JP2014510171A - 印刷可能な酸化アルミニウムインクの処方物 - Google Patents

Abstract

本発明は、Ａｌ_２Ｏ_３被覆または混合Ａｌ_２Ｏ_３ハイブリッド層を形成するための印刷可能なインクの使用に、およびまた対応するそれらの形成方法に関する。

Description

本発明は、Ａｌ_２Ｏ_３被覆または混合Ａｌ_２Ｏ_３ハイブリッド層の形成のための印刷可能なインクの使用に、およびその形成のための対応する方法に関する。

ゾル−ゲルに基づく層の合成は、それらのさまざまな潜在的な使用のため、工業的製造においてなお大きな重要性を獲得している。それゆえ、以下の機能層または表面の仕上げまたは修飾は、ゾル−ゲル技術により構築または実行することができる：
● 例えば光学コンポーネントなどのための、抗反射被覆
● 例えば鋼鉄などの、腐食保護被覆
● 引っかき保護シール
● 表面シール
● 表面の疎水化または親水化
● 膜または膜材料の合成
● 触媒用途のための支持材料の合成
● 焼結セラミックおよび焼結セラミックコンポーネントの前駆体

● 以下の特別な用途を有する電子およびミクロ電子工学コンポーネントの誘電体層、ここで所望の機能性の１つの形成は、特定の熱処理、例えばＯ_２、Ｎ_２、Ｏ_２／Ｎ_２および／またはフォーミングガス流などにおいてなどに関連付けられていてもよいが、そうである必要はない：
○ 集積回路の製造におけるスピンオンガラス（「ＳｏＧ」）
○ 集積回路の製造における個々のメタライゼーション平面の間の誘電体バッファ層（「孔質ＭＳＱ」）
○ プリント回路のための印刷可能な誘電体層、一般的に印刷可能な電子機器および特に印刷可能な有機電子機器
○ 電気スイッチおよび回路のための印刷可能な誘電体層

● 拡散バリア層（WO 2009/118083 A2）
○ 一般的に半導体のための
○ 特にシリコンのための、および殊にシリコンウエハーのための、および特に結晶シリコン太陽電池の製造のための物のための

● 以下のものの特定の全領域および／または局所ドーピングのためのドーパント（例えばＢ、Ｇａ、Ｐ、Ａｓなど）の結合のためのマトリクス
○ 一般的に半導体
○ 特にシリコンおよび殊にシリコンウエハーのための、および特に結晶シリコン太陽電池の製造のための物のための
● 一般的に半導体表面のおよび特にシリコンの電気的不導体化

この一覧は、さまざまな潜在的な用途の選択を表すにすぎない。

文献から公知の多くのゾル−ゲル方法は、シリコンおよびそのアルコキシド（シロキサン）、さまざまな特性を有するネットワークを実現する特定の加水分解および縮合ならびにそこから派生して非常に容易に合成されることができる被覆の使用に基づき、平滑なおよび孔質の膜、ならびに粒子が埋め込まれた膜を製造することができる。

特にソーラーセクターにおける、使用のために、ゾル−ゲルに基づく層は、特別な要件を充足しなければならない。これらはまた、かかる層の製造のために用いることができる組成物の形成を考慮に入れるべきである。インクは、特に、必須の薄膜を製造するために、特に好適である。しかし、採用される合成および出発材料により製造される層が所望の基本的な特性を獲得するように、特別な要件によりインクの組成物は製造されるべきである：例えば毒性がない〜低いまたは適切な表面ぬれなど、使用のために有利な特性を有する好適な溶媒が選択されるべきである。さらに、腐食性アニオン（Ｃｌ⁻またはＮＯ_３ ⁻など）は、インクの潜在的な使用を大いに限定するので、インクに存在すべきではない。対応するインクは、例えば、使用される印刷および沈殿装置を腐食させ得るだけでなく、例えばかかる層が提供される太陽電池へと接続する際にはんだ接着の、所望されない様式でのちに腐食を促進させ、これにより結果として結晶シリコンソーラーモジュールの限定された長期安定性となる。

Yoldasと名称付けられた水性インクに加え、イオン的におよび立体的に安定化されたインクの多くの例が文献［１〜３］から公知である。

Oezer et al.［１］およびFelde et al.［２］は、立体的に／アニオン的に安定化されたゾルによる、シリコンウエハーまたはダイアモンド上への均質な膜の形成を記載する。アセチルアセトンのみで（ＨＮＯ_３なし）安定化されたゾルの場合における沈殿の発生は、Nass et al.［３］により調査されている。彼らはさらに、アルコール性アルミニウムアルコキシド溶液におけるアセト酢酸エチルの使用により加水分解を制御することができ、沈殿形成によるゾルの老朽化およびゲル化が生じなくなることを示している。

安定化および腐食性イオンの消失に加え、インクは、特に、拡散バリアとしての使用に好適であるべきであり、かつ不浸透性の層、つまりそれぞれの場合において用いられるドーパントによる拡散に対し不浸透性である層を形成できるべきである。さらに、インクの合成からそれらの使用が分断できるようにするために、インクは長期間にわたる貯蔵に際し安定であるべきである。イオン的に安定でないインクの場合、文献は通常、低度の長期安定性または孔質な層を結果として生じる安定化された粒子の形成を報告する。

アセト酢酸エチルまたはトリエタノールアミンを含むゾルのみが、粒子径を小さく維持したままでの十分に高度な長期安定性を呈する。一方ゾルは、水を添加せずに長期安定なゾルとして合成することができる。

Gonzales-Pena et al.［４］およびTadanaga et al.［６］は、トリエタノールアミンで修飾したＡＳＢは、加水分解に対し高度な安定性を有することを示した。さらに彼らは、ゲル構造からおよび溶液における調査から、不浸透性層が低度の分枝を有する良好に安定化された粒子により形成されることができるものと結論付けた。Mizushima et al.［５］およびTadanaga et al.［６］はさらに、アセト酢酸エチル修飾ＡＳＢゲルの加水分解および構造を調査した。アセト酢酸エチル修飾ゲルはある条件下で＞１０００ｈの長期安定性を、しかし幾分かより高度な水含量の場合においていくつかの場合において＜１ｈの非常に低度な安定性を呈し、このため標準の条件下では中程度に安定であると分類されうる。しかし、アルコール性ゾルはあまり良くない被覆特性を有するのみであるため、溶媒としてグリコールエーテル含むゾルが好ましい。Bahlawane［８］は、例えば、ジエチレングリコールモノエチルエーテルにおける酸化アルミニウムゾルの合成を記載するが、そうでなければ沈殿形成が恐らく生じるため、無水条件下においてである。室温条件（大気湿度）下の安定性はおそらく、相対的に疎水性の媒体により説明することができるであろう［４〜８］。

上述のおよび所望の特性はまた、いわゆるハイブリッドゾルにもまた適用する。ハイブリッドゾルはさまざまな前駆体から構築されるゾルを意味するものであり、ネットワーク形成を生じせしめることができる。一般的に、ここでまた使用されるのは、例においてもまた示されるとおり、アルコキシドである。しかし、好適な化合物は、全ての有機アルミニウム化合物であるかまたは、被覆がさまざまな金属酸化物の混合物から製造されるのであれば、酸性条件下、特に４〜５の範囲におけるｐＨにおける、水の存在下の対応する金属酸化物へと変換されることができる、対応する有機金属化合物である。好適なハイブリッド材料は、Ａｌ_２Ｏ_３および例えば、ホウ素、ガリウム、ケイ素、ゲルマニウム、亜鉛、スズ、硫黄、チタン、ジルコニウム、イットリウム、ニッケル、コバルト、鉄、セリウム、ニオブ、ヒ素、鉛および他の物の酸化物、水酸化物およびアルコキシドである。長期安定な、非イオン性の安定化された層に基づく、不浸透性の緻密層の形成の限定された特性はまた、そこに適用される。加えて、上述の元素の酸化物およびアルコキシドの三元および四元混合物に基づくハイブリッドゾルが可能である［９および１０］。

ゾル−ゲル反応に基づくＡｌ_２Ｏ_３インクのさらなる合成は無水媒体を含み、これにおいては制御条件下に置いてのみ長期貯蔵時間が実現可能であるが、均質な層の形成のために必要な、大気湿度の存在下における一定の加水分解にはむしろ好適ではなく、そして技術的な観点から実行し難い。

さらに、酸化アルミニウムハイブリッド材料の熱水合成は好適であるが、これらは被覆に好適なインクを生み出すものではない。

目的
さまざまなＳｉＯ_２層の潜在的な使用およびかかる層の特性を変化させるさまざまな方法があるが、被覆表面の新規のおよび改善された特性を生じせしめる匹敵する特性を有する利用可能な代替の被覆を有することができることが所望される。それゆえ本発明の目的は、この種の代替の層の製造方法を提供することおよび薄い障壁層または拡散層を製造するためのこの種の新規組成物の使用を促進することの両方である。

特性の実験および調査により、Ａｌ_２Ｏ_３を同様な様式で用いることができ、そして薄膜においてＳｉＯ_２などの表面へと適用できることが見出された。これらの実験により、Ａｌ_２Ｏ_３を使用することによりＳｉＯ_２層の大いに有望な置換を表明することもまた見出された。拡散障壁としてのおよび／またはゾル−ゲルベースのドーピング源のいずれかとしての上述の好適さに加え、Ａｌ_２Ｏ_３はまたその結晶性修飾の硬度のため、機械的保護層としての使用に好適である。

それゆえまた本発明の目的は、安定化作用を有するが、高度に腐食性でありかつ有用性に悪影響を及ぼす、例えば塩化物および硝酸などのアニオンを阻害するが、同時にゾルの長期安定性を保持する、安定化された、印刷可能な酸化アルミニウムゾルを開発することである。

本発明のさらなる目的は、不浸透性である、つまり拡散不浸透性または拡散抵抗性の、円滑な、非孔質層をシリコンウエハーの表面上に形成する、対応するアルミニウムゾルを開発することである。

本発明の主題
本発明の目的はＡｌ_２Ｏ_３被覆または混合Ａｌ_２Ｏ_３ハイブリッド層の形成のための、印刷可能な、立体的に安定化されたインクを使用することにより達成される。本発明によるインクは、Ａｌ_２Ｏ_３およびホウ素、ガリウム、ケイ素、ゲルマニウム、亜鉛、スズ、リン、チタン、ジルコニウム、イットリウム、ニッケル、コバルト、鉄、セリウム、ニオブ、ヒ素および鉛酸化物の群から選択される元素の１種または２種以上の酸化物の形成のための前駆体からなることができ、ここで該インクは対応する前駆体の導入により得られる。好ましいのは、少なくとも１種の疎水性成分および少なくとも１種の親水性成分との、および任意に少なくとも１種のキレート剤との混合により獲得される、立体的に安定化されたインクの使用である。さらに、これらのインクは好ましくは、１，３−シクロヘキサジオン、サリチル酸および構造的に関連する化合物の群から選択される少なくとも１種の疎水性成分、ならびにアセチルアセトン、ジヒドロキシ安息香酸およびトリヒドロキシ安息香酸の群から選択される少なくとも１種の中程度の親水性化合物またはその構造的に関連する化合物、キレート剤、例えばエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＥＴＰＡ）、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、エチレンジアミテトラメチレンホスホン酸（ＥＤＴＰＡ）またはジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸（ＤＥＴＰＰＡ）などあるいは構造的に関連する錯化剤または対応するキレート剤を含む。

これらの成分に加えて、用いられるインクは、低沸点のアルコールの群から選択される、好ましくはエタノールおよびイソプロパノールの群から選択される溶媒、および高沸点グリコールエーテルの群から選択される、好ましくはジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルおよびジエチレングリコールモノブチルエーテルの群から選択される少なくとも１種の高沸点アルコール、あるいはその混合物、および任意にアセトン、ＤＭＳＯ、スルホランおよび酢酸エチルの群から選択される極性溶媒、あるいは類似する極性溶媒を含む。特に好ましいのは、４〜５の範囲の、好ましくは４．５未満の酸性ｐＨを有し、および酸として、残渣のない乾燥を起こさせる１種または２種以上の有機酸を酸として含む対応するインクの、本発明による使用である。特に好ましいのは、加水分解のための水が、前駆体に対する水のモル比で１：１〜１：９、好ましくは１：１．５〜１：２．５の範囲で添加され、ここで固体含有量は０．５〜１０重量％の範囲、好ましくは１〜６重量％の範囲である、不浸透性の、均質な層の形成のためのこれらのインクの使用である。特に、これらのインクは、拡散障壁、印刷誘電体、電子的および電気的不導体化、反射防止層、摩耗に対する機械的保護層、または酸化または酸の作用に対する化学的保護層の製造のために用いることができる。他方、これらのインクは、半導体、好ましくはケイ素またはＡｌ_２Ｏ_３層の全領域および局所ドーピングのために好適である、単純およびポリマーホウ素および酸化リンおよびこれらのアルコキシドを含むハイブリッド材料の製造のための使用に有利に好適であり、これはＬＣＤ技術においてナトリウムおよびカリウム拡散障壁として作用する。本発明によるＡｌ_２Ｏ_３インクがホウ素ドープ層の製造に用いられる場合、５〜５５モル％の範囲の、好ましくは２０〜４５モル％の範囲の三酸化ホウ素含有量を有するハイブリッド層が得られるように、ゾル−ゲル組成物の組成が設定される。

本発明はまた、特に、単結晶または多結晶シリコンウエハー、サファイアウエハー、薄膜ソーラーモジュール、機能性材料（例えばＩＴＯ、ＦＴＯ、ＺＡＯ、ＩＺＯなど）で被覆されたガラス、非被覆ガラス、金属元素および合金上の、および微小電子機器において使用される他の材料上の、純粋な、残渣のないアモルファスＡｌ_２Ｏ_３層の製造方法であって、本発明によるインクの薄層の適用後、乾燥が３００〜１０００℃、好ましくは３００〜４５０℃で実行される前記方法に関する。ゾル−ゲルインクが適用される表面は疎水的にまたは親水的に仕上げられた（terminated）形態であり、インクの適用前に、好ましくはＨＦ溶液でのエッチングにより、または水での単純な洗浄により（すすぎ）、洗浄される。

１０００℃〜の温度での適用されたインクの乾燥および熱処理によりもはやアモルファス層のみを生じせしめないが、コランダムに匹敵する特性を有する硬質な、結晶層を製造する。

数分の乾燥時間にわたる、好ましくは５分未満にわたる、好適な量のインクの適用により、表面上に保護作用を有する、２０〜３００ｎｍの、好ましくは１００ｎｍ未満の範囲の層厚さを有するＡｌ_２Ｏ_３層を生じせしめる。インクの薄膜の適用後に３００〜５５０℃の範囲の温度で、好ましくは３５０〜５００℃の範囲の温度で乾燥を実行する場合、本発明による方法は好ましくは、純粋な、残渣のない、アモルファスの、構造化可能なＡｌ_２Ｏ_３層の製造を可能とする。構造化された様式で適用されることができるインクにより製造される対応する層は、ほとんどの無機鉱酸を用いて、しかし好ましくはＨＦおよびＨ_３ＰＯ_４により、および多くの有機酸、例えば酢酸、プロピオン酸などによりエッチングされ、次いで構造化されることができる。

乾燥および熱処理と組み合わせて４００℃未満の温度での本発明のゾル−ゲル法により、有機混入物質のない安定しかつ平滑な層を生じせしめる。

発明の詳細な説明
ＳｉＯ_２およびシラン末端シリコンウエハー表面に対して非常に良好なぬれおよび接着特性を有する、アルコール性およびポリオキシル化（polyoxylated）溶媒に基づく、４〜５の範囲の、好ましくは４．５未満の酸性ｐＨを有する、本発明による立体的に安定化されたＡｌ_２Ｏ_３インクは、均質な、不浸透性の、つまり拡散不浸透性の、層の形成のために、有利に採用することができる。

図１ａおよび１ｂにおいて、磨かれたシリコン（１００）ウエハー上の本発明により製造されたＡｌ_２Ｏ_３層の走査電子顕微鏡写真の形式で、この種の層を、および関連するＥＤＡ解析を、示す。

本発明による方法において乾燥が３００℃より上で実行される場合、有機不純物のないアモルファスＡｌ_２Ｏ_３層が形成する。これは、ラマン分光法により実証された。図２は、磨かれたシリコン（１００）ウエハー上の得られたＡｌ_２Ｏ_３層の温度依存性ラマン分析を示す。

インクとして本発明により用いられるアルミニウムゾルを形成するために、アルミニウムの対応するアルコキシドを用いることができる。これらは、アルミニウムトリエトキシド、アルミニウムトリイソプロポキシドおよびアルミニウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシドであることができる。代替的に、容易に溶解するアルミニウムの水酸化物および酸化物もまた、本目的のために用いることができる。

アルコキシドを、好適な溶媒混合物中に溶解させる。この溶媒混合物は、極性プロトン性溶媒およびまた非極性溶媒の両方で、およびその混合物で構成させ得る。既定の適用条件に加えておよび従って、溶媒混合物は、非極性溶媒の添加により、例えばぬれ挙動に関して、被覆の所望の条件および特性への広汎な限定内に対応させることができる。好適な極性プロトン性溶媒は、以下のものであることができる：

● 脂肪族、飽和および不飽和、単〜多塩基性、官能化および非官能化アルコール
○ 例えばメタノール、エタノール、プロパノール、ブタノール、アミルアルコール、プロパルギルアルコールおよび１０個以下のＣ原子（Ｃ≦１０）を有する同族体など
○ 例えばアルキル化された、任意の所望の程度の分枝を有する２級および３級アルコール、例えば、イソプロパノール、２−ブタノール、イソブタノール、ｔｅｒｔ−ブタノールおよびその同族体など、好ましくはイソプロパノールおよび２−ブタノール
○ 例えばグリコール、ピナコール、１，２−プロパンジオール、１，３−プロパンジオール、１，２，３−プロパントリオールおよびさらなる分枝同族体など
○ モノエタノールアミン、ジエタノールアミンおよびトリエタノールアミン

● グリコールエーテルおよび縮合グリコールエーテル、およびプロピレングリコールエーテルおよび縮合プロピレングリコールエーテル、ならびにその分枝同族体
○ メトキシエタノール、エトキシエタノール、プロポキシエタノール、ブトキシエタノール、ペントキシエタノールフェノキシエタノールおよび他の物など
○ ジエチレングリコール、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノプロピルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールモノペンチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジプロピルエーテル、ジエチレングリコールジブチルエーテル、ジエチレングリコールジペンチルエーテルおよび他の物
○ プロピレングリコール、メトキシ−２−プロパノール、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、フェノキシプロピレングリコールおよび他の物。

好適な極性非プロトン性溶媒は以下のものであることができる：
● ジメチルスルホキシド、スルホラン、１，４−じおきさん、１，３−ジオキサン、アセトン、アセチルアセトン、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド、エチルメチルケトン、ジエチルケトンおよび他の物。

アルミニウムアルコキシドを使用する場合、ゾルの合成は、アルミニウム核の加水分解およびその前縮合を達成するために、水に添加をさらに要する。必要とする水は、化学量論の下〜化学量論を超える量で添加することができる。化学量論の下の添加が好ましい。

アルミニウム核の加水分解に際し遊離されるアルコキシドは、有機酸および／または有機酸の混合物の添加により対応するアルコールへと変換される。酸または酸混合物は、４〜５の範囲の、好ましくは４．５未満のｐＨが達成されることができるように添加される。加えて、添加される酸および／または酸混合物は、前縮合およびそれとともに溶液中で加水分解されるアルミニウム核の架橋開始の触媒として作用する。

この目的に対し好適な有機酸は以下のものである：
○ ギ酸、酢酸、アセト酢酸、トリフルオロ酢酸、モノクロロ〜トリクロロ酢酸、フェノキシ酢酸、グリコール酸、ピルビン酸、グリオキシル酸、シュウ酸、プロピオン酸、クロロプロピオン酸、乳酸、β−ヒドロキシプロピオン酸、グリセリン酸、吉草酸、トリメチル酢酸、アクリル酸、メタクリル酸、ビニル酢酸、クロトン酸、イソクロトン酸、グリシンおよびさらにα−アミノ酸、β−アラニン、マロン酸、コハク酸、マレイン酸およびフマル酸、リンゴ酸、タルトロン酸、メソシュウ酸、アセチレンジカルボン酸、酒石酸、クエン酸、オキサロ酢酸、安息香酸、アルキル化およびハロゲン化、ニトロ化および水酸化安息香酸、例えばサリチル酸、およびさらに同族体、

アルミニウムゾルは、上述の有機酸および／またはその混合物により、または代替的に錯化および／またはキレート化添加物の特定の酸化により安定化されることができ、あるいはアルミニウムゾルの安定化はその添加により増加させることができる。用いることができるアルミニウムのための錯化剤は以下の物質であることができる：
● ニトリロ三酢酸、ニトリロトリス（メチレンホスホン酸）。エチレンジアミン四酢酸、エチレンジアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）、ジエチレングリコールジアミン四酢酸、ジエチレントリアミン五酢酸、ジエチレングリコールトリアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）、ジエチレンテトラアミンペンタキス（メチレンホスホン酸）、トリエチレンテトラアミン六酢酸、トリエチレンテトラアミンヘキサキス（メチレンホスホン酸）、シクロヘキサンジアミン四酢酸、シクロヘキサンジアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）、エチドロン酸、イミノ二酢酸、イミノビス（メチレンホスホン酸）、ヘキサメチレンジアミンテトラキス（メチレンホスホン酸）、ＭＩＤＡ、ＭＩＤＡＰＯ、ヒドロキシエチルイミノ二酢酸、ヒドロキシエチルエチレンジアミン四酢酸、トリメチレンジニトリロ四酢酸、２−ヒドロキシトリメチレンジニトリロ四酢酸、マルトール、エチルマルトール、イソマルトール、コウジ酸、ミモシン、ミモシン酸、ミモシンメチルエーテル、１，２−ジメチル−３−ヒドロキシ−４−ピリジノン、１，２−ジエチル−３−ヒドロキシ−４−ピリジノン、１−メチル−３−ヒドロキシ−４−ピリジノン、１−エチル−２−メチル−３−ヒドロキシ−４−ピリジノン、１−メチル−２−エチル−３−ヒドロキシ−４−ピリジノン、１−プロピル−３−ヒドロキシ−４−ピリジノン、３−ヒドロキシ−２−ピリジノン（複数）、３−ヒドロキシ−１−ピリジンチオン（複数）、３−ヒドロキシ−２−ピリジンチオン（複数）、乳酸、マレイン酸、Ｄ−グルコン酸、酒石酸、８−ヒドロキシキノリン、カテコール、１，８−ジヒドロキシナフタレン、２，６−ジヒドロキシナフタレン、ナフタル酸（ナフタレン−１，８−ジカルボン酸）、３，４−ジヒドロキシナフタレン、２−ヒドロキシ−１−ナフトエ酸、２−ヒドロキシ−３−ナフトエ酸、ドーパミン、Ｌ−ドーパ、デスフェラールまたはデスフェリフェリオキサミン−Ｂ、アセトンヒドロキサム酸、１プロピル−および１−ブチル−および１−ヘキシル−２−メチル−３−ヒドロキシ−４−ピリジノン、１−フェニル−および１−ｐ−トリル−および１−ｐ−メトキシフェニルおよび１−ｐ−ニトロフェニル−２−メチル−３−ヒドロキシ−４−ピリジノン、２−（２’−ヒドロキシフェニル）−２−オキサゾリン、２−（２’−ヒドロキシフェニル）−２−ベンゾオキサゾール、２，Ｘ−ジヒドロキシ安息香酸（ここで、Ｘ＝３，４，５．６）、他のアルキル化、ハロゲン化、ニトロ化２，Ｘ−ジヒドロキシ安息香酸、サリチル酸およびそのアルキル化、ハロゲン化およびニトロ化誘導体、例えば４−ニトロ−および５−ニトロ−サリチル酸、３，４−ジヒドロキシ安息香酸、他のアルキル化、ハロゲン化、ニトロ化３，４−ジヒドロキシ安息香酸、２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸、他のアルキル化、ハロゲン化、ニトロ化２，３，４−トリヒドロキシ安息香酸、２，３−ジヒドロキシテレフタル酸、他のアルキル化、ハロゲン化、ニトロ化２，３−ジヒドロキシテレフタル酸、モノ−、ジ−およびトリヒドロキシフタル酸、および他のそのアルキル化、ハロゲン化、ニトロ化誘導体、２−（３’、４’−ジヒドロキシフェニル）−３，４−ジヒドロ−２Ｈ−１−ベンゾピラン−３，５，７−トリオール（タンニンからの成分）、マロン酸、オキシ二酢酸、オキサロ酢酸、タルトロン酸、リンゴ酸、コハク酸、馬尿酸、グリコール酸、クエン酸、酒石酸、アセト酢酸、エタノールアミン（複数）、グリシン、アラニン、β−アラニン、アラニンヒドロキサム酸、α−アミノヒドロキサム酸、ロドトルル酸、１，１’，１’’−ニトリロ−２−プロパノール、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）グリシン、ビス（２−ヒドロキシエチル）イミノトリス（ヒドロキシメチル）メタン、Ｎ−（トリス（ヒドロキシメチル）メチル）グリシン、エチレンジアミンテトラ−２−プロパノール、Ｎ，Ｎ−ビス（２−ヒドロキシエチル）−２−アミノエタンスルホン酸、Ｎ−（トリス（ヒドロキシメチル）メチル）−２−アミノエタンスルホン酸、ペンタエリトリトール、Ｎ−ブチル−２，２’−イミノジエタノール、モノエタノールアミン、ジエタノールアミン、トリエタノールアミン、アセチルアセトン、１，３−シクロヘキサンジオン、およびさらなる置換（またはアルキル化、ハロゲン化、ニトロ化、スルホン化、カルボキシル化）類似体および上述の錯化およびキレート剤の誘導体、ならびにその塩、好ましくはアンモニウム塩、および

● Ａｌを配位させることができるさらなる錯化およびキレート剤。

さらに、さらなる添加剤は、例えば有利な表面張力、粘度または改善されたぬれおよび乾燥挙動ならびに改善された接着力であることができる、所望の特性の特定の設定のために、アルミニウムゾルに添加することができる。
かかる添加剤は、以下のものであることができる：
● 界面活性剤、ぬれおよび乾燥挙動に影響を与えるための界面活性化合物
● 乾燥特性に影響を与えるための消泡剤および澄泡剤、
● 粒子径分布、前縮合の程度、縮合、ぬれおよび乾燥挙動および印刷特性に影響を与えるための、さらなる高沸点および低沸点極性プロトン性および非プロトン性溶媒
● 粒子径分布、前縮合の程度、縮合、ぬれおよび乾燥挙動および印刷特性に影響を与えるための、さらなる高沸点および低沸点非極性溶媒
● レオロジー特性（構造粘度、チキソトロピー、流動限界、など）に影響を与えるためのポリマー、
● レオロジー特性に影響を与えるための粒子状添加剤、

● 乾燥後に生じる乾燥膜厚、およびその形態に影響を与えるための粒子状添加剤（例えば水酸化アルミニウムおよび酸化アルミニウム、二酸化ケイ素）、
● 乾燥フィルムの引っかき抵抗に影響を与えるための粒子状添加剤（例えば水酸化アルミニウムおよび酸化アルミニウム、二酸化ケイ素）、
● ハイブリッドゾルの形成のためのホウ素、ガリウム、ケイ素、ゲルマニウム、亜鉛、スズ、リン、チタン、ジルコニウム、イットリウム、ニッケル、コバルト、鉄、セリウム、ニオブ、ヒ素、鉛およびその他のものの酸化物、水酸化物、塩基性酸化物、アルコキシド、前縮合アルコキシド、
● 半導体、特にケイ素に対しドーピング作用を有する処方物の処方のための、ホウ素およびリンの特に単純およびポリマー酸化物、水酸化物、アルコキシド。

アルミニウムゾルは有利には印刷可能であり、さまざまな印刷方法によって、表面、好ましくはシリコンウエハー表面へと適用することができる。この種の印刷方法は、特に、以下のものである：
● スピンコートまたは浸漬被覆、ドロップキャスティング、カーテンまたはスロットダイ被覆、スクリーンまたはフレキソ印刷、グラビアまたはインクジェットまたはアエロゾルジェット印刷、オフセット印刷、ミクロ接触印刷、電気流体力学分配、ローラーまたはスプレー被覆、超音波スプレー被覆、パイプ噴射、レーザー転写印刷、パッド印刷、回転スクリーン印刷および他のもの。
この一覧は限定的であると考えられるべきではなく、そして本発明によるインクの印刷または選択的適用のためのさらなる方法が追加的に可能である。

これに関連して、それぞれの印刷および被覆方法は、印刷されるべきインクおよび／またはインクから生じるペーストの独自の要件を作り出すことはいうまでもない。ペーストの組成物から生じる、インクの例えば表面張力、粘度および全蒸気圧など、あるパラメーターは典型的にはそれぞれの印刷方法に対して典型的には個々に設定されるべきである。

例えば、金属産業における成分の製造においてなどの引っかき保護および腐食保護層の使用に加えて、印刷可能なインクおよびペーストは好ましくは、電子工学産業において、および特にここではミクロ電子工学、光起電性、ミクロ電子機械（ＭＥＭＳ）コンポーネントにおいて使用されることができる。これに関連する光起電性コンポーネントは、特に、太陽電池およびモジュールを意味するものとされる。電子工業産業における適用さらに、以下の領域において記載されるインクおよびペーストを用いることによりさらに可能であるが、これは例示の様式で記述されるが、包括的には羅列されていない：
薄膜太陽電池モジュールからの薄膜セルの製造、
有機太陽電池の製造、
印刷回路および有機エレクトロニクスの製造、
薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）、液晶（ＬＣＤ）、有機発光ダイオード（ＯＬＥＤ）および接触感知容量性および抵抗性センサーの技術に基づくディスプレイ素子の製造。

それゆえ本発明はまた、Ａｌ_２Ｏ_３被覆および混合Ａｌ_２Ｏ_３ハイブリッド層の形成のための印刷可能な、立体的に安定化されたインクを提供することにある。

好適なハイブリッド材料は、ホウ素、ガリウム、ケイ素、ゲルマニウム、亜鉛、スズ、リン、チタン、ジルコニウム、イットリウム、ニッケル、コバルト、鉄、セリウム、ニオブ、ヒ素および鉛元素の酸化物とのＡｌ_２Ｏ_３の混合物であり、ここでインクは対応する前駆体のインク液体への導入により得られる。ここでインクの立体的安定は、疎水性成分、例えば１，３−シクロヘキサジオン、サリチル酸およびその構造的関連物など、および中程度に親水性の成分、例えばアセチルアセトン、ジヒドロキシ安息香酸、トリヒドロキシ安息香酸およびその構造的関連物と、あるいはキレート剤、例えばエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＥＴＰＡ）、ニトロ酢酸（ＮＴＡ）、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸（ＥＤＴＰＡ）、ジエチレントリアミンペンタチレンホスホン酸（ＤＥＴＰＰＡ）および構造的に関連する錯化剤またはキレート剤と混合することにより達成される。

インクにおいて用いることができる溶媒は、少なくとも１種の低沸点アルコール、好ましくはエタノールまたはイソプロパノール、および高沸点グリコールエーテル、好ましくはジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルまたはジエチレングリコールモノブチルエーテルの混合物である。しかし、他の極性溶媒、例えばアセトン、ＤＭＳＯ、スルホランまたは酢酸エチルなどもまた用いることができる。インクの被覆特性は、その混合比により所望の基質へと一致させることができる。酸の添加により、好ましくはｐＨ４〜５の範囲の）、インクにおける酸性ｐＨを生じせしめる。ｐＨの調整に用いられる酸は、有機酸、好ましくは酢酸であることができ、これは残渣のない乾燥を引き起こす。

所望される不浸透性の、均質な層を形成するために、加水分解のための水が添加され、ここで前駆体に対する水のモル比は１：１〜１：９、好ましくは１：１．５〜１：２．５であるべきである。

本発明によるインクを調製するために、インクの固形物含量が０．５重量％〜１０重量％、好ましくは１重量％〜６重量％となるような比率で、層形成成分を用いる。

組成物の好適な形成により、この時間内において粘度、粒子径および被覆特性の変化が検出されない、＞３か月の貯蔵安定性を有するインクを生じせしめる。

乾燥が３００〜１０００℃の範囲の温度で、好ましくは３５０〜４５０℃の範囲で実行される、表面の被覆後のインクの残渣のない乾燥により、アモルファスのＡｌ_２Ｏ_３層を生じせしめる。好適な被覆において、乾燥は５分未満の時間内に生じ、好ましくは＜１００ｎｍの層厚さを生じさせる。より厚い層の製造のために、乾燥条件は層厚さの適用に相応して変化させなければならない。乾燥が１０００℃より高いいわゆる熱処理条件下で高温で実行される場合、コランダムに匹敵する構造を有する硬い、結晶層が形成する。５００℃より低い温度において、乾燥されたＡｌ_２Ｏ_３（ハイブリッド）層が形成し、これはほとんどの無機鉱酸を用いて、しかし好ましくはＨＦおよびＨ_３ＰＯ_４、および多くの有機酸、例えば酢酸、プロピオン酸などにより、エッチングすることができる。単純な構造化後の層を得ることもまた可能である。本発明によるインクでの被覆のための好適な基質は、単結晶性または多結晶性シリコンウエハー、特にＨＦまたはＲＣＡ洗浄ウエハー、あるいはまたサファイアウエハー、または薄膜太陽電池モジュール、機能性材料、例えばＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＺＯ、ＩＺＯあるいは同等などで被覆されたガラス、非被覆ガラス、特に自動車部門における、鋼元素および合金、およびミクロ電子工学において用いられる他の材料である。用いられる基質により、インクの使用により形成される層は、拡散障壁、印刷可能な誘電体、電気および電子不動態化、反射防止被覆、摩耗に対する機械的保護層、酸化または酸の作用に対する化学的保護層としての役割を果たすことができる。

この目的に対して用いられることができるゾル−ゲルインクおよび／またはペーストは、好ましくは２０〜３００ｎｍの範囲の層厚さを、特に好ましくは２０〜１００ｎｍの厚さを有する層を、生じせしめ、これにより半導体材料、好ましくはケイ素およびシリコンウエハーの、優良な電子表面不導態化が達成されるように、処方されるべきである。このようにして適用されそして乾燥された薄いＡｌ_２Ｏ_３層は、有利なことに既に、電荷担体寿命を増加させている。加えて、層の表面不導態化は、適用される層が３５０℃〜５５０℃で乾燥後に数分間、好ましくは〜１５分間、窒素雰囲気中および／またはフォーミングガス雰囲気中で熱処理される場合、再び大いに増加することが見出された。

本発明によるインクに基づく単純およびポリマー性ホウ素および酸化リンおよびそのアルコキシドを含むハイブリッド材料は、好ましくはケイ素の半導体の安価な全領域および局所ドーピングのために、正確には一般的に電気およびエレクトロニクス産業において、および特に太陽力発電産業において、特に具体的には結晶シリコン太陽電池およびソーラーモジュールの製造において用いることができる。本発明によるインクおよび／またはペーストは印刷可能であり、そして処方物およびそのレオロジー特性は、用いられるべき印刷技術のそれぞれの場合において必要とされる需要に対する広汎な限界内に適合させることができる。

シリコンウエハーのドーピングのためのＡｌ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３含有の印刷可能なインクを使用するに際し、好ましいのはＲＣＡまたは同等の洗浄順序で洗浄されたシリコンウエハーの使用である。ウエハー表面は、前もって親水性または疎水性状態へとされる。ウエハーの単純化された洗浄は、好ましくは、ＨＦ溶液およびエッチングにより実行される。ドーピング過程の後にウエハー上に残存する層は容易に除去されるか、または希釈ＨＦでのエッチングにより構造化の様式でエッチングされることができる。

本発明によるホウ素ドープ酸化アルミニウム被覆、つまり局所または全領域ドーピングでの被覆の製造のために、Ａｌ_２Ｏ_３／Ｂ_２Ｏ_３含有の印刷可能なインクおよび／またはペーストの使用をなすことができ、その結果、５〜５５モル％の範囲の、好ましくは２０〜４５モル％の範囲の三酸化二ホウ素のモル比となる。

このようにして調製されたＡｌ_２Ｏ_３は、ＬＣＤ技術におけるナトリウムおよびカリウム拡散障壁として用いることができる。ここでディスプレイのカバーガラス上のＡｌ_２Ｏ_３の薄層はカバーガラスから液晶相へのイオンの拡散を防ぐことができ、ＬＣＤの寿命をかなり増加させることができる。

図面および図表：
図１は磨かれたシリコン（１００）ウエハー上に得られた均質なＡｌ_２Ｏ_３層の走査電子顕微鏡写真である。

図２は形成されたＡｌ_２Ｏ_３層の温度依存性Ｒａｍａｎ分析を示すグラフである。

図３はインクジェット印刷によりアルミニウムゾルで印刷された例７による磨かれたシリコン（１００）ウエハーピースの走査電子顕微鏡写真（ａ）および関連するＥＤＸ分析の曲線を示すグラフ（ｂ）である。

図４は例８によるアルミニウム／ジルコニウムゾルで印刷されたシリコン（１００）ウエハーピースの走査電子顕微鏡写真（ａ）および関連するＥＤＸ分析の曲線を示すグラフ（ｂ）である。

図５はインクジェット印刷によりアルミニウムゾルで印刷された例９によるシリコン（１００）ウエハー断片の走査電子顕微鏡写真である。

図６はインクジェット印刷によるアルミニウムゾルで例１０により印刷された、磨かれたシリコン（１００）ウエハーピースを示す図である。印刷された領域は様々な幅および様々なトラック間隔から構成される。

図７はスピンコートによりアルミニウムゾルで例１１により被覆された、磨かれたシリコン（１００）ウエハー断片の結果を示す図である。

図８は少数電荷担体密度の、正確には非被覆試料および９〜１７ｎｍの層厚さを有する例１２により酸化アルミニウムで被覆された試料の、関数としての測定された電荷担体寿命のプロットを示すグラフである。

図９は被覆シリコンウエハー（上部（ａ））および例１３による酸化アルミニウムで両面を被覆されたシリコンウエハー（下部（ｂ））の電荷担体寿命を示すグラフである。寿命は、被覆のために１００倍で増加した。

図１０は非被覆試料の（黄色、底部）、例１４による酸化アルミニウムで被覆された試料（マゼンタ、中央部）および化学的に不動態化された試料（青色、上部）のｎ−ドープＣｚウエハー試料の電荷担体寿命を示すグラフである。寿命は、この順序で（注入密度：１Ｅ＋１５）：６μｓ、〜１２０μｓおよび〜１０００μｓである。

図１１はｐ−ドープＣｚウエハー試料、正確には非被覆試料（黄色、底部）、例１５による酸化アルミニウムで被覆された試料（マゼンタ、中央部）および化学的に不動態化された試料（青色、上部）の電荷担体寿命を示すグラフである。寿命は、この順序で（注入密度：１Ｅ＋１５）：６μｓ、〜６５μｓおよび〜３００μｓである。

図１２はｐ−ドープＦＺウエハー試料、正確には非被覆試料（黄色、底部）、例１６による酸化アルミニウムで被覆した試料（マゼンタ、中央部）および化学的に不動態化された試料（青色、上部）のプロット化した電荷担体寿命を示すグラフである。寿命は、この順番で（注入密度：１Ｅ＋１５）：７μｓ、〜４００μｓおよび＞＞１０００μｓである。

図１３は０．１５の重量相対比率での例１７によるホウ素ドーピングインクの拡散プロファイルを示すグラフである（赤色カーブ：ウエハー表面の乾燥したインクへの曝露の結果としてのｐまたはホウ素ドーピング、青色カーブ；ｎまたはリンベースのドーピング）。試料の層抵抗は４６４Ω／平方である。

図１４は０．３の重量相対比率での例１７によるホウ素ドーピングインクの拡散プロファイルを示すグラフである（赤色カーブ：ウエハー表面の乾燥したインクへの曝露の結果としてのｐまたはホウ素ドーピング、青色カーブ：ｎまたはリンベースのドーピング）。試料の層抵抗は３２１Ω／平方である。

図１５は例１８によるホウ素ドーピングインクの拡散プロファイルを示すグラフである（赤色カーブ：ウエハー表面の乾燥インクへの曝露の結果としてのｐまたはホウ素ドーピング、青色カーブ：ｎまたはリンベースドーピング）。試料の層抵抗は６５Ω／平方である。

本明細書は、当業者が本発明を包括的に利用できるようにするものである。それゆえ、さらなる言及がなくても、当業者は上記の記載を最も広い範囲で利用することができるであろう。

不明瞭なものがある場合、引用された出版物および特許文献を参考すべきであることは言うまでもない。よって、これらの文献は本明細書の開示内容の一部分としてみなされる。

よりよい理解のためにおよび本発明を説明するために、本発明の保護範囲内にある２つの例を以下に述べる。これらの例はまた、可能な変化形を説明する役割を果たす。しかし、記載される本発明の本質は一般的に有効であるため、かかる例は本発明の保護する範囲をそれらのみへと減縮するにはふさわしくない。

さらに、当業者には、示される例においておよびまた本明細書の残りにおいて、組成物において存在する成分の量は常に、全体としての組成物に基づいて、１００重量％または１００モル％にまでのみ加算され、示されるパーセント範囲からより高い値が生じることができるとしても、これを超えることができないことは、言うまでもない。他に示されない限り、容量データで示される比率の場合を除き、％データは重量％またはモル％として考えられる。

例および明細書においてならびに特許請求の範囲において示される温度は、常に℃においてである。

例
例１：
５０ｍｌのイソプロパノール中の０．６ｇのアセチルアセトンをまず、１００ｍｌの丸底フラスコの中に導入する。２．５ｇのアルミニウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシドを溶液へと添加し、そして混合物を１０分間攪拌する。２．３ｇの酢酸を添加してブトキシドを中性化させそしてインクのｐＨを調整し、そして混合物を再び１０分攪拌する。１．２ｇの水を添加し、部分的に保護されたアルミニウムアルコキシドを加水分解し、そして溶液を１０分間攪拌しそして放置して熟成させる。約３時間後、溶液は濁り、約３日後に粘液性の沈殿が堆積する。沈殿は２５ｍｌの水の添加により溶解させることができる。しかし、得られた溶液はＨＦおよびＲＣＡ洗浄ウエハー上の両方において貧弱な被覆特性を有する。インクのぬれ挙動はこのようにして調製されたインクへの界面活性剤の添加により改善されたが、得られた層内に固体の蓄積が形成され、これはインク内の主要な凝縮物のミセル様安定化により示される。同じ結果がアセチルアセトンに対するアルミニウムの０．５〜３の混合比において得られるが、沈殿物を溶解させるのに必要な水の量は低減する。より多量の水がまた、クエン酸、シュウ酸およびアスコルビン酸での沈殿を溶解させるために必要とされる。

例２
５０ｍｌのメタノール中の０．６ｇのアセチルアセトンをまず、１００ｍｌの丸底フラスコ中に導入する。２．５ｇのアルミニウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシドを溶液へと添加し、混合物を１０分間攪拌する。２．３ｇの酢酸を添加して、ブトキシドを中性化してインクのｐＨを調整し、そして混合物を再び１０分間攪拌する。１．２ｇの水を添加し、部分的に保護されたアルミニウムアルコキシドを加水分解し、そして溶液を１０分間攪拌しそして放置して熟成させる。溶液中の固体含有量は６重量％へと増加させることができ、ここで対応する量の酢酸およびアセチルアセトンが用いられるべきである。溶液は数か月間安定であるが、メタノールは、さまざまな印刷法による適用に対しては好適であるためには、不適切な粘性を有する。メタノールのグリコールエーテルまたはイソプロパノールとの混合物の場合、沈殿形成は同じ条件下で数日以内に生じる。

例３
５０ｍｌのイソプロパノール中の０．８ｇのサリチル酸をまず、１００ｍｌの丸底フラスコ中に導入する。２．５ｇのアルミニウムｔｒｉ−ｓｅｃ−ブトキシドを添加し、そして混合物を１０分間攪拌する。２．３ｇの酢酸を添加し、ブトキシドを中性化しそしてインクのｐＨを調整し、そして混合物を再び１０分間攪拌する。１．２ｇの水を添加して部分的に保護されたアルミニウムアルコキシドを加水分解し、そして溶液を１０分間攪拌し、そして放置して熟成される。水の添加の直後に、濁った懸濁液が形成し、そこから沈殿のみが非常にゆっくりと堆積する（２０日の経過をかけて）。沈殿は水の添加によっても溶解させることができない。

例４：
２５ｍｌのイソプロパノールおよび２５ｍｌのジエチレングリコールモノエチルエーテル中の３ｇのサリチル酸および１ｇのアセチルアセトンをまず、１００ｍｌの丸底フラスコ中に導入する。４．９ｇのアルミニウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシドを溶液中へと添加し、そして混合物を１０分間攪拌する。５ｇの酢酸を添加して、ブトキシドを中性化してインクのｐＨを調整し、そして混合物を再び１０分間攪拌する。１．７ｇの水を添加して部分的に保護されたアルミニウムアルコキシドを加水分解し、そしてわずかに黄色の溶液を１０分間攪拌しそして放置して熟成させる。固体含有量は６％へと増加させることができる。インクは、理想的な被覆特性および効率的な乾燥を有する、＞３か月の安定性を呈する（図１および２を参照）。

加えて、水素化物仕上げのウエハー（ＨＦ洗浄）を、このインクでスピンコートにより均質に被覆することができる。酸化ホウ素のこのインクへの導入により、スピンオンドーパント層を作り出すことができ、これは１０００℃での拡散後に単純なＨＦ浸漬により容易にエッチングすることができる。ドーピング後の層抵抗は、８０Ω／平方である。これは、加工期間、熱処理温度およびインク中のホウ素濃度の調整によって変化させて調整することができる。ポリヒドロキシ安息香酸を、アセチルアセトンの代替の錯化剤として用いることができる。

例５：
３０ｇのジエチレングリコールモノエチルエーテル中の２ｇのサリチル酸および０．８ｇのアセチルアセトンをまず、１００ｍｌの丸底フラスコ中に導入する。５．２ｇのアルミニウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシドおよび０．２ｇの酢酸を溶液へと添加し、そして混合物を１０分間攪拌する。そして１．５ｇの水を添加し、部分的に保護されたアルミニウムアルコキシドを加水分解させ、そしてわずかに黄色の溶液を１０分間攪拌してそして放置して熟成させる。

固体含有量は１０％へと増加させることができる。高い水の含有量（ｎ（水）／ｎ（Ａｌ）＝６．５）であるにも関わらず、インクは５０℃で＞２００時間の安定性を呈する（沈殿を形成せず、実験はこの時間のあとに終了した。）

註：
より低い濃度（＜０．７ｇ）においてもまた、酢酸または他の酸を添加することなく理想的な被覆特性および効率的な乾燥を保持する安定したインク（＞３か月）を合成することができる（図１および２を参照）。加えて、ハイブリッド仕上げのウエハー（ＨＦ洗浄）をスピンコートによりこのインクで均質に被覆することができる。アセチルアセトンの代わりのさらなる錯化剤として好適なのは、錯化剤の添加により顕著に影響される、得られるゾルの粘性を有する、ポリヒドロキシ安息香酸である。

例６：
例５によりインクを、酸化ホウ素の添加により修飾する。酸化ホウ素のこのインクへの導入により、スピンオンドーパント層を製造することができ、これは＞１０００℃での拡散後の単純なＨＦ浸漬により容易にエッチングすることができる。この種のスピンオンドーパント層で被覆された、１５０Ω／平方のｎ−タイプウエハーの層抵抗は、１０５０℃での拡散後は８０Ω／平方であり、これは従来のホウ素ドープシリコンウエハーのウィンドー（５０〜１００Ω／平方）へと、良好に適合する。

例７：
酸化チタン／酸化アルミニウムハイブリッドゾルを、例５に従って調製する。この目的を達成するために、０．８の錯化剤に対する前駆体のモル比での、５０／５０のモル比での前駆体アルミニウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシドおよびチタンテトラエトキシドをまず、例５で概説した溶液へと導入する。次いで水を前駆体溶液へと添加し（前駆体の全量に対する水の混合比： ３：１）、そして溶液を夜通しで攪拌する。

得られたハイブリッドゾルの水への添加および高温での乾燥後に、均質な、不浸透性の酸化アルミニウム／二酸化チタンの層を得る。

図３は、この例によって製造された酸化アルミニウム／二酸化チタン層の走査顕微鏡写真およびＥＤＸ分析を示す。

例８：
酸化ジルコニウム／酸化アルミニウムハイブリッドゾルを例５に従って調製する。この目的を達成するために、０．８の前駆体：錯化剤のモル比での５０：５０のモル比の前駆体アルミニウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシドおよびジルコニウムテトラヒドロキシドをまず、例５において概説されるように溶液中に導入する。次いで水を前駆体溶液へと添加し（前駆体に対する水の混合比： ３：１）、溶液を夜通しで攪拌する。

図４は、この例に従って製造された酸化アルミニウム／二酸化ジルコニウム層の走査電子顕微鏡写真およびＥＤＸ分析を示す。

例９：
ＲＣＡ−１での走査後、磨かれたシリコン（１００）ウエハーピースをインクジェット印刷により、例４に従ってアルミニウムゾルインクで印刷する。基質の温度は７０℃であり、印刷の間の滴下分離は５０μｍである。１×１ｃｍ^２を計測する領域が印刷される。圧抵抗性層の層厚さは、〜１２０ｎｍである。

図５は、ここに記載されるように、インクジェット印刷によりアルミニウムゾルで印刷された、磨かれたシリコン（１００）ウエハーを示す。

例１０：
ＲＣＡ−１での洗浄後、磨かれたシリコン（１００）ウエハーピースは、インクジェット印刷の様式により、例４に従って、アルミニウムゾルインクで印刷される。基質の温度は９０℃であり、印刷の間の滴下分離は５０μｍである。様々な幅および様々な間隔を含有する、１×２ｃｍ^２を計測する領域が印刷される。

図６は、インクジェット印刷によりアルミニウムゾルで印刷された、磨かれたシリコン（１００）ウエハーピースを示す。印刷された領域は、様々な幅のトラックおよび様々なトラック間隔で構成される。

例１１：
ＲＣＡ−１での洗浄後、磨かれたシリコン（１００）ウエハーピースは、スピンコートおよびホットプレート上の１００℃での乾燥により、例４に従ってアルミニウムゾルインクで被覆される。

図７は、スピンコートによりアルミニウムゾルで被覆されたこの種の磨かれたシリコン（１００）ウエハー断片に対する結果を示す図である。

例１２：
３０ｇのジエチレングリコールモノエチルエーテルおよび１．５ｇの酢酸をまず、１００ｍｌの丸底フラスコ中に導入する。１．０ｇのアルミニウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシドを、この溶液にゆっくりと溶解させる。０．２ｇの水を加水分解のために添加し、そして得られたゾルを１７０℃で６０分間加熱する。冷却後、淡黄色の、透明なおよび粘性のゾルが残存し、これは錯化剤により安定化される必要がない。このゾルにおける酸化アルミニウムの重量での濃度は、約１％である。ゾルにおける酸化アルミニウムの重量での濃度が１．５〜２％へと増加することにより、白色沈殿の形成が起こる。それゆえ１％の酸化アルミニウムの重量での濃度からの安定化および保護錯化剤の添加が必要であると想定することができる。

それから、両面が磨かれ、および前に希釈ＨＦでエッチングされたｐ−ドープされたＦＺウエハー（１００）に、２０００ｒｐｍの回転速度でのスピンコートによりゾルを適用し、次いでゾルをホットプレート上で４００℃で３０分間乾燥させる。偏光解析法により決定された、酸化アルミニウムの層厚さは９ｎｍである。第２のウエハーを、上述の条件を用いてゾルで２回被覆する。それから偏光解析法で測定された、層厚さは１７ｎｍである。これらの２つの試料の電子表面不動態化の質は、非被覆参照試料に対し、ＷＣＴ−１２０光伝導減衰寿命試験機（ＱＳＳＰＣ、準安定状態光伝導減衰）により調査する。

図８は、少数電荷担体密度の関数として、より正確には非被覆試料ならびに９および１７ｎｍの層厚さで酸化アルミニウムで被覆された試料の、測定された電荷担体寿命を示す。

図８から、少数電荷担体の寿命は、存在する表面処理から実質的に独立していることが分かる。被覆された試料は、注入密度（少数電荷担体密度）に応じて、同程度の寿命を達成した。用いられたゾルおよびウエハー表面上に得られた酸化アルミニウム層厚さは、選択される実験条件下の半導体表面の電子不動態化に貢献しないと想定されることができる。そうでなければ、少数電荷担体の寿命における増加が観察されるであろう。

例１３：
希釈ＨＦでの洗浄後、両面を磨いたｐ−ドープされたＦＺシリコンウエハー（１００）ピースを、スピンコートにより例５による酸化アルミニウムゾルインクで両面を被覆し、ホットプレート上で４５０℃で乾燥させる。得られた層厚さは６０ｎｍである。次いでウエハーの電荷担体寿命をＷＣＴ−１２０光伝導減衰寿命試験機（ＱＳＰＰＣ、準安定状態光伝導減衰）により調査する。

例９は、被覆シリコンウエハー（上部（ａ））および両面を酸化アルミニウムで被覆したシリコンウエハー（下部（ｂ））の電荷担体寿命を示す。寿命は被覆により、１００倍で増加した。

例１４：
ＨＦでの洗浄後、一側を磨かれたｎ−ドープされたＣｚシリコンウエハー（１００）ピースを、スピンコートにより例５による酸化アルミニウムゾルインクで両面を被覆し、そしてホットプレート上で４５０℃で乾燥させる。偏光解析法で決定される、層厚さは、６０ｎｍである。次いで、ウエハーの電荷担体寿命をＷＣＴ−１２０光伝導減衰寿命試験機（ＱＳＰＰＣ、準安定状態光伝導減衰）により調査する。非被覆であるかまたは湿式化学キンヒドロン／メタノール法により処理した同一の試料が、参照としての役割を果たす。キンヒドロン／メタノール法（１，４−ベンゾキノン、１，４−ベンゾヒドロキノンおよびメタノールの混合物）は湿式化学のおよび一時的に有効な、つまり非長期安定性の、電子的表面不動態化である。全てのウエハー試料は、希釈ＨＦによって前もってエッチングする。

図１０は、非被覆試料（黄色、下部）の、酸化アルミニウムで被覆した試料（マゼンタ、中央部）および化学的に不動態化した試料（青色、上部）のｎ−ドープＣｚウエハー試料の電荷担体寿命を示す。この順序での寿命は（注入密度：１Ｅ＋１５）：６μｓ、〜１２０μｓおよび〜１０００μｓである。

２０倍での寿命における増加を、非被覆試料と比較して決定することができる。担体寿命における増加は、半導体材料の電子表面不動態化としての酸化アルミニウムの作用に貢献する。

例１５：
ＨＦでの洗浄後、一側を磨いたｐ−ドープされたＣｚシリコンウエハー（１００）ピースを、スピンコートにより例５による酸化アルミニウムゾルインクで両面を被覆し、そしてホットプレート上で４５０℃で乾燥させる。偏光解析法で決定される、層厚さは６０ｎｍである。次いで、ウエハーの電荷担体寿命をＷＣＴ−１２０光伝導減衰寿命試験機（ＱＳＳＰＣ、準安定状態光伝導減衰）により調査する。非被覆であるかまたは湿式化学キンヒドロン／メタノール法により処理されたかのいずれかである同一のウエハーサンプルが、参照としての役割を果たす。キンヒドロン／メタノール法（１，４−ベンゾキノン、１，４−ベンゾヒドロキノンおよびメタノールの混合物）は湿式化学の、および一時的に有効である、つまり非長期安定性の、電子的表面不動態化である。全てのウエハー試料は、前もって、希釈ＨＦによりエッチングした。

図１１は、ｐ−ドープされたＣｚウエハー試料、正確には非被覆試料（黄色、下部）、酸化アルミニウムで被覆した試料（マゼンタ、中央部）および化学的に不動態化された試料（青色、上部）の電荷担体寿命を示す。この順番での変化する寿命長さは（注入密度：１Ｅ＋１５）：６μｓ、〜６５μｓおよび〜３００μｓである。

１０倍での寿命における増加を、非被覆試料と比較して決定することができる。担体寿命における増加は、半導体材料の電子的表面不動態化としての酸化アルミニウムの作用に貢献する。

例１６：
ＨＦでの洗浄後に、両面を磨いたｐ−ドープされたＦＺシリコンウエハー（１００）ピースをスピンコートにより例５による酸化アルミニウムゾルインクで両面を被覆し、ホットプレート上で４５０℃で乾燥させる。その後、偏光乾燥法により決定される、層厚さは６０ｎｍである。次いで、ウエハーの電荷担体寿命がＷＣＴ−１２０光伝導減衰寿命試験機（ＱＳＳＰＣ、準安定状態光伝導減衰）により調査される。非被覆であるかまたは湿式化学キンヒドロン／メタノール法により処理されたかのいずれかである同一のウエハー試料が、参照としての役割を果たす。キンヒドロン／メタノール法（１，４−ベンゾキノン、１，４−ベンゾヒドロキノンおよびメタノールの混合物）は、湿式化学でありおよび一時的に有効な、つまり非長期安定性の、電子科学的表面不動態化である。全てのウエハー試料は、希釈ＨＦにより前もってエッチングした。

図１２において、ｐ−ドープＦＺウエハー試料、正確には非被覆試料（黄色、下部）、酸化アルミニウムで被覆した試料（マゼンタ、中央部）および化学的に不動態化した試料（青色、上部）の、さまざまな電荷担体寿命をプロットする。さまざまな寿命長さは、この順序においてである（注入密度：１Ｅ＋１５）：７μｓ、〜４００μｓおよび＞＞１０００μｓ。

非被覆試料と比較して、〜６０倍の寿命の増加を決定付けることができる。担体寿命における増加は、半導体材料の電子的表面不動態化としての酸化アルミニウムの作用のおかげである。

例１７：
ホウ素ベースのドーピングインクを、例４により調製する。そこでの重量比は、ジエチレングリコールモノエチルエーテル：アルミニウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシド：酢酸：水：サリチル酸 ３０：５：１：１．２：１である。三酸化ホウ素の比率は０．０５〜０．３である。２０００ｒｐｍで３０秒間のｎ−タイプシリコンウエハー（Ｃｚ、１０Ω＊ｃｍ、一側を磨かれた、（１００））のスピンコートおよび引き続き３００℃のホットプレート上の５分の乾燥後、約７０ｎｍの層厚さを生じせしめる。この試料に、標準大気圧条件下のマッフル炉において拡散工程に施す（拡散条件：９５０℃において３０分間）。図１３および１４は、０．１５および０．３の相対重量比の酸化ホウ素での試料の得られたドーピングプロファイルを示す。ドーピングプロファイルを、ＥＣＶ（電気化学容量電圧プロファイリング）技術により決定した。

図１３は、０．１５の重量相対比率でのホウ素ドーピングインクの拡散プロファイルを示す（赤色曲線：ウエハー表面の乾燥インクへの曝露の結果としてのｐまたはホウ素ドーピング、青色曲線：ｎまたはリンベースドーピング）。試料の層抵抗は４６４Ω／平方である。

図１４は、０．３の重量相対比率でのホウ素ドーピングインクの拡散プロファイルを示す（赤色曲線：ウエハー表面の乾燥インクへの曝露の結果としてのｐまたはホウ素ドーピング、青色曲線：ｎまたはリンベースドーピング）。試料の層抵抗は３２１Ω／平方である。

例１８：
２５ｍｌのジエチレングリコールモノエチルエーテル中の１．５ｇのサリチル酸および１ｇのアセチルアセトンをまず、１００ｍｌの丸底フラスコに導入する。５．７ｇのアルミニウムトリ−ｓｅｃ−ブトキシドをこの溶液へと添加し、そして混合物を１０分間攪拌する。０．７５ｇの三酸化二ホウ素をドーパントとしてこの溶液へと添加し、酸化ホウ素が残渣を残すことなく溶解するまで混合物を攪拌する。１ｇの酢酸を添加してブトキシドを中性化してインクのｐＨを調整し、再び混合物を１０分間攪拌する。１．７ｇの水を添加して部分的に保護されたアルミニウムアルコキシドを加水分解し、わずかに黄色の溶液を１０分間攪拌し、放置して熟成させる。固体含有量は６％へと増加させることができる。インクは理想的な被覆特性および効率的な乾燥を有しながらの＞３か月の安定性を呈する。ｎ−タイプシリコンウエハーピース（Ｃｚ、１０Ω＊ｃｍ、一側を磨かれた、（１００））の１０００ｒｐｍでのスピンコート、次いで標準大気圧下での標準的なマッフル炉における３０分間１０００℃での拡散後、＜８０Ω／平方の関連する層抵抗を有する図１４に示されるドーピングプロファイルを、ＥＣＶ（電気化学容量電圧プロファイリング）技術により決定付けることができる。

図１５は、例１８によるホウ素ドーピングインクの拡散プロファイルを示す（赤色曲線：ウエハー表面の乾燥インクへの曝露の結果としてのｐまたはホウ素ドーピング、青色曲線：ｎまたはリンベースドーピング）。試料の層抵抗は６５Ω／平方であった。

Claims (16)

1. Ａｌ_２Ｏ_３被覆または混合Ａｌ_２Ｏ_３ハイブリッド層の形成のための、印刷可能な、立体的に安定化されたインクの使用。
2. 請求項１に記載のインクの使用であって、Ａｌ_２Ｏ_３の形成のための、ならびにホウ素、ガリウム、ケイ素、ゲルマニウム、亜鉛、スズ、リン、チタン、ジルコニウム、イットリウム、ニッケル、コバルト、鉄、セリウム、ニオブ、ヒ素および鉛の群から選択される、１種または２種以上の元素の酸化物の形成のための前駆体を含み、インクが対応する前駆体のインクへの導入により得られる、前記使用。
3. 少なくとも１種の親水性成分および少なくとも１種の疎水性成分との、ならびに任意に少なくとも１種のキレート剤との混合により立体的に安定化された、請求項１または２に記載のインクの使用。
4. １，３−シクロヘキサジオン、サリチル酸および構造的に関連する化合物の群から選択される少なくとも１種の疎水性成分、ならびにアセチルアセトン、ジヒドロキシ安息香酸およびトリヒドロキシ安息香酸の群から選択される少なくとも１種の親水性化合物またはその構造的に関連する化合物、キレート剤、例えばエチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＥＴＰＡ）、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、エチレンジアミンテトラメチレンホスホン酸（ＥＤＴＰＡ）およびジエチレントリアミンペンタメチレンホスホン酸（ＤＥＴＰＰＡ）あるいは構造的に関連する錯化剤または対応するキレート剤を含む、請求項３に記載のインクの使用。
5. 好ましくはエタノールおよびイソプロパノールの群から選択される、低沸点アルコール類の群から選択される溶媒、ならびに好ましくはジエチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノブチルエーテルおよびジエチレングリコールモノブチルエーテルの群から選択される、高沸点グリコールエーテル類の群から選択される少なくとも１種の高沸点アルコールあるいはそれらの混合物、ならびに任意にアセトン、ＤＭＳＯ、スルホランおよび酢酸エチルの群から選択される極性溶媒、あるいは類似の極性溶媒を含む、請求項３または４に記載のインクの使用。
6. ４〜５の範囲の酸性ｐＨを有し、および、酸として、残渣のない乾燥を引き起こす１種または２種以上の有機酸を含む、請求項３、４または５に記載のインクの使用。
7. 加水分解のための水が、１：１〜１：９の、好ましくは１：１，５〜１：２．５の範囲の前駆体に対する水のモル比で添加される、不浸透性の、均質な層の形成のための、請求項１〜６のいずれか一項に記載のインクの使用であって、固体含有量が０．５〜１０重量％にある、好ましくは１〜６重量％の範囲にある、前記使用。
8. 拡散障壁、印刷誘電体、電子および電気不動態化、抗反射被覆、水に対する機械的保護層、酸化または酸による作用に対する化学的保護層の生産のための、請求項１〜７のいずれか一項に記載のインクの使用。
9. 半導体、好ましくはケイ素の全領域または局所ドーピングのための、単純またはポリマーホウ素および酸化リンおよびそのアルコキシドを含むハイブリッド材料を製造するための、請求項１〜７のいずれか一項に記載のインクの使用。
10. ５〜５５モル％の範囲の、好ましくは２０〜４５モル％の範囲の三酸化ホウ素の含有量を有するハイブリッド層を製造するための、請求項１〜７のいずれか一項に記載のインクの使用。
11. ＬＣＤ技術におけるナトリウムおよびカリウム拡散障壁としてのＡｌ_２Ｏ_３層の製造のための、請求項１〜７のいずれか一項に記載のインクの使用。
12. 単結晶性または多結晶性シリコンウエハー、サファイアウエハー、薄膜ソーラーモジュール、機能性材料（例えば、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＺＯ、ＩＺＯまたは類似物）で被覆されたガラス、非被覆ガラス、鋼元素および合金上に、およびミクロ電子工学において用いられる他の材料上に純粋な残渣のないアモルファスＡｌ_２Ｏ_３層を製造するための方法であって、請求項１〜７のいずれか一項に記載のインクの薄層の適用後に、乾燥が３００〜１０００℃の温度で、好ましくは３００〜４５０℃で実行されることを特徴とする、前記方法。
13. インクの適用前に、任意に疎水性または親水性仕上げの形態である、表面が、好ましくはＨＦ溶液または水のエッチングにより、洗浄されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. 乾燥および１０００℃〜の温度での熱処理により、コランダムに匹敵する特性を有する硬い、結晶性の層を得ることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の方法。
15. 請求項１２または１３に記載の方法であって、乾燥が数分以内に、好ましくは５分未満の時間内に実行され、ここで表面保護特性を有する、２０〜３００ｎｍの範囲の、好ましくは１００ｎｍ未満の厚さを有する層が、印刷されるゾル−ゲル組成物から形成されることを特徴とする、前記方法。
16. 純粋な、残渣のない、アモルファスな、構造化可能なＡｌ_２Ｏ_３層を製造するための請求項１２〜１５のいずれか一項に記載の方法であって、請求項１〜７のいずれか一項に記載のインクの薄層の適用後に乾燥が３００℃〜５００℃の温度で、次いで任意に、窒素および／またはフォーミングガス雰囲気下で３５０〜５５０℃の温度で実行される熱処理ステップが実行されることを特徴とする、前記方法。