキソアルコキシドは、様々な実施態様において、少なくとも１個のＣ1〜Ｃ15アルコキシ基またはＣ1〜Ｃ15オキシアルキルアルコキシ基、特に有利に少なくとも１個のＣ1〜Ｃ10アルコキシ基またはＣ1〜Ｃ10オキシアルキルアルコキシ基である。一般式Ｍ（ＯＲ）xの金属アルコキシドおよび金属オキソアルコキシドは、特に好ましく、上記式中、Ｒは、Ｃ1〜Ｃ15アルキル基またはＣ1〜Ｃ15アルキルオキシアルキル基、さらになお有利にＣ1〜Ｃ10アルキル基またはＣ1〜Ｃ10アルキルオキシアルキル基である。その際に、ｘは、整数であり、これは、金属（Ｍ）の酸化数に相当する。幾つかの実施態様において、金属前駆体における金属の酸化数は、金属があとで金属酸化物として第１の金属酸化物層内および／または第２の金属酸化物層内に存在する酸化数に相当する。金属アルコキシドであるＭ（ＯＣＨ3）x、Ｍ（ＯＣＨ2ＣＨ3）x、Ｍ（ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＣＨ3）x、Ｍ（ＯＣＨ（ＣＨ3）2）xまたはＭ（Ｏ（ＣＨ3）3）xは、特に好ましい。Ｍ（ＯＣＨ（ＣＨ3）2）x（金属イソプロポキシド）は、さらになお有利に使用される。当該金属酸化物前駆体が第１の金属酸化物層の形成に利用される場合には、Ｍは、インジウム、ガリウム、亜鉛および錫からなる群から選択される。当該金属酸化物前駆体が第２の金属酸化物層の形成に利用される場合には、Ｍは、ガリウム、亜鉛、錫、ハフニウム、シリコン、アルミニウム、チタン、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選択される。
【０１１４】
様々な実施態様において、第１の金属酸化物層は、少なくとも酸化インジウムを含み、かつ少なくとも１つのインジウム前駆体、殊にインジウムアルコキシド前駆体またはインジウムオキソアルコキシド前駆体から形成される。インジウムアルコキシドまたはインジウムオキソアルコキシドは、有利にインジウム（ＩＩＩ）アルコキシド／インジウム（ＩＩＩ）オキソアルコキシドである。さらに有利には、インジウム（ＩＩＩ）アルコキシド／インジウム（ＩＩＩ）オキソアルコキシドは、少なくとも１個のＣ1〜Ｃ15アルコキシ基またはＣ1〜Ｃ15オキシアルキルアルコキシ基、特に有利に少なくとも１個のＣ1〜Ｃ10アルコキシ基またはＣ1〜Ｃ10オキシアルキルアルコキシ基を有するアルコキシド／オキソアルコキシドである。殊に有利には、一般式Ｉｎ（ＯＲ）3のアルコキシドは、インジウム（ＩＩＩ）アルコキシド／インジウム（ＩＩＩ）オキソアルコキシドであり、上記式中、Ｒは、Ｃ1〜Ｃ15アルキル基またはＣ1〜Ｃ15アルキルオキシアルキル基、さらになお有利にＣ1〜Ｃ10アルキル基またはＣ1〜Ｃ10アルキルオキシアルキル基である。特に有利に、前記インジウム（ＩＩＩ）アルコキシド、または前記インジウム（ＩＩＩ）オキソアルコキシドは、Ｉｎ（ＯＣＨ3）3、Ｉｎ（ＯＣＨ2ＣＨ3）3、Ｉｎ（ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＣＨ3）3、Ｉｎ（ＯＣＨ（ＣＨ3）2）3またはＩｎ（Ｏ（ＣＨ3）3）3である。なお、より有利には、Ｉｎ（ＯＣＨ（ＣＨ3）2）3（インジウムイソプロポキシド）が使用される。
【０１１５】
インジウムアルコキシド／インジウムオキソアルコキシドは、有利に第１の液相の全質量に対して、１〜１５質量％、特に有利に２〜１０質量％、殊に有利に２．５〜７．５質量％の割合である。
【０１１６】
純粋なインジウム層、ガリウム層、錫層および／または酸化亜鉛層を形成させるために、本発明による方法の場合に、インジウム含有前駆体、ガリウム含有前駆体、錫含有前駆体および／または亜鉛含有前駆体だけ、有利にオキソアルコキシドおよびアルコキシドだけが使用される。
【０１１７】
多くの実施態様において、前記金属酸化物の他に、さらなる金属を中性の形で含有する金属酸化物層を形成させるために、第１の液相および／または第２の液相は、金属酸化物前駆体の他に、酸化数０の金属を含んでいてもよい。
【０１１８】
本発明の幾つかの実施態様において、第１の液相および／または第２の液相の少なくとも１つの金属酸化物前駆体は、金属アルコキシドおよび／または金属オキソアルコキシドの種類に由来する。
【０１１９】
本発明による方法は、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の製造の際に、唯一の金属酸化物前駆体として金属アルコキシドまたは金属オキソアルコキシドを使用するときに、特に良好な結果をもたらす。
【０１２０】
一定の実施態様において、一般式ＭxＯy（ＯＲ）z［Ｏ（Ｒ’Ｏ）cＨ］aＸb［Ｒ''ＯＨ］dを有する金属オキソアルコキシドは、金属酸化物前駆体として使用されることができ、上記式中、Ｍは、第１の金属酸化物層のためのＩｎ、Ｇａ、Ｓｎおよび／またはＺｎでありかつＭは、第２の金属酸化物層のためのＧａ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｈｆおよび／またはＳｉであり、ｘは、３〜２５であり、ｙは、１〜１０であり、ｚは、３〜５０であり、ａは、０〜２５であり、ｂは、０〜２０であり、ｃは、０〜１であり、ｄは、０〜２５であり、Ｒ、Ｒ’、Ｒ''は、有機基であり、およびＸは、Ｆ、Ｃｌ、Ｂｒ、Ｉである。当該実施態様において、および別の実施態様において、第１の液相および／または第２の液相は、有機溶剤、殊に本質的に無水の有機溶剤、特に有利に無水の有機溶剤を含むことができる。
【０１２１】
様々な実施態様において、一般式ＭxＯy（ＯＲ）zを有する金属オキソアルコキシドは、金属酸化物前駆体として使用されることができ、上記式中、Ｍは、第１の金属酸化物層のためのＩｎ、Ｇａ、Ｓｎおよび／またはＺｎでありかつＭは、第２の金属酸化物層のためのＧａ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｈｆおよび／またはＳｉであり、ｘは、３〜２０であり、ｙは、１〜８であり、ｚは、１〜２５であり、ＯＲは、Ｃ1〜Ｃ15アルコキシ基、Ｃ1〜Ｃ15オキシアルキルアルコキシ基、Ｃ1〜Ｃ15アリールオキシ基またはＣ1〜Ｃ15オキシアリールアルコキシ基であり、その際に特に有利には、一般式ＭxＯy（ＯＲ）zの当該金属オキソアルコキシドが使用され、上記式中、Ｍは、第１の金属酸化物層のためのＩｎ、Ｇａ、Ｓｎおよび／またはＺｎでありかつＭは、第２の金属酸化物層のためのＧａ、Ｓｎ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ、Ｒｂ、Ｃｓ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ、Ｈｆおよび／またはＳｉであり、ｘは、３〜１５であり、ｙは、１〜５であり、ｚは、１０〜２０であり、ＯＲは、−ＯＣＨ3、−ＯＣＨ2ＣＨ3、−ＯＣＨ2ＣＨ2ＯＣＨ3、−ＯＣＨ（ＣＨ3）2または−Ｏ（ＣＨ3）3である。
【０１２２】
さらなる実施態様において、式［Ｉｎ5（μ5−Ｏ）（μ3−ＯiＰｒ）4（μ2−ＯiＰｒ）4（ＯiＰｒ）5］を有する金属オキソアルコキシドは、金属酸化物前駆体として使用されうる。当該金属前駆体は、殊に第１の金属酸化物層の形成に使用されうる。
【０１２３】
幾つかの実施態様において、式［Ｓｎ3Ｏ（ＯiＢｕ）10（iＢｕＯＨ）2］および／または［Ｓｎ6Ｏ4（ＯＲ）4］を有する金属オキソアルコキシドは、金属酸化物前駆体として使用されうる。当該金属前駆体は、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の形成に使用されうる。
【０１２４】
同様に、金属塩は、金属酸化物前駆体として、金属酸化物層の製造に利用することができる。多くの実施態様において、第１の液相は、少なくとも１つの金属塩を含み、当該金属塩は、最終的ではないが、インジウム、ガリウム、亜鉛および錫からなる群から選択される、少なくとも１つの金属のハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、炭酸塩、酢酸塩および蓚酸塩からなる群から選択される。さらなる実施態様において、第２の液相は、少なくとも１つの金属塩を含み、当該金属塩は、最終的ではないが、ガリウム、亜鉛、錫、ハフニウム、シリコン、アルミニウム、チタン、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選択される、少なくとも１つの金属のハロゲン化物、硝酸塩、硫酸塩、リン酸塩、炭酸塩、酢酸塩および蓚酸塩からなる群から選択される。当該金属塩は、例えば水相で使用されうる。特定の金属塩含有相から、熱処理および／または電磁線、殊にＵＶ線によって金属酸化物層は、形成されうる。
【０１２５】
例えば、金属ハロゲン化物と同様に、多くの場合に、前記金属塩は、中間工程を経て金属酸化物に変換されうる。例えば、金属ハロゲン化物は、最初に有機金属化合物に変換されることができ、当該有機金属化合物は、さらに、金属酸化物層を形成させるために、酸化される。そのために、多くの実施態様において、第１の液相および／または第２の液相は、１つ以上の金属塩を含み、その際に第１の液相および／または第２の液相は、有機溶剤を含む。こうして中間的に形成される金属有機化合物は、本明細書中に記載された金属アルコキシおよび金属オキソアルコキシ化合物を含む。当該方法は、公知技術水準において十分に公知である。
【０１２６】
例えば、Ｋｉｍら（Ｊ．Ａｍ．Ｃｈｅｍ．Ｓｏｃ．（２００８）１３０：１２５８０〜１２５８１および補足情報）は、インジウム塩から出発する酸化インジウムの形成を開示している。すなわち、構造部品の製造の際に、メトキシエタノール中に溶解した、ＩｎＣｌ3ならびに塩基のモノエタノールアミン（ＭＥＡ）からなる前駆体溶液を使用する構造部品が記載されている。前記溶液の回転塗布（Ｓｐｉｎ−ｃｏａｔｉｎｇ）後、相応する酸化インジウム層は、４００℃での熱処理によって形成される。
【０１２７】
幾つかの実施態様において、第１の液相および／または第２の液相の少なくとも１つの金属酸化物前駆体は、元素状金属である。ここで、前記元素状金属は、ナノ粒子の形で液体中に存在することができ、かつ酸素含有雰囲気、例えば空気、殊に純粋酸素での処理により金属酸化物に変換されうる。幾つかの実施態様において、金属酸化物層の形成は、熱処理および／または電磁線、殊にＵＶ線、ＩＲ線および／またはＶＩＳ線によって促進される。したがって、幾つかの実施態様において、第１の液相は、元素状金属の種類の少なくとも１つの金属酸化物前駆体を含有し、その際に当該金属は、インジウム、ガリウム、亜鉛および錫からなる群から選択される。第２の液相は、幾つかの実施態様において、元素状金属の種類の少なくとも１つの金属酸化物前駆体を含有し、その際に当該金属は、ガリウム、亜鉛、錫、ハフニウム、シリコン、アルミニウム、チタン、アルカリ金属およびアルカリ土類金属からなる群から選択される。
【０１２８】
さらなる実施態様において、第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層は、第１の液相および／または第２の液相から形成され、その際に第１の液相および／または第２の液相は、有機金属化合物である、少なくとも１つの金属酸化物前駆体を含む。その際に、第１の液相のために、少なくとも１つの金属酸化物化合物の金属は、インジウム、ガリウム、亜鉛および／または錫からなる群から選択される。第２の液相のために、少なくとも１つの金属酸化物化合物の金属は、ガリウム、亜鉛、錫、ハフニウム、シリコン、アルミニウム、チタン、アルカリ金属および／またはアルカリ土類金属からなる群から選択される。特定の実施態様において、第１の液相および／または第２の液相を形成させるために、こうして得られた第１の液相および／または第２の液相は、熱処理および／または電磁線にかけられる。
【０１２９】
第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層の形成は、同様に、公知技術水準において十分に公知であるゾルゲル法によって実現されうる。
【０１３０】
特開平０６−１３６１６２号公報Ａ（Ｆｕｊｉｍｏｒｉ  Ｋｏｇｙｏ  Ｋ．Ｋ．）には、金属アルコキシド溶液、殊にインジウムイソプロポキシド溶液を金属酸化物ゲルに変換し、基板上に塗布し、乾燥させ、かつ熱で処理する、基板上での溶液からの金属酸化物皮膜の製造方法が記載されており、その際に乾燥・熱処理工程前、乾燥・熱処理工程中または乾燥・熱処理工程後に当該溶液は、ＵＶ線で照射される。
【０１３１】
また、特開平０９−１５７８５５号公報Ａ（Ｋａｎｓａｉ  Ｓｈｉｎ  Ｇｉｊｕｔｓｕ  Ｋｅｎｋｙｕｓｈｏ  Ｋ．Ｋ．）には、金属酸化物皮膜を金属アルコキシド溶液から金属酸化物ゾル中間体を経て製造することが記載されており、当該溶液は、基板上に施されかつＵＶ線によってそれぞれの金属酸化物に変換される。生じる金属酸化物は、酸化インジウムであることができる。
【０１３２】
中国特許第１２８０９６０号明細書Ａには、金属アルコキシドの混合物を溶剤中に溶解し、加水分解し、かつさらに、後に続く乾燥および硬化での基板の被覆に使用する、ゾルゲル法による溶液からのインジウムスズオキサイド層の製造が記載されている。
【０１３３】
相応して、本発明の多くの実施態様において、第１の液相および／または第２の液相は、少なくとも１つの金属アルコキシドおよび水、殊に有効量の水または本質的に水からなる液相を含むことができる。ゾルゲル法において、第１の液相および／または第２の液相は、加水分解および後に続く凝縮によって最初にゲルに変換され、および引き続き第１の金属酸化物層および／または第２の金属酸化物層は、熱および／または電磁線によって形成される。
【０１３４】
幾つかの実施態様において、前記金属酸化物前駆体と前記水相とは、施与の際に初めて互いに接触されるかまたは順次に施される。相応して、本発明による第１の相および／または第２の相も担体上に初めて製造されることができ、それによって同時に施されうる。このことは、特に薄手で均一な層を形成させるために、殊にゾルゲル法の際に有利である。それによって、金属酸化物層内での不均一性は、避けることができ、ひいては、金属酸化物層が劣悪な層パラメーターを示すことを防ぐことができる。不均一性とは、本発明の場合に、前記表面上にＲｍｓ＝５ｎｍを上回る粗さ（二乗平均粗さ；英語ｒｍｓ−ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ＝ｒｏｏｔ−ｍｅａｎ−ｓｑｕａｒｅｄ  ｒｏｕｇｈｎｅｓｓ：Ｗｕｒｚｅｌ  ｄｅｓ  Ｍｉｔｔｅｌｑｕａｄｒａｔｅｓ；原子間力顕微鏡法により測定した）を生じる、個々のドメイン内での結晶の形成であると解釈される。前記粗さは、一面で酸化インジウム含有層（当該層は、とりわけ半導体の用途に対して低い電荷キャリア移動度を生じる）の層特性に欠点をもたらし、他面、構造部材の製造のためのさらなる層の施与に対して欠点をもたらす。
【０１３５】
前記方法の幾つかの実施態様において、第１の液相および／または第２の液相は、金属酸化物粒子のタイプの少なくとも１つの金属酸化物を含む。金属酸化物粒子は、たいていナノ粒子であり、本明細書中で使用されるのと同様の「ナノ粒子」は、１００ｎｍまで、特に１〜１００ｎｍの範囲内の直径を有する粒子を示す。本発明による方法における使用のために、当該金属酸化物粒子は、たいてい印刷可能な分散液中に存在する。前記性質の改善のために、前記液相は、さらに分散添加剤を含むことができる。前記液相は、上記方法により、すなわち熱処理および／または電磁線によって固定相に変換されることができ、それによって金属酸化物粒子が析出されうる。多くの実施態様において、印刷工程後に、金属酸化物層は、燒結工程によって半導体層に転換される。
【０１３６】
さらなる視点において、本発明は、本発明の方法により製造される半導体積層物に関する。
【０１３７】
さらに、本発明は、本発明の半導体積層物を含む電子構造部品を含む。
【０１３８】
同様に、本発明の一部分は、本発明の半導体積層物を含む電子構造部品であり、その際に当該電子構造部品は、トランジスタ、薄膜トランジスタ、ダイオード、ソーラーセル、センサー、ＲＦＩＤタグまたはディスプレイ用のＴＦＴバックパネルからなる群から選択される。
【０１３９】
本発明のさらなる視点は、電子構造部品を製造する方法であり、その際にこの方法は、半導体積層物を製造する本発明による方法を含む。同様に、電子構造部品を製造するための本発明による半導体積層物の使用は、本発明の範囲内に含まれる。
【０１４０】
当該電子構造部品は、最終的ではないが、トランジスタ、薄膜トランジスタ、ダイオード、ソーラーセル、センサー、ＲＦＩＤタグまたはディスプレイ用のＴＦＴバックパネルからなる群から選択される。
【実施例】
【０１４１】
実施態様
例１：半導体積層物の製造
約１５ｍｍの辺長を有しかつ約２００ｎｍの厚さの酸化ケイ素被覆およびＩＴＯ／金からなるフィンガー構造を有する、ドープされたシリコン基板を使用した。
【０１４２】
インジウム前駆体からなる配合物（１−メトキシ−２−プロパノール中の［Ｉｎ5（μ5−Ｏ）（μ3−ＯiＰｒ）4（μ2−ＯiＰｒ）4（ＯiＰｒ）5］の５質量％溶液）を回転塗布法（２０００ｒｐ／ｍ、３０秒間）を用いて酸化シリコン上に施した。
【０１４３】
１〜２０ｎｍの層厚を有するＩｎ2Ｏ3半導体層（第１の金属酸化物層）への前記前駆体層の変換を、
ａ．ＵＶ架橋（１０分間のＵＶ処理）、続いて
ｂ．熱処理（空気中で３５０℃で１時間）により
行なった。
【０１４４】
引続き、有機溶剤中の金属酸化物前駆体または前駆体混合物からなるさらなる配合物を、回転塗布法を用いてＩｎ2Ｏ3半導体層上へ施した。第２の金属酸化物層への前記前駆体層の変換を
ｃ．ＵＶ架橋（１０分間のＵＶ処理）、続いて
ｄ．熱処理（空気中で３５０℃で１時間）により
行なった。
【０１４５】
前記電荷キャリア移動度およびオンセットシフト（Ｏｎｓｅｔ−Ｓｈｉｆｔ）を、第１のＩｎ2Ｏ3金属酸化物層と第２の金属酸化物層における様々な金属酸化物／金属酸化物の組合せとの様々な組合せに対して測定した。その際に、僅かなオンセットシフトは、半導体の電気的安定性が高いことを示す。
【０１４６】
前記オンセットシフトを測定するために使用されるストレスパラメーターは、次のとおりであった：ＵDS＝１０ＶおよびＵGS＝−２０Ｖ（負バイアスストレス試験）。大気ガスの影響を排除するために、不活性条件（Ｎ2）下で安定性のための前記測定を実施した。
【０１４７】
【表１】
2015501529.tif 000005
【０１４８】
この結果は、第２の金属酸化物層を薄手の半導電性の第１の金属酸化物層上に形成させることによって、電気的ストレスに対する安定性が達成されるが、同時に電荷キャリア移動度が減少されることがないことを示す。
【０１４９】
例２：比較例（金属原子の混入）
この比較例を例１と同様に実施したが、今度は、第２の金属酸化物層が第１の金属酸化物層上に形成されることはなかった。その代わりに、インジウム前駆体を含有する第１の液相に様々な量の亜鉛前駆体を混和した。１つの金属酸化物層だけを有する半導体の電荷キャリア移動度を試験した。第１の液相中の既に数パーセントの亜鉛前駆体は、電荷キャリア移動度の激しい低下をまねくことが判明した（図３参照）。
【符号の説明】
【０１５０】
１０  半導体素子、  ２０  基板、  ３０  ゲート電極、  ４０  誘電体層、  ５０  活性の半導電性の金属酸化物層、  ６０  接点電極位置、  ７０  活性の半導電性の第１の金属酸化物層
【図１ａ）】
2015501529.tif 000006
【図１ｂ）】
2015501529.tif 000007
【図１ｃ）】
2015501529.tif 000008
【図１ｄ）】
2015501529.tif 000009
【図２ａ）】
2015501529.tif 000010
【図２ｂ）】
2015501529.tif 000011
【図２ｃ）】
2015501529.tif 000012
【図２ｄ）】
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【図３】
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【国際調査報告】
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