| 主权项 |
1.一种沉积一金属硫族薄膜之方法,其包括以下步 骤: 将一经分离的金属硫族之以【金井】为基础之前 趋物与其中含有一增溶添加剂之一溶剂接触,以形 成其错合物溶液; 将该错合物溶液施于一基质上以在该基质上产生 一涂层;将该溶剂自该涂层移除以在该基质上产生 该错合物之一薄膜;及之后 将该错合物薄膜退火以在该基质上产生一金属硫 族薄膜。 2.根据请求项第1项之方法,其中该溶剂系选自由水 、低级醇类、醚类、酯类、2-6个碳原子之伸烷基 二醇、4-6个碳原子之二伸烷基二醇、6个碳原子之 三伸烷基二醇、乙二醇二甲醚、二乙二醇二甲醚 、三乙二醇二甲醚、丙二醇单醋酸酯、DMSO、DMF、 DMA、HMPA及其混合物所组成之群组。 3.根据请求项第2项之方法,其中该增溶添加剂系选 自由1-10个碳原子之脂族胺、4-10个碳原子之芳香 胺、2-6个碳原子之胺基醇及其混合物所组成之群 组。 4.根据请求项第2项之方法,其中该增溶剂系选自由 n-丙胺、异丙胺、n-丁胺、第二丁胺、异丁胺、戊 胺、n-己胺、环己胺、苯乙胺、啶、苯胺、甲 苯胺、乙醇胺、丙醇胺、二乙醇胺、二丙醇胺、 三乙醇胺、三丙醇胺及其混合物所组成之群组。 5.根据请求项第1项之方法,其中该经分离的金属硫 族之以【金井】为基础之前趋物系由包括以下步 骤之制程所制备: 将:至少一种金属硫族,以下式表示之化合物: R1R2N-NR3R4 其中R1、R2、R3及R4各独立为选自由氢、芳基、甲 基、乙基及3-6个碳之直链、支链或环烷所组成之 群组,及视需要选自由S、Se、Te及其组合所组成之 群组之硫族元素接触,以产生在该化合物中的该 金属硫族之以【金井】为基础之前趋物溶液;及 分离该金属硫族之以【金井】为基础之前趋物,作 为一实质上之纯产物。 6.根据请求项第5项之方法,其中该金属硫族包含选 自由Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Ga、In、Tl及其组合所组成 之群组之金属,及选自由S、Se、Te及其组合所组成 之群组之硫族。 7.根据请求项第5项之方法,其中该金属硫族系以式 MX或MX2表示之,其中M为选自由Ge、Sn、Pb及其组合所 组成之群组之金属;及其中X为选自由S、Se、Te及其 组合所组成之群组之硫族。 8.根据请求项第5项之方法,其中该金属硫族系以式 M2X3表示,其中M为选自由Sb、Bi、Ga、In及其组合所 组成之群组之金属;及其中X为选自由S、Se、Te及其 组合所组成之群组之硫族。 9.根据请求项第5项之方法,其其中该金属硫族系以 式M2X显示,其中M为Tl;及其中X为选自由S、Se、Te及 其组合所组成之群组之硫族。 10.根据请求项第5项之方法,其中该金属系选自由Sn 及Sb所组成之群组;及其中该硫族系选自由S及Se所 组成之群组。 11.根据请求项第10项之方法,其中该硫族化合物系 以下式表示: Sn(S2-xSex) 其中x为自0至2。 12.根据请求项第5项之方法,其中R1、R2、R3及R4为氢 。 13.根据请求项第1项之方法,其中该金属硫族之以 【金井】为基础之前趋物系由包括以下步骤之制 程所制备: 将:至少一种金属硫族及一胺化合物之盐类与H2S、 H2Se或H2Te接触,其中该胺化合物系以下式表示: NR5R6R7 其中R5、R6及R7各独立为选自由氢、芳基、甲基、 乙基及3-6个碳之直链、支链或环烷基所组成之群 组,以产生该金属硫族之以铵为基础之一前趋物; 将该金属硫族之以铵为基础之前趋物,以下式表示 之化合物: R1R2N-NR3R4 其中R1、R2、R3及R4各独立为选自由氢、芳基、甲 基、乙基及3-6个碳之直链、支链或环烷所组成之 群组,及视需要选自由S、Se、Te及其组合所组成之 群组之硫族元素接触,以在该化合物中产生金属 硫族之以【金井】为基础之前趋物溶液;及 分离该金属硫族之以【金井】为基础之前趋物,作 为一实质上之纯产物。 14.一种形成具有一源极区域及一汲极区域之型式 之一场效电晶体之方法,一通道层延伸至该源极区 域及该汲极区域之间,该通道层包含一半导性材料 、一闸区域置于靠近该通道层之空间、一介于该 闸区域及该源极区域之间之电性绝缘层、汲极区 域及通道层,其包含: 藉由包括以下步骤之方法制备包含一金属硫族半 导性材料之一薄膜之一通道层:将一经分离的金属 硫族之以【金井】为基础之前趋物与其中含有一 增溶添加剂之该溶剂接触,以形成其错合物溶液; 将该错合物溶液施于一基质上以在该基质上产生 一涂层;将该溶剂自该涂层移除以在该基质上产生 一错合物之薄膜;及之后将该错合物薄膜退火以在 该基质上产生一金属硫族薄膜。 15.根据请求项第14项之方法,其中该金属硫族薄膜 系以具有厚度约5至约2,000之薄膜之形式存在 。 16.根据请求项第14项之方法,其中该金属硫族薄膜 包含多晶体金属硫族或该金属硫族之单结晶。 17.根据请求项第16项之方法,其中该金属硫族薄膜 为多晶体,其晶粒尺寸等于或大于半导体装置中接 触间的尺寸。 18.根据请求项第14项之方法,其中该金属硫族包含 选自由Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Ga、In、Tl及其组合所组 成之群组之金属,及选自由S、Se、Te及其组合所组 成之群组之硫族。 19.根据请求项第14项之方法,其中该退火步骤系在 能足够产生该金属硫族薄膜之温度及时间长度下 进行。 20.根据请求项第19项之方法,其中该温度为自约25 ℃至约500℃。 21.一种场效电晶体,其以根据请求项第14项之方法 所制备。 22.一种制备一经分离的金属硫族之以【金井】为 基础之前趋物之制程,其包括以下步骤: 将:至少一种金属硫族,以下式表示之一化合物: R1R2N-NR3R4 其中R1、R2、R3及R4各独立为选自由氢、芳基、甲 基、乙基及3-6个碳之直链、支链或环烷所组成之 群组,及视需要选自由S、Se、Te及其组合所组成之 群组之硫族元素接触,以在该化合物中产生该金 属硫族之以【金井】为基础之一前趋物溶液;及 分离该金属硫族之以【金井】为基础之前趋物,作 为一实质上之纯产物。 23.一种制备一经分离的金属硫族之以【金井】为 基础之一前趋物之制程,其包括以下步骤: 将:至少一种金属硫族及一胺化合物之盐类与H2S、 H2Se或H2Te接触,其中该胺化合物以下式表示: NR5R6R7 其中R5、R6及R7各独立为选自由氢、芳基、甲基、 乙基及3-6个碳之直链、支链或环烷基所组成之群 组,以产生该金属硫族之以铵为基础之一前趋物; 将该金属硫族之以铵为基础之该前趋物,以下式表 示之化合物: R1R2N-NR3R4 其中R1、R2、R3及R4各独立为选自由氢、芳基、甲 基、乙基及3-6个碳之直链、支链或环烷所组成之 群组,及视需要,选自由S、Se、Te及其组合所组成之 群组之硫族元素接触,以在该化合物中产生该金 属硫族之以【金井】为基础之一前趋物溶液;及 分离该金属硫族之以【金井】为基础之前趋物,作 为一实质上之纯产物。 24.一种以下式表示之金属硫族【金井】: MzXq(R1R2N-NHR3R4)2q-nz(R1R2N-NR3R4)m 其中: M为具有一原子价n之一主族金属,其中n为1至6之整 数; X为硫族; z为1至10之整数; q为1至30之整数; m为自1至30.5;及 R1、R2、R3及R4各为独立地选自由氢、芳基、甲基 、乙基及3-6个碳之直链、支链或环烷基所组成之 群组。 25.根据请求项第24项之金属硫族【金井】,其中该 金属系选自由Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Ga、In及Tl所组成 之群组,及该硫族系选自由S、Se及Te所组成之群组 。 26.一种沉积一金属硫族薄膜之第一方法,其包括以 下步骤:将:至少一种金属硫族,以下式表示之一 化合物: R1R2N-NR3R4 其中R1、R2、R3及R4各独立为选自由氢、芳基、甲 基、乙基及3-6个碳之直链、支链或环烷所组成之 群组,及视需要,选自由S、Se、Te及其组合所组成之 群组之硫族元素接触,以产生该金属硫族之以【金 井】为基础之一前趋物溶液; 将该金属硫族之以该【金井】为基础之该前趋物 溶液施于一基质上,以产生该前趋物之一薄膜;及 之后 将该前趋物之该薄膜退火以移除过量的及硫族 【金井】盐,以在该基质上产生一金属硫族薄膜。 27.根据请求项第26项之方法,其中该金属硫族包含 选自由Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Ga、In、Tl及其组合所组 成之群组之金属,及选自由S、Se、Te及其组合所组 成之群组之硫族。 28.根据请求项第26项之方法,其中该金属为选自由 Sn及Sb所组成之群组;及其中该硫族为选自由S及Se 所组成之群组。 29.根据请求项第28项之方法,其中该硫族系以下式 表示: Sn(S2-xSex) 其中x为自0至2。 30.根据请求项第26项之方法,其中R1、R2、R3及R4为 氢。 31.根据请求项第26项之方法,其中该金属硫族薄膜 包含多晶体金属硫族或该金属硫族之单结晶。 32.根据请求项第31项之方法,其中该多晶体金属硫 族具有晶粒尺寸等于或大于半导体装置中接触间 的尺寸。 33.一种沉积一金属硫族薄膜之第二方法,其包括以 下步骤: 将:至少一种金属硫族及一胺化合物之盐类与H2S、 H2Se或H2Te接触,其中该胺化合物以下式表示: NR5R6R7 其中R5、R6及R7各独立为选自由氢、芳基、甲基、 乙基及3-6个碳之直链、支链或环烷基所组成之群 组,以产生该金属硫族之以铵为基础之一前趋物; 将该金属硫族之以铵为基础之该前趋物,以下式表 示之一化合物: R1R2N-NR3R4 其中R1、R2、R3及R4各独立为选自由氢、芳基、甲 基、乙基及3-6个碳之直链、支链或环烷所组成之 群组,及视需要选自由S、Se、Te及其组合所组成之 群组之硫族元素接触,以在该化合物中产生该金 属硫族之以【金井】为基础之一前趋物溶液; 将该金属硫族之以【金井】为基础之该前趋物溶 液施于一基质上,以产生该前趋物之一薄膜;及之 后 将该前趋物之该薄膜退火以移除过量的及硫族 【金井】盐,以在该基质上产生一金属硫族薄膜。 34.根据请求项第33项之方法,其中该金属硫族包含 选自由Ge、Sn、Pb、Sb、Bi、Ga、In、Tl及其组合所组 成之群组之金属,及选自由S、Se、Te及其组合所组 成之群组之硫族。 35.根据请求项第33项之方法,其中R1、R2、R3、R4、R5 、R6及R7为氢。 36.根据请求项第33项之方法,其中该金属硫族薄膜 包含多晶体金属硫族或该金属硫族之单结晶。 37.根据请求项第36项之方法,其中该多晶体金属硫 族具有晶粒尺寸等于或大于半导体装置中接触间 的尺寸。 38.一种以包括以下步骤之方法所制备之包含具有 金属硫族薄膜之一通道层之场效电晶体: 将至少一种金属硫族与(i)一种化合物或(ii)先为 一铵盐化合物及之后为一种化合物接触,以产生 该金属硫族之以一【金井】为基础之一前趋物溶 液; 将该金属硫族之以该【金井】为基础之该前趋物 溶液施于一基质上,以产生该前趋物之一薄膜;及 在能够产生该金属硫族薄膜之条件下将该前趋物 之该薄膜退火。 39.一种在一场效电晶体中制备一金属硫族薄膜之 方法,其包括以下步骤: 将至少一种金属硫族及(i)一种化合物或(ii)先为 铵盐化合物及之后为一种化合物,以产生该金属 硫族之以【金井】为基础之一前趋物溶液; 将该金属硫族之以【金井】为基础之该前趋物溶 液施于一基质上,以产生该前趋物之一薄膜;及 在能够产生该金属硫族薄膜之条件下将该前趋物 之该薄膜退火。 图式简单说明: 图1描述硫化【金井】锡(IV)前趋物之热重分析(TGA) 扫描。 图2描述以方法1使用自旋涂布所沉积之硫化锡(IV) 薄膜X-射线绕射模式。 图3描述(N2H4)3(N2H5)4Sn2Se6之X-射线结晶结构,其包含 以【金井】阳离子及中性分子交替之Sn2Se64-双 体。 图4描述以方法1使用自旋涂布所沉积之硒化锡(IV) 前趋物薄膜之X-射线绕射模式。 图5描述硫化铵锡(IV)前趋物,(NH4)xSnSy,之热重分析( TGA)扫描。 图6描述以方法2使用自旋涂布所沉积之硫化锡(IV) 前趋物薄膜之X-射线绕射模式。 图7描述以方法2使用自旋涂布所沉积之硫化锑(III) 前趋物薄膜之X-射线绕射模式。 图8系使用自旋涂布金属硫族半导体作为通道材料 之TFT装置结构之简图。 图9描述具有使用方法1制造之自旋涂布SnS2通道之 TFT,在常数VD=100V时之ID及ID1/2相对于VG之作图。 图10描述具有使用方法1制造之自旋涂布SnS2通道之 TFT之汲极电流,ID,相对于源极-汲极电压,VD,之作图, 其为闸电压,VG,之函数。 图11描述具有使用方法2制造之自旋涂布SnS2通道之 TFT,在常数VD=100V时之ID及ID1/2相对于VG之作图。 图12描述具有使用方法2制造之自旋涂布SnS2通道之 TFT之汲极电流,ID,之作图,相对于源极-汲极电压,VD, 为闸电压,VG,之函数。 图13描述具有使用方法2制造之自旋涂布SnSe2-xSx通 道之TFT,在常数VD=100V时之ID及ID1/2相对于VG之作图 。 图14描述具有使用方法2制造之自旋涂布SnSe2-xSx通 道之TFT之汲极电流,ID,相对于源极-汲极电压,VD之 作图,为闸电压,VG,之函数。 图15描述使用单结晶X-射线绕射确定【金井】前趋 物,(N2H5)4Sn2S6,之结晶结构。 图16显示使用方法3制造之装置,其特征为具有通道 长度L=95m及通道宽度W=1500m之自旋涂布SnS2通道 。汲极电流,ID,相对于源极-汲极电压,VD,之作图,其 为闸电压,VG,之函数。 图17显示使用方法3制造之装置,其特征为具有通道 长度L=95m及通道宽度W=1500m之自旋涂布SnS2通道 。此硫化锡通道在常数VD=85V时之ID及ID1/2相对于VG 之作图,其用于计算电流调变,ION/IOFF,及饱和区迁 移率,sat。 图18显示使用方法3制造之装置,其特征为具有通道 长度L=95m及通道宽度W=1000m之自旋涂布SnS2-xSex 通道。汲极电流,ID,相对于源极-汲极电压,VD,作为 闸电压,VG,之函数。 图19显示使用方法3制造之装置,其特征为具有通道 长度L=95m及通道宽度W=1000m之自旋涂布SnS2-xSex 通道。 图20显示X-射线光发射能谱(XPS)之结果。Sn原子价 随着金属/硫族比例而改变。当S/Sn比例自1.55至2.02 改变时,Sn3d核能阶束缚能自486.3eV偏移至487.2eV,其 对应于Sn(II)原子价之降低及Sn(IV)原子价之增加。 薄膜若其生成之S含量不足,则其具有金属特征,而 非半导体特征。 |
