CN105555709B - 包含氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的配制品、它们的制造方法和它们的用途 - Google Patents

包含氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的配制品、它们的制造方法和它们的用途 Download PDF

Info

Publication number
CN105555709B
CN105555709B CN201480034522.1A CN201480034522A CN105555709B CN 105555709 B CN105555709 B CN 105555709B CN 201480034522 A CN201480034522 A CN 201480034522A CN 105555709 B CN105555709 B CN 105555709B
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrosilanes
preparation
oligomer
weight
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CN201480034522.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105555709A (zh
Inventor
P.H.韦布肯贝格
M.帕茨
S.特劳特
J.黑辛格
M.D.马尔施
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Evonik Operations GmbH
Original Assignee
Evonik Degussa GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Evonik Degussa GmbH filed Critical Evonik Degussa GmbH
Publication of CN105555709A publication Critical patent/CN105555709A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105555709B publication Critical patent/CN105555709B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D1/00Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, based on inorganic substances
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09DCOATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D183/00Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04Polysiloxanes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C23C18/1208Oxides, e.g. ceramics
    • C23C18/1212Zeolites, glasses
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/02Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition
    • C23C18/12Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material
    • C23C18/1204Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by thermal decomposition characterised by the deposition of inorganic material other than metallic material inorganic material, e.g. non-oxide and non-metallic such as sulfides, nitrides based compounds
    • C23C18/122Inorganic polymers, e.g. silanes, polysilazanes, polysiloxanes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L31/00Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L31/18Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
    • H01L31/1804Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof comprising only elements of Group IV of the Periodic Table
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08GMACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G77/00Macromolecular compounds obtained by reactions forming a linkage containing silicon with or without sulfur, nitrogen, oxygen or carbon in the main chain of the macromolecule
    • C08G77/04Polysiloxanes
    • C08G77/12Polysiloxanes containing silicon bound to hydrogen
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy
    • Y02E10/547Monocrystalline silicon PV cells
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Silicon Compounds (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Photovoltaic Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及包含至少一种通式SinH2n+2的氢化硅烷和至少一种氢化硅烷低聚物的制剂,其中n=3‑6,涉及其制备方法并涉及其用途。

Description

包含氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的配制品、它们的制造方法 和它们的用途
本发明涉及包含至少一种低分子量氢化硅烷和至少一种氢化硅烷低聚物的配制品,涉及其制备方法及其用途,尤其是用于制造含硅层的用途。
氢化硅烷或其低聚物在文献中已被描述为用于制造含硅层的可能的反应物。
在此,氢化硅烷被理解为是指基本仅含硅和氢原子并具有少于20个硅原子的化合物。氢化硅烷原则上可以是气体、固体或液体并 - 尤其在固体的情况下 - 基本可溶于溶剂,如甲苯或环己烷中或可溶于液体硅烷,如环戊硅烷中。实例包括单硅烷、二硅烷、三硅烷、环戊硅烷和新戊硅烷。具有至少三个或四个硅原子的氢化硅烷可具有含Si-H键的直链、支链或环状(任选双环/多环)结构并可优选由各自的通式SinH2n+2(直链或支链;其中n = 2-20)、SinH2n(环状;其中n = 3 - 20)或SinH2(n-i)(双环或多环;n = 4-20;i = {环数} – 1)描述。
例如在US 6,027,705 A中公开了制备具有至少3个硅原子的氢化硅烷的方法。WO2011/104147 A1公开了用于制备氢化硅烷的低聚物的热法。此外,WO 2012/041837 A2公开了制备更高级的氢化硅烷化合物的方法,其中在至少500 g/mol的氢化硅烷聚合物存在下热转化低级氢化硅烷化合物。
可以在真空室中例如通过PECVD由气相沉积含硅层。但是,气相法在技术上复杂并通常没有产生所需品质的层。因此,液相法通常优选用于制造含硅层。
现有技术描述了各种含氢化硅烷的配制品。例如,US 5,866,471 A公开了含有半导体前体的配制品,可用其制造半导体层。可用的半导体前体还包括氢化硅烷。WO 2008/137811 A2也公开了含有选自一组并包括(聚)硅烷的一种或多种半导体前体的组合物。US2009/0215219 A1也公开了一种制造半导体层的方法,其中将含硅原子的液体涂料组合物施加到基底上。该涂料组合物可含有硅烷聚合物,其可以是聚氢化硅烷。US 2010/0197102A1公开了含有优选为具有4至9个硅原子的硅烷的化合物的溶液。在EP 1 357 154 A1中也描述了含有聚硅烷的涂料组合物。EP 1 640 342 A1进一步公开了具有800至5000 g/mol的重均分子量的硅烷聚合物,其可用于制造含硅薄膜。JP 2008-270603 A和JP 09-45922 A也公开了用于制造含硅薄膜的涂料组合物,其中可以使用各种硅化合物作为前体。在提及的文献中没有公开各种氢化硅烷前体的混合物。
JP 2004-134440 A公开了用于制造含硅薄膜的涂料组合物,其含有各种硅烷化合物和环状硅烷。EP 1 085 579 A1和EP 1 087 428 A1也公开了用于制造含硅层的涂料组合物,其中使用两种硅前体。这些是环状硅化合物和掺杂的硅化合物。JP 2000-031066 A公开了含有通式SinH2n+2或SinH2n的氢化硅烷或两者的混合物的液体涂料组合物。DE 10 2010030 696 A1同样公开了可能具有氢化硅烷作为硅前体的液体涂料组合物。
仅含低分子量氢化硅烷作为硅前体的涂料组合物在含硅层的制造中具有缺点。它们尤其不适用于制造极薄含硅层(厚度最多25纳米的层),因为该低分子量材料在典型转化温度下在可交联之前汽化。因此,通常使用含有高分子量氢化硅烷低聚物的涂料组合物作为替代物。这些高分子量氢化硅烷低聚物原则上适用于制造含硅层,但它们具有在有机溶剂中仅微溶的缺点,这导致用其制成的层的缺点。因此,在现有技术中存在除了高分子量氢化硅烷低聚物之外还具有低分子量氢化硅烷的涂料组合物,其中后者充当助溶剂。
现有技术中描述了含有与环状氢化硅烷混合的氢化硅烷低聚物的用于制造含硅层的涂料组合物(Masuda等人, Thin Solid Films 520 (2012) 5091-5096)。但是,含有环状氢化硅烷的相应涂料组合物的缺点在于它们仅在环状氢化硅烷的高浓度下稳定。在环状氢化硅烷的低浓度下,该配制品快速变浑浊并随之不适用于制造高品质含硅层。
还已经发现,具有多于6个,尤其是7至10个硅原子的低级氢化硅烷,非常特别是式SinH2n+2的那些,在包含氢化硅烷低聚物的配制品中在转化时也共同构建在该层状复合物中。因此,这些化合物在含有氢化硅烷低聚物的涂料组合物中不适用于制造薄(相当于小于等于25纳米的厚度)和高品质的含硅层。
本发明的目的因此是提供适用于制造薄的含硅层的涂料组合物,其解决现有问题并特别稳定,并除氢化硅烷低聚物外,只需要小比例的其它组分。
在本文中通过包含至少一种氢化硅烷和至少一种氢化硅烷低聚物的本发明的配制品实现所述目的,其中该氢化硅烷具有通式SinH2n+2,其中n = 3至6。相应的配制品尤其适用于由液相制造具有小于25纳米的厚度,尤其具有1-15纳米的厚度的高品质薄层,并对该涂覆工艺中常用的基底具有良好润湿。
本文中要求保护的配制品是包含至少一种氢化硅烷和至少一种氢化硅烷低聚物或由这两者的混合物构成的组合物。该配制品优选是液体,因为其因此可以特别有效地操作。此外,本发明的配制品优选是涂料组合物,尤其用于液相或CVD沉积法。相应的涂料组合物具有适用于沉积含硅层,尤其是用于所提到的方法的优点。本发明的组合物最优选是适用于液相沉积法的涂料组合物。
所述式SinH2n+2的氢化硅烷,其中n = 3至6,是非环状氢化硅烷。这些化合物的异构体可以是线性或支化的。优选的非环状氢化硅烷是三硅烷、异四硅烷、正五硅烷、2-甲硅烷基四硅烷和新戊硅烷,其配制品产生特别薄的层。同样优选地,所述通式的氢化硅烷是支化氢化硅烷,其产生比线性氢化硅烷更稳定的溶液和更好的层。更优选的化合物是支化化合物异四硅烷、2-甲硅烷基四硅烷和新戊硅烷,其优点在于它们特别好地稳定该溶液并且只需要以特别少的量来使用并产生特别薄和好的层。最优选地,该氢化硅烷是新戊硅烷,用其可以实现最佳结果。
该氢化硅烷低聚物是氢化硅烷化合物的低聚物,并优选是氢化硅烷的低聚物。当该氢化硅烷低聚物具有200至10 000 g/ml的重均分子量时,本发明的配制品特别适用于制造薄层。其制备方法是本领域技术人员已知的。可以通过凝胶渗透色谱法使用线性聚苯乙烯柱用环辛烷作为洗脱剂对照作为标样的聚丁二烯测定相应的分子量。
优选通过非环状氢化硅烷的低聚获得该氢化硅烷低聚物。不同于由环状氢化硅烷形成的氢化硅烷低聚物,这些低聚物由于进程不同的离解聚合机制而具有高交联比例。相反,由于环状氢化硅烷经受的开环反应机制,由环状氢化硅烷形成的低聚物只有极低的交联比例(如果有的话)。不同于由环状氢化硅烷形成的低聚物,由非环状氢化硅烷制成的相应低聚物使得基底表面在溶液中良好润湿,可以特别有效地用于制造薄层并产生均匀和光滑的表面。由非环状支化氢化硅烷形成的低聚物表现出更好的结果。
一种特别优选的氢化硅烷低聚物是可通过包含至少一种具有最多20个硅原子的非环状氢化硅烷的组合物在没有催化剂的情况下在<235℃的温度下的热转化获得的低聚物。在WO 2011/104147 A1中描述了相应的氢化硅烷低聚物及其制备,其关于该化合物及其制备的内容经此引用并入本文。这种低聚物具有比由非环状支化氢化硅烷形成的其它氢化硅烷低聚物更好的性质。
该氢化硅烷低聚物还可具有除氢和硅以外的其它残基。因此,当该低聚物含有碳时,可能产生用该配制品制成的层的优点。可以通过氢化硅烷与烃的共低聚来制备相应的含碳氢化硅烷低聚物。但是,该氢化硅烷低聚物优选是只含氢和硅的化合物,因此其没有卤素或烷基。
为了制备掺杂含硅层,此外优选掺杂的氢化硅烷低聚物。该氢化硅烷低聚物优选是硼-或磷-掺杂的且相应的配制品适用于制造p-或n-掺杂的硅层。相应的氢化硅烷低聚物可通过在其制备期间就已添加相应的掺杂剂来制备。或者,也可以借助高能法(例如紫外线照射或热处理)用选自p掺杂剂的物质,优选硼氢化试剂(尤其是B2H6、BH3*THF、BEt3、BMe3)p掺杂已制成的未掺杂氢化硅烷低聚物,或用n掺杂剂(尤其是PH3、P4)n掺杂它们。
基于该配制品的总质量计,一种或多种氢化硅烷的比例优选为0.1至99重量%,更优选1至50重量%,非常特别优选1至30重量%。
基于该配制品的总质量计,一种或多种氢化硅烷低聚物的比例优选为0.1至99重量%,更优选1至50重量%,非常特别优选1至20重量%。
基于存在的氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的总质量计,为了实现特别好的结果,该配制品中的氢化硅烷低聚物比例优选为40-99.9重量%,更优选60-99重量%,非常特别70-90重量%。
在70重量%以下,可能产生不均匀的、起泡的或不完整的层。另一缺点可能在于,该配制品太稀并在涂覆过程中没有充分润湿基底。尽管可以通过优化溶剂配方和溶剂比例对抗这一问题,但这是昂贵和不便的。
在90重量%以上,可能产生不均匀和不完整的层,并在该层中出现缺陷(例如气泡)。此外,有时难以用相应的涂料组合物获得薄层,即厚度小于25纳米的层。
因此,最佳范围是70-90重量%,基于存在的氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的总质量计。
本发明的配制品不需要含有任何溶剂。但是,其优选具有至少一种溶剂。如果其含有溶剂,则基于该配制品的总质量计,其比例优选为0.1至99重量%,更优选25至95重量%,非常特别优选60至95重量%。
非常特别优选的是基于该配制品的总质量计,具有1-30重量%的氢化硅烷、1-20重量%的氢化硅烷低聚物和60-95重量%的溶剂的配制品。
优选可用的溶剂是选自具有1至12个碳原子的直链、支链或环状的、饱和、不饱和或芳族的烃(任选部分或完全卤化)、醇、醚、羧酸、酯、腈、胺、酰胺、亚砜和水的那些。特别优选的是正戊烷、正己烷、正庚烷、正辛烷、正癸烷、十二烷、环己烷、环辛烷、环癸烷、二环戊烷、苯、甲苯、间二甲苯、对二甲苯、均三甲苯、二氢化茚、茚、四氢化萘、十氢化萘、二乙醚、二丙醚、乙二醇二甲醚、乙二醇二乙醚、乙二醇甲基乙基醚、二乙二醇二甲醚、二乙二醇二乙醚、二乙二醇甲基乙基醚、四氢呋喃、p-二氧杂环己烷、乙腈、二甲基甲酰胺、二甲亚砜、二氯甲烷和氯仿。
此外,本发明的配制品除所述至少一种氢化硅烷和所述至少一种氢化硅烷低聚物和一种或多种任选存在的任何溶剂之外还可包含其它物质,尤其是掺杂剂(优选B2H6、BH3*THF、BEt3、BMe3、PH3、P4)、纳米颗粒或用于调节流变性质的添加剂。相应的物质是本领域技术人员已知的。
本发明还提供一种制造本发明的配制品的方法,其中将通式SinH2n+2的氢化硅烷(其中n = 3-6)与氢化硅烷低聚物和任选的溶剂混合。
本发明还提供一种制造含硅层的方法,其中将本发明的配制品,尤其是涂料组合物从气相或液相施加到未涂覆或预涂覆的基底上,并热转化和/或借助电磁辐射转化成含硅层。
许多基底可以用于本发明的方法。优选的是由玻璃、石英玻璃、石墨、金属、硅构成或由存在于耐热载体上的硅、氧化铟锡、ZnO:F、ZnO:Al或SnO2:F的层构成的基底。优选的金属是铝、不锈钢、Cr-钢、钛、铬或钼。此外,在选择合适的转化条件下,也可以使用塑料膜(例如PEEK、PEN、PET或聚酰亚胺)。
该配制品的施加优选经由选自印刷法(尤其是柔性版/凹版印刷、纳米压印或微米压印、喷墨印刷、胶版印刷、反向胶版印刷、数字胶版印刷和丝网印刷)、喷涂法、气溶胶辅助的化学气相沉积、直接液体注射化学气相沉积、旋涂法、浸涂法的气相或液相涂覆法和选自弯月面涂覆(Meniscus Coating)、狭缝涂覆、狭缝-模头涂覆和幕涂的方法进行。在上文提到的方法中,气溶胶辅助的化学气相沉积和直接液体注射化学气相沉积应包括在气相法中。优选经由液相涂覆法施加。
在施加该配制品后,优选可经由基底上的液体薄膜的紫外线照射进行预交联,此后仍为液体的薄膜具有交联的前体成分。
此外,在该配制品的施加和任选的预交联后,经涂覆的基底可优选在转化前干燥,以除去任选存在的溶剂。用于此用途的相应措施和条件是本领域技术人员已知的。为了仅除去挥发性配制品成分,在热干燥的情况中,加热温度应小于200℃。
本发明的方法中的热转化优选在200-1000℃,优选250-750℃,尤其优选300-700℃的温度下进行。热转化时间优选为0.1毫秒至360分钟。该转化时间更优选为0.1毫秒至10分钟,尤其优选1秒至120秒。
例如,可以通过使用红外灯、热板、烘箱、闪光灯、具有合适气体组成的等离子体、RTP装置、微波装置或电子束处理(如果需要,在各自的预热或温热状态下)进行相应的快速高能法。
备选或补充地,可以通过用电磁辐射,尤其用紫外线照射实现转化。转化时间可优选为1秒至360分钟。
此外,在转化过程中或在转化后,可以优选进行含硅层的氢富集。这被称作“氢钝化”,其消除材料中的缺陷并可以例如用反应性氢通过热丝法、用含氢等离子体(远程或直接;在真空中或在大气压下)或借助在供氢下的电晕处理或电子束处理进行。此外,也可以在富氢气氛中进行已提到的干燥和/或转化步骤,以使该材料从一开始就富氢。
为了制造含氧化硅的层,也可以在氧化条件下进行施加、预交联、干燥和/或转化。怎样能建立氧化条件是本领域技术人员已知的。
为了制造完全或部分结晶的含硅层,可以在转化后通过引入热能、电磁辐射和/或粒子轰击使该层结晶。用于此用途的方法是本领域技术人员已知的。
所述用于制造含硅层的方法也可以基于基底同时进行或按时间顺序依次进行多次(同时或相继沉积,在这种情况下所得薄膜部分或完全叠置)。这种制造多层系统的方法优选适用于制造例如太阳能电池所必需的由本征(即未掺杂)的层和掺杂层构成的系统。在基底上施加薄本征(即未掺杂)含硅层,然后施加与基底相反的掺杂层时,该方法特别优选适用于制造用于最佳钝化或避免与基底的界面处的缺陷的多层系统。在这种情况中,因此首先在掺杂基底上施加基本无掺杂剂的配制品,然后在其上施加具有与基底相反的掺杂剂的配制品。此外,该基底可以在两面都被涂覆。
可根据本发明制造的氢化硅烷配制品适合多种用途。它们特别适用于 - 独自或与其它配制品一起 - 制造电子或光电部件层。本发明因此还提供可通过本发明的方法获得的氢化硅烷配制品用于制造光电或电子部件层的用途。本发明还提供本发明的氢化硅烷配制品用于制造电子和光电部件的用途。可通过本发明的方法获得的氢化硅烷配制品优选适用于制造光电或电子部件中的电荷传输部件。可通过本发明的方法获得的氢化硅烷配制品此外适用于制造含硅层。
本发明的配制品和本发明的方法特别适用于制造下列层或部件:
- 异质发射(Heteroemitter)太阳能电池
- HIT(具有固有薄层的异质结)太阳能电池
- 选择性发射极太阳能电池
- 背接触太阳能电池
- 场效应晶体管、薄层晶体管
- 微电子部件中的介电层
- 半导体材料的表面钝化
- 含有量子点的层和部件的制造
- 防止成分从环境中透过层扩散的屏障,
- 用于层的上侧和下侧的热解耦的屏障层。
实施例:
实施例1:
将0.2克由新戊硅烷形成的未掺杂氢化硅烷低聚物(28.6重量%,基于存在的氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的总质量计)(Mw ~ 2200 g/mol)和0.5克新戊硅烷在1克环辛烷和6克甲苯中的混合物在9999转/min下涂覆到EagleXG玻璃上,然后在500℃/60 s下转化。所得层厚度为6.5纳米。
该层原则上适用于半导体用途,但具有缺点。
实施例2:
将0.2克由新戊硅烷形成的未掺杂氢化硅烷低聚物(28.6重量%,基于存在的氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的总质量计)(Mw ~ 2200 g/mol)和0.5克新戊硅烷在1克环辛烷和6克甲苯中的混合物在9999转/min下涂覆到具有300纳米热生长的SiO2的Si片上,然后在500℃/60 s下转化。所得层厚度为6.5纳米。
该层原则上适用于半导体用途,但具有缺点。
实施例3:
将0.26克由新戊硅烷形成的未掺杂氢化硅烷低聚物(66.7重量%,基于存在的氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的总质量计)(Mw ~ 1200 g/mol)和0.13克新戊硅烷在1.60克环辛烷和0.7克甲苯中的混合物在9999转/min下涂覆到EagleXG玻璃上,然后在500℃/60 s下转化。所得层厚度为23纳米。
从图1所含的照片和显微图像中也明显看出该层原则上适用于半导体用途。但是,该配制品非常稀并具有损失基底上的润湿的倾向。另一缺点是产生起泡层。
实施例4:
将0.38克由新戊硅烷形成的未掺杂氢化硅烷低聚物(66.7重量%,基于存在的氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的总质量计)(Mw ~ 2000 g/mol)和0.19克新戊硅烷在1.00克环辛烷和2.10克甲苯中的混合物在9999转/min下涂覆到EagleXG玻璃上,然后在500℃/60 s下转化。所得层厚度为14纳米。
从图2所含照片和显微图像中也明显看出该层原则上适用于半导体用途。但是,该配制品非常稀并具有损失基底上的润湿的倾向。另一缺点是产生起泡层。
实施例5:
将0.1克由新戊硅烷形成的p-掺杂的氢化硅烷低聚物(71.4重量%,基于存在的氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的总质量计)(Mw ~ 760 g/mol)和0.04克新戊硅烷在0.176克环辛烷和1.584克甲苯中的混合物在9999转/min下涂覆到EagleXG玻璃上,然后在500℃/60 s下转化。所得层厚度为15纳米。可以以可再现的方式制造极好的层。
实施例6:
将0.20克由新戊硅烷形成的未掺杂氢化硅烷低聚物 (76.9重量%,基于存在的氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的总质量计)(Mw ~ 1200 g/mol)和0.06克新戊硅烷在0.06克环辛烷和0.54克甲苯中的混合物在9999转/min下涂覆到EagleXG玻璃上,然后在500℃/60 s下转化。所得层厚度为25纳米。
从作为图3的照片和显微图像中也显而易见,可以以可再现的方式制造极好的层。
实施例7:
将0.08克由新戊硅烷形成的n-掺杂的氢化硅烷低聚物(80重量%,基于存在的氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的总质量计)(Mw ~ 1120 g/mol)和0.02克新戊硅烷在0.18克环辛烷和0.42克甲苯中的混合物在9999转/min下涂覆到EagleXG玻璃上,然后在500℃/60 s下转化。所得层厚度为12纳米。可以以可再现的方式制造极好的层。
实施例8:
将0.24克由新戊硅烷形成的未掺杂氢化硅烷低聚物(96重量%,基于存在的氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的总质量计)(Mw ~ 1200 g/mol)和0.01克新戊硅烷在0.37克环辛烷和0.87克甲苯中的混合物在9999转/min下涂覆到EagleXG玻璃上,然后在500℃/60 s下转化。所得层厚度为15纳米。
从图4所含照片和显微图像中也明显看出该层原则上适用于半导体用途。但是,这些层部分具有缺陷。
实施例9:
将0.24克由新戊硅烷形成的未掺杂氢化硅烷低聚物 (96重量%,基于存在的氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的总质量计)(Mw ~ 1200 g/mol)和0.01克新戊硅烷在0.37克环辛烷和0.87克甲苯中的混合物在9999转/min下涂覆到EagleXG玻璃上,然后在500℃/60 s下转化。所得层厚度为15纳米。
从图5所含照片和显微图像中也明显看出该层原则上适用于半导体用途。但是,这些层部分不完整和/或不均匀,且该层中形成可辨别的缺陷(气泡)。
对比例1:
由0.1克由新戊硅烷低聚物(Mw ~ 760 g/mol)形成的p-掺杂的氢化硅烷、0.176克环辛烷和1.624克甲苯构成的未添加新戊硅烷的对比配制品表现出显著浑浊并且不能涂覆。
对比例2:
将0.001克由新戊硅烷形成的未掺杂氢化硅烷低聚物(Mw ~2000 g/mol)和1.0克新戊硅烷在3.0克环辛烷和7.0克甲苯中的混合物在1000转/min、3000转/min和9999转/min下涂覆到EagleXG玻璃上,然后在500℃/60 s下转化。在所得样品上无法检测到层。
对比例3:
将0.01克由新戊硅烷形成的未掺杂氢化硅烷低聚物(1.0重量%,基于存在的氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的总质量计)(Mw ~ 2000 g/mol)和1.0克新戊硅烷在3.0克环辛烷和7.0克甲苯中的混合物在1000转/min、3000转/min和9999转/min下涂覆到EagleXG玻璃上,然后在500℃/60 s下转化。在所得样品上无法检测到层。
对比例4:
将0.1克由新戊硅烷形成的未掺杂氢化硅烷低聚物(9.9重量%,基于存在的氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的总质量计)(Mw ~ 2000 g/mol)和1.0克新戊硅烷在3.0克环辛烷和7.0克甲苯中的混合物在1000转/min、3000转/min和9999转/min下涂覆到EagleXG玻璃上,然后在500℃/60 s下转化。在所得样品上无法检测到层。

Claims (16)

1.配制品,其包含至少一种氢化硅烷和至少一种氢化硅烷低聚物,
其特征在于
所述氢化硅烷具有通式SinH2n+2,其中n=3-6,
其中所述氢化硅烷低聚物具有200至10000g/mol的重均分子量,
其中基于存在的氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的总质量计,所述氢化硅烷低聚物的比例为70-90重量%。
2.根据权利要求1的配制品,
其特征在于
所述氢化硅烷是三硅烷、异四硅烷、正五硅烷、2-甲硅烷基四硅烷或新戊硅烷。
3.根据权利要求1的配制品,
其特征在于
所述氢化硅烷是支化的氢化硅烷。
4.根据权利要求1的配制品,
其特征在于
所述氢化硅烷低聚物通过非环状氢化硅烷的低聚获得。
5.根据权利要求4的配制品,
其特征在于
所述氢化硅烷低聚物可在没有催化剂的情况下在小于235℃的温度下通过热转化包含至少一种具有最多20个硅原子的非环状氢化硅烷的组合物获得。
6.根据权利要求1至5任一项的配制品,
其特征在于
所述氢化硅烷低聚物含有碳。
7.根据权利要求1至5任一项的配制品,
其特征在于
所述氢化硅烷低聚物是掺杂的。
8.根据权利要求1至5任一项的配制品,
其特征在于
所述至少一种氢化硅烷的比例为基于所述配制品的总质量计1至50重量%。
9.根据权利要求1至5任一项的配制品,
其特征在于
所述至少一种氢化硅烷低聚物的比例为基于所述配制品的总质量计1至50重量%。
10.根据权利要求1至5任一项的配制品,
其特征在于
其具有至少一种溶剂。
11.根据权利要求10的配制品,
其特征在于
所述溶剂的比例为基于所述配制品的总质量计25至95重量%。
12.根据权利要求10的配制品,
其特征在于
基于所述配制品的总质量计,其具有1-30重量%的氢化硅烷、1-20重量%的氢化硅烷低聚物和60-95重量%的溶剂。
13.制备根据前述权利要求任一项的配制品的方法,其中将通式SinH2n+2的氢化硅烷与氢化硅烷低聚物和任选的溶剂混合,其中n=3-6。
14.根据权利要求1至12任一项的配制品用于制造含硅层的用途。
15.根据权利要求1至12任一项的配制品用于制造电子层或光电层的用途。
16.根据权利要求1至12任一项的配制品用于制造电子部件或光电部件的用途。
CN201480034522.1A 2013-06-18 2014-06-12 包含氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的配制品、它们的制造方法和它们的用途 Expired - Fee Related CN105555709B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102013010102.6A DE102013010102A1 (de) 2013-06-18 2013-06-18 Formulierungen umfassend Hydridosilane und Hydridosilan-Oligomere, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihrer Verwendung
DE102013010102.6 2013-06-18
PCT/EP2014/062244 WO2014202459A1 (de) 2013-06-18 2014-06-12 Formulierungen umfassend hydridosilane und hydridosilan-oligomere, verfahren zu ihrer herstellung und ihrer verwendung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105555709A CN105555709A (zh) 2016-05-04
CN105555709B true CN105555709B (zh) 2018-01-19

Family

ID=50928130

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201480034522.1A Expired - Fee Related CN105555709B (zh) 2013-06-18 2014-06-12 包含氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的配制品、它们的制造方法和它们的用途

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10457813B2 (zh)
EP (1) EP3010855A1 (zh)
JP (1) JP6410808B2 (zh)
KR (1) KR20160021120A (zh)
CN (1) CN105555709B (zh)
DE (1) DE102013010102A1 (zh)
TW (1) TW201512092A (zh)
WO (1) WO2014202459A1 (zh)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012221669A1 (de) 2012-11-27 2014-05-28 Evonik Industries Ag Verfahren zum Herstellen kohlenstoffhaltiger Hydridosilane
US11091649B2 (en) 2013-09-05 2021-08-17 Jiangsu Nata Opto-Electronic Materials Co. Ltd. 2,2,4,4-tetrasilylpentasilane and its compositions, methods and uses
TWI634073B (zh) 2013-09-05 2018-09-01 道康寧公司 2,2,4,4-四矽基五矽烷及其組成物、方法及用途
DE102015225289A1 (de) * 2015-12-15 2017-06-22 Evonik Degussa Gmbh Dotierte Zusammensetzungen, Verfahren zu ihrer Herstellung und ihre Verwendung
EP3590889B1 (en) 2018-07-05 2020-12-02 Evonik Operations GmbH Preparation of 2,2,4,4-tetrasilylpentasilane in the presence of lewis acids

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2139155A1 (de) * 1971-08-05 1973-02-15 Peter Dipl Chem Dr Rer Plichta Verfahren und vorrichtung zur herstellung von hoeheren silanen und germanen
US6027705A (en) * 1998-01-08 2000-02-22 Showa Denko K.K. Method for producing a higher silane
WO2012041837A2 (de) * 2010-10-01 2012-04-05 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur herstellung höherer hydridosilanverbindungen
CN102762639A (zh) * 2010-02-26 2012-10-31 赢创德固赛有限公司 用于低聚氢化硅烷的方法、可以凭借该方法制得的低聚物及其用途

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0945922A (ja) 1995-07-27 1997-02-14 Showa Denko Kk 多結晶シリコン膜の形成方法
US5866471A (en) 1995-12-26 1999-02-02 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of forming semiconductor thin film and method of fabricating solar cell
JPH11260729A (ja) * 1998-01-08 1999-09-24 Showa Denko Kk 高次シランの製造法
JP2000031066A (ja) 1998-07-10 2000-01-28 Sharp Corp シリコン膜の形成方法及び太陽電池の製造方法
WO2000059014A1 (en) 1999-03-30 2000-10-05 Seiko Epson Corporation Method for forming a silicon film and ink composition for ink jet
JP3981528B2 (ja) 1999-03-30 2007-09-26 セイコーエプソン株式会社 太陽電池の製造方法
JP2003313299A (ja) 2002-04-22 2003-11-06 Seiko Epson Corp 高次シラン組成物及び該組成物を用いたシリコン膜の形成方法
JP2004134440A (ja) 2002-10-08 2004-04-30 Okutekku:Kk シリコン膜の形態学的変化法
TW200512158A (en) 2003-06-13 2005-04-01 Jsr Corp Silane polymer and method for forming silicon film
US8163261B2 (en) * 2005-04-05 2012-04-24 Voltaix, Llc System and method for making Si2H6 and higher silanes
US7988673B2 (en) * 2005-07-14 2011-08-02 Venetec International, Inc. Protective dressing and methods of use thereof
JP2008270603A (ja) 2007-04-23 2008-11-06 Seiko Epson Corp シリコン膜の形成方法
US8530589B2 (en) 2007-05-04 2013-09-10 Kovio, Inc. Print processing for patterned conductor, semiconductor and dielectric materials
JP2009200419A (ja) 2008-02-25 2009-09-03 Seiko Epson Corp 太陽電池の製造方法
JP2010206161A (ja) 2009-02-04 2010-09-16 Sony Corp 成膜方法および半導体装置の製造方法
DE102009053804B3 (de) * 2009-11-18 2011-03-17 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur Herstellung von Hydridosilanen
DE102010030696A1 (de) 2010-06-30 2012-01-05 Evonik Degussa Gmbh Modifizierung von Siliciumschichten aus Silan-haltigen Formulierungen

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2139155A1 (de) * 1971-08-05 1973-02-15 Peter Dipl Chem Dr Rer Plichta Verfahren und vorrichtung zur herstellung von hoeheren silanen und germanen
US6027705A (en) * 1998-01-08 2000-02-22 Showa Denko K.K. Method for producing a higher silane
CN102762639A (zh) * 2010-02-26 2012-10-31 赢创德固赛有限公司 用于低聚氢化硅烷的方法、可以凭借该方法制得的低聚物及其用途
WO2012041837A2 (de) * 2010-10-01 2012-04-05 Evonik Degussa Gmbh Verfahren zur herstellung höherer hydridosilanverbindungen

Also Published As

Publication number Publication date
CN105555709A (zh) 2016-05-04
US10457813B2 (en) 2019-10-29
KR20160021120A (ko) 2016-02-24
US20160145439A1 (en) 2016-05-26
DE102013010102A1 (de) 2014-12-18
EP3010855A1 (de) 2016-04-27
WO2014202459A1 (de) 2014-12-24
JP6410808B2 (ja) 2018-10-24
JP2016522154A (ja) 2016-07-28
TW201512092A (zh) 2015-04-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105307977B (zh) 包含氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的配制品、其制备方法及其用途
CN105555709B (zh) 包含氢化硅烷和氢化硅烷低聚物的配制品、它们的制造方法和它们的用途
JP6099563B2 (ja) p型ドープされたシリコン層
TWI525213B (zh) 矽層之製法
CN106463366A (zh) 制造不同掺杂的半导体的方法
JP2022522440A (ja) ヒドリドシランオリゴマーの製造方法
CN105531397B (zh) 制备结构化涂层的方法、用该方法制备的结构化涂层及其用途
US20120064302A1 (en) Patterning method
JP2019102819A (ja) 有機膜形成用溶媒
CN108367929A (zh) 经掺杂的组合物、其制造方法及其用途

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20180119

Termination date: 20210612