(57)【要約】基板は、基板材料上に付与された少なくとも１つの半導体層を有し、この基板において、半導体層は不活性マトリックス材料を有し、この中に無機半導体材料が粒子形状で埋め込まれる。基板材料上に少なくとも１つの半導体材料が付与される基板を製作する方法であって、（ａ）不活性マトリックス材料を提供する工程と、（ｂ）パウダー形状の無機半導体材料と、不活性材料とを混合する工程と、（ｃ）該マトリックス材料を含む混合物を、該基板材料に提供する工程と、（ｄ）マトリックス材料を固化する工程であって、該半導体無機材料は、該マトリックス材料の中に埋め込まれる、工程と、を包含する、方法も提供される。
2004515081.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板材料上に少なくとも１つの半導体層が設けられた基板であって、
該半導体層は、不活性マトリックス材料を有し、該不活性マトリックス材料の中に無機半導体材料が粒子形状で埋め込まれる、基板。
【請求項２】
前記無機半導体材料は、ケイ素、炭化ケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、リン化インジウム、セレン化カドミウム、またはこれらの混合物等からなる群より選択される、請求項１に記載の基板。
【請求項３】
前記無機半導体材料は、１００μｍ〜１０ｎｍの粒度を有する、請求項１または２に記載の基板。
【請求項４】
前記半導体層は、該半導体層の全体積に対して２０〜９０体積パーセントの無機半導体材料含量を有する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の基板。
【請求項５】
前記マトリックス材料は、有機ポリマー、無機材料、または該有機ポリマーと該無機材料との混合物である、請求項１〜４のいずれか１つに記載の基板。
【請求項６】
前記有機ポリマーは、エポキシ樹脂、アクリレート、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリスチレンおよびポリアルキレンからなる群より選択される、請求項５に記載の基板。
【請求項７】
前記無機マトリックス材料は、無機セラミック材料である、請求項５に記載の基板。
【請求項８】
前記マトリックス材料は、有機半導体材料をさらに含む、請求項１〜７のいずれか１つに記載の基板。
【請求項９】
前記基板材料は、紙、プラスチック薄膜、セラミック、ガラス、シリカゲルプレート、さらなる金属、プラスチックでコーティングされた金属、インジウム−錫酸化物、導電性基板材料または半導電性基板材料からなる群より選択される、請求項１〜８のいずれか１つに記載の基板。
【請求項１０】
請求項１〜９に記載の基板を有する電子素子。
【請求項１１】
前記電子素子は、ダイオードおよびトランジスタである、請求項１０に記載の電子素子。
【請求項１２】
請求項１１に記載の少なくとも１つの電子素子を有する、電子回路。
【請求項１３】
半導体材料に対して不活性のマトリックス材料、およびパウダー形状無機半導体材料を含む、印刷可能な組成物。
【請求項１４】
水性の液体、有機液体、少なくとも２つの有機液体の混合物または有機液体水性液体の混合物ベースである、請求項１３に記載の印刷可能な組成物。
【請求項１５】
前記不活性マトリックス材料は、前記液体中に分散して存在する、請求項１４に記載の印刷可能な組成物。
【請求項１６】
前記不活性マトリックス材料は、前記液体中に溶解されている、請求項１４に記載の印刷可能な組成物。
【請求項１７】
前記不活性マトリックス材料は、無機セラミック材料、有機ポリマー、または該無機セラミック材料と該有機ポリマーとの混合物である、請求項１３〜１６のいずれか１つに記載の印刷可能な組成物。
【請求項１８】
前記有機ポリマーは、エポキシ樹脂、アクリレート、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリスチレンおよびポリアルキレンからなる群より選択される、請求項１７に記載の印刷可能な組成物。
【請求項１９】
前記無機半導体材料は、ケイ素、炭化ケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、リン化インジウム、セレン化カドミウム、またはこれらの混合物等からなる群より選択される、請求項１３〜１８のいずれか１つの印刷可能な組成物。
【請求項２０】
基板材料上に少なくとも１つの半導体材料が付与される基板を製作する方法であって、
（ａ）不活性マトリックス材料を提供する工程と、
（ｂ）パウダー形状の無機半導体材料と、不活性材料とを混合する工程と、
（ｃ）該マトリックス材料を含む混合物を、該基板材料に提供する工程と、
（ｄ）マトリックス材料を固化する工程であって、該半導体無機材料は、該マトリックス材料の中に埋め込まれる、工程と、
を包含する、方法。
【請求項２１】
工程（ｂ）において、パウダー形状の無機半導体材料が、均質な懸濁液が形成されるまで、前記不活性マトリックス材料中で懸濁され、
工程（ｃ）において、該マトリックス材料を含む該懸濁液が前記基板材料上に付与される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
工程（ａ）において、前記不活性マトリックス材料が液体中に提供され、
工程（ｂ）において、前記パウダー形状の無機半導体材料が、該液体中で懸濁される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
工程（ａ）において、前記不活性マトリックス材料は、前記液体中で溶解される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
工程（ａ）において、前記不活性マトリックス材料は、前記液体中で懸濁される、請求項２２に記載の方法。
【請求項２５】
前記液体は、水性の液体、有機液体、少なくとも２つの有機液体の混合物または有機液体と水性液体との混合物である、請求項２２〜２４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２６】
工程（ｂ）において生成された混合物または懸濁液は、適切な印刷デバイスまたは噴霧デバイスに移送される、請求項２０〜２５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２７】
工程（ｄ）において、前記マトリックス材料を含む前記液体は除去される、請求項２２〜２５のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２８】
前記液体は、ＩＲ照射および／または真空中での乾燥によって除去される、請求項２７に記載の方法。
【請求項２９】
前記不活性マトリックス材料は有機ポリマーであり、硬化することによって固化される、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記無機半導体材料は、１００μｍ〜１０ｎｍの粒度を有する、請求項２０〜２９のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３１】
前記基板材料は、紙、プラスチック薄膜、セラミック、ガラス、シリカゲルプレート、さらなる金属、プラスチックでコーティングされた金属、インジウム−錫酸化物、導電性基板材料または半導電性基板材料からなる群より選択される、請求項２０〜３０のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３２】
前記混合物または前記懸濁液は、印刷法によって前記基板上に付与される、請求項２０〜３１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項３３】
印刷法として、パッド印刷、スクリーン印刷、ステンシル印刷、インクジェット印刷、オフセット印刷またはレーザ印刷が用いられる、請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
基板材料上に少なくとも１つの半導体材料が付与される基板を製作する方法であって、
（ａ）不活性マトリックス材料を提供する工程と、
（ｂ）該マトリックス材料を該基板材料上に付与する工程と、
（ｃ）パウダー形状の無機半導体材料を、該不活性マトリックス材料中で均質な懸濁液が形成されるまで懸濁させる工程であって、該半導体無機材料は、該マトリックス材料の中に埋め込まれる、工程と、
を包含する、方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、半導体層を有する基板、この基板を有する電子素子、少なくとも１つのこのような電子素子を有する電子回路、印刷可能な組成物、および半導体基板を製作する方法に関する。
【０００２】
マイクロチップの半導体（活性）素子は、通常、ケイ素またはゲルマニウムといった、高純度の無機半導体基板／材料の完全な単結晶を含む。この素子の機能性は、基板のｎ型ドーピングまたはｐ型ドーピングによって生成された、異なった半導体層またはドメイン間の電気的界面特性に基づく。しかしながら、この目的に合わせたドーピングは、フォトレジストを用いた基板のパターニングを含む、労力とコストを伴うリソグラフィマスキングプロセス、リソグラフィエッチングプロセス、およびイオン注入プロセスを必要とする。しかしながら、このようにして製作された素子は、製作方法が労力とコストを伴うため、素子の価格が優先される用途には適切でない。
【０００３】
半導体の製作において、労力とコストを伴うドーピング措置を行わなくても十分であり得る、半導体基板およびそれを基板とする素子を製作する１つの可能性は、ポリビニルカルバゾール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ−ｐ−フェニレンおよびポリ−パラ−フェニルビニリデン（ＰＰＶ）等の有機半導体ポリマーを使用することである。ＰＣＴ出願ＷＯ９９／３９３７３号またはＷＯ９９／１９９００号に記載されるように、ｎ導電型およびｐ導電型として使用可能な有機半導体ポリマーが有機溶剤中で溶解され、これらの混合物が、従来のインクジェット印刷技術（Ｔｉｎｔｅｎｓｔｒａｈｌｄｒｕｃｋ−Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅ）を用いて、層ごとに基板上に印刷されることによって、このような有機半導体ポリマーベースの基板が製作され得る。しかしながら、このような有機ポリマーの使用において不利であるのは、特に、このポリマーの導電性および電荷キャリアの移動度が小さく、製作が比較的高価であり、環境の影響に対するドーピングされた材料の安定性が低いことである。従って、このポリマーは、特に、半導体素子および／または回路の低価格用途には適切でない。
【０００４】
さらに、ドイツ公開公報ＤＥ　１９８　５４　９３８号およびＤＥ　１９９　０５　６９４号から、第１の層、第２の層およびこれらの層の間に位置する中間層を有する素子が公知である。この場合、中間層の中に、第１の材料および／または第２の材料が含まれ、さらに、第１の材料および／または第２の材料とは異なる導電性を有する少なくとも１つの物質がコロイド状に溶解されている。
【０００５】
ドイツ公開公報ＤＥ１９５　０２　５４１号から、発光物質を有するエレクトロルミネッセントシステムが公知である。この場合、有機スペーサを介して互いに接続される、ナノ範囲の粒度を有する無機粒子の発光物質が形成される。
【０００６】
欧州特許出願ＥＰ０　７７７　２７９号は、微粒子の無機ナノ粒子を含む、エレクトロルミネッセント構成の中間層を記載する。
【０００７】
さらに、ＰＣＴ出願ＷＯ　００／２０９１６号から、ナノ粒子ベースの電気的、化学的および機械的構造が公知である。
【０００８】
「Ｔｈｉｎ　Ｓｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ」３４９（１９９９年）、１０５〜１０９ページから、ＣｄＳおよびポリアニリンを含む複合層の付着および特性が公知である。「Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ」７４（１９９９年）、第１６号、２２６２〜２２６４ページにおいて、ポリマー内に含まれるシクロトリガラザン（Ｃｙｃｌｏｔｒｉｇａｌｌａｚａｎ）およびナノ粒子のフォトルミネセンスをインサイチュで熱分解することによるアモルファスＧａＮナノ粒子の合成が記載される。「Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ」７０（１９９７年）、１８、２３３５〜２３３７ページにおいて、ポリマーネットワークにおけるＺｎＳ：Ｃｕナノ結晶のフォトルミネセンスおよびエレクトロルミネセンスが研究される。
【０００９】
本明細書中にて、以下の刊行物が引用される。
【００１０】
［１］　ＷＯ　９９／３９３７３号
［２］　ＷＯ　９９／１９９００号
［３］　ＤＥ　１９８　５４　９３８号
［４］　ＤＥ　１９９　０５　６９４号
［５］　ＤＥ　１９５　０２　５４１号
［６］　ＥＰ　０　７７７　２７９号
［７］　ＷＯ　００／２０９１６号
［８］　Ｐｅｔｈｋａｒらによる「Ｔｈｉｎ　Ｓｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ」３４９（１９９９年）、１０５〜１０９ページ
［９］　Ｙａｎｇらによる「Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ」７４（１９９９年）、１６、２２６２〜２２６４ページ
［１０］　Ｈｕａｎｇらによる「Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ」７０（１９９７年）、１８、２３３５〜２３３７ページ
［１１］　Ｆｒａｎｃｋ／Ｂｉｅｄｅｒｂｉｃｋらによる「Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆ−Ｋｏｍｐｅｎｄｉｕｍ」第２版、１９８８年、Ｖｏｇｅｌ−Ｂｕｃｈｖｅｒｌａｇ　Ｗｕｅｒｚｂｕｒｇ、ＩＳＢＮ３−８０２３−０１３５−８、８〜１０ページ、１１０〜１６３ページ
従って、本発明は、簡単かつ低コストで製作され得る半導体基板および電子素子を提供するということを課題とする。
【００１１】
この課題は、独立請求項に記載の特徴を有する半導体基板および電子素子によって解決される。このような基板は、基板材料上に少なくとも１つの半導体層が設けられる基板であり、この半導体層は不活性のマトリックス材料を有し、無機半導体材料がこの材料の中に粒子の形態で埋め込まれる。電子素子は、前に定義された基板を有する素子である。
【００１２】
電子回路は、少なくとも１つのこのような素子と共に構成された回路である。
【００１３】
従って、本発明は、マイクロチップのような素子の半導体の機能性のために、無機半導体（すなわち、バルク材料として）の非損傷固体（多結晶材料、単結晶）とは異なった（ｎ型およびｐ型）半導体層を形成することを必要とせず、半導体特性を獲得するために必要とされる電荷の移動を、マトリックス内で互いに懸濁される粒子を介して行い得るという認識に基づく。ここで、この半導体は、多結晶シリコン基板のものと比較可能である質および性能を有する。
【００１４】
この基板とならんで、本発明は、基板材料上に少なくとも１つの半導体材料が付与される基板を製作するために、（ａ）不活性マトリックス材料を提供する工程と、（ｂ）パウダー形状の無機半導体材料と、不活性材料とを混合する工程と、（ｃ）マトリックス材料を含む混合物を基板材料上に付与する工程と、（ｄ）マトリックス材料を固化させる工程であり、半導体無機材料がマトリックス材料内に埋め込まれる、工程とを包含する方法をさらに提供する。
【００１５】
本発明において、各公知の無機半導体材料が用いられ得る。しかしながら、特に、コスト上の理由から、本発明において、好適には、ケイ素、炭化ケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、リン化インジウム、セレン化カドミウム、またはこれらの混合物等、一般的な半導体材料が用いられる。特に好適な材料は多結晶シリコンであり、これは、特に、ゾーン溶融にてシリコン単結晶を製作する際に生じる廃棄物として生成され、かつ無機半導体材料として用いるために、ここで、細断されるだけでよい。半導体材料は、ドーピングされていてもよく、またはドーピングされていなくてもよい。従って、本発明は、従来の半導体製造工程から生成された廃棄物を再利用するという実に巧みな方法をとる。上述の材料のさらなる利点は、そのもろさであり、これは、基板を製作するために通常必要とされる細断プロセスを容易にする。
【００１６】
ここで用いられる無機半導体材料の粒度は、通常、１００μｍ〜１０ｎｍ、好適には、５０μｍ〜０．１μｍまたは０．０５μｍである。しかしながら、この粒度は、この範囲に限定されない。むしろ、本発明において、その粒子が所望の半導体特性を獲得するために十分な電荷の移動をもたらし得る限りにおいて、一方で、比較的大きい粒子が用いられ得る。他方、その粒子が、（例えば、いわゆる量子ドットに当てはまる）量子力学的効果が現れることによって、半導体特性に不利な影響を及ぼさない限り、比較的小さい粒子を用いることもまた可能である。
【００１７】
基板の半導体層における無機半導体材料の含有量（占有度）は、半導体層の体積全体に対して、それぞれ、約２０〜約９０体積パーセント、好適には、約３０〜約７０体積パーセントである。従って、半導体層において、約８０〜約１０体積パーセント、好適には、およそ７０〜３０体積パーセントの量の、存在する可能性があるさらなる構成要素を含むマトリックス材料が存在する。無機半導体材料のそれぞれの占有度は、特に、電荷キャリアの所望の移動度に依存する。半導体層の占有度６２と電荷キャリアの移動度６１（ｃｍ２／Ｖ・ｓ）との間に、通常、Ｓ字状または類似の性質の関係６３（図６を参照）が生じるので、無機半導体材料を有する所望の占有度は、一連の簡単な測定によって求められ得る。電荷キャリアの移動度は、意外にも非常に大きい。従って、ここに記載される層は、電界効果トランジスタ構成において、通常、１０−１〜１・１０４ｃｍ２／Ｖ・ｓの範囲の移動度を示す。以下に記載される用途のほとんどについて、１．５ｃｍ２／Ｖ・ｓの移動度で十分である。
【００１８】
ここで、開示された基板は、温度作用、紫外線照射、高塩濃度等といった環境の影響に対する半導体層の化学的および物理的耐性が高いという点で特徴付けられる。従って、半導体層の電気特性は、温度試験および／または塩水噴霧試験の後でも保持される。基板への付着性が点検される、いわゆるテープ試験（Ｔａｐｅ−Ｔｅｓｔ）において、半導体層は、離層を示さず、粒子のわずかな損失のみを示す。さらに、半導体層は、高い機械的磨耗耐性を示す。層の厚さは、非常に多様であり、通常、０．１μｍ〜約２００μｍ、好適には、１μｍ〜５μｍの範囲である。
【００１９】
本発明との関連で用いられる不活性マトリックス材料は、原理的に、それ自体は導電性でないすべての材料であり、かつ無機の粒子を固体の状態にて埋め込み、その際、固体半導体における状態と同様に、粒子の粒界にて生じる半導体効果を介して進行する電荷の移動を妨げないすべての材料である。不活性マトリックス材料として、ここで、有機ポリマー（ポリマー材料）、無機材料およびこれらの混合物が用いられ得る。
【００２０】
例えば、Ｆｒａｎｃｋ／Ｂｉｅｄｅｒｂｉｃｋによる「Ｋｕｎｓｔｓｔｏｆｆ−Ｋｏｍｐｅｎｄｉｕｍ」第２版、１９８８年、Ｖｏｇｅｌ−Ｂｕｃｈｖｅｒｌａｇ　Ｗｕｅｒｚｂｕｒｇ、ＩＳＢＮ３−８０２３−０１３５−８、８〜１０、１１０〜１６３ページにおいて記載されるように、例えば、有機ポリマー材料は、あらゆる種類の、エポキシド樹脂といった一般的な誘電性合成樹脂、ポリエチレン樹脂またはポリプロピレン樹脂といったポリアルキレン、ポリスチレン、ポリウレタン、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリチアゾール、ポリエーテル、ポリエーテルケトン、ポリアクリレート、ポリテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、１ポリカーボネート、および他の公知のこのようなプラスチックである。さらに、天然または生ゴムラテックスといった天然のポリマー材料もまた有機ポリマー材料として用いられ得る。ここで使用可能なポリマー材料は、この場合、ホモポリマー、コポリマーおよびポリマーとコポリマーとの混合物、いわゆるポリマーブレンドであり得る。ここで用いられるポリマー材料という概念は、ポリマー最終生成物と並んで、その対応するプレポリマーも含む。
【００２１】
ここで用いられる有機ポリマーは、好適には、乾燥および硬化し得る材料、好適には、ポリスチレン、エポキシ樹脂、ポリアルキレン、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリアクリレートといったＩＲおよび／またはＵＶ硬化型ポリマーである。
【００２２】
本発明において用いられ得る無機マトリックス材料は、好適には、無機セラミック材料である。ここで、不活性マトリックス材料として用いられ得る無機セラミック材料とは、まず、陶器製品、セラミック製品、陶磁器または磁器製品を製造するために用いられる原料と理解される。このような材料の例は、カオリンまたはイライトといったケイ酸および粘土鉱物、例えば、大量の水晶、雲母または砂を含む、低純度のセラミック粘土である。本発明との関連で、例えば、磁器製品を製作する際に、同様に、原材料として用いられる水晶または蛍石といったフラクシング剤またはリーニング剤（Ｆｌｉｅｓｓ−ｏｄｅｒ　Ｍａｇｅｒｕｎｇｓｍｉｔｔｅｌ）が、同様にセラミック材料として理解される。ここで使用可能なセラミック材料のさらなる群は、通常、約２００℃〜４００℃またはこれを越えるか越えない程度の低い融解点である点で特徴付けられる、いわゆる「グリーン　セラミック（Ｇｒｅｅｎ　Ｃｅｒａｍｉｃｓ）」、および、例えば、ＡｌｌｉｅｄＳｉｇｎａｌＴＭ社のＡｃｃｕｇｌａｓｓＴＭといったスピンオンガラス材料（Ｓｐｉｎ−ｏｎ−Ｇｌａｓｓ　Ｍａｔｅｒｉａｌｉｅｎ）として知られているセラミックである。
【００２３】
さらなる実施形態において、ここで記載される基板の半導体層は、補助半導体有機材料をマトリックス材料として含み得る。この材料は、有機半導体ポリマーであり得る。このようなポリマーの例として、ここで、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ−ｐ−フェニレン、ポリ−ｐ−フェニルビニリデンまたはポリピロルまたはフタロシアニンが挙げられる。同様に、ペンタセンまたはオリゴチオフェン（例えば、１〜１０のチオフェン単位、好適には、６のチオフェン単位を有する）等のモノマーまたは低分子補助（半導体）有機添加剤が、このような有機材料として含まれ得る。半導体層におけるこのような補助ポリマーおよび添加剤の量は、通常、約０．５〜２５体積パーセント、好適には、最大１０体積パーセントである。
【００２４】
本発明の有利な実施形態において、マトリックス材料は光を発する。
【００２５】
電気回路およびコンポーネントを製作する基板材料（支持体材料）として、本発明において、原理的に、半導体層が永久的に設けられ得る、すべての材料が用いられ得る。適切な基板材料の例は、紙、プラスチック薄膜、セラミック、ガラスまたはシリカゲルプレート、さらなる金属、あるいはプラスチックでコーティングされた金属等の絶縁体である。本発明の有利な実施形態において、導電性基板はトランスペアレントであり、例えば、インジウム酸化錫（ＩＴＯ）でコーティングされる。電気回路を製作するために、（それ自体、導電性および半導電性の）ｎ型ドーピングまたはｐ型ドーピングされたシリコン等の基板材料も用いられ得る。
【００２６】
ここで記載された半導体材料および基板を使用して、あらゆる任意の電気素子およびあらゆる任意の回路を製作することが可能である。そのような素子の例は、トランジスタ、ダイオード、光ダイオードであり、これらは、それ自体、マイクロチップ内で、光ダイオードベースのディスプレイ、ソーラセル、受動素子等に応用される。好適には、本発明の素子において、ここで記載される層の接触接続によりすべての半導体接合が形成される（例えば、図２〜図４を参照）。半導体接合とは、ここで、例えば、ｎ型ドーピング領域とｐ型ドーピング領域といった、異なった導電型のドーピングを有する半導体間、ならびに、例えば、ｎ型ドーピング領域とｎ＋型ドーピング領域といった、同じ導電型の、異なったドーパント濃度を有する領域間の接合と理解される。ここで開示された素子における半導体接合の実施形態は、接触抵抗が低く、遮断／導通比率（「オン／オフ−比率」）が良好であるという利点を有する。
【００２７】
半導体層を用いて製作される素子の性能は、上述の達成可能な電荷キャリアの移動度に基づいて、通常、従来の素子の性能に全く劣らない。所望ならば、電子素子および半導体回路の電気的特性は、好適には、１５０℃〜７００℃の範囲の温度の、好適には、プラスチック材料の場合、１５０℃〜４００℃の範囲の温度の、追加的な焼き戻し調整（Ｔｅｍｐｅｒ）工程／焼結（Ｓｉｎｔｅｒ）工程によって改善される。
【００２８】
ここで説明されたように、製作された素子は、多様な適用領域を有する。これらの素子は、製作コストが低いため、好適には、識別符号表示技術（Ｋｅｎｎｚｅｉｃｈｎｕｎｇｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅ）において、例えば、ロジスティックスおよびセキュリティ目的のために、特に、製品の販売量を多くし、および／または低価格にするために、製品を電気的に符号表示する場合に用いられる。
【００２９】
例示的用途は、ここで、バーコードの代用または補助、電子切手、電子値札または電子保存期限表示札、非接触で情報交換するトランスポンダー原理に従って機能する遠隔で応答可能なセキュリティ機能、または他の用途である。本発明による素子が大量に適用されるさらなる好適な領域は、あまり高い要求がなされないスマートカードの一部である。これは、例えば、ディスプレイドライブまたはアクティブセキュリティ機能である。
【００３０】
本発明のさらなる素子は、基板および電子素子を製作するために用いられ得る印刷可能な組成物（調整物）を示す。なぜなら、この構成は、半導体材料に対して不活性のマトリックス材料およびパウダー形状の無機半導体材料を含むからである。
【００３１】
このような印刷可能な組成物は、ここで、溶融可能なマトリックス材料およびその中に分散された無機半導体粒子のみを含み得る。このような適切な溶融可能マトリックス材料の例は、ポリスチレン等の熱可塑性プラスチック、または「グリーン　セラミック」等の無機マトリックス材料であり、これらは、融解点が低いという点で特徴付けられる。このような組成物の具体的な例は、ポリスチレンパウダーおよびｐ導電型シリコン粒子の混合物（製作実施例１を参照）であり、加熱されたノズルにより基板材料上に付与される（製作実施例１のように溶液として散布（ａｕｓｂｒｉｎｇｅｎ）される代わりに）。別の例は、多結晶シリコン等の無機半導体材料からなる粒子で充填／混合されるホットメルト接着剤（Ｈｅｉｓｓｋｌｅｂｅｒ）である。
【００３２】
さらに、本発明において用いられた印刷可能な調合は、インクジェット技術に公知のインクおよび着色剤に基づき得るので、この印刷可能な調合物は、以下において、インクまたは着色剤とも呼ばれる。
【００３３】
この印刷可能な組成物は、水性の液体、有機液体、少なくとも２つの有機液体の混合物または有機液体水性液体混合物ベースである。この液体は、溶剤として働き得るので、不活性マトリックス材料は、組成物中で、分散または溶解された状態であり得る。無機マトリックス材料は、好適には、インク中に分散物として存在するが、水性溶液中または有機溶液中でも溶解されて存在し得る。溶解された無機マトリックス材料の例は（オルト）ケイ酸ナトリウムである。これは、酸を添加することによって硬化され、次に、水分が抜け出す状態の調整工程において焼結され得る。
【００３４】
有機マトリックス材料は、溶解された形態か、または分散された形態にて存在し得る。
【００３５】
有機ポリマーをマトリックス材料として用いる場合、この分散は、対応するベースとなるモノマーの重合が液相中で直接的に行われる一次分散（例えば、アクリレートにおいて用いられる乳化重合）、およびすでに予め生成されたポリマーが存在する二次分散であり得る。このような、二次分散は、例えば、ポリウレタンまたはポリビニルエーテルの場合に用いられる。分散媒として、ここで、印刷可能な水性および非水性の分散媒が同様に利用され得る。それぞれの分散媒の選択は、特に、選択されたポリマー材料および所望の付与方法／印刷方法に依存する。例えば、適切な分散媒は、すべてのタイプの界面活性剤である。
【００３６】
好適な実施形態において、マトリックス材料として利用される有機ポリマーはインク中に溶解される。有機溶剤として、本発明において、原理的に、すべてのポリマー／プラスチックについて公知のすべての有機溶剤および溶解混合物が用いられ得る。これらは、例えば、テトラヒドロフラン、塩化メチレン、クロロホルム、Ｎ−メチルピロリドン、キシロール、γ−ブチロラクトン、メトキシプロピルアセテート、エチルラクテート、酢酸エチルエステルまたはシクロヘキサノンである。
【００３７】
不活性マトリックス材料および無機半導体材料は、印刷可能な組成物中に存在し、好適には、この印刷可能な組成物を用いて製作された基板の半導体層（単数または複数）が、溶剤を除去した後、乾燥された層の全体積に関して、２０〜９０体積パーセントの無機半導体材料の含有量を有するような量である。
【００３８】
ここで記載されるインク／着色剤は、さらに、印刷助剤、ならびにポリマーマトリックス材料の重合および硬化のために、場合によっては必要とされる公知の触媒および補助剤（チキソトロピー調整剤、粘度調整剤、腐蝕防止剤）を含み得る。
【００３９】
印刷助剤とは、ここで、インクを基板上に付与する、すなわち、印刷工程それ自体を改善することを支援する結合、ならびに基板上のマトリックスの均一な分布を促す物質と理解される。このような助剤は、インク中に、通常、ほんのわずかに、すなわち、一般に、３体積パーセント未満含まれる。
【００４０】
上述の結合とならんで、本発明の印刷可能な調合物は、さらに、まだ、プラスチック技術において一般的な、安定剤、耐老化剤（Ａｌｔｅｒｕｎｇｓｍｉｔｔｅｌ等の添加剤を含み得る。
【００４１】
開示されたインクは、好適には、基板材料上に、少なくとも１つの半導体材料が付与される基板を製作する、請求項に記載される方法と共に用いられる。
【００４２】
第１の方法は、（ａ）不活性マトリックス材料を提供する工程と、（ｂ）パウダー形状の、無機半導体材料と不活性マトリックス材料とを、好適には、均質な混合物が形成されるまで混合する工程と、（ｃ）混合物を基板材料上に付与する工程と、（ｄ）マトリックス材料を固化する工程であって、無機半導体材料が半導体材料内に埋め込まれる、工程とを包含する。
【００４３】
この方法の好適な実施形態において、工程（ｂ）において生じる混合物は、（均質な）懸濁液である。従って、この実施形態の場合、方法の際に、工程（ｂ）において、パウダー形状の無機半導体材料を、不活性マトリックス材料中で（均質）な懸濁液ができるまで懸濁し、工程（ｃ）において、マトリックス材料を含む懸濁液が基板材料上に付与される。
【００４４】
工程（ａ）および（ｂ）における提供および混合は、不活性マトリックス材料が、固体の形態で（例えば、パウダー形状または顆粒の形態で）提供され、その後、パウダー形状の無機半導体材料がこれに付与され、続いて、混合物が均質に粉砕されるように実行される。従って、その後、固体の、パウダー形状（固形物）の混合物が生じる。このような手順は、例えば、ポリスチレンを不活性マトリックス材料として使用する場合にも可能である。さらなる例は、無機半導体材料を含む粒子で満たされるホットメルト接着剤−顆粒等のプラスチック材料である。一般的に、このようなホットメルト接着剤は、低融点の熱可塑性プラスチック、すなわち、融点が、好適には、約１５０℃以下のプラスチックである。
【００４５】
しかしながら、工程（ａ）における不活性マトリックス材料の提供は、例えば、不活性マトリックス材料が融解されることによっても行われ得る。適切な溶融可能マトリックス材料の例は、ポリスチレン、または上述の「グリーン　セラミック」等の無機マトリックス材料等のプラスチックである。この手順の場合、その後、工程（ｂ）において、パウダー形状の無機半導体材料（例えば、多結晶シリコン）が融解物の中に混合されることによって懸濁液が生成され得る。
【００４６】
工程（ｃ）における不活性マトリックス材料および不活性半導体材料からの混合物または懸濁液の付与は、工程（ｂ）にて流動可能な形態になっていない場合、上述の手順にて、混合物または懸濁液が加熱され、従って、流動／印刷可能にされることによって行われ得る。
【００４７】
上述の製作方法の好適な実施形態において、方法工程（ａ）において、液体内に不活性マトリックスが提供される（含まれる）。次に、この実施形態の場合、工程（ｂ）において、パウダー形状の無機半導電性材料が、液体内で均質な懸濁液になるまで懸濁される。この均質な懸濁液は、マトリックス材料および半導電性材料を含む。
【００４８】
無機半導電性材料、および不活性マトリックス材料を含む液体からの懸濁液の生成は、本発明において、十分な均質化（一緒に粉砕すること）が達成されている限り、すべての任意の公知の態様（すなわち、例えば、混合技術／攪拌技術）で行われ得る。
【００４９】
基板材料に付与するために、工程（ｂ）において生成された懸濁液は、好適には、適切な印刷デバイスまたは噴霧デバイスの中に移送される。付与は、同様に、すべての公知およびこのために適切な方法によって行われ得る。従って、この目的のために、例えば、その他の場合、筐体技術（Ｇｅｈａｅｕｓｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅ）でシールドを生成するために用いられる、金属インク用の噴霧法が水性および／または有機溶剤ベースで用いられ得る。
【００５０】
好適には、ここで、パッド印刷法（Ｔａｍｐｏｎｄｒｕｃｋｖｅｒｆａｈｒｅｎ）、スクリーン印刷法（Ｓｉｅｂｄｒｕｃｋｖｅｒｆａｈｒｅｎ）、ステンシル印刷法（Ｓｃｈａｂｌｏｎｅｎｄｒｕｃｋｖｅｒｆａｈｒｅｎ）または一般的なインクジェット印刷法が用いられる。なぜなら、特に、これらの方法を用いることによって、少なくとも１２００ｄｐｉ（２０μｍ）の解像度が問題なく達成され得、これは、本発明による印刷された回路の上述の用途のために十分である。
【００５１】
本発明にてさらに用いられ得る印刷法は、オフセット印刷である。オフセット印刷は、混ざり合い難い２つの液相（乳濁液）を必要とし、ここで、第１の液相が、例えば、水相であり得、第２の液相は、不活性マトリックス材料および粒子形状の無機半導体材料を含む有機相であり得る。これらの両方は、オフセット印刷の場合、まず、親水および疎水領域で構造化された印刷版に転写され、これによって、両方の相が（互いに）分離される。次に、このように生成された構造は、ここで用いられる基板材料上に的確に転写され得る。
【００５２】
ここで、記載された印刷可能な組成物が、固形パウダー形状の混合物、例えば、パウダー形状のｎ型のシリコン半導体またはｐ型のシリコン半導体と顆粒状／パウダー形状のプラスチックとの混合物として存在する場合、さらに、組成物を付与するために、すなわち印刷法としてレーザ印刷が用いられ得る。なぜなら、この組成物は、レーザ印刷用の従来のトナーに対応するからである。このようなレーザ印刷法により、同様に、１２００ｄｐｉよりも大きい解像度が達成され得る。
【００５３】
上述のように、支持体材料上に付与されたマトリックス材料は、通常、マトリックス材料を含む液体を除去することによって固化される。ここで、液体が、好適には、乾燥させることによって除去される。乾燥は、好適には、赤外線（ＩＲ）を照射することによって行われる。なぜなら、この照射は、一方で、基板を大量生産する際に容易に実行可能であり、他方、エポキシ樹脂等の熱硬化型の有機ポリマー材料（プラスチック）を使用する場合、同時にマトリックス材料の硬化が促されおよびこれが引き起こされる。しかしながら、用いられるマトリックス材料のタイプに依存して、他の公知の乾燥法および固化法（硬化法）もまた用いられ得る。例えば、乾燥は、さらに、真空中で、すなわち、真空技術によって行われ得る。ＵＶ硬化型プラスチックを使用する場合、硬化は、好適には、ＵＶ照射によって行われる。
【００５４】
上述の方法の代わりとして、基板材料上に少なくとも１つの半導電性材料が付与された基板は、
（ａ）不活性マトリックス材料を提供する工程と、
（ｂ）マトリックス材料を基板材料に付与する工程と、
（ｃ）パウダー形状の、無機半導電性材料を、不活性マトリックス材料内で均質な懸濁液が形成されるまで懸濁させ、この懸濁液において、半導電性の無機材料がマトリックス材料の中に埋め込まれる、工程とを包含する方法によって得られ得る。
【００５５】
このような方法は、例えば、不活性マトリックス材料として、ポリスチレン、ポリエチレンまたはポリプロピレンといった熱可塑性プラスチックが用いられ、熱可塑性材料が、例えば、融解物として基板材料上に付与され、その後、工程（ｃ）における懸濁液が、無機半導体の粒子がマトリックス材料の中にローラを用いて圧入（ｅｉｎｗａｌｚｅｎ）されることによって行われる。この方法は、特に、基板と半導電層との間での境界層の形成に関して特に有利である。なぜなら、半導体粒子は、半導体層の上部領域においてのみ埋め込まれ、従って、基板材料に直接的に隣接する領域が非導電性の状態で保持されることを可能にするからである。
【００５６】
この方法は、さらに、工程（ｄ）としてマトリックス材料を基板材料上で固化する工程を包含し得る。
【００５７】
ここで記載される方法を用いて、半導体基板は、半導体層が、所望の基板材料上に任意の（幾何学的）構成で付与されることによって、任意にパターニングされ得る。複数の重なり合う半導体層を有する基板、すなわち、多層基板、またはます目／格子形状に構成された層が問題なく実現され得る。パターニングのための「印刷レイアウト」は、上述の方法の場合、容易に変更され得る。
【００５８】
本発明の例示の実施形態は、以下の図および実施例にてさらに説明される。
【００５９】
実施例１
本実施例は、図１による基板を示す。ここで、図１Ａおよび図１Ｂは、基板１０の断面図を示す。ここで、支持体材料１１上に、１つまたは２つの半導体層１２、１３が設けられる。図１Ｃにおいて、不活性マトリックス材料を含む半導体層１２、およびこの層の中に分散された無機半導体材料が模式的に示される。
【００６０】
実施例２
本実施例は、製作実施例１により製作され、図２において表されるダイオード２０を示す。このダイオードは、第１の半導体層２１および第２の半導体層２２を有する。第１の半導体層において、ｐ導電型の粒子形状シリコンがポリスチレンマトリックスに埋め込まれ、第２の半導体層において、ｎ導電型の粒子形状シリコンがポリアクリル酸マトリックスに埋め込まれる。ここで、層２２は、一方で、第１の層２１に対して垂直に、他方、（接触面を拡大するために）第１の層２１上に構成される。さらに、ダイオード２０の場合、層２１と層２２とが、市販のＣｕ／Ａｇインク２３を用いて接触接続される。
【００６１】
実施例３
本実施例は、図３による金属−酸化物−半導体−電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を示す。
【００６２】
図３ＡによるＭＯＳＦＥＴ３０において、基板材料３１上に、２つの層３２および３３が設けられる。２つの層３２および３３は、ｎ導電型のパウダー形状半導体材料を含み、この半導体材料は、不活性マトリックス材料内で分散される。層３４は、不活性マトリックス材料内に埋め込まれたｐ導電型半導体材料を含む。層３４は、２つの層３２と３３との間に設けられ、両方の層と接触する。層３４は、ＭＯＳＦＥＴのチャネル領域として機能する。層３４上に、酸化物層３５が設けられる。この酸化物層上に金属ゲート３６が位置する。酸化物層３５は、従来のＭＯＳＦＥＴにて用いられるような酸化物層であり得る。しかしながら、層３５は、好適には、誘電プラスチックまたはスピンオンガラス材料といった印刷可能な材料を含む層であるので、従来のＭＯＳＦＥＴと類似のコンポーネント３０が形成される。この金属ゲートは、例えば、印刷可能なＣｕ／Ａｇインクである。
【００６３】
図３Ｂおよび図３Ｃ（図３Ｂは平面図、図３Ｃは断面図を示す）によるＭＯＳＦＥＴに対応する素子３００において、基板材料３１０は、銅インクが金属ゲート３６０として上に位置する、銅でパターニングされた導体プレート（支持材料はＦＲ４）であり、その上に、ＭＯＳＦＥＴの酸化物に相当する印刷されたプラスチック誘電体３５０、不活性マトリックス材料内に分散されるｐ導電型パウダー形状半導体材料を含む２つの層３２０および３３０、ならびに不活性マトリックス材料に埋め込まれたｎ導電型半導体材料を含む層３４０が設けられる。
【００６４】
さらなる素子３０１は、図３Ｄに示される。この素子において、基板材料３１０は、同様に、銅でパターニングされた従来の導体プレートであり、銅のパターニング自体は、金属ゲート３６０である。この上に、印刷されたプラスチック誘電体３５０、純粋なケイ素またはゲルマニウムといったドーピングされない（不活性の）半導体３７０、ならびにＣｕ／Ａｇインクを含む２つの層３８０および３９０が位置する。
【００６５】
実施例４
本実施例は、図４によるプレーナバイポーラトランジスタ４０を示す。このバイポーラトランジスタ４０は、支持体材料４１上に、まず、不活性マトリックス材料を含むｎ型半導体層４２、および不活性ｎ型半導体粒子、ならびに、不活性マトリックス材料に埋め込まれた不活性ｎ型半導体粒子を含み、同様にｎ型半導体の第２の層４３を備える。層４２は、トランジスタのコレクタである。第２の層４２上、またはその層内に、層４４が設けられ、この層において、無機ｐ型半導体が不活性マトリックス材料に埋め込まれる。層４４は、トランジスタのベースをなす。バイポーラトランジスタ４０は、さらに、関連するエミッタ端子およびベース端子を有する、必要なエミッタ電極４５およびベース電極４６、ならびに保護層４７を備える。
【００６６】
実施例５
本実施例は、図５による光ダイオード５０を示す。ここで、図５Ａは、光ダイオード５０の断面図を示す。この断面図において、基板材料として、ｎ型ドーピングされたヒ化ガリウム単結晶５１が用いられ、この上に、半導体層５２が設けられる。半導体層５２の中に、分散された形態で埋め込まれる無機半導体材料は、ヒ化ガリウムであり、亜鉛（Ｚｎ）でドーピングされる。亜鉛でドーピングすることによって、層５２は、一方で、ｐ導電型であり、他方、Ｚｎドーピングは、ダイオードの形成を引き起こす。単結晶５１および層５２が、例えば、Ｃｕ／Ａｇインク５３を用いて接触接続された後、このダイオードは、９００ｎｍの波長で発光する。従って、図５Ａによるダイオード５０は、同時に、基板材料自体が半導体材料である基板の例である。
【００６７】
図５Ｂは、ダイオード５０の断面図を示す。このダイオードにおいて、支持体材料５１上に、まず、不活性マトリックス材料にヒ化ガリウムが埋め込まれた第１の半導体層５２が設けられ、その後、亜鉛でドーピングされた、ヒ化ガリウムを含む粒子が埋め込まれた第２の半導体層５３が設けられる。Ｃｕ／Ａｇインク５４と接触した後、このダイオード５０は、同様に、９００ｎｍ波長の赤外線を発光する。
【００６８】
製作実施例１
本製作実施例１は、請求の範囲で記載された製作法を説明する。
【００６９】
水性ポリアクリル酸性溶液（３５重量パーセント）中で、ｎ導電型シリコン（平均粒径５μｍ）が攪拌され、均質な懸濁液（ｎ型インク）から、２００μｍ幅および１ｍｍ長さのトラック２１が、ステンスルマスクによって、基板材料としてのポリエチレンナフタレート薄膜上に印刷され、次に、３０分間、真空中にて６０℃で乾燥される。その後、ポリスチレン溶液（溶剤キシロール）中で、ｐ導電型シリコン（平均粒径５μｍ）が攪拌され、そこから得られたｐ型インクは、ｎ導電型トラックに対して垂直の構成で印刷され、ＩＲラジエータの下で、３０秒間乾燥される（出力１０００Ｗ）。ｎ導電型トラックおよびｐ導電型トラックの各端部は、市販のＣｕ／Ａｇインク２３を用いて接触接続される。このように製作されたダイオードには、１００ｍＡの負荷がかけられ得る。逆電圧は１００Ｖである。
【００７０】
製作実施例２
本製作実施例は、本発明のコンポーネントの例としてダイオードの製作方法を説明し、このダイオードの特性を明らかにする。
【００７１】
まず、マトリックス材料としての有機ポリマーおよび無機半導体粒子を含む溶液が生成される。このために、６ｇのポリスチレンおよび２４ｇのｎ型ドーピングされたシリコンが７０ｍｌのキシロール中で溶解および懸濁される。これは、懸濁液が、まず、集中的に１０時間振り混ぜられ、次に、超音波バス内で２０分間均質化されることによって行われる。用いられたｎ型ドーピングされたシリコンは、平均的に、ｒ＝４Ωｃｍの特定の電気抵抗を有する。粒子の９９％は、１５μｍ未満の粒度を有する（図７Ｂを参照：粒度分布７０６が粒径７０８の形態にてμｍで、それぞれの粒径を有する粒子の累積された体積パーセント７０７に対してプロットされる）。
【００７２】
ダイオード構造７００を製作するために、まず、シリコンウェハ７０１の裏面全体に１００ｎｍのパラジウムがスパッタリングされて、このように生じたパラジウム層７０２を用いて、明確なオーム接点を生成する。次に、上面上に、ｎ型ドーピングされたシリコンを含む懸濁液が１０００回転数／分で回転され、ホットプレート上で１００℃および２３０℃で５分ずつ乾燥される。ここで、６８μｍ厚さの層７０３が、半導体粒子７０４が中に埋め込まれた電気的に不活性のマトリックス材料から得られる。この層７０３上に、シャドーマスクにより、再び、層７０５が１００ｎｍのパラジウムからスパッタリングされる。シャドーマスクは、２ｍｍの直径を有する円形領域を規定する。
【００７３】
このようにして、ｎ型ドーピングされたシリコンウェハ７０１およびｐ型ドーピングされたシリコンウェハ７０１を用いて、本発明による２つのダイオード構造７００が得られる。両方のダイオードのうち、電流／電圧特性曲線（Ｉ／Ｕ特性曲線）がプロットされる。ｐ導電型シリコンウェハを用いて製作されたダイオード構造のＩ／Ｕ特性曲線７１０は、ここで、明確なｐ−ｎ接合を示す。ｎ型シリコンからのウェハを用いて形成されたダイオード構造のＩ／Ｕ特性曲線７１１は、対称的である。オーム特性の偏差は、粒子間の電荷移動のエネルギー障壁によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【図１Ａ】
図１Ａは、本発明の基板の断面図を示す。
【図１Ｂ】
図１Ｂは、本発明の基板の断面図を示す。
【図１Ｃ】
図１Ｃは、本明細書中に記載される半導体層の模式図を示す。
【図２】
図２は、製作実施例１により製作されたダイオードを示す。
【図３Ａ】
図３Ａは、本発明のＭＯＳ（金属−酸化物−半導体）−電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を示す。
【図３Ｂ】
図３Ｂは、本発明のＭＯＳ（金属−酸化物−半導体）−電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を示す。
【図３Ｃ】
図３Ｃは、本発明のＭＯＳ（金属−酸化物−半導体）−電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を示す。
【図３Ｄ】
図３Ｄは、本発明のＭＯＳ（金属−酸化物−半導体）−電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を示す。
【図４】
図４は、バイポーラトランジスタを示す。
【図５Ａ】
図５Ａは、光ダイオードを示す。
【図５Ｂ】
図５Ｂは、光ダイオードを示す。
【図６】
図６は、層における無機の半導体材料の占有度の機能としてプロットされる、基板の半導体層内の電荷キャリアの移動度の例示および模式図を示す。
【図７Ａ】
図７Ａは、製作実施例２により製作された、本発明によるダイオードを示す。
【図７Ｂ】
図７Ｂは、製作実施例２により製作された、ダイオードの半導体層に埋め込まれたシリコン粒子の粒度分布を示す。
【図７Ｃ】
図７Ｃは、製作実施例２により製作された、ダイオードの電流−電圧特性曲線を示す。
【符号の説明】
１０　　　　　基板
１１　　　　　支持体材料
１２　　　　　半導体層
１３　　　　　半導体層
２０　　　　　ダイオード
２１　　　　　半導体層
２２　　　　　半導体層
２３　　　　　Ｃｕ／Ａｇインク
３０　　　　　ＭＯＳＦＥＴ
３１　　　　　基板材料
３２　　　　　ｎ型半導体層
３３　　　　　ｎ型半導体層
３４　　　　　ｐ型半導体層
３５　　　　　酸化物層
３６　　　　　金属ゲート
３００　　　　ＭＯＳＦＥＴに対応する素子
３０１　　　　素子
３１０　　　　基板材料
３２０　　　　ｐ型半導体層
３３０　　　　ｐ型半導体層
３４０　　　　ｎ型半導体層
３５０　　　　プラスチック誘電体
３６０　　　　金属ゲート
３７０　　　　ドーピングされない（真性）半導体
３８０　　　　Ｃｕ／Ａｇインクからの層
３９０　　　　Ｃｕ／Ａｇインクからの層
４０　　　　　プレーナバイポーラトランジスタ
４１　　　　　支持体材料
４２　　　　　ｎ型半導体層（コレクタ）
４３　　　　　ｎ型半導体層
４４　　　　　ｐ型半導体層（ベース）
４５　　　　　エミッタ電極
４６　　　　　ベース電極
４７　　　　　保護層
５０　　　　　光ダイオード
５１　　　　　ｎ型ドーピングされたヒ化ガリウム単結晶
５２　　　　　半導体層
５３　　　　　Ｃｕ／Ａｇインク
５４　　　　　Ｃｕ／Ａｇインク
６１　　　　　電荷キャリアの移動度
６２　　　　　占有度
６３　　　　　電荷キャリアの占有度と移動度との関係
７００　　　　ダイオード
７０１　　　　シリコンウェハ
７０２　　　　パラジウム層
７０３　　　　不活性マトリックス材料を含む層
７０４　　　　半導体粒子
７０５　　　　パラジウム層
７０６　　　　粒度分布
７０７　　　　体積パーセント
７０８　　　　粒径
７１０　　　　ｎ−ｎ型ダイオードの電流／電圧特性曲線
７１１　　　　ｐ−ｎ型ダイオードの電流／電圧特性曲線
７１３　　　　電位
７１４　　　　電流
【図６】
2004515081.tif 000003
【図７Ｂ】
2004515081.tif 000004
【図７Ｃ】
2004515081.tif 000005
【国際公開パンフレット】
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2004515081.tif 000046
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004515081.tif 000047
【手続補正書】
【提出日】平成15年3月4日(2003.3.4)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板材料を有し、かつ該基板材料上に半導体層が設けられた電子素子であって、該電子素子において、すべての半導体接合が半導体層により形成され、該半導体層は不活性マトリックス材料を有し、該不活性マトリックス材料の中に無機半導体材料が粒子形状で埋め込まれる、電子素子。
【請求項２】
前記無機半導体材料は、ケイ素、炭化ケイ素、ゲルマニウム、ヒ化ガリウム、窒化ガリウム、リン化インジウム、セレン化カドミウム、またはこれらの混合物からなる群より選択される、請求項１に記載の電子素子。
【請求項３】
前記無機半導体材料は、１００μｍ〜１０ｎｍの粒度を有する、請求項１または２に記載の電子素子。
【請求項４】
前記半導体層は、該半導体層の全体積に対して２０〜９０体積パーセントの無機半導体材料含量を有する、請求項１〜３のいずれか１つに記載の電子素子。
【請求項５】
前記マトリックス材料は、有機ポリマー、無機材料、または該有機ポリマーと該無機材料との混合物である、請求項１〜４のいずれか１つに記載の電子素子。
【請求項６】
前記有機ポリマーは、エポキシ樹脂、アクリレート、ポリイミド、ポリベンゾオキサゾール、ポリスチレンおよびポリアルキレンからなる群より選択される、請求項５に記載の電子素子。
【請求項７】
前記無機マトリックス材料は、無機セラミック材料である、請求項５に記載の電子素子。
【請求項８】
前記マトリックス材料は、有機半導体材料をさらに含む、請求項１〜７のいずれか１つに記載の電子素子。
【請求項９】
前記基板材料は、紙、プラスチック薄膜、セラミック、ガラス、シリカゲルプレート、さらなる金属、プラスチックでコーティングされた金属、インジウム−錫酸化物、導電性基板材料または半導電性基板材料からなる群より選択される、請求項１〜８のいずれか１つに記載の電子素子。
【請求項１０】
前記素子は、ダイオードまたはトランジスタである、請求項１〜９のいずれか１つに記載の電子素子。
【請求項１１】
トランジスタであって、該トランジスタのソース領域、ドレイン領域およびチャネル領域は、それぞれ、半導体層によって形成され、該半導体層は、マトリックス材料を有し、該マトリックス材料の中に無機半導体材料が粒子形状で埋め込まれる、請求項１０に記載の電子素子。
【請求項１２】
請求項１〜１１に記載の電子素子のうちの１つを有する電子回路。
【請求項１３】
基板材料上に半導体材料が付与される電子素子を製作する方法であって、該電子素子において、すべての半導体接合が半導体層により形成され、該半導体層は不活性マトリックス材料を有し、該不活性マトリックス材料の中に無機半導体材料が粒子形状で埋め込まれ、該方法において、半導体層の形成は、それぞれ、
（ａ）不活性マトリックス材料を提供する工程と、
（ｂ）パウダー形状の無機半導体材料と、不活性材料とを混合する工程と、
（ｃ）該マトリックス材料を含む混合物を、該基板材料に提供する工程と、
（ｄ）マトリックス材料を固化する工程であって、該半導体無機材料は、該マトリックス材料に埋め込まれる、工程と、
を包含する、方法。
【請求項１４】
工程（ｂ）において、パウダー形状の無機半導体材料が、均質な懸濁液が形成されるまで、前記不活性マトリックス材料中で懸濁され、
工程（ｃ）において、該マトリックス材料を含む該懸濁液が前記基板材料上に付与される、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
工程（ａ）において、前記不活性マトリックス材料が液体中に提供され、
工程（ｂ）において、前記パウダー形状の無機半導体材料が、該液体中で懸濁される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
工程（ａ）において、前記不活性マトリックス材料は、前記液体中で溶解される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
工程（ａ）において、前記不活性マトリックス材料は、前記液体中で懸濁される、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記液体は、水性の液体、有機液体、少なくとも２つの有機液体の混合物または有機液体と水性液体との混合物である、請求項１５〜１７のいずれか１つに記載の方法。
【請求項１９】
工程（ｂ）において生成された混合物または懸濁液は、適切な印刷デバイスまたは噴霧デバイスに移送される、請求項１５〜１８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２０】
工程（ｄ）において、前記マトリックス材料を含む前記液体は除去される、請求項１５〜１８のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２１】
前記液体は、ＩＲ照射および／または真空中での乾燥によって除去される、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記不活性マトリックス材料は有機ポリマーであり、硬化することによって固化される、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記無機半導体材料は、１００μｍ〜１０ｎｍの粒度を有する、請求項１３〜２２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２４】
前記基板材料は、紙、プラスチック薄膜、セラミック、ガラス、シリカゲルプレート、さらなる金属、プラスチックでコーティングされた金属、インジウム−錫酸化物、導電性基板材料または半導電性基板材料からなる群より選択される、請求項１３〜２２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２５】
前記混合物または前記懸濁液は、印刷法によって前記基板上に付与される、請求項１３〜２３のいずれか１つに記載の方法。
【請求項２６】
印刷法として、パッド印刷、スクリーン印刷、ステンシル印刷、インクジェット印刷、オフセット印刷またはレーザ印刷が用いられる、請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
基板材料上に半導体材料が付与される電子素子を製作する方法であって、該電子素子において、すべての半導体接合が半導体層により形成され、該半導体層は不活性マトリックス材料を有し、該不活性マトリックス材料の中に無機半導体材料が粒子形状で埋め込まれ、該方法において、半導体層の形成は、それぞれ、
（ａ）不活性マトリックス材料を提供する工程と、
（ｂ）該マトリックス材料を該基板材料上に付与する工程と、
（ｃ）パウダー形状の無機半導体材料を、該不活性マトリックス材料中で均質な懸濁液が形成されるまで懸濁させる工程であって、該半導体無機材料は、該マトリックス材料の中に埋め込まれる、工程と、
を包含する、方法。
【国際調査報告】
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