KR20140015435A - 인쇄 가능한 산화알루미늄 잉크의 제형 - Google Patents

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올리버 돌
베르너 슈토쿰
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Abstract

본 발명은 Al2O3 코팅 또는 혼합된 Al2O3 하이브리드층의 형성을 위한 인쇄 가능한 잉크의 용도, 및 이의 형성 방법에 관한 것이다.

Description

인쇄 가능한 산화알루미늄 잉크의 제형 {FORMULATIONS OF PRINTABLE ALUMINIUM OXIDE INKS}
본 발명은 Al2O3 코팅 또는 혼합된 Al2O3 하이브리드층의 형성을 위한 인쇄 가능한 잉크의 용도, 및 이의 해당하는 형성 방법에 관한 것이다.
졸-겔-기반 층의 합성은 이의 가능한 다양한 용도 덕분에 산업 생산에서 점점 더 중요한 것을 얻고 있다. 따라서, 하기 기능성 층 또는 표면 마감 및 개질은 졸-겔 기술에 의해 증강 또는 수행될 수 있다:
Figure pct00001
예를 들어 광학 성분 등을 위한 반사방지 코팅
Figure pct00002
예를 들어 강철 등의 부식-보호 코팅
Figure pct00003
스크래치-보호 코팅
Figure pct00004
표면 씰
Figure pct00005
표면의 소수성화 또는 친수성화
Figure pct00006
막들 및 막 물질의 합성
Figure pct00007
촉매 적용을 위한 지지체 물질의 합성
Figure pct00008
소결 세라믹스 및 소결-세라믹 성분의 전구체
Figure pct00009
하기 특정 적용물을 갖는 전자 및 마이크로전자공학 성분을 위한 유전체 층, 여기서 원하는 기능들 중 하나의 형성이 예를 들어 O2, N2, O2/N2 및/또는 포밍 가스의 스트림에서와 같은 특정 열처리와 연결될 수 있으나, 연결될 필요는 없음
o 집적 회로의 제작을 위한 스핀-온-유리 ("SoG")
o 집적 회로의 제작에서의 개별 금속화 면들 사이의 유전체 버퍼층 ("다공성 MSQ")
o 인쇄 회로, 일반적으로 인쇄 가능한 전자 및 특히 인쇄 가능한 유기 전자를 위한 인쇄 가능한 유전체 층
o 전자 스위치 및 회로를 위한 인쇄 가능한 유전체 층
Figure pct00010
확산-차단 층 (WO 2009/118083 A2)
o 일반적으로 반도체용
o 특히 규소, 및 특별히 규소 웨이퍼, 및 특히 결정질 규소 태양 전지의 제조를 위한 규소 웨이퍼용
Figure pct00011
하기의 특정 전체-영역 및/또는 국소 도핑을 위한 도판트 (예를 들어 B, Ga, P, As, 등) 의 결합을 위한 매트릭스
o 일반적으로 반도체
o 특히 규소, 및 특별히 규소 웨이퍼, 및 특히 결정질 규소 태양 전지의 제조를 위한 규소 웨이퍼
Figure pct00012
일반적으로 반도체 표면 및 특히 규소의 전자적 부동화.
상기 목록은 오로지 가능한 다양한 적용물의 선택을 제시한 것일 뿐이다.
문헌에 공지된 대부분의 졸-겔 공정은 규소 및 이의 알콕시드 (실록산) 의 사용에 기초하고, 그의 특정한 가수분해 및 축합은 여러 특성을 갖는 망 및 그로부터 유도될 수 있는 코팅이 매우 용이하게 합성되게 할 수 있고, 매끄럽거나 다공성 필름, 뿐아니라 입자가 내포된 필름이 제조될 수 있다.
특히 태양 부문에서의 사용을 위해서, 졸-겔-기반 층은 특정한 필요조건을 충족해야만 한다. 또한 층의 제조를 위해 사용될 수 있는 조성물의 제형은 상기 조건들을 참작해야 한다. 특히, 필요한 얇은 층의 제조를 위해 특히 잉크가 적합하다. 그러나, 특정한 필요조건은 잉크의 조성물을 이용해야 해서, 생성될 층은 사용되는 합성 및 출발 물질을 통해 원하는 기본 특성을 수득한다: 한편, 용도에 유리한 특성, 예컨대, 없거나 낮은 독성 또는 충분한 표면 습윤성을 갖는 적합한 용매가 선택되어야 한다. 또한, 부식성 음이온 (Cl- 또는 NO3 -, 등) 은 잉크의 가능한 용도들을 상당히 제한할 수 있기 때문에, 잉크에 존재해서는 안된다. 해당하는 잉크는 예를 들어, 사용되는 인쇄 및 침전 장치를 부식시킬 수 있지만, 또한 이후 예를 들어, 상기 층이 공급된 태양 전지에 연결시 납땜 접촉의 원하지 않는 방식으로 부식을 촉진시킬 수 있고, 이는 결과적으로 결정질 규소 태양광 모듈의 장기 안정성을 제한시킨다.
Yoldas 에 따라 지정된 수성 잉크 이외에, 이온적으로 및 입체적으로 안정화된 잉크의 많은 예는 하기 문헌에 공지되어 있다 [1 - 3].
Oezer 등 [1] 및 Felde 등 [2] 에 의해 입체적으로/음이온으로 안정된 졸에 의한 규소 웨이퍼 또는 다이아몬드 상의 균질한 필름 형성이 기재되어 있다. 오로지 아세틸아세톤 (HNO3 없음) 으로 안정된 졸의 경우 침전물의 발생에 대해 Nass 등 [3] 이 조사하였다. 그들은 추가적으로 알코올 알루미늄 알콕시드 용액 중의 에틸 아세토아세테이트의 사용이 가수분해를 조절시킬 수 있고, 침전물 형성 및 겔화된 졸의 에이징이 발생하기 않게 하는 것을 보여줬다.
[1] N. Oezer, J.P. Cronin, Y. Yao, A.P. Tomsia, Solar Energy Materials & Solar Cells 59 (1999) 355-366
[2] B. Felde, A. Mehner, J. Kohlscheen, R. Glabe, F. Hoffmann and P. Mayr, Diamond and Related Materials, 10 (2001), 515-518
[3] R. Nass, H. Schmidt, Journal of non-crystalline Solids, 121 (1990), 329-333
안정성 및 부식성 이온의 배제 이외에, 잉크는 특히, 확산 장벽으로서 사용하는데 적합해야 하고 불침투성 층, 즉 각 경우 사용되는 도판트에 의한 확산에 대해 불침투성인 층을 형성할 수 있어야 한다. 게다가, 잉크는 잉크의 합성으로부터 잉크의 용도를 분리시키기 위해서 장기간에 걸친 저장시 안정해야 한다. 이온적으로 안정되지 않은 잉크의 경우에 있어서, 상기 문헌에는 보통 낮은 장기 안정성 또는 다공성 층을 야기하는 안정된 입자의 형성에 대해 기록되어 있다.
에틸 아세토아세테이트 또는 트리에탄올아민을 포함하는 졸만이 입자 크기를 작게 유지시켜 갖는 충분히 높은 장기 안정성을 나타낸다. 다른 한편, 졸은 물의 첨가 없이 장기-안정한 졸로서 합성될 수 있다.
Gonzales-Pena 등 [4] 및 Tadanaga 등 [6] 은 트리에탄올아민으로 개질된 ASB 가 가수분해에 대한 안정성이 높다는 것을 보여줬다. 게다가, 그들은 불침투성 층이 낮은 분지도를 갖는 잘 안정된 입자에 의해 형성될 수 있는 용액에 대한 조사 및 겔 구조로부터 결론을 내렸다. Mizushima 등 [5] 및 Tadanaga 등 [6] 은 추가적으로 에틸 아세토아세테이트-개질된 ASB 겔의 구조 및 가수분해를 조사하였다. 에틸 아세토아세테이트-개질된 겔은 특정 조건에서 1000 시간 초과의 장기 안정성을 나타내지만, 다소 높은 물 함량의 경우 1 시간 미만의 몇몇 경우의 매우 낮은 안정성을 나타내고, 이는 상기 겔이 표준 조건에서 중간 정도의 안정한 것으로 분류될 수 있는 이유이다. 그러나, 알코올성 졸이 오로지 열악한 코팅 특성을 갖기 때문에, 용매로서 글리콜 에테르를 포함하는 졸이 바람직하다. Bahlawane [8] 는 예를 들어, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 중의 산화알루미늄 졸의 합성을 기재하였으나 무수 조건이었고, 그 이유는 그렇지 않으면 아마도 침전물이 형성되기 때문일 것이다. 실내 조건 (대기 습도) 하의 안정성은 아마도 비교적 소수성 매질 [4 - 8] 에 의해 설명될 수 있다.
[4] V. Gonzales-Pena, C. Marquez-Alvarez, I. Diaz, M. Grande, T. Blasco, J. Perez-Pariente, Microporous and Mesoporous Materials 80 (2005) 173-182
[5] Y. Mizushima, M. Hori, M. Saski Journal of Material Research, 8 (1993), 2109-2111
[6] K. Tadanaga, S. Ito, T. Minami, N. Tohge, Journal of Sol-Gel Science and Technology, 3 (1994), 5-10
[7] K. Tadanaga, S. Ito, T. Minami, N. Tohge, Journal of Non-crystalline Solids, 201 (1996), 231-236
[8] N. Bahlawane, Thin Solid Films, 396 (2001), 126-130
상기 언급되고 원하는 특성은 또한 소위 하이브리드 졸에 적용할 수 있다. 하이브리드 졸은 여러 전구체로부터 조성되는 졸을 의미하고, 망 형성을 야기한다. 일반적으로, 실시예에 나타내듯이 알콕시드를 사용한다. 그러나, 적합한 화합물은 모든 유기알루미늄 화합물이거나, 코팅이 여러 금속 산화물의 혼합물로부터 생성되는 경우, 산성 조건에서, 특히 4-5 의 pH 범위에서 물의 존재 하에 상응하는 금속 산화물로 전환될 수 있는 상응하는 유기금속 화합물이다. 적합한 하이브리드 물질은 Al2O3 및 예를 들어, 붕소, 갈륨, 규소, 게르마늄, 아연, 주석, 인, 티탄, 지르코늄, 이트륨, 니켈, 코발트, 철, 세륨, 니오븀, 비소, 납 등의 산화물, 수산화물 및 알콕시드로 이루어진 이원 혼합물이다. 장기-안정한, 비이온적으로 안정화된 층에 기반하는 불침투성, 치밀층의 형성의 한정된 특성을 또한 그에 적용한다. 게다가, 상기 언급된 원소의 산화물 및 알콕시드의 삼원 및 사원 혼합물에 기반한 하이브리드 졸이 가능하다 [9 및 10].
[9] F. Babonneau, L. Coury, J. Livage, Journal of Non-Crystalline Solids, 121 (1990), 153-157
[10] G. Zhao, N. Tohge, Materials Research Bulletin, 33 (1998), 21-30
졸-겔 반응에 기초하는 Al2O3 잉크의 추가 합성은 무수 매질을 포함하고, 여기서 연장된 저장 시간은 오로지 제어된 조건 하에서만 가능하지만, 균질층 형성에 필수적이면서 기술적 관점으로부터 수행하는 것이 어려운 대기 습도의 존재 하에 균일한 가수분해에 오히려 비적합하다.
게다가, 산화알루미늄 하이브리드 물질의 수열 합성이 적합하지만, 코팅에 적합한 잉크를 제공하지 못한다.
목적
SiO2 층의 다양한 가능한 용도 및 상기 층의 특성을 변화시키는 다양한 방식에도, 코팅된 표면의 신규 및 개선된 특성을 야기하는 비슷한 특성을 갖는 이용가능한 대안적인 코팅을 가질 수 있는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명의 목적은 상기 유형의 대체 층의 제조 방법을 제공하는 것 및 또한 얇은 차단 층 또는 확산 층의 제조를 위한 상기 유형의 신규 조성물의 사용을 용이하게 하는 것 둘다이다.
특성의 실험 및 연구를 통해서, Al2O3 이 유사한 방식으로 사용되고 SiO2 와 같이 표면에 얇은 층으로 적용될 수 있는 것을 밝혀내었다. 이러한 실험을 통해서, Al2O3 의 사용이 SiO2 층을 대신하여 매우 유망한 대체물을 나타낸다는 것을 밝혀내었다. 확산 장벽으로서 및/또는 졸-겔-기반 도핑 소스로서의 상기 언급된 적합성 이외에, Al2O3 은 또한 그의 결정질 변형물의 경도 덕분에 기계적 보호층으로서의 용도에 적합하다.
따라서 또한 본 발명의 목적은 한편으로는 안정화 작용을 갖지만, 매우 부식성이면서 유용성에 악영향을 주고, 그러나 졸의 장기간 안정성의 동시 유지를 갖는 예를 들어, 클로라이드 및 니트레이트와 같은 음이온을 피하면서, 안정된, 인쇄 가능한 산화알루미늄 졸을 개발하는 것이다.
본 발명의 추가 목적은 규소 웨이퍼의 표면 상에 불침투성, 즉 확산-불침투성 또는 -저항, 매끈한, 비다공성 층을 형성하는 상응하는 알루미늄 졸을 개발하는 것이다.
본 발명의 요지
목적은 Al2O3 코팅 또는 혼합된 Al2O3 하이브리드층의 형성을 위한 인쇄 가능한, 입체적으로 안정화된 잉크의 사용에 의해 달성된다. 본 발명에 따른 잉크는 Al2O3 형성을 위한 전구체 및 붕소, 갈륨, 규소, 게르마늄, 아연, 주석, 인, 티탄, 지르코늄, 이트륨, 니켈, 코발트, 철, 세륨, 니오븀, 비소 및 납 산화물의 군으로부터 선택되는 원소의 하나 이상의 산화물로 이루어질 수 있고, 상기 잉크는 상응하는 전구체의 도입에 의해 수득된다. 하나 이상의 소수성 성분 및 하나 이상의 친수성 성분, 및 임의로 하나 이상의 킬레이트제와 혼합함으로써 수득되는 입체적으로 안정화된 잉크의 용도를 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 잉크는 바람직하게는 1,3-시클로헥사디온, 살리실산 및 구조상 관련된 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 소수성 성분, 및 아세틸아세톤, 디히드록시벤조산 및 트리히드록시벤조산 또는 이의 구조상 관련된 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 중간 정도로 친수성인 화합물, 킬레이트제, 예컨대 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA), 디에틸렌트리아민펜타아세트산 (DETPA), 니트릴로트리아세트산 (NTA), 에틸렌디아민테트라메틸렌포스폰산 (EDTPA) 및 디에틸렌트리아민펜타메틸렌포스폰산 (DETPPA) 또는 구조상 관련된 착화제 또는 상응하는 킬레이트제를 포함한다. 상기 성분들 이외에, 사용된 잉크는 바람직하게는 에탄올 및 이소프로판올의 군으로부터 선택되는 저비등 알코올, 및 바람직하게는 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 및 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 또는 이들의 혼합물의 군으로부터 선택되는 고비등 글리콜 에테르의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고비등 알코올, 및 임의로 아세톤, DMSO, 술폴란 및 에틸 아세테이트의 군으로부터 선택되는 극성 용매, 또는 유사한 극성 용매의 군으로부터 선택되는 용매를 포함한다. 산성 pH 가 4 - 5 범위, 바람직하게는 4.5 미만을 갖고, 산으로서 잔류물이 없는 건조를 야기하는 하나 이상의 유기산을 포함하는 상응하는 잉크의 본 발명에 따른 용도가 특히 유리하다. 가수분해를 위한 물이 물 대 전구체의 몰비가 1 : 1 내지 1 : 9, 바람직하게는 1 : 1.5 내지 1 : 2.5 범위로 첨가되고, 고체 함량이 0.5 내지 10 중량% 범위, 바람직하게는 1 내지 6 중량% 범위인 불침투성, 균질층의 형성을 위한 상기 잉크의 용도를 제공하는 것이 특히 바람직하다. 특히, 상기 잉크는 확산 장벽, 인쇄된 유전체, 전자적 및 전기적 부동화, 반사방지 층, 마모에 대한 기계적 보호층, 또는 산화 또는 산의 작용에 대한 화학적 보호층의 제조를 위해 사용될 수 있다. 다른 한편, 그러한 잉크는 유리하게는 LCD 기술에서 나트륨 및 칼륨 확산 장벽으로서 작용하는 반도체, 바람직하게는 규소, 또는 Al2O3 층의 전체-영역 및 국소 도핑을 위해 적합한 단순하고 중합체성인 붕소 및 인 산화물 및 이의 알콕시드를 포함하는 하이브리드 물질의 제조를 위한 용도로 적합하다. 본 발명에 따른 Al2O3 잉크가 붕소-도핑층의 제조에 이용되는 경우, 졸-겔 조성물의 조성은 5-55 mol% 범위, 바람직하게는 20-45 mol% 범위의 삼산화붕소 함량을 갖는 하이브리드층이 수득되는 식으로 설정된다.
본 발명은 또한 특히, 단- 또는 다결정질 규소 웨이퍼, 사파이어 웨이퍼, 박막 태양광 모듈, 기능적 물질 (예를 들어 ITO, FTO, AZO, IZO 등) 로 코팅된 유리, 코팅되지 않은 유리, 강철 요소 및 합금, 및 마이크로 전자공학에서 사용되는 기타 물질 상의 순수한, 잔류물이 없는, 비결정질 Al2O3 층의 제조 방법에 관한 것으로서, 상기 방법에서 본 발명에 따른 잉크의 적용후, 건조가 300 내지 1000℃, 바람직하게는 300 내지 450℃ 의 온도에서 수행된다. 졸-겔 잉크가 적용된 표면은 소수성 또는 친수성으로 종결된 형태로 있을 수 있고 잉크의 적용 전에, 바람직하게는 HF 용액을 이용한 에칭 또는 물을 이용한 간단한 세척 (헹굼) 에 의해 세정된다.
1000℃ 에서부터의 온도에서 적용된 잉크의 건조 및 열 처리는 더이상 비결정질 층만을 제공하지 않고, 커런덤과 유사한 특성을 갖는 경질의 결정질 층을 생성한다.
적합한 양의 잉크의 적용은 몇 분의 건조 시간 동안, 바람직하게는 5 분 미만 동안, 표면에 부동화 작용을 갖는 20 내지 300 nm 범위, 바람직하게는 100 nm 미만의 층 두께를 갖는 Al2O3 층을 제공한다. 본 발명에 따른 방법은 얇은 잉크 층의 적용 후, 건조가 300℃ 내지 550℃ 범위의 온도, 바람직하게는 350 내지 500℃ 범위의 온도에서 수행되는 경우, 바람직하게는 순수한, 잔류물이 없는, 비결정질의, 구조화가 가능한 Al2O3 층이 생성되게 할 수 있다. 조직화된 방식으로 적용될 수 있는 잉크에 의해 생성된 상응하는 층은 대부분 무기 광산, 바람직하게는 HF 및 H3PO4 및 많은 유기산, 예컨대 아세트산, 프로피온산 등에 의해 에칭된 후 구조화될 수 있다.
조합된 건조 및 열 처리시 400℃ 미만의 온도에서의 본 발명에 따른 졸-겔 공정은 유기 오염물질이 없는 안정하고 매끄러운 층을 제공한다.
본 발명의 상세한 설명
SiO2 및 실란-종결된 규소 웨이퍼 표면에 대한 매우 양호한 습윤성 및 접착성을 갖는 알코올성 및 폴리옥시화된 용매에 기초한 산성 pH 가 4-5 범위, 바람직하게는 4.5 미만인 본 발명에 따른 입체적으로 안정화된 Al2O3 잉크는 유리하게는 균질한, 불침투성, 즉 확산-불침투성, 층의 형성을 위해 사용될 수 있다.
상기 유형의 층을 폴리싱된 (100) 규소 웨이퍼 상의 본 발명에 따라 제조된 Al2O3 층의 스캐닝 전자 현미경사진 및 관련된 EDX 분석의 형태로 도 1a 및 1b 에 나타냈다.
본 발명에 따른 공정에서 건조가 300℃ 초과에서 수행되는 경우, 비결정질 Al2O3 층은 유기 불순물 형태가 없다. 이는 라만 분광법에 의해 입증된다. 도 2 는 폴리싱된 (100) 규소 웨이퍼 상의 생성된 Al2O3 층의 온도-의존적 라만 분석을 나타낸다.
잉크로서의 본 발명에 따라 사용된 알루미늄 졸의 제형에 있어서, 알루미늄의 해당하는 알콕시드가 사용될 수 있다. 이는 알루미늄 트리에톡시드, 알루미늄 트리이소프로폭시드 및 알루미늄 트리-sec-부톡시드일 수 있다. 대안적으로, 알루미늄의 쉽게 용해가능한 수산화물 및 산화물이 본 목적을 위해 사용될 수 있다.
알콕시드는 적합한 용매 혼합물에 용해된다. 상기 용매 혼합물은 극성 양성자성 용매 및 또한 극성 비양성자성 용매 둘다, 및 이들의 혼합물로 구성될 수 있다. 추가로 미리 특정화된 적용 조건에 따르면, 용매 혼합물은 비극성 용매를 첨가함으로써, 예를 들어 습윤 거동에 대한 코팅의 특성 및 원하는 조건에 대한 넓은 제한 내에 맞출수 있다. 적합한 극성 양성자성 용매는 하기일 수 있다:
Figure pct00013
지방족, 포화 및 불포화, 1염기에서부터 다염기, 관능화 및 비관능화 알코올,
o 예컨대 메탄올, 에탄올, 프로판올, 부탄올, 아밀 알코올, 프로파르길 알코올 및 10 개 이하의 C 원자 (C≤10) 를 갖는 동족체
o 예컨대 임의의 원하는 분지도를 갖는 알킬화, 2차 및 3차 알코올, 예를 들어, 이소프로판올, 2-부탄올, 이소-부탄올, tert-부탄올 및 이들의 동족체, 바람직하게는 이소프로판올 및 2-부탄올,
o 예컨대 글리콜, 피나콜, 1,2-프로판디올, 1,3-프로판디올, 1,2,3-프로판트리올 및 추가 분지된 동족체
o 예컨대 모노에탄올아민, 디에탄올아민 및 트리에탄올아민
Figure pct00014
글리콜 에테르 및 축합된 글리콜 에테르, 및 프로필렌 글리콜 에테르 및 축합된 프로필렌 글리콜 에테르, 및 이의 분지된 동족체
o 예컨대 메톡시에탄올, 에톡시에탄올, 프로폭시에탄올, 부톡시에탄올, 펜톡시에탄올, 페녹시에탄올 등
o 디에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노프로필 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 모노펜틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디메틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디에틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디프로필 에테르, 디에틸렌 글리콜 디부틸 에테르, 디에틸렌 글리콜 디펜틸 에테르 등,
o 프로필렌 글리콜, 메톡시-2-프로판올, 프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 디메틸 에테르, 프로필렌 글리콜 모노에틸 에테르, 프로필렌 글리콜 디에틸 에테르, 페녹시프로필렌 글리콜 등.
적합한 극성 비양성자성 용매는 하기일 수 있다:
o 디메틸 술폭시드, 술폴란, 1,4-디옥산, 1,3-디옥산, 아세톤, 아세틸아세톤, 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드, 에틸 메틸 케톤, 디에틸 케톤 등.
알루미늄 알콕시드를 사용하는 경우, 알루미늄 핵의 가수분해를 달성하고 그의 전축합을 시작하기 위해서 졸의 합성은 추가로 물의 첨가를 필요로 한다. 필요한 물은 아화학양론적 내지 초화학양론적 양으로 첨가될 수 있다. 아화학양론적 첨가가 바람직하다.
알루미늄 핵의 가수분해로부터 자유로워진 알콕시드는 유기산 및/또는 유기산의 혼합물의 첨가에 의해 상응하는 알코올로 전환된다. pH 가 4-5 범위, 바람직하게는 4.5 미만으로 달성되도록 산 또는 산 혼합물이 첨가된다. 게다가, 첨가된 산 및/또는 산 혼합물은 용액 중에 가수분해된 알루미늄 핵의 전축합 및 그것으로 시작하는 가교를 위한 촉매로서 작용한다.
본 목적을 위한 적합한 유기산은 하기일 수 있다:
o 포름산, 아세트산, 아세토아세트산, 트리플루오로아세트산, 모노클로로- 내지 트리클로로아세트산, 페녹시아세트산, 글리콜산, 피루브산, 글리옥실산, 옥살산, 프로피온산, 클로로프로피온산, 락트산, β-히드록시프로피온산, 글리세르산, 발레르산, 트리메틸아세트산, 아크릴산, 메타크릴산, 비닐아세트산, 크로톤산, 이소크로톤산, 글리신 및 추가의 α-아미노산, β-알라닌, 말론산, 숙신산, 말레산 및 푸마르산, 말산, 타르트론산, 메소옥살산, 아세틸렌디카르복실산, 타르타르산, 시트르산, 옥살아세트산, 벤조산, 알킬화 및 할로겐화, 니트로화 및 히드록시화된 벤조산, 예컨대 살리실산, 및 추가의 동족체,
알루미늄 졸은 상기 언급된 유기산 및/또는 이들의 혼합물, 또는 대안적으로 착화 및/또는 킬레이트화 첨가제의 특정 첨가에 의해 안정화될 수 있거나, 알루미늄 졸의 안정성은 그의 첨가에 의해 증가될 수 있다. 사용될 수 있는 알루미늄의 착화제는 하기 물질이다:
Figure pct00015
니트릴로트리아세트산, 니트릴로트리스(메틸렌포스폰산). 에틸렌디아민테트라아세트산, 에틸렌디아민테트라키스(메틸렌포스폰산), 디에틸렌 글리콜 디아민테트라아세트산, 디에틸렌트리아민펜타아세트산, 디에틸렌 글리콜 트리아민테트라키스(메틸렌포스폰산), 디에틸렌테트라민펜타키스(메틸렌포스폰산), 트리에틸렌테트라민헥사아세트산, 트리에틸렌테트라민헥사키스(메틸렌포스폰산), 시클로헥산디아민테트라아세트산, 시클로헥산디아민테트라키스(메틸렌포스폰산), 에티드론산, 이미노디아세트산, 이미노비스(메틸렌포스폰산), 헥사메틸렌디아민테트라키스(메틸렌포스폰산), MIDA, MIDAPO, 히드록시에틸이미노디아세트산, 히드록시에틸에틸렌디아민테트라아세트산, 트리메틸렌디니트릴로테트라아세트산, 2-히드록시트리메틸렌디니트릴로테트라아세트산, 말톨, 에틸말톨, 이소말톨, 코지산, 미모신, 미모신산, 미모신 메틸 에테르, 1,2-디메틸-3-히드록시-4-피리디논, 1,2-디에틸-3-히드록시-4-피리디논, 1-메틸-3-히드록시-4-피리디논, 1-에틸-2-메틸-3-히드록시-4-피리디논, 1-메틸-2-에틸-3-히드록시-4-피리디논, 1-프로필-3-히드록시-4-피리디논, 3-히드록시-2-피리디논, 3-히드록시-1-피리딘티온, 3-히드록시-2-피리딘티온, 락트산, 말레산, D-글루콘산, 타르타르산, 8-히드록시퀴놀린, 카테콜, 1,8-디히드록시나프탈렌, 2,6-디히드록시나프탈렌, 나프탈산 (나프탈렌-1,8-디카르복실산), 3,4-디히드록시나프탈렌, 2-히드록시-1-나프토산 2-히드록시-3-나프토산 도파민, L-도파, 데스페랄 또는 데스페리페리옥사민-B, 아세톤히드록삼산, 1-프로필- 및 1-부틸- 및 1-헥실-2-메틸-3-히드록시-4-피리디논, 1-페닐- 및 1-p-톨릴- 및 1-p-메톡시페닐 및 1-p-니트로페닐-2-메틸-3-히드록시-4-피리디논, 2-(2'-히드록시페닐)-2-옥사졸린, 2-(2'-히드록시페닐)-2-벤족사졸, 2,X-디히드록시벤조산 (여기서 X = 3, 4, 5, 6), 다른 알킬화, 할로겐화, 니트로화 2,X-디히드록시벤조산, 살리실산 및 이의 알킬화, 할로겐화 및 니트로화 유도체, 예컨대 4-니트로- 및 5-니트로살리실산, 3,4-디히드록시벤조산, 다른 알킬화, 할로겐화, 니트로화 3,4-디히드록시벤조산, 2,3,4-트리히드록시벤조산, 다른 알킬화, 할로겐화, 니트로화 2,3,4-트리히드록시벤조산, 2,3-디히드록시테레프탈산, 다른 알킬화, 할로겐화, 니트로화 2,3-디히드록시테레프탈산, 모노-, 디- 및 트리-히드록시프탈산, 및 이의 다른 알킬화, 할로겐화, 니트로화 유도체, 2-(3', 4'-디히드록시페닐)-3,4-디히드로-2H-1-벤조피란-3,5,7-트리올 (탄닌 유래의 성분), 말론산, 옥시디아세트산, 옥살아세트산, 타르트론산, 말산, 숙신산, 히푸르산, 글리콜산, 시트르산, 타르타르산, 아세토아세트산, 에탄올아민, 글리신, 알라닌, β-알라닌, 알라닌히드록삼산, α-아미노히드록삼산, 로도토룰산, 1,1',1"-니트릴로-2-프로판올, N,N-비스(2-히드록시에틸)글리신, 비스(2-히드록시에틸)이미노트리스(히드록시메틸)메탄, N-(트리스(히드록시메틸)메틸)글리신, 에틸렌디아민테트라-2-프로판올, N,N-비스(2-히드록시에틸)-2-아미노에탄술폰산, N-(트리스(히드록시메틸)메틸)-2-아미노에탄술폰산, 펜타에리트리톨, N-부틸-2,2'-이미노디에탄올, 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 트리에탄올아민, 아세틸아세톤, 1,3-시클로헥산디온, 및 추가 치환된 (또는 알킬화, 할로겐화, 니트로화, 술폰화, 카르복시화) 동족체 및 상기 언급된 착화제 및 킬레이트제의 유도체, 및 이들의 염, 바람직하게는 암모늄 염, 및
Figure pct00016
Al 을 배위시킬 수 있는 추가 착화제 및 킬레이트제.
게다가. 추가 첨가제가 예를 들어, 유리한 표면 장력, 점성 또는 개선된 습윤 및 건조 거동 및 개선된 접착력일 수 있는 원하는 특성의 특정 설정을 위해 알루미늄 졸에 첨가될 수 있다.
그러한 첨가제는 하기일 수 있다:
Figure pct00017
습윤 및 건조 거동에 영향을 주기 위한 계면활성제, 표면-활성 화합물,
Figure pct00018
건조 거동에 영향을 주기 위한 소포제 및 탈기제,
Figure pct00019
입자-크기 분포, 전축합도, 축합, 습윤 및 건조 거동 및 인쇄 거동에 영향을 주는 추가 고- 및 저비등 극성 양성자성 및 비양성자성 용매,
Figure pct00020
입자-크기 분포, 전축합도, 축합, 습윤 및 건조 거동 및 인쇄 거동에 영향을 주기 위한 추가 고- 및 저비등 비극성 용매,
Figure pct00021
유동학적 특성 (구조적 점성, 틱소트로피, 흐름 한계 등) 에 영향을 주는 중합체,
Figure pct00022
유동학적 특성에 영향을 주기 위한 미립자 첨가제,
Figure pct00023
건조 후 생성되는 건식-필름 두께, 및 이의 형태론에 영향을 주기 위한 미립자 첨가제 (예를 들어 수산화알루미늄 및 산화알루미늄, 이산화규소),
Figure pct00024
건조된 필름의 내스크래치성에 영향을 주기 위한 미립자 첨가제 (예를 들어 수산화알루미늄 및 산화알루미늄, 이산화규소),
Figure pct00025
하이브리드 졸의 제형을 위한 붕소, 갈륨, 규소, 게르마늄, 아연, 주석, 인, 티탄, 지르코늄, 이트륨, 니켈, 코발트, 철, 세륨, 니오븀, 비소, 납 등의 산화물, 수산화물, 염기성 산화물, 알콕시드, 전축합된 알콕시드,
Figure pct00026
반도체, 특히 규소에 대한 도핑 작용을 갖는 제형의 형식화를 위한 특히 붕소 및 인의 단순한 중합체성 산화물, 수산화물, 알콕시드.
알루미늄 졸은 유리하게는 인쇄 가능하고, 표면, 바람직하게는 규소 웨이퍼 표면에, 여러 인쇄 공정에 의해 적용될 수 있다. 그런 유형의 인쇄 공정은 특히 하기일 수 있다:
Figure pct00027
스핀 또는 딥 코팅, 드롭 캐스팅, 커튼 또는 슬롯-다이 코팅, 스크린 또는 플렉소 인쇄, 그라비아 또는 잉크-젯 또는 에어로졸-젯 인쇄, 오프셋 인쇄, 미세 접촉 인쇄, 전기수력학적 디스펜싱, 롤러 또는 분무 코팅, 초음파 분무 코팅, 파이프 젯팅, 레이저 전사 인쇄, 패드 인쇄, 회전 스크린 인쇄 등.
상기 목록에 한정된 것으로 간주하여서는 안 되고, 본 발명에 따른 잉크의 인쇄 또는 선택적인 적용을 위한 더 나은 방법이 추가적으로 가능하다.
이와 관련하여, 각 인쇄 및 코팅 방법이 인쇄될 잉크 및/또는 잉크로부터 생성되는 페이스트의 필요조건을 당연히 충족할 것이다. 특정 변수, 예를 들어 잉크의 표면 장력, 점성 및 전체 증기 압력 (이는 페이스트의 조성으로부터 발생함) 이 전형적으로 각각의 인쇄 방법에 대해 개별적으로 설정되어야 한다.
예를 들어, 금속 산업에서의 부품의 보호와 같은 스크래치-보호 및 부식-보호층로서의 용도 이외에, 인쇄 가능한 잉크 및 페이스트는 바람직하게는 전자 산업, 특히 마이크로전자공학, 광전지 및 마이크로전자기계 (MEMS) 부품의 제조시 사용될 수 있다. 이 문맥에서 광전지 부품은 특히, 태양 전지 및 모듈을 의미한다. 전자 산업에서의 적용은 또한 하기 영역에서 기술되는 잉크 및 페이스트를 사용함으로써 가능하고 이는 예로서 언급하지만 완전히 나열되지 않았다:
박막 태양광 모듈로부터의 박막 태양 전지의 제작
유기 태양 전지의 제조,
인쇄된 회로 및 유기 전자의 제조,
박막 트랜지스터 (TFT), 액정 (LCD), 유기 발광 다이오드 (OLED) 및 접촉-민감성 용량성 및 저항 센서의 기술에 기초한 디스플레이 소자의 제조.
따라서 본 발명은 또한 특히, Al2O3 코팅 및 혼합된 Al2O3 하이브리드층의 형성을 위한 인쇄 가능한, 입체적으로 안정화된 잉크의 제공에 있다.
적합한 하이브리드 물질은 Al2O3 과 원소 붕소, 갈륨, 규소, 게르마늄, 아연, 주석, 인, 티탄, 지르코늄, 이트륨, 니켈, 코발트, 철, 세륨, 니오븀, 비소 및 납의 산화물과의 혼합물로서, 잉크는 상응하는 전구체를 잉크 액체에 도입함으로써 수득된다. 잉크의 입체 안정화는 소수성 성분, 예컨대 1,3-시클로헥사디온, 살리실산 및 이의 구조적 동족체, 및 중간 정도의 친수성 성분, 예컨대 아세틸아세톤, 디히드록시벤조산, 트리히드록시벤조산 및 이의 구조적 동족체, or with 킬레이트제, 예컨대 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA), 디에틸렌트리아민펜타아세트산 (DETPA), 니트릴로트리아세트산 (NTA), 에틸렌디아민테트라메틸렌포스폰산 (EDTPA), 디에틸렌트리아민펜타메틸렌포스폰산 (DETPPA) 및 구조적으로 관련된 착화제 또는 킬레이트제와 혼합함으로써 수행된다.
잉크에 사용될 수 있는 용매는 하나 이상의 저비등 알코올, 바람직하게는 에탄올 또는 이소프로판올, 및 고비등 글리콜 에테르, 바람직하게는 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 또는 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르의 혼합물이다. 그러나, 다른 극성 용매, 예컨대 아세톤, DMSO, 술폴란 또는 에틸 아세테이트 등이 또한 사용될 수 있다. 잉크의 코팅 특성은 원하는 기판에 혼합비를 통해 매치될 수 있다. 산의 첨가는 잉크 내의 산성 pH, 바람직하게는 pH 4-5 범위를 생성시킨다. pH 의 조절을 위해 사용되는 산은 잔류물이 없는 건조를 야기하는 유기산, 바람직하게는 아세트산일 수 있다.
원하는 불침투성, 균질층의 형성을 위해서, 가수분해를 위한 물이 첨가되고 여기서 물 대 전구체의 몰비는 1 : 1 내지 1 : 9, 바람직하게는 1: 1.5 내지 1 : 2.5 이어야 한다.
본 발명에 따른 잉크를 제조하기 위해서, 층-형성 성분은 잉크의 고체 함량이 0.5 중량% 내지 10 중량%, 바람직하게는 1 중량% 내지 6 중량% 가 되는 비로 사용된다.
조성물의 적합한 제형은 3 개월 초과의 저장 안정성을 갖고, 점성, 입자 크기 또는 코팅 거동에 관한 잉크의 변화가 상기 기간 안에 탐지 불가한 잉크를 제공한다.
표면의 코팅 후 잉크의 잔류물이 없는 건조는 비결정질 Al2O3 층을 생성하고, 상기 건조는 300 내지 1000℃ 범위, 바람직하게는 350 내지 450℃ 범위 내의 온도에서 수행된다. 적합한 코팅시, 5 분 미만의 시간 이내에 건조가 일어나고, 바람직하게는 < 100 nm 의 층 두께를 제공한다. 더 두꺼운 층의 생성을 위해서, 건조 조건이 더 두꺼운 층에 상응하게 달라져야 한다. 건조가 1000℃ 초과의 소위 열-처리 조건 하에 고온에서 수행되는 경우, 커런덤과 유사한 구조를 갖는 경질의 결정질 층이 형성된다. 500℃ 미만의 온도에서, 대부분의 무기 광산, 바람직하게는 HF 및 H3PO4, 및 많은 유기산, 예컨대 아세트산, 프로피온산 등에 의해 에칭될 수 있는 건조된 Al2O3 (하이브리드) 층이 형성된다. 따라서 수득된 층의 단순한 후-구조화가 가능하다. 본 발명에 따른 잉크로 코팅하기 위한 적합한 기판은 단- 또는 다결정질 규소 웨이퍼, 특히 HF- 또는 RCA-세정된 웨이퍼, 또는 또한 사파이어 웨이퍼, 또는 박막 태양광 모듈, 기능성 물질, 예를 들어, ITO, FTO, AZO, IZO 또는 유사한 물질로 코팅된 유리, 코팅되지 않은 유리, 강철 소자 및 합금, 특히 자동차 부분에서의 것, 및 마이크로전자공학에서 사용되는 기타 물질이다. 사용된 기판에 따르면, 잉크를 사용하여 형성된 층은 확산 장벽, 인쇄 가능한 유전체, 전자적 및 전기적 부동화, 반사-방지 코팅, 마모에 대한 기계적 보호층, 산화 또는 산의 작용에 대한 화학적 보호층으로서 제공할 수 있다.
본 목적을 위해 사용될 수 있는 졸-겔 잉크 및/또는 페이스트는 반도체 물질, 바람직하게는 규소 및 규소 웨이퍼의 우수한 전자적 표면 부동화가 달성되는 식으로, 바람직하게는 20 내지 300 nm 범위의 층 두께, 특히 바람직하게는 20 내지 100 nm 의 두께를 갖는 층을 야기하는 인쇄 가능한 제형이 수득되도록 제형화되어야 한다. 상기 식으로 적용 및 건조되는 얇은 Al2O3 층은 유리하게는 이미 전하-담체 수명을 증가시킨다. 게다가, 적용된 층이 건조 후 350-550℃ 에서 몇 분 동안, 바람직하게는 15 분 이하 동안 질소 분위기 및/또는 포밍-가스 분위기 하에 열-처리되는 경우, 층의 표면 부동화가 상당히 재차 증가될 수 있음을 밝혀내었다.
본 발명에 따른 잉크에 기초한 단순하고 중합체성 붕소 및 인 산화물 및 이의 알콕시드를 포함하는 하이브리드 물질은 반도체, 바람직하게는 규소의 값싼 전체-영역 및 국소 도핑을 위해, 엄밀히 말하면 일반적으로, 전기 및 전자 산업, 및 특히, 광전지 산업, 특별히 결정질 규소 태양 전지 및 태양광 모듈의 생산에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 잉크 및/또는 페이스트는 인쇄 가능하고, 이의 제형 및 유동학적 특성은 사용될 인쇄 방법의 각 경우에서 필수적인 필수품들에 대한 광범위한 한도 내에서 매치될 수 있다.
규소 웨이퍼를 도핑하기 위한 Al2O3/B2O3-함유 인쇄 가능한 잉크 및/또는 페이스트의 용도와 관련하여, RCA 또는 유사한 세정 순서로 세정된 규소 웨이퍼에 사용되는 것이 바람직하다. 웨이퍼 표면은 미리 친수성 또는 소수성이 되게 할 수 있다. 웨이퍼의 간소화된 세정은 바람직하게는 HF 용액 및 에칭에 의해 수행된다. 도핑 공정 후 웨이퍼에 남은 층은 용이하게 희석한 HF 에서 에칭함으로써 구조화 방식으로 제거 또는 에칭될 수 있다.
본 발명에 따른 붕소-도핑된 산화알루미늄 코팅, 즉 국소 또는 전체-영역 도핑을 이용한 코팅의 생성 동안, Al2O3/B2O3-함유 인쇄 가능한 잉크 및/또는 페이스트를 사용할 수 있고, 이는 5 - 55 mol% 범위, 바람직하게는 20 - 45 mol% 범위의 비율로 도핑된 층에서의 삼산화이붕소의 몰 비율을 야기한다.
상기 방식으로 제조된 Al2O3 은 LCD 기술에서 나트륨 및 칼륨 확산 장벽으로서 사용될 수 있다. 여기서 디스플레이의 커버 유리 위의 Al2O3 의 얇은 층은 액체-결정질에 대한 커버 유리로부터 이온의 확산을 방지할 수 있고, LCD 의 수명을 상당시 증가시킬 수 있다.
도면 및 도표:
도 1 은 폴리싱된 (100) 규소 웨이퍼 상에 생성된 균일한 Al2O3 층의 스캐닝 전자 현미경사진을 나타낸다.
도 2 는 형성된 Al2O3 층의 온도-의존적 라만 분석을 나타낸다.
도 3 은 잉크-젯 인쇄에 의한 알루미늄 졸로 인쇄된 실시예 7 에 따른 폴리싱된 (100) 규소 웨이퍼 조각의 스캐닝 전자 현미경사진 (a) 및 관련된 EDX 분석의 곡선 (b) 을 나타낸다.
도 4 는 실시예 8 에 따른 알루미늄/지르코늄 졸로 인쇄된 (100) 규소 웨이퍼 조각의 스캐닝 전자 현미경사진 (a) 및 관련된 EDX 분석의 곡선 (b) 을 나타낸다.
도 5 는 잉크-젯 인쇄에 의해 알루미늄 졸로 실시예 9 에 따라 인쇄된 (100) 규소 웨이퍼 파편의 스캐닝 전자 현미경사진을 나타낸다.
도 6 은 잉크-젯 인쇄에 의해 알루미늄 졸로 실시예 10 에 따라 인쇄된 폴리싱된 (100) 규소 웨이퍼 조각을 나타낸다. 인쇄된 영역은 다양한 폭의 트랙 및 다양한 트랙 분리로 구성된다.
도 7 은 스핀 코팅에 의해 알루미늄 졸로 실시예 11 에 따라 코팅된 폴리싱된 (100) 규소 웨이퍼 파편의 결과를 보여준다.
도 8 은 소수 전하-담체 밀도에 따라, 더 정확히 말하면 코팅되지 않은 샘플, 및 9 및 17 nm 층 두께를 갖는 실시예 12 에 따라 산화알루미늄으로 코팅된 샘플의 측정된 전하-담체 수명의 도표를 나타낸다.
도 9 는 코팅되지 않은 규소 웨이퍼 (상부 (a)) 및 실시예 13 에 따른 산화알루미늄으로 양면이 코팅된 규소 웨이퍼 (하부 (b)) 의 전하-담체 수명을 나타낸다. 코팅 덕분에 수명이 100 배로 증가하였다.
도 10 은 코팅되지 않은 샘플의 n-도핑된 Cz 웨이퍼 샘플 (황색, 하부), 실시예 14 에 따라 산화알루미늄으로 코팅된 샘플 (자홍색, 중부) 및 화학적으로 부동화된 샘플 (청색, 상부) 의 전하-담체 수명을 나타낸다. 수명은 상기 순서로 하기와 같다 (주입 밀도: 1E+15): 6 μs, ~120 μs 및 ~1000 μs.
도 11 은 p-도핑된 Cz 웨이퍼 샘플, 더 정확히 말하면 코팅되지 않은 샘플 (황색, 하부), 실시예 15 에 따라 산화알루미늄으로 코팅된 샘플 (자홍색, 중부) 및 화학적으로 부동화된 샘플 (청색, 상부) 의 전하-담체 수명을 나타낸다. 수명은 상기 순서로 하기와 같다 (주입 밀도: 1E+15): 6 μs, ~65 μs 및 ~300 μs.
도 12 는 p-도핑된 FZ 웨이퍼 샘플, 더 정확히 말하면 코팅되지 않은 샘플 (황색, 하부), 실시예 16 에 따라 산화알루미늄으로 코팅된 샘플 (자홍색, 중부) 및 화학적으로 부동화된 샘플 (청색, 상부) 의 도표화된 전하-담체 수명을 나타낸다. 수명은 상기 순서로 하기와 같다 (주입 밀도: 1E+15): 7 μs, ~400 μs 및 >> 1000 μs.
도 13 은 0.15 의 중량에 의한 상대적 비율을 갖는 실시예 17 에 따른 붕소 도핑 잉크의 확산 프로파일을 나타낸다 (적색 곡선: 웨이퍼 표면의 건조된 잉크에 대한 노출 결과에 따른 p 또는 붕소 도핑, 청색 곡선: n 또는 인 베이스 도핑). 샘플의 층 저항은 464 Ω/스퀘어이다.
도 14 는 0.3 의 중량에 의한 상대적 비율을 갖는 실시예 17 에 따른 붕소 도핑 잉크의 확산 프로파일을 나타낸다 (적색 곡선: 웨이퍼 표면의 건조된 잉크에 대한 노출 결과에 따른 p 또는 붕소 도핑, 청색 곡선: n 또는 인 베이스 도핑). 샘플의 층 저항은 321 Ω/스퀘어이다.
도 15 는 실시예 18 에 따른 붕소 도핑 잉크의 확산 프로파일을 나타낸다 (적색 곡선: 웨이퍼 표면의 건조된 잉크에 대한 노출 결과에 따른 p 또는 붕소 도핑, 청색 곡선: n 또는 인 베이스 도핑). 샘플의 층 저항은 65 Ω/스퀘어이다.
본 설명을 통해 당업자가 본 발명을 완전히 사용할 수 있다. 따라서 추가 언급이 없어도, 당업자는 가장 폭넓은 범주로 상기 설명을 이용할 수 있을 것으로 생각된다.
만약 명확하지 않은 무언가가 있다면, 인용된 공개물 및 특허 문헌을 당연히 찾아봐야 한다. 따라서, 그러한 문서는 본 설명의 개시된 내용의 일부로서 간주된다.
더 나은 이해를 위해서 그리고 본 발명을 설명하기 위해서, 본 발명의 보호의 범주 내에 있는 2 개의 실시예를 하기 제공한다. 그러한 실시예는 또한 가능한 변형을 설명하기 위해 제공된다. 그러나 기재된 본 발명의 이론의 보편적인 타당성 덕분에, 그러한 실시예들은 본 적용의 보호 범주를 그러한 실시예로만 감소시키는데 적합하지 않다.
게다가, 제공되는 실시예 및 명세서의 나머지에서 조성물에 존재하는 성분량은 항상 전체 조성물에 대해 100 중량% 또는 100 mol% 까지만 첨가하고, 더 높은 값은 지시된 백분율 범위로부터 발생할 수 있더라도 상기 값을 당연히 초과할 수 없다. 달리 나타내지 않는 한, % 데이터는 부피 데이터로 제공되는 비를 제외하고는, 중량% 또는 mol% 로서 간주된다.
실시예 및 명세서 및 특허청구범위에 제공된 온도는 항상 ℃ 이다.
실시예
실시예 1:
50 ㎖ 의 이소프로판올 중의 0.6 g 의 아세틸아세톤을 초기에 100 ㎖ 둥근-바닥 플라스크에 도입한다. 2.5 g 의 알루미늄 트리-sec-부톡시드를 상기 용액에 첨가하고 혼합물을 10 분 동안 교반한다. 부톡시드를 중화하고 잉크의 pH 를 조절하기 위해서 2.3 g 의 아세트산을 첨가하고, 혼합물을 10 분 동안 재차 교반한다. 부분적으로 보호된 알루미늄 알콕시드를 가수분해 하기 위해서 1.2 g 의 물을 첨가하고, 용액을 10 분 동안 교반하고 에이징을 위해 방치한다. 약 3 시간 후, 용액은 탁해졌고, 점액질의 침전물은 약 3 일 후 침전되었다. 25 ㎖ 의 물을 첨가하여 침전물을 용해시킬 수 있다. 그러나, 생성된 용액은 HF- 및 RCA-세정된 웨이퍼 둘 다에 대한 불량한 코팅 특성을 갖는다. 잉크의 습윤성은 계면활성제를 상기 방식으로 제조된 잉크에 첨가함으로써 향상되더라도, 형성된 층내의 고체 형체의 축적이 잉크 내의 1차 응축물의 미셀과 같은 안정화에 의해 나타난다. 알루미늄 대 아세틸아세톤의 혼합비 0.5 내지 3 에서 동일한 결과가 수득되었지만, 침전물을 용해시키기 위해 필요한 물의 양은 감소되었다. 시트르산, 옥살산 및 아스코르브산을 이용하여 침전물을 용해시키기 위해 서 더 많은 양의 물이 필요하다.
실시예 2:
50 ㎖ 의 메탄올 중의 0.6 g 의 아세틸아세톤을 초기에 100 ㎖ 둥근-바닥 플라스크에 도입한다. 2.5 g 의 알루미늄 트리-sec-부톡시드를 상기 용액에 첨가하고 혼합물을 10 분 동안 교반한다. 부톡시드를 중화하고 잉크의 pH 를 조절하기 위해서 2.3 g 의 아세트산을 첨가하고, 혼합물을 10 분 동안 재차 교반한다. 부분적으로 보호된 알루미늄 알콕시드를 가수분해 하기 위해서 1.2 g 의 물을 첨가하고, 용액을 10 분 동안 교반하고 에이징을 위해 방치한다. 용액 중의 고체 함량이 6 중량% 로 증가될 수 있고, 이 경우 아세트산 및 아세틸아세톤의 상응하는 양이 사용되어야 한다. 용액은 몇개월 동안 안정하지만 메탄올은 여러 인쇄 방법에 의한 적용에 적합한 부족한 점성을 갖는다. 메탄올과 글리콜 에테르 또는 이소프로판올의 혼합물의 경우, 침전물 형성은 동일한 조건 하에서 몇일 이내에 발생한다.
실시예 3:
50 ㎖ 의 이소프로판올 중의 0.8 g 의 살리실산을 초기에 100 ㎖ 둥근-바닥 플라스크에 도입한다. 2.5 g 의 알루미늄 트리-sec-부톡시드를 상기 용액에 첨가하고 혼합물을 10 분 동안 교반한다. 부톡시드를 중화하고 잉크의 pH 를 조절하기 위해서 2.3 g 의 아세트산을 첨가하고, 혼합물을 10 분 동안 재차 교반한다. 부분적으로 보호된 알루미늄 알콕시드를 가수분해 하기 위해서 1.2 g 의 물을 첨가하고, 용액을 10 분 동안 교반하고 에이징을 위해 방치한다. 물의 첨가 직후, 탁한 현탁액이 형성되고, 이로부터 침전물만이 매우 서서히 침전된다 (약 20 일에 걸침). 물을 첨가하여 침전물을 용해시킬 수 없다.
실시예 4:
25 ㎖ 의 이소프로판올 및 25 ㎖ 의 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 중의 3 g 의 살리실산 및 1 g 의 아세틸아세톤을 초기에 100 ㎖ 둥근-바닥 플라스크에 도입한다. 4.9 g 의 알루미늄 트리-sec-부톡시드를 상기 용액에 첨가하고 혼합물을 10 분 동안 교반한다. 부톡시드를 중화하고 잉크의 pH 를 조절하기 위해서, 5 g 의 아세트산을 첨가하고 혼합물을 10 분 동안 재차 교반한다. 부분적으로 보호된 알루미늄 알콕시드를 가수분해 하기 위해서, 1.7 g 의 물을 첨가하고 옅은 노랑색의 용액을 10 분 동안 교반하고 에이징을 위해 방치한다. 고체 함량은 6 % 로 증가될 수 있다. 잉크는 3 개월 초과 동안 안정성을 이상적인 코팅 특성 및 효율적인 건조와 함께 나타낸다 (도 1 및 2 참조).
추가로, 하이브리드-종결 웨이퍼 (HF 세정) 는 스핀 코팅에 의해 상기 잉크로 균질하게 코팅될 수 있다. 상기 잉크에 산화붕소를 도입함으로써 스핀-온 도판트 층이 생성될 수 있고, 이는 1000℃ 에서 확산 후 단순한 HF 침액에 의해 용이하게 에칭될 수 있다. 도핑 후 층 저항은 80 Ω/스퀘어 이다. 이는 공정 기간, 열-처리 온도 및 잉크 중의 붕소 농도의 조절에 의해 수시로 조절될 수 있다. 폴리히드록시벤조산은 대안적인 착화제로서 아세틸아세톤에 사용될 수 있다.
실시예 5:
30 g 의 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 중의 2 g 의 살리실산 및 0.8 g 의 아세틸아세톤을 초기에 100 ㎖ 둥근-바닥 플라스크에 도입한다. 5.2 g 의 알루미늄 트리-sec-부톡시드 및 0.2 g 의 아세트산을 상기 용액에 첨가하고, 혼합물을 10 분 동안 교반한다. 그리고 나서 부분적으로 보호된 알루미늄 알콕시드를 가수분해 하기 위해서, 1.5 g 의 물을 첨가하고, 옅은 황색 용액을 10 분 동안 교반시키고 에이징을 위해 방치한다.
고체 함량이 10% 로 증가할 수 있다. 높은 물 함량 (n(물)/n(Al) = 6.5) 에도, 잉크는 200 시간 초과 동안 50℃ 에서 안정성을 나타낸다 (이 시간 이후 종결된 실험에는 침전물이 형성되지 않음).
주의:
낮은 물 농도 (< 0.7 g) 에서, 안정한 잉크 (> 3 개월) 는 또한 아세트산 또는 다른 산의 첨가 없이 이상적인 코팅 특성 및 효율적인 건조가 유지된 채로 합성될 수 있다 (도 1 및 2 참조). 또한 하이브리드-종결 웨이퍼 (HF 세정) 는 스핀 코팅에 의해 상기 잉크로 균질하게 코팅될 수 있다. 아세틸아세톤 대신에 추가 착화제로서 적합한 것은 폴리히드록시벤조산이고, 착화제의 첨가는 수득된 졸의 점성에 유의하게 영향을 준다.
실시예 6:
산화붕소를 첨가함으로써 실시예 5 에 따른 잉크를 개질한다. 산화붕소를 상기 잉크에 첨가하여 스핀-온 도판트 층을 제조할 수 있고, 이는 1000℃ 초과에서 확산 후 간단한 HF 침액에 의해 에칭될 수 있다. 상기 유형의 스핀-온 도판트 층으로 코팅된 150 Ω/스퀘어 n-형 웨이퍼의 층 저항은 1050℃ 에서 확산 후 80 Ω/스퀘어이고, 이는 통상적인 붕소-도핑된 규소 웨이퍼 (50-100 Ω/스퀘어) 의 윈도우에 꼭 잘 맞는다.
실시예 7:
산화티탄/산화알루미늄 하이브리드 졸을 실시예 5 에 따라 제조한다. 이를 위해서, 착화제에 대한 전구체의 몰비가 0.8 인 몰비가 50/50 인 전구체 알루미늄 트리-sec-부톡시드 및 티탄 테트라에톡시드를 실시예 5 에 서술된 용액에 처음 도입한다. 이어서 물을 전구체 용액에 첨가하고 (물 대 전구체의 전체량의 혼합비: 3:1), 용액을 밤새 교반한다.
수득된 하이브리드 졸의 웨이퍼에의 적용 및 승온에서의 건조 후, 균일한, 불침투성 산화알루미늄/이산화티탄 층이 수득된다.
도 3 은 본 실시예에 따라 제조된 산화알루미늄/이산화티탄 층의 스캐닝 전자 현미경사진 및 EDX 분석을 나타낸다.
실시예 8:
산화지르코늄/산화알루미늄 하이브리드 졸을 실시예 5 에 따라 제조한다. 이를 위해서, 전구체 : 착화제 몰비가 0.8 인 몰비가 50/50 인 전구체 알루미늄 트리-sec-부톡시드 및 지르코늄 테트라에톡시드를 실시예 5 에 서술된 용액에 처음 도입한다. 이어서 물을 전구체 용액에 첨가하고 (물 대 전구체 혼합비: 3:1), 용액을 밤새 교반한다.
도 4 는 본 실시예에 따라 제조된 산화알루미늄/이산화지르코늄 층의 스캐닝 전자 현미경사진 및 EDX 분석을 나타낸다.
실시예 9:
RCA-1 로 세정한 후, 실시예 4 에 따른 알루미늄 졸 잉크로 잉크-젯 인쇄에 의해 폴리싱된 (100) 규소 웨이퍼를 인쇄한다. 기판의 온도는 70℃ 이고, 인쇄 중 액적 분리는 50 μm 이다. 1 x 1 ㎠ 로 계측된 영역에 인쇄된다. 내압성층의 층 두께는 ~120 nm 이다.
도 5 는 본원에 기술된 바와 같이 잉크-젯 인쇄에 의해 알루미늄 졸로 인쇄된 폴리싱된 (100) 규소 웨이퍼 조각을 나타낸다.
실시예 10:
RCA-1 로 세정한 후, 실시예 4 에 따른 알루미늄 졸 잉크로 잉크-젯 인쇄에 의해 폴리싱된 (100) 규소 웨이퍼를 인쇄한다. 기판의 온도는 90℃ 이고, 인쇄 중 액적 분리는 50 μm 이다. 다양한 폭의 트랙 및 다양한 분리를 갖는 1 x 2 ㎠ 로 계측된 영역에 인쇄된다.
도 6 은 잉크-젯 인쇄에 의해 알루미늄 졸로 인쇄된 폴리싱된 (100) 규소 웨이퍼 조각을 나타낸다. 상기 인쇄된 영역은 다양한 폭의 트랙 및 다양한 트랙 분리로 구성된다.
실시예 11:
RCA-1 로 세정한 후, 실시예 4 에 따른 알루미늄 졸 잉크로 잉크-젯 인쇄에 의해 폴리싱된 (100) 규소 웨이퍼를 코팅하고, 100℃ 의 핫플레이트에서 건조시킨다.
도 7 은 스핀 코팅에 의해 알루미늄 졸로 코팅된 상기 유형의 폴리싱된 (100) 규소 웨이퍼 파편의 결과를 나타낸다.
실시예 12:
30 g 의 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 및 1.5 g 의 아세트산을 초기에 100 ㎖ 둥근-바닥 플라스크에 도입한다. 1.0 g 의 알루미늄 트리-sec-부톡시드를 상기 용액에 서서히 용해시킨다. 가수분해를 위해 0.2 g 의 물을 첨가하고 생성된 졸을 170℃ 에서 60 분 동안 가열한다. 냉각 후, 담황색, 투명한 점성의 졸이 유지되며 이는 착화제에 의해 안정될 필요는 없다. 상기 졸 중의 산화알루미늄의 중량에 따른 농도는 약 1 % 이다. 졸 중의 산화알루미늄의 중량에 따른 농도를 1.5 내지 2 중량% 로 증가시킴으로써, 백색 침전물이 형성된다. 따라서 안정화 및 보호 착화제의 첨가는 산화알루미늄의 1% 의 중량에 따른 농도로부터 필요한 것으로 추정된다.
그리고 나서 졸은 2000 rpm 의 회전 속도로 스핀 코팅에 의해, 양면이 폴리싱되고 희석된 HF 로 미리 에칭된 p-도핑된 (100) FZ 웨이퍼에 적용되고, 이어서 졸을 30 분 동안 400℃ 의 핫플레이트에서 건조시킨다. 타원계측법에 의해 측정된 산화알루미늄 층 두께는 9 nm 이다. 제 2 웨이퍼를 상기 언급된 조건을 사용하여 졸로 2 회 코팅한다. 그리고 나서 타원계측법에 의해 측정된 층 두께는 17 nm 이다. 상기 샘플 둘의 전자적 표면 부동화의 품질을 WCT-120 광전도 수명 검사기 (QSSPC, 준정상-상태 광전도) 에 의해 코팅되지 않은 참조 샘플에 대해 조사한다.
도 8 은 소수 전하-담체 밀도에 따라, 더 정확히 말하면 코팅되지 않은 샘플, 및 9 및 17 nm 층 두께를 갖는 산화알루미늄으로 코팅된 샘플의 측정된 전하-담체 수명을 나타낸다.
소수 전하 담체의 수명이 기존의 표면 처리와 거의 상관없음을 도 8 에서 나타난다. 코팅된 샘플은 주입 밀도 (소수 전하-담체 밀도) 에 따라 유사한 수명을 달성하였다. 사용된 졸 및 웨이퍼 표면 상의 생성된 산화알루미늄 층 두께가 선택된 실험 조건 하에 반도체 표면의 전자적 부동화에 기여하지 못하는 것으로 생각할 수 있다. 그렇지 않으면, 소수 전하 담체의 수명 증가가 관찰될 수 있다.
실시예 13:
희석된 HF 로 세정한 후, 양면에 도핑된 p-도핑된 (100) FZ 규소 웨이퍼 조각 양면을 실시예 5 에 따른 산화알루미늄 졸 잉크로 스핀 코팅에 의해 코팅하고 핫플레이트에서 450℃ 에서 건조시킨다. 생성된 층 두께는 60 nm 이다. 이어서 웨이퍼의 전하-담체 수명을 WCT-120 광전도 수명 검사기 (QSSPC, 준정상-상태 광전도) 에 의해 조사한다.
도 9 는 코팅되지 않은 규소 웨이퍼 (상부 (a)) 및 산화알루미늄으로 양면이 코팅된 규소 웨이퍼 (하부 (b)) 의 전하-담체 수명을 나타낸다. 코팅 덕분에 수명이 100 배로 증가하였다.
실시예 14:
HF 로 세정한 후, 일면이 폴리싱된 n-도핑된 (100) Cz 규소 웨이퍼 조각 양면을 실시예 5 에 따른 산화알루미늄 졸 잉크로 스핀 코팅에 의해 코팅하고 450℃ 의 핫플레이트에서 건조시킨다. 이어서 타원계측법에 의해 측정된 층 두께는 60 nm 이다. 이어서 웨이퍼의 전하-담체 수명을 WCT-120 광전도 수명 검사기 (QSSPC, 준정상-상태 광전도) 로 조사한다. 코팅되지 않거나, 습식-화학 퀸히드론/메탄올 방법으로 처리된 동일한 웨이퍼 샘플을 참조로 제공한다. 퀸히드론/메탄올 방법 (1,4-벤조퀴논, 1,4-벤조히드로퀴논 및 메탄올의 혼합물) 은 습식-화학적이고 일시적으로 효과적인, 즉 비장기-안정한, 전자적 표면 부동화이다. 모든 웨이퍼 샘플을 희석된 HF 로 미리 에칭한다.
도 10 은 코팅되지 않은 샘플의 n-도핑된 Cz 웨이퍼 샘플 (황색, 하부), 산화알루미늄으로 코팅된 샘플 (자홍색, 중부) 및 화학적으로 부동화된 샘플 (청색, 상부) 의 전하-담체 수명을 나타낸다. 수명은 상기 순서로 하기와 같다 (주입 밀도: 1E+15): 6 μs, ~120 μs 및 ~1000 μs.
코팅되지 않은 샘플에 비해 수명이 20 배 증가한 것을 측정할 수 있다. 담체 수명의 증가는 반도체 물질의 전자적 표면 부동화로서 산화알루미늄의 작용에 기인한다.
실시예 15:
HF 로 세정한 후, 일면이 폴리싱된 p-도핑된 (100) Cz 규소 웨이퍼 조각 양면을 실시예 5 에 따른 산화알루미늄 졸 잉크로 스핀 코팅에 의해 코팅하고 450℃ 의 핫플레이트에서 건조시킨다. 이어서 타원계측법에 의해 측정된 층 두께는 60 nm 이다. 이어서 웨이퍼의 전하-담체 수명을 WCT-120 광전도 수명 검사기 (QSSPC, 준정상-상태 광전도) 로 조사한다. 코팅되지 않거나, 습식-화학 퀸히드론/메탄올 방법으로 처리된 동일한 웨이퍼 샘플을 참조로 제공한다. 퀸히드론/메탄올 방법 (1,4-벤조퀴논, 1,4-벤조히드로퀴논 및 메탄올의 혼합물) 은 습식-화학적이고 일시적으로 효과적인, 즉 비장기-안정한, 전자적 표면 부동화이다. 모든 웨이퍼 샘플을 희석된 HF 로 미리 에칭한다.
도 11 은 p-도핑된 Cz 웨이퍼 샘플, 더 정확히 말하면 코팅되지 않은 샘플 (황색, 하부), 산화알루미늄으로 코팅된 샘플 (자홍색, 중부) 및 화학적으로 부동화된 샘플 (청색, 상부) 의 전하-담체 수명을 나타낸다. 다양한 수명 시간은 상기 순서로 하기와 같다 (주입 밀도: 1E+15): 6 μs, ~65 μs 및 ~300 μs.
코팅되지 않은 샘플에 비해 수명이 10 배 증가한 것을 측정할 수 있다. 담체 수명의 증가는 반도체 물질의 전자적 표면 부동화로서 산화알루미늄의 작용에 기인한다.
실시예 16:
HF 로 세정한 후, 양면이 폴리싱된 p-도핑된 (100) FZ 규소 웨이퍼 조각 양면을 실시예 5 에 따른 산화알루미늄 졸 잉크로 스핀 코팅에 의해 코팅하고 450℃ 의 핫플레이트에서 건조시킨다. 이어서 타원계측법에 의해 측정된 층 두께는 60 nm 이다. 이어서 웨이퍼의 전하-담체 수명을 WCT-120 광전도 수명 검사기 (QSSPC, 준정상-상태 광전도) 로 조사한다. 코팅되지 않거나, 습식-화학 퀸히드론/메탄올 방법으로 처리된 동일한 웨이퍼 샘플을 참조로 제공한다. 퀸히드론/메탄올 방법 (1,4-벤조퀴논, 1,4-벤조히드로퀴논 및 메탄올의 혼합물) 은 습식-화학적이고 일시적으로 효과적인, 즉 비장기-안정한, 전자적 표면 부동화이다. 모든 웨이퍼 샘플을 희석된 HF 로 미리 에칭한다.
도 12 에서, p-도핑된 FZ 웨이퍼 샘플, 더 정확히 말하면 코팅되지 않은 샘플 (황색, 하부), 산화알루미늄으로 코팅된 샘플 (자홍색, 중부) 및 화학적으로 부동화된 샘플 (청색, 상부) 의 전하-담체 수명을 도표화하였다. 여러 수명 시간은 상기 순서로 하기와 같다 (주입 밀도: 1E+15): 7 μs, ~400 μs 및 >> 1000 μs.
코팅되지 않은 샘플에 비해 수명이 60 배 증가한 것을 측정할 수 있다. 담체 수명의 증가는 반도체 물질의 전자적 표면 부동화로서 산화알루미늄의 작용에 기인한다.
실시예 17:
붕소-기재 도핑 잉크를 실시예 4 에 따라 제조한다. 이때 중량비는 하기와 같다: 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 : 알루미늄 트리-sec-부톡시드 : 아세트산 : 물 : 살리실산 30 : 5 : 1 : 1.2 : 1. 삼산화붕소의 비율은 0.05-0.3 이다. n-형 규소 웨이퍼 (Cz, 10 Ω*cm, 일면이 폴리싱됨, (100)) 의 2000 rpm 에서 30 초 동안의 스핀 코팅 후 5 분 동안 300℃ 의 핫플레이트에서 건조시키고, 약 70 nm 의 층 두께가 형성된다. 표준 분위기 조건 (확산 조건: 950℃ 에서 30 분) 하에 머플로에서 상기 샘플을 확산 공정에 적용시킨다. 도 13 및 14 는 산화붕소의 상대 중량비 0.15 및 0.3 을 갖는 샘플의 생성된 도핑 프로파일을 보여준다. 도핑 프로파일은 ECV (전기화학적 용량 전압 프로파일링) 기술에 의해 측정하였다.
도 13 은 0.15 의 중량에 의한 상대적 비율을 갖는 붕소 도핑 잉크의 확산 프로파일을 나타낸다 (적색 곡선: 웨이퍼 표면의 건조된 잉크에 대한 노출 결과에 따른 p 또는 붕소 도핑, 청색 곡선: n 또는 인 베이스 도핑). 샘플의 층 저항은 464 Ω/스퀘어이다.
도 14 는 0.3 의 중량에 의한 상대적 비율을 갖는 붕소 도핑 잉크의 확산 프로파일을 나타낸다 (적색 곡선: 웨이퍼 표면의 건조된 잉크에 대한 노출 결과에 따른 p 또는 붕소 도핑, 청색 곡선: n 또는 인 베이스 도핑). 샘플의 층 저항은 321 Ω/스퀘어이다.
실시예 18:
25 ㎖ 의 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르 중의 1.5 g 의 살리실산 및 1 g 의 아세틸아세톤을 초기에 100 ㎖ 둥근-바닥 플라스크에 도입한다. 5.7 g 의 알루미늄 트리-sec-부톡시드를 상기 용액에 첨가하고 혼합물을 10 분 동안 교반한다. 0.75 g 의 삼산화이붕소를 도판트로서 상기 용액에 첨가하고, 산화붕소가 잔여물을 남기지 않도록 용해될 때까지 혼합물을 교반한다. 잉크의 pH 를 조절하기 위해서 1 g 의 아세트산을 첨가하여 부톡시드를 중화하고, 혼합물을 10 분 동안 다시 교반한다. 부분적으로 보호된 알루미늄 알콕시드를 가수분해 하기 위해서, 1.7 g 의 물을 첨가하고 옅은 황색 용액을 10 분 동안 교반하고 에이징을 위해 방치한다. 고체 함량은 6% 로 증가될 수 있다. 잉크는 이상적인 코팅 특성 및 효율적인 건조와 함께 3 개월 초과 안정성을 나타낸다. n-형 규소 웨이퍼 조각 (Cz, 10 Ω*cm, 일면이 폴리싱됨, (100)) 의 1000 rpm 에서 스핀 코팅 후 표준 분위기 조건 하에 표준 1000℃ 의 머플로에서 30 분 동안 확산시키고, 연관된 층 저항이 80 Ω/스퀘어 미만인 도 14 에서 나타낸 도핑 프로파일은 ECV (전기화학적 용량 전압 프로파일링) 기술로 측정할 수 있다.
도 15 는 실시예 18 에 따른 붕소 도핑 잉크의 확산 프로파일을 나타낸다 (적색 곡선: 웨이퍼 표면의 건조된 잉크에 대한 노출 결과에 따른 p 또는 붕소 도핑, 청색 곡선: n 또는 인 베이스 도핑). 샘플의 층 저항은 65 Ω/스퀘어이다.

Claims (16)

  1. Al2O3 코팅 및 혼합된 Al2O3 하이브리드층의 형성을 위한 인쇄가능한, 입체적으로 안정화된 잉크의 용도.
  2. 제 1 항에 있어서, Al2O3 및 붕소, 갈륨, 규소, 게르마늄, 아연, 주석, 인, 티탄, 지르코늄, 이트륨, 니켈, 코발트, 철, 세륨, 니오븀, 비소 및 납 산화물의 군으로부터 선택되는 원소 산화물 중 하나 이상의 형성을 위한 전구체를 포함하고, 상응하는 전구체를 잉크에 도입함으로써 잉크가 수득되는 잉크의 용도.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 하나 이상의 소수성 성분 및 하나 이상의 친수성 성분 및 임의로 하나 이상의 킬레이트제와 혼합함으로써 입체적으로 안정화된 잉크의 용도.
  4. 제 3 항에 있어서, 1,3-시클로헥사디온, 살리실산 및 구조상 관련된 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 소수성 성분, 및 아세틸아세톤, 디히드록시벤조산 및 트리히드록시벤조산 또는 이의 구조상 관련된 화합물의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 친수성 화합물, 에틸렌디아민테트라아세트산 (EDTA), 디에틸렌트리아민펜타아세트산 (DETPA), 니트릴로트리아세트산 (NTA), 에틸렌디아민테트라메틸렌포스폰산 (EDTPA) 및 디에틸렌트리아민펜타메틸렌포스폰산 (DETPPA) 와 같은 킬레이트제 또는 구조상 관련된 착화제 또는 상응하는 킬레이트제를 포함하는 잉크의 용도.
  5. 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서, 바람직하게는 에탄올 및 이소프로판올의 군으로부터 선택되는 저비등 알코올, 및 바람직하게는 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 및 디에틸렌 글리콜 모노부틸 에테르 또는 이들의 혼합물의 군으로부터 선택되는 고비등 글리콜 에테르의 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고비등 알코올의 군으로부터 선택되는 용매, 및 임의로 아세톤, DMSO, 술폴란 및 에틸 아세테이트의 군으로부터 선택되는 극성 용매, 또는 유사한 극성 용매를 포함하는 잉크의 용도.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 4 - 5 범위의 산성 pH 를 갖고 산으로서 잔류물이 없이 건조되는 하나 이상의 유기산을 포함하는 잉크의 용도.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 가수분해를 위한 물이 물 대 전구체의 몰비 1 : 1 내지 1 : 9, 바람직하게는 1 : 1.5 내지 1 : 2.5 범위로 첨가되고, 고체 함량이 0.5 내지 10 중량% 범위, 바람직하게는 1 내지 6 중량% 범위인 불침투성, 균질층의 형성을 위한 잉크의 용도.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 확산 장벽, 인쇄된 유전체, 전자적 및 전기적 부동화, 반사방지 코팅, 마모에 대한 기계적 보호층, 산화 또는 산의 작용에 대한 화학적 보호층의 제조를 위한 잉크의 용도.
  9. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 반도체, 바람직하게는 규소의 전체-영역 및 국소 도핑을 위한 단순한 중합체 붕소 및 인 산화물 및 이의 알콕시드를 포함하는 하이브리드 물질의 제조를 위한 잉크의 용도.
  10. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 5 - 55 mol% 범위, 바람직하게는 20 - 45 mol% 범위의 삼산화붕소 함량을 갖는 하이브리드층의 제조를 위한 잉크의 용도.
  11. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, LCD 기술에서 나트륨 및 칼륨 확산 장벽으로서 Al2O3 층의 제조를 위한 잉크의 용도.
  12. 단- 또는 다결정질 규소 웨이퍼, 사파이어 웨이퍼, 박막 태양광 모듈, 기능성 물질 (예를 들어 ITO, FTO, AZO, IZO 등) 로 코팅된 유리, 비코팅된 유리, 강철 요소 및 합금, 및 마이크로전자공학에서 사용되는 기타 물질 상의 잔류물이 없는 순수한 비결정질 Al2O3 층의 제조 방법으로서, 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 잉크의 얇은 층의 적용 후, 건조가 300 내지 1000℃ 의 온도, 바람직하게는 300 내지 450℃ 에서 수행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 잉크의 적용 전, 소수성 또는 친수성으로 종결된 형태인 표면이 바람직하게는 HF 용액 또는 물로 에칭함으로써 세정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 1000℃ 부터의 온도에서의 건조 및 열-처리가 커런덤과 비슷한 특성을 갖는 경질의 결정질 층을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 건조가 몇 분 이내, 바람직하게는 5 분 미만 이내 수행되고, 표면-부동화 특성이 인쇄된 졸-겔 조성물로부터 형성되는 층은 20 내지 300 nm 범위, 바람직하게는 100 nm 미만의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 건조가 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 따른 잉크의 박층의 적용 후 300℃ 내지 500℃ 의 온도에서 수행된 다음, 임의로 열-처리 단계가 350 내지 550℃ 의 온도에서 질소 및/또는 포밍-가스 분위기 하에 수행되는 것을 특징으로 하는 순수하고, 잔류물이 없는, 비결정질, 구조화가 가능한 Al2O3 층의 제조를 위한 방법.







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