[发明专利]用于无机材料的选择区域沉积的有机硅氧烷材料

说明书

技术领域

本发明总的涉及在使用薄膜金属、金属氧化物材料等的原子层沉积 的方法中将所述材料选择区域沉积到基板上。具体而言，本发明涉及在 选择区域沉积中可用作沉积抑制剂的有机硅氧烷化合物。

背景技术

当今的电子器件要求电学或光学反应性物质的多层构图层，有时需 要在相对较大的基板上。电子器件，例如射频识别(RFID)标签、光伏 器件(photovoltaics)、光学和化学感应器等在它们的电路中均需要具 有一定程度的构图(patterning)。平板显示器，例如液晶显示器或电致发 光显示器(例如OLED)精确依赖于构图的连续层来形成背板中的薄膜 组件。这些组件包括电容器、晶体管和电源总线。为了提高性能和降低 成本，业界一直以来都在寻找材料沉积和层构图的新方法。

薄膜晶体管(TFT)可认为是众多薄膜组件的电子和制造方面的代 表。TFT广泛用作电子器件中的开关元件，这些电子器件例如是有源矩 阵液晶显示器，智能卡，以及各种其它的电子器件及其组件。薄膜晶体 管(TFT)是场效应晶体管(FET)的一种。最知名的FET的例子是 MOSFET(金属氧化物半导体-FET)，这是当今高速应用中常规的开关 元件。薄膜晶体管通常用在需要将晶体管贴附至基板的应用中。制造薄 膜晶体管的一个关键步骤包含将半导体沉积在基板上。目前，大多数薄 膜器件都是以真空沉积的无定形硅作为半导体来制备，而该半导体的构 图通过使用传统的照相平版印刷方法来实现。

无定形硅作为半导体用于TFT中仍然存在缺陷。在制造晶体管的过 程中，无定形硅的沉积需要相对困难或复杂的过程，例如通过等离子增 强的化学气相沉积和高温(通常为360℃)来获得足够的电气特性以满 足显示应用的需要。如此高的加工温度使得无法在由某些塑料制成的基 板上进行沉积，而在如柔性显示器这样的应用中却希望使用这类基板。

人们对在塑料或柔性基板上沉积薄膜半导体的兴趣不断增加，尤其 是因为这些支持体从机械性能上讲较坚固耐用，重量较轻，且可以更为 经济地制造，例如可使用辊至辊法制造。一种有用的柔性基板是聚对苯 二甲酸乙二醇酯。然而，这样的塑料限制器件的加工温度低于200℃。

尽管柔性基板具有潜在的优点，但在传统制造中使用传统的照相平 版印刷术时，塑料支持体仍存在许多问题，使之难以在从典型基板宽度 到一米或以上范围内对晶体管组件进行校正。传统的照相平版印刷方法 和设备严重受到基板的最大加工温度、耐溶剂性、尺寸稳定性、水、和 溶剂溶胀，以及那些所有塑料支持体通常不如玻璃的关键参数的影响，

人们有意利用成本较低的方法来进行沉积，这些方法不会产生与真 空加工和用照相平版印刷术构图相关的花费。在典型的真空加工中，为 了提供必要的环境，需要一个大的金属室和复杂的真空泵系统。在典型 的照相平版印刷系统中，在真空室中沉积的大部分材料会被除去。沉积 品和照相平版印刷品的成本费用高，并且无法使用易用的基于连续网的 系统。

在过去的十年里，有多种材料因作为无定形硅的潜在的替代品用于 薄膜晶体管的半导体沟道而受到关注。希望得到易于加工的半导体材 料，特别是那些能够通过相对简单的工艺就可施加至大面积上的半导体 材料。如果半导体材料可以在较低温度下沉积，则可使包括塑料在内的 较广范围的基板材料用于柔性电子器件。那些易于加工和易于构图的介 电材料对于实现低成本和制作柔性电子器件来说也是关键的。

发掘实用的无机半导体材料作为目前硅-基技术的替代也具有相当 大的研究前景。例如，已知金属氧化物半导体是由另外沉积有包括金属 如铝在内的掺杂元素的氧化锌、氧化铟、氧化镓铟锌、氧化锡、或氧化 镉构成。这类半导体材料为透明材料，对于特定应用而言有如下讨论的 额外优势。此外，金属氧化物电介质如氧化铝(Al₂O₃)和TiO₂可在实 际电子应用中以及光学应用中如干涉过滤器中得到应用。