[发明专利]用于制备氧化层的基于金属氧化物前体的可直接结构化的配制物

说明书

本发明涉及可直接结构化的涂料组合物，其包含金属氧化物前体、光酸产生剂和溶剂。本发明还涉及这种涂料组合物用于制备直接结构化的金属氧化物层的用途，使用这种涂料组合物制备金属氧化物层的方法，根据这种方法制备的含金属氧化物的层，和这种含金属氧化物的层用于制造电子元件，特别是用于制造晶体管、二极管、传感器或太阳能电池的用途。

本发明提供可直接结构化的涂料组合物，其包含金属氧化物前体、光酸产生剂和溶剂。本发明还涉及这种涂料组合物用于制备直接结构化的金属氧化物层的用途，使用这种涂料组合物制备金属氧化物层的方法，通过这种方法制备的含金属氧化物的层，和这种含金属氧化物的层用于制造电子元件，特别是用于制造晶体管、二极管、传感器或太阳能电池的用途。

金属氧化物层对于许多应用都是必不可少的，特别是在半导体技术领域。金属氧化物层可以通过各种方法施加到各种表面上。这些方法包括真空方法(溅射、化学气相沉积)和湿化学方法。其中，也称为液相方法的湿化学方法的优点在于其需要较少较不复杂的设备。液相方法可以用分散的纳米颗粒或用前体体系进行。分散的纳米颗粒缺点在于它们的制备涉及相当多的设备，并且使用它们制备的半导体层通常具有不利的性质。

因此，通常优选使用前体的液相涂覆方法。金属氧化物前体是可以热分解或用电磁辐射分解的化合物，并且借助于金属氧化物前体，可以在有或没有氧或其它氧化剂的情况下形成含有金属氧化物的层。

由金属氧化物前体形成的含金属氧化物的层在半导体技术中的各应用方面受到关注，其通常通过使用光致抗蚀剂(photoresist)来进行结构化，这导致对对材料增加的要求，并导致多个额外的工艺步骤，以及由于与侵蚀性材料接触而在氧化层上产生的额外应力。

含金属氧化物的层的直接结构化使得可以不使用光致抗蚀剂。现有技术公开了四种不同的直接结构化含金属氧化物的层的方法。第一种方法(Cordonier等人，Langmuir，2011，27(6)，第3157-3165页)包括使用产生光酸的配体用于铟氧化物前体和基于儿茶酚的钛氧化物前体。配体的光诱导裂解释放出酸分子，这导致与所述层的其余部分相比曝光区域具有不同的溶解度，从而使得其能够作为正抗蚀剂(positive resist)进行显影。从实际应用来看，所述方法在很大程度上受限于必须在每种情况下都合成适用于使用的金属氧化物前体的配体。

第二种方法(Rim等人，ACS Nano，2014，8(9)，第9680-9686页)描述了基于金属硝酸盐的配制物，其可用于制备含金属氧化物的层，并且可以直接通过加入氢氧化铵和乙酰丙酮来结构化。其作用原理是基于乙酰丙酮酸盐与金属中心的结合，从而产生光敏金属络合物。照射引发聚合，其导致与未曝光的涂层的非聚合区域(负抗蚀剂)相比产生溶解度的差异。由于需要与乙酰丙酮进行配体交换，金属氧化物前体的可用性在该方法中受到很大限制。

另一种方法(JP 07258866 A)描述了一种配制物，其能够通过添加水释放分子和任选存在的光酸产生剂来直接结构化。通过预先释放水(和任选存在的酸分子)引发的缩聚，在曝光和未曝光区域(负抗蚀剂)中产生溶解度的差异。在该方法中，可以仅使用可通过缩聚反应交联的金属氧化物前体。

现有技术中已知的用于直接结构化含金属氧化物的层的最后一种方法(DE102013212018 A1)描述了具有可光交联配体和非可光交联配体的金属氧化物前体。通过配体(负抗蚀剂)聚合可造成涂层的曝光区域和未曝光区域之间的溶解度差异。相应方法的限制因素在于金属氧化物前体，其必须通过与可聚合配体如甲基丙烯酸的配体交换、以受控的方式合成。

因此，本发明所要解决的问题是提供一种能够克服现有技术中存在的缺点的涂料组合物。

在本发明中，通过一种涂料组合物解决了该问题，该组合物包含：

a)至少一种金属氧化物前体，

b)至少一种光酸产生剂，和

c)至少一种溶剂。