JP2001089572A - Phosphorus-modified silicon polymer, its production, composition containing the same and production of phosphorus-modified silicone - Google Patents
Phosphorus-modified silicon polymer, its production, composition containing the same and production of phosphorus-modified siliconeInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、LSI、薄膜トラ
ンジスタ、光電変換装置および感光体用途で使用される
シリコン半導体材料の前駆体としての塗布可能なケイ素
ポリマー、その製造法、それを含有する組成物およびリ
ン変性シリコンの製造法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coatable silicon polymer as a precursor of a silicon semiconductor material used in LSIs, thin film transistors, photoelectric conversion devices and photoreceptors, a process for producing the same, and a composition containing the same. And a method for producing phosphorus-modified silicon.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、アモルファスシリコン膜やポリシ
リコン膜の形成方法としては、モノシランガスやジシラ
ンガスの熱CVD(Chemical Vapor D
eposition)法やプラズマCVD、光CVD等
が利用されており、一般的にはポリシリコンは熱CVD
(J.Vac.Sci.Technology.,14
巻1082頁(1977年)参照)で、またアモルファ
スシリコンはプラズマCVD(Solid State
Com.,17巻1193頁(1975年)参照)で
広く用いられており、薄膜トランジスターを有する液晶
表示素子、太陽電池などの製造に利用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method of forming an amorphous silicon film or a polysilicon film, thermal CVD (Chemical Vapor D) of monosilane gas or disilane gas is used.
(e.g., deposition), plasma CVD, optical CVD, and the like.
(J. Vac. Sci. Technology., 14
Volume 1082 (1977)), and amorphous silicon is manufactured by plasma CVD (Solid State).
Com. , Vol. 17, p. 1193 (1975)), and is used for manufacturing liquid crystal display devices having thin film transistors, solar cells, and the like.
【0003】しかしこれらのCVD法によるシリコン膜
の形成においては、プロセス面では以下の点をさらに改
良することが待たれていた。気相反応を用いるため気
相でシリコンの粒子が発生するため装置の汚染や異物の
発生による生産歩留まりが低い。原料がガス状である
ため、表面に凹凸のある基板上には均一膜厚のものが得
られにくい。膜の形成速度が遅いため生産性が低い。
プラズマCVD法においては複雑で高価な高周波発生
装置や真空装置などが必要である。However, in the formation of a silicon film by the CVD method, it has been awaited to further improve the following points in terms of process. Since a gas phase reaction is used, silicon particles are generated in the gas phase, so that the production yield due to contamination of the apparatus and generation of foreign matter is low. Since the raw material is gaseous, it is difficult to obtain a substrate with a uniform thickness on a substrate having an uneven surface. Low productivity due to slow film formation rate.
The plasma CVD method requires a complicated and expensive high-frequency generator or vacuum device.
【0004】また、材料面では毒性、反応性の高いガス
状の水素化ケイ素を用いるため取り扱いに難点があるの
みでなく、ガス状であるため密閉状の真空装置が必要で
ある。一般にこれらの装置は大掛かりなもので装置自体
が高価であるのみでなく、真空系やプラズマ系に多大の
エネルギーを消費するため製品のコスト高に繋がってい
る。[0004] In addition, in terms of material, since gaseous silicon hydride having high toxicity and reactivity is used, there is not only a difficulty in handling but also a closed vacuum device is required because it is gaseous. In general, these devices are large-scale and not only expensive, but also consume a large amount of energy in a vacuum system or a plasma system, which leads to an increase in product cost.
【0005】近年、これに対して真空系を使わずに液体
状の水素化ケイ素を塗布する方法が提案された。特開平
1−29661号公報にはガス状の原料を冷却した基板
上に液体化して吸着させ、化学的に活性な原子状水素と
反応させてシリコン系の薄膜を形成する方法が開示され
ているが、原料の水素化ケイ素の気化と冷却を続けて行
うため複雑な装置が必要になるのみでなく、膜厚の制御
が困難である。In recent years, a method of applying liquid silicon hydride without using a vacuum system has been proposed. JP-A-1-29661 discloses a method of forming a silicon-based thin film by liquefying and adsorbing a gaseous raw material on a cooled substrate and reacting the gaseous raw material with chemically active atomic hydrogen. However, since the silicon hydride as the raw material is continuously vaporized and cooled, not only a complicated apparatus is required, but also it is difficult to control the film thickness.
【0006】また、特開平7−267621号公報に
は、低分子量の液体状の水素化ケイ素を基板に塗布する
方法が開示されているが、この方法は系が不安定なため
に取り扱いに難点があるとともに、液体状であるため、
大面積基板に応用する場合に均一膜厚を得るのが困難で
ある。さらに水素化ケイ素物は酸素と反応し易く取り扱
いが困難である。Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-267621 discloses a method of applying liquid silicon hydride in a low molecular weight state to a substrate, but this method has difficulty in handling because the system is unstable. And in liquid form,
When applied to a large-area substrate, it is difficult to obtain a uniform film thickness. Furthermore, silicon hydrides easily react with oxygen and are difficult to handle.
【0007】最近になって、特開平11−14841号
公報は溶媒不溶のシリコンクラスターを溶媒可溶性にす
るために有機基で修飾したオルガノシリコンクラスター
を用いる方法を開示している。しかしながら、この方法
では、高分子量体を得るのが困難であるため低分子量体
を使用せざるを得ず、そのため均一の塗膜を形成するの
が困難であった。また、このようなオルガノシリコンク
ラスターの製造においてはハロゲン化ケイ素を原料に用
いるためクラスターの末端部に未反応のハロゲンが残留
するので、この部分が加水分解を受け酸素原子を取り込
み易くなり、そのため半導体用途の高純度のシリコンへ
誘導することが困難であり、通常のシリコン半導体に比
べて電気特性が劣っていた。さらにリン原子、ホウ素原
子などの適当なドーピング法が無いなどの問題があっ
た。Recently, Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-14841 discloses a method using an organosilicon cluster modified with an organic group to make a solvent-insoluble silicon cluster soluble in a solvent. However, in this method, it was difficult to obtain a high molecular weight substance, so that a low molecular weight substance had to be used, and it was difficult to form a uniform coating film. In addition, in the production of such an organosilicon cluster, unreacted halogen remains at the end of the cluster because a silicon halide is used as a raw material. It was difficult to lead to high-purity silicon for use, and the electrical characteristics were inferior to those of ordinary silicon semiconductors. Further, there is a problem that there is no appropriate doping method for phosphorus atoms, boron atoms, and the like.
【0008】一方、固体状の水素化ケイ素ポリマーの合
成例が英国特許GB−2077710A号明細書に報告
されている。ここでは、ハロゲン化水素化ケイ素化合物
をリチウムと反応させて合成しているが、この方法で得
られた水素化ポリシランは溶媒に不溶なためコーティン
グによる膜を形成することができない。On the other hand, an example of synthesis of a solid silicon hydride polymer is reported in GB-2077710A. Here, the silicon hydride compound is synthesized by reacting the silicon hydride compound with lithium. However, since the hydrogenated polysilane obtained by this method is insoluble in a solvent, a film cannot be formed by coating.
【0009】このようなシリコン膜を形成するための前
駆体であるケイ素ポリマーは、一般にそれぞれの構造単
位を有するモノマ−を原料として、例えば、以下の方法
により製造することができる。(a)ハロゲン原子に対
して当量のアルカリ金属の存在下にハロシラン類を脱ハ
ロゲン縮重合させる方法(いわゆる「キッピング法」、
J.Am.Chem.Soc.,110,124(19
88)、Macromolecules,23,342
3(1990));(b)電極還元によりハロシラン類
を脱ハロゲン縮重合させる方法(J.Chem.So
c.,Chem.Commun.,1161(199
0)、J.Chem.Soc.,Chem.Commu
n.,897(1992));(c)金属触媒の存在下
にヒドロシラン類を脱水素縮重合させる方法(特開平4
−334551号公報):(d)ビフェニルなどで架橋
されたジシレンのアニオン重合による方法(Macro
molecules,23,4494(1990))。
(e)フェニル基やアルキル基で置換された環状ケイ素
化合物を上記の方法で合成した後、公知の方法(例え
ば、Z.anorg.allg.Chem.,459,
123−130 (1979)など)によりヒドロ置換
体やハロゲン置換体などに誘導することもできる。これ
らのハロゲン化シクロシラン化合物は公知の方法(例え
ば、Mh.Chem.第106巻、503頁、1975
年参照)、(Z.Anorg.Allg.Chem.
第621巻、1517頁、1995年参照)、(J.C
hem.Soc.,Chem.Commun.,77
7,1984年参照)で合成することができるが、上記
のいずれの方法によっても、ホウ素原子、リン原子がド
ーピングされた、良好な半導体特性を有する変性シリコ
ンの簡便な製造方法は、いまだに実現されていない。A silicon polymer as a precursor for forming such a silicon film can be generally produced by using the monomers having the respective structural units as raw materials, for example, by the following method. (A) a method of dehalogenating polycondensation of halosilanes in the presence of an alkali metal in an amount equivalent to a halogen atom (a so-called “Kipping method”
J. Am. Chem. Soc. , 110 , 124 (19
88), Macromolecules, 23 , 342
3 (1990)); (b) Method of dehalogenating polycondensation of halosilanes by electrode reduction (J. Chem. So
c. Chem. Commun. , 1161 (199
0); Chem. Soc. Chem. Commu
n. , 897 (1992)); (c) A method for dehydrocondensation polymerization of hydrosilanes in the presence of a metal catalyst (Japanese Patent Laid-Open No.
-334551): (d) Method by anionic polymerization of disilene cross-linked with biphenyl or the like (Macro)
moleculars, 23, 4494 (1990)).
(E) After synthesizing a cyclic silicon compound substituted with a phenyl group or an alkyl group by the above method, a known method (for example, Z. anorg. Allg. Chem., 459 ,
123-130 (1979)). These halogenated cyclosilane compounds can be prepared by a known method (for example, Mh. Chem., 106, 503, 1975).
Year), (Z. Anorg. Allg. Chem.
621, p. 1517, 1995), (J.C.
hem. Soc. Chem. Commun. , 77
7, 1984), but a simple method for producing modified silicon having good semiconductor characteristics doped with boron and phosphorus atoms is still realized by any of the above methods. Not.
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、新規
なリン変性ポリマーを提供することにある。本発明の他
の目的は、本発明のリン変性ポリマーを製造する方法を
提供することにある。本発明のさらに他の目的は、従来
の真空系での成膜法と異なり、真空系を必要としない成
膜法により、しかも一旦シリコン膜を形成し次いでドー
プする従来法と異なり、一段でリン変性シリコン膜を形
成することのできるリン変性ケイ素ポリマーの製造法を
提供することにある。本発明のさらに他の目的は、本発
明のリン変性シリコン膜の製造法に用いるための、本発
明のリン変性ポリマーを含有する組成物を提供すること
にある。本発明のさらに他の目的および利点は、以下の
説明から明らかになろう。An object of the present invention is to provide a novel phosphorus-modified polymer. Another object of the present invention is to provide a method for producing the phosphorus-modified polymer of the present invention. Still another object of the present invention is to form a single-stage phosphorous layer by a film forming method that does not require a vacuum system, unlike the conventional film forming method using a vacuum system, and unlike the conventional method in which a silicon film is formed once and then doped. An object of the present invention is to provide a method for producing a phosphorus-modified silicon polymer capable of forming a modified silicon film. Still another object of the present invention is to provide a composition containing the phosphorus-modified polymer of the present invention for use in the method for producing the phosphorus-modified silicon film of the present invention. Still other objects and advantages of the present invention will become apparent from the following description.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明によれば、本発明
の上記目的および利点は、第1に、組成式:SiPxH
yR1zX1w(ここで、R1は1価の有機基であり、X1
はハロゲン原子でありそしてxは1×10-8〜0.1、
yは0〜3、zは0.01〜3、wは0〜0.05の数で
ある)で表されるリン変性ケイ素ポリマーによって達成
される。According to the present invention, the above objects and advantages of the present invention are as follows: first, the composition formula: SiPxH
yR 1 zX 1 w (where R 1 is a monovalent organic group and X 1
Is a halogen atom and x is 1 × 10 −8 to 0.1,
y is a number from 0 to 3, z is a number from 0.01 to 3, and w is a number from 0 to 0.05).
【0012】本発明の上記目的および利点は、第2に、
テトラハロゲン化ケイ素とR2 nPX 2 3-n(ここで、R2
は1価の有機基であり、X2はハロゲン原子であり、n
は1または2である)とR3QX3 m(ここで、R3は1価
の有機基であり、Qはケイ素原子またはマグネシウム原
子であり、X3はハロゲン原子でありそしてmは1また
は3である。但しQがケイ素原子のときmは3であり、
Qがマグネシウム原子のときmは1である)とリチウム
および/またはマグネシウムを反応させることを特徴と
する本発明の上記リン変性ケイ素ポリマーを製造する方
法によって達成される。The above objects and advantages of the present invention are, second,
Silicon tetrahalide and RTwo nPX Two 3-n(Where RTwo
Is a monovalent organic group, and XTwoIs a halogen atom, n
Is 1 or 2) and RThreeQXThree m(Where RThreeIs monovalent
Q is a silicon atom or a magnesium atom
Child and XThreeIs a halogen atom and m is 1 or
Is 3. However, when Q is a silicon atom, m is 3,
M is 1 when Q is a magnesium atom) and lithium
And / or reacting magnesium
For producing the above phosphorus-modified silicon polymer of the present invention
Achieved by law.
【0013】また、本発明の上記目的および利点は、第
3に、本発明のリン変性ケイ素ポリマーを含有する、リ
ン変性シリコン製造用組成物によって達成される。さら
に、本発明の上記目的および利点は、第4に、本発明の
リン変性シリコン製造用組成物を基板に塗布し、熱処理
および/または光照射を行うことによりリン変性ケイ素
ポリマーを分解せしめてリン変性シリコンに変換するこ
とを特徴とするリン変性シリコン膜の製造方法によって
達成される。Thirdly, the above objects and advantages of the present invention are achieved by a composition for producing phosphorus-modified silicon, which contains the phosphorus-modified silicon polymer of the present invention. Fourth, the above objects and advantages of the present invention are as follows. Fourth, the composition for producing a phosphorus-modified silicon of the present invention is applied to a substrate, and heat treatment and / or light irradiation is performed to decompose the phosphorus-modified silicon polymer to form a phosphorus. This is achieved by a method for producing a phosphorus-modified silicon film, characterized in that the film is converted to modified silicon.
【0014】以下、本発明を詳細に説明する。本発明の
リン変性ケイ素ポリマーは、組成式:SiPxHyR1
zX1w(ここで、R1は1価の有機基であり、X1はハ
ロゲン原子でありそしてxは1×10-8〜0.1、yは
0〜3、zは0.01〜3、wは0〜0.05の数であ
る)で表されるものである。R1は1価の有機基であ
り、その具体例としては炭素数1〜10の線状脂肪族
基、炭素数3〜20の環状脂肪族基、炭素数6〜20の
アリール基、炭素数7〜20のアラルキル基および5〜
6員の含窒素複素環基およびトリ(C1〜C6アルキル)
シリル基を挙げることができる。Hereinafter, the present invention will be described in detail. The phosphorus-modified silicon polymer of the present invention has a composition formula: SiPxHyR 1
zX 1 w (where R 1 is a monovalent organic group, X 1 is a halogen atom and x is 1 × 10 −8 to 0.1, y is 0 to 3, z is 0.01 to 3, w is a number from 0 to 0.05). R 1 is a monovalent organic group, and specific examples thereof include a linear aliphatic group having 1 to 10 carbon atoms, a cyclic aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms, an aryl group having 6 to 20 carbon atoms, 7 to 20 aralkyl groups and 5 to
6-membered nitrogen-containing heterocyclic group and tri (C 1 -C 6 alkyl)
Silyl groups can be mentioned.
【0015】炭素数1〜10の線状脂肪族基は、直鎖状
であっても分岐鎖状であってもよく、例えば、メチル
基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−
ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、n−ペンチル
基、イソペンチル基、ネオペンチル基、テキシル基など
のアルキル基;プロペニル基、3−ブテニル基、3−ペ
ンテニル基、3−ヘキセニル基などのアルケニル基;お
よびプロパギル基、3−メチルプロパギル基、3−エチ
ルプロパギル基などのアルキニル基を好ましいものとし
て挙げることができる。炭素数3〜20の環状脂肪族基
としてはシクロプロピル基、シクロブチル基、シクロペ
ンチル基、シクロヘキシル基、ノルボルニル基などのシ
クロアルキル基を例示することができる。また、炭素数
6〜20のアリール基としては、例えばフェニル基、ト
リル基、キシリル基、α−ナフチル基、β−ナフチル
基、α−チオフェン基、β−チオフェン基などを挙げる
ことができる。さらに、炭素数7〜20のアラルキル基
としてはベンジル基、フェネチル基、フェニルプロピル
基、フェニルブチル基などを例示することができる。1
価の有機基としては、これらのうち、生成するケイ素ポ
リマーの安定性、さらに熱および/または光で分解する
ときの易分解性の点で、t−ブチル基、テキシル基、フ
ェネチル基、ノルボルニル基が好ましい。The linear aliphatic group having 1 to 10 carbon atoms may be linear or branched, for example, a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-
Alkyl groups such as butyl group, isobutyl group, t-butyl group, n-pentyl group, isopentyl group, neopentyl group and texyl group; alkenyl groups such as propenyl group, 3-butenyl group, 3-pentenyl group and 3-hexenyl group And an alkynyl group such as a propargyl group, a 3-methylpropagyl group, and a 3-ethylpropagyl group. Examples of the cyclic aliphatic group having 3 to 20 carbon atoms include cycloalkyl groups such as a cyclopropyl group, a cyclobutyl group, a cyclopentyl group, a cyclohexyl group, and a norbornyl group. Examples of the aryl group having 6 to 20 carbon atoms include a phenyl group, a tolyl group, a xylyl group, an α-naphthyl group, a β-naphthyl group, an α-thiophene group, and a β-thiophene group. Further, examples of the aralkyl group having 7 to 20 carbon atoms include a benzyl group, a phenethyl group, a phenylpropyl group, and a phenylbutyl group. 1
Among these, t-butyl, texyl, phenethyl and norbornyl groups are preferred from the viewpoint of the stability of the resulting silicon polymer and the ease of decomposition when decomposed by heat and / or light. Is preferred.
【0016】5〜6員の含窒素複素環基としては、例え
ばピペリジノ基、ピロリジノ基、モルフォリノ基、アジ
リジノ基等を挙げることができる。さらに、トリ(C1
〜C6アルキル)シリル基としては、例えばトリメチル
シリル基、トリエチルシリル基、等を挙げることができ
る。Examples of the 5- or 6-membered nitrogen-containing heterocyclic group include a piperidino group, a pyrrolidino group, a morpholino group and an aziridino group. In addition, birds (C 1
Examples of the —C 6 alkyl) silyl group include a trimethylsilyl group and a triethylsilyl group.
【0017】本発明のリン変性ケイ素ポリマーにおい
て、ケイ素原子の1部分は1価の有機基と結合する他、
リン原子、ケイ素原子と結合し、さらに水素原子やハロ
ゲン原子を含むものではこれらの原子とも結合する。上
記組成式中、xはリン原子の数であり、ケイ素の1原子
あたりのxの範囲としては1×10-8〜0.1である。
好ましくは1×10-7〜0.01であり、さらに好まし
くは1×10-6〜1×10-3である。xが1×10-8未
満の場合および0.1より大きい場合には、リン変性ポ
リマーをリン変性シリコンに変換したとき、得られたリ
ン変性シリコンが半導体としての特性を十分に発揮しな
い場合がある。In the phosphorus-modified silicon polymer of the present invention, one part of a silicon atom is bonded to a monovalent organic group.
Bonds with phosphorus and silicon atoms, and those containing hydrogen and halogen atoms also bond with these atoms. In the above formula, x is the number of phosphorus atoms, and the range of x per silicon atom is 1 × 10 −8 to 0.1.
It is preferably 1 × 10 −7 to 0.01, more preferably 1 × 10 −6 to 1 × 10 −3 . When x is less than 1 × 10 −8 and greater than 0.1, when the phosphorus-modified polymer is converted to phosphorus-modified silicon, the resulting phosphorus-modified silicon may not sufficiently exhibit the properties as a semiconductor. is there.
【0018】yは水素原子の数であり、ケイ素の1原子
あたりのyの範囲としては、0〜3の範囲であり、好ま
しくは0.05〜2であり、特に好ましくは0.07〜
1.5である。yが3を超える場合には、得られたケイ
素ポリマーの安定性が悪くなる傾向がある。Y is the number of hydrogen atoms, and the range of y per silicon atom is in the range of 0 to 3, preferably 0.05 to 2, and particularly preferably 0.07 to 2.
1.5. When y exceeds 3, the stability of the obtained silicon polymer tends to deteriorate.
【0019】zは1価の有機基の数であり、ケイ素の1
原子あたりのzの範囲は0.01〜3である。好ましく
は0.05〜2であり、さらに好ましくは0.1〜1.5
である。zが0.01より小さい場合には、得られたケ
イ素ポリマーの有機溶媒に対する溶解性が劣り、xが3
を超える場合には、塗布性が悪くなるとともに分解して
得られるシリコン膜の膜質が低下する傾向がある。wは
ハロゲン原子の数であり、ケイ素の1原子あたりのwの
範囲としては、0〜0.05の範囲であり、好ましくは
0〜0.01であり、特に好ましくは0である。wの値
が0.05を超える場合には、リン変性ケイ素ポリマー
の保存安定性が悪くなる傾向がある。Z is the number of monovalent organic groups,
The range of z per atom is 0.01-3. It is preferably 0.05 to 2, more preferably 0.1 to 1.5.
It is. When z is less than 0.01, the solubility of the obtained silicon polymer in an organic solvent is poor, and x is 3
If the ratio exceeds the above range, the coatability tends to deteriorate and the quality of the silicon film obtained by decomposition tends to deteriorate. w is the number of halogen atoms, and the range of w per silicon atom is in the range of 0 to 0.05, preferably 0 to 0.01, and particularly preferably 0. When the value of w exceeds 0.05, the storage stability of the phosphorus-modified silicon polymer tends to deteriorate.
【0020】本発明のリン変性ケイ素ポリマーは、その
目的に応じて適宜の分子量とすることができるが、その
好ましい範囲としては、ポリスチレン換算重量平均分子
量で2.000〜150,000である。この範囲の分子
量において、塗布性、膜強度、および溶媒への溶解度の
バランスに優れたリン変性ケイ素ポリマーとすることが
できる。本発明のリン変性ケイ素ポリマーのさらに好ま
しい分子量は、5,000〜100,000である。The phosphorus-modified silicon polymer of the present invention can have an appropriate molecular weight according to the purpose, but the preferred range is from 2,000 to 150,000 in terms of polystyrene equivalent weight average molecular weight. Within this range of molecular weight, it is possible to obtain a phosphorus-modified silicon polymer having an excellent balance of coatability, film strength, and solubility in a solvent. The more preferred molecular weight of the phosphorus-modified silicon polymer of the present invention is from 5,000 to 100,000.
【0021】さらに本発明のリン変性ケイ素ポリマー
は、ラマン活性のケイ素−ケイ素結合を有し、ラマン散
乱スペクトルにおいて、350cm-1〜550cm-1の
散乱光を有する。Furthermore phosphorus-modified silicon polymer of the present invention, the silicon of the Raman activity - has a silicon-bonded, in the Raman scattering spectrum, with a scattered light 350cm -1 ~550cm -1.
【0022】本発明のリン変性ケイ素ポリマーは、テト
ラハロゲン化ケイ素、下記式 R2 nPX2 3-n ここで、R2は1価の有機基であり、X2はハロゲン原子
でありそしてnは1または2である、で表されるリン化
合物、下記式 R3QX3 m ここで、R3は1価の有機基であり、X3はハロゲン原子
であり、Qはケイ素原子またはマグネシウム原子であり
そしてmは1または3である、但しQがケイ素原子のと
きにはmは3でありそしてQがマグネシウム原子のとき
にはmは1である、で表される化合物並びにリチウムお
よびマグネシウムのいずれか一方または両方を反応させ
ることにより製造することができる。The phosphorus-modified silicon polymer of the present invention is a tetrahalogenated silicon, represented by the following formula: R 2 n PX 2 3-n wherein R 2 is a monovalent organic group, X 2 is a halogen atom and Is 1 or 2, a phosphorus compound represented by the following formula: R 3 QX 3 m, wherein R 3 is a monovalent organic group, X 3 is a halogen atom, and Q is a silicon atom or a magnesium atom. And m is 1 or 3, provided that when Q is a silicon atom, m is 3 and when Q is a magnesium atom, m is 1 and any one of lithium and magnesium or It can be produced by reacting both.
【0023】上記式R2 nPX2 3-nで表されるリン化合物
の具体例としては、メチルジクロルフォスフィン、エチ
ルジクロルフォスフィン、n−プロピルジクロルフォス
フィン、iso−プロピルジクロルフォスフィン、n−
ブチルジクロルフォスフィン、イソブチルジクロルフォ
スフィン、t−ブチルジクロルフォスフィン、n−ペン
チルジクロルフォスフィン、ネオペンチルジクロルフォ
スフィン、フェニルジクロルフォスフィン、ジメチルク
ロルフォスフィン、ジエチルクロルフォスフィン、ジn
−プロピルクロルフォスフィン、ジイソプロピルクロル
フォスフィン、ジn−ブチルクロルフォスフィン、ジイ
ソブチルクロルフォスフィン、ジt−ブチルクロルフォ
スフィン、ジn−ペンチルクロルフォスフィン、ジネオ
ペンチルクロルフォスフィン、ジフェニルクロルフォス
フィン、メチルジブロモフォスフィン、エチルジブロモ
フォスフィン、n−プロピルジブロモフォスフィン、i
so−プロピルジブロモフォスフィン、n−ブチルジブ
ロモフォスフィン、イソブチルジブロモフォスフィン、
t−ブチルジブロモフォスフィン、n−ペンチルジブロ
モフォスフィン、ネオペンチルジブロモフォスフィン、
フェニルジブロモフォスフィン、ジメチルブロモフォス
フィン、ジエチルブロモフォスフィン、ジn−プロピル
ブロモフォスフィン、ジイソプロピルブロモフォスフィ
ン、ジnブチルブロモフォスフィン、ジイソブチルブロ
モフォスフィン、ジt−ブチルブロモフォスフィン、ジ
n−ペンチルブロモフォスフィン、ジネオペンチルブロ
モフォスフィン、ジフェニルブロモフォスフィン、ピペ
リジノジクロルフォスフィン、ピロリジノジクロルフォ
スフィン、トリメチルシリルジクロルフォスフィン、ビ
ストリメチルシリルクロルフォスフィン、ピペリジノジ
ブロモフォスフィン、ピロリジノジブロモフォスフィ
ン、トリメチルシリルジブロモフォスフィン、ビストリ
メチルシリルブロモフォスフィンなどを挙げることがで
きる。Specific examples of the phosphorus compound represented by the above formula R 2 n PX 2 3-n include methyldichlorophosphine, ethyldichlorophosphine, n-propyldichlorophosphine, iso-propyldichloro. Phosphine, n-
Butyldichlorophosphine, isobutyldichlorophosphine, t-butyldichlorophosphine, n-pentyldichlorophosphine, neopentyldichlorophosphine, phenyldichlorophosphine, dimethylchlorophosphine, diethylchlorophosphine ,
-Propyl chlorophosphine, diisopropyl chlorophosphine, di-n-butyl chlorophosphine, diisobutyl chlorophosphine, di-t-butyl chlorophosphine, di-n-pentyl chlorophosphine, dineopentyl chlorophosphine, diphenyl chlorophosphine Fin, methyldibromophosphine, ethyldibromophosphine, n-propyldibromophosphine, i
so-propyldibromophosphine, n-butyldibromophosphine, isobutyldibromophosphine,
t-butyldibromophosphine, n-pentyldibromophosphine, neopentyldibromophosphine,
Phenyldibromophosphine, dimethylbromophosphine, diethylbromophosphine, di-n-propylbromophosphine, diisopropylbromophosphine, di-n-butylbromophosphine, diisobutylbromophosphine, di-t-butylbromophosphine, di-n -Pentyl bromophosphine, dineopentyl bromophosphine, diphenyl bromophosphine, piperidinodichlorophosphine, pyrrolidinodichlorophosphine, trimethylsilyldichlorophosphine, bistrimethylsilylchlorphosphine, piperidinodibromophosphine , Pyrrolidinodibromophosphine, trimethylsilyldibromophosphine, bistrimethylsilylbromophosphine, and the like.
【0024】また、上記式R3QX3 mで表される化合物
の具体例としては、メチルトリクロルシラン、エチルト
リクロルシラン、n−プロピルトリクロルシラン、イソ
プロピルトリクロルシラン、n−ブチルトリクロルシラ
ン、t−ブチルトリクロルシラン、シクロヘキシルトリ
クロルシラン、フェネチルトリクロルシラン、2−ノル
ボルニルトリクロルシラン、フェニルトリクロルシラ
ン、メチルトリブロモシラン、エチルトリブロモシラ
ン、n−プロピルトリブロモシラン、イソプロピルトリ
ブロモシラン、n−ブチルトリブロモシラン、t−ブチ
ルトリブロモシラン、シクロヘキシルトリブロモシラ
ン、フェネチルトリブロモシラン、2−ノルボルニルト
リブロモシラン、フェニルトリブロモシラン、メチルト
リヨードシラン、エチルトリヨードシラン、n−プロピ
ルトリヨードシラン、イソプロピルトリヨードシラン、
n−ブチルトリヨードシラン、t−ブチルトリヨードシ
ラン、シクロヘキシルトリヨードシラン、フェネチルト
リヨードシラン、2−ノルボルニルトリヨードシラン、
フェニルトリヨードシランなどのケイ素化合物;メチル
マグネシウムクロリド、エチルマグネシウムクロリド、
nプロピルマグネシウムクロリド、イソプロピルマグネ
シウムクロリド、n−ブチルマグネシウムクロリド、t
−ブチルマグネシウムクロリド、テキシルマグネシウム
クロリド、シクロヘキシルマグネシウムクロリド、フェ
ネチルマグネシウムクロリド、2−ノルボルニルマグネ
シウムクロリド、フェニルマグネシウムクロリド、メチ
ルマグネシウムブロミド、エチルマグネシウムブロミ
ド、n−プロピルマグネシウムブロミド、イソプロピル
マグネシウムブロミド、n−ブチルマグネシウムブロミ
ド、t−ブチルマグネシウムブロミド、テキシルマグネ
シウムブロミド、シクロヘキシルマグネシウムブロミ
ド、フェネチルマグネシウムブロミド、2−ノルボルニ
ルマグネシウムブロミド、フェニルマグネシウムブロミ
ド、メチルマグネシウムアイオダイド、エチルマグネシ
ウムアイオダイド、n−プロピルマグネシウムアイオダ
イド、イソプロピルマグネシウムアイオダイド、n−ブ
チルマグネシウムアイオダイド、t−ブチルマグネシウ
ムアイオダイド、テキシルマグネシウムアイオダイド、
シクロヘキシルマグネシウムアイオダイド、フェネチル
マグネシウムアイオダイド、2−ノルボルニルマグネシ
ウムアイオダイド、フェニルマグネシウムアイオダイド
などの有機マグネシウム化合物を挙げることができる。
得られるケイ素ポリマーの安定性および熱および/また
は光による有機基の脱離性の点でtブチル基、テキシル
基、フェネチル基、2−ノルボルニル基を有する上記有
機金属化合物が好ましい。これらの有機金属化合物は1
種単独でも使用できるし2個以上を混合して使用するこ
ともできる。Specific examples of the compound represented by the above formula R 3 QX 3 m include methyltrichlorosilane, ethyltrichlorosilane, n-propyltrichlorosilane, isopropyltrichlorosilane, n-butyltrichlorosilane, and t-butyl. Trichlorosilane, cyclohexyltrichlorosilane, phenethyltrichlorosilane, 2-norbornyltrichlorosilane, phenyltrichlorosilane, methyltribromosilane, ethyltribromosilane, n-propyltribromosilane, isopropyltribromosilane, n-butyltribromo Silane, t-butyltribromosilane, cyclohexyltribromosilane, phenethyltribromosilane, 2-norbornyltribromosilane, phenyltribromosilane, methyltriiodosilane, ethyl Triiodosilane, n-propyltriiodosilane, isopropyltriiodosilane,
n-butyltriiodosilane, t-butyltriiodosilane, cyclohexyltriiodosilane, phenethyltriiodosilane, 2-norbornyltriiodosilane,
Silicon compounds such as phenyltriiodosilane; methyl magnesium chloride, ethyl magnesium chloride,
n-propylmagnesium chloride, isopropylmagnesium chloride, n-butylmagnesium chloride, t
-Butylmagnesium chloride, texylmagnesium chloride, cyclohexylmagnesium chloride, phenethylmagnesium chloride, 2-norbornylmagnesium chloride, phenylmagnesiumchloride, methylmagnesiumbromide, ethylmagnesiumbromide, n-propylmagnesiumbromide, isopropylmagnesiumbromide, n- Butyl magnesium bromide, t-butyl magnesium bromide, texyl magnesium bromide, cyclohexyl magnesium bromide, phenethyl magnesium bromide, 2-norbornyl magnesium bromide, phenyl magnesium bromide, methyl magnesium iodide, ethyl magnesium iodide, n-propyl magnesium iodide Dyed, Isopropyl Neshi um iodide, n- butylmagnesium iodide, t- butyl magnesium iodide, thexyldimethylsilyl magnesium iodide,
Organic magnesium compounds such as cyclohexyl magnesium iodide, phenethyl magnesium iodide, 2-norbornyl magnesium iodide, and phenyl magnesium iodide can be given.
The above-mentioned organometallic compounds having a t-butyl group, a texyl group, a phenethyl group, and a 2-norbornyl group are preferable from the viewpoint of the stability of the obtained silicon polymer and the elimination of an organic group by heat and / or light. These organometallic compounds are 1
Species can be used alone or in combination of two or more.
【0025】本発明の製造方法において、テトラハロゲ
ン化シラン、前記の式R2 nPX2 3-nの化合物および前記
式R3QX3 mで表される化合物とを、リチウムおよび/
またはマグネシウム金属と反応させることにより分子の
末端にR2基、R3基および/またはハロゲン原子を有す
るリン変性ケイ素ポリマーを得ることができる。テトラ
ハロゲン化シラン、R2 nPX2 3-n、およびR3QX3 mの
使用割合は、テトラハロゲン化シラン/R2 nPX2 3-n/
R3QX3 m=1/1×10-8〜0.1/0.01〜10
(モル比)である。好ましくは1/1×10-7〜0.0
1/0.1〜5であり、さらに好ましくは1/1×10
-6〜1×10-3/0.5〜3である。In the production method of the present invention, the tetrahalogenated silane, the compound of the above formula R 2 n PX 2 3-n and the compound of the above formula R 3 QX 3 m are combined with lithium and / or
Alternatively, by reacting with a magnesium metal, a phosphorus-modified silicon polymer having an R 2 group, an R 3 group and / or a halogen atom at the terminal of the molecule can be obtained. Tetrahalogenated silane, R 2 n PX 2 3- n, and the proportion of R 3 QX 3 m are tetra halogenated silane / R 2 n PX 2 3- n /
R 3 QX 3 m = 1/1 × 10 -8 to 0.1 / 0.01 to 10
(Molar ratio). Preferably 1/1 × 10 -7 to 0.0
1 / 0.1 to 5 and more preferably 1/1 × 10
−6 to 1 × 10 −3 /0.5 to 3 .
【0026】R2 nPX2 3-nの使用量がテトラハロゲン化
シラン1モルに対して1×10-8モル未満の場合は、合
成時のリンの取り込み量の変動が大きく、0.1モルを
超える場合は、得られるケイ素ポリマーが酸化され易く
安定性に乏しい。R3QX3 mの使用量がテトラハロゲン
化シラン1モルに対して0.01モル未満の場合は、場
合は、得られるリン変性ケイ素ポリマーの分子量が小さ
くなり成膜性が悪くなる。10を超える場合には、溶媒
可溶性のリン変性ケイ素ポリマーの生成収率が低下す
る。When the amount of R 2 n PX 2 3-n used is less than 1 × 10 −8 mol per mol of tetrahalogenated silane, the amount of phosphorus incorporated during the synthesis varies greatly, so When the amount is more than mol, the obtained silicon polymer is easily oxidized and has poor stability. When the use amount of R 3 QX 3 m is less than 0.01 mol per 1 mol of the tetrahalogenated silane, the molecular weight of the obtained phosphorus-modified silicon polymer becomes small, and the film-forming property deteriorates. If it exceeds 10, the yield of the solvent-soluble phosphorus-modified silicon polymer decreases.
【0027】また、これらと反応させるリチウムおよび
/またはマグネシウムは、テトラハロゲン化シラン、R
2 nPX2 3-n、およびR3QX3 mから還元的にハロゲン原
子を脱離させハロゲン化リチウムおよび/またはハロゲ
ン化マグネシウムにさせるために使用するもので、その
使用量はテトラハロゲン化シラン、R2 nPX2 3-n、およ
びR3QX3 mのハロゲン原子の総量と少なくとも当量で
ある。The lithium and / or magnesium to be reacted therewith are a tetrahalogenated silane, R
2 n PX 2 3-n and R 3 QX 3 m are used to reductively remove a halogen atom to form a lithium halide and / or a magnesium halide. the total amount of at least equivalent amount of the halogen atoms of R 2 n PX 2 3-n , and R 3 QX 3 m.
【0028】また、上記工程の反応では必要に応じて外
部から超音波を照射することにより反応を促進すること
ができる。ここで使用される超音波の振動数としては1
0〜70KHz程度のものが望ましい。In the reaction of the above step, the reaction can be promoted by irradiating ultrasonic waves from the outside as necessary. The frequency of the ultrasonic wave used here is 1
Those having a frequency of about 0 to 70 KHz are desirable.
【0029】本発明のケイ素ポリマーの製造において、
上記工程で使用する溶媒としてはエーテル系溶媒を好ま
しく使用することができる。通常のKipping反応
で使用される炭化水素系溶媒では製造目的とする可溶性
のリン変性ケイ素ポリマーの収率が低い難点がある。エ
ーテル系溶媒としては、例えばジエチルエーテル、ジ−
n−プロピルエーテル、ジ−イソプロピルエーテル、ジ
ブチルエーテル、エチルプロピルエーテル、アニソー
ル、フェネトール、ジフェニルエーテル、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ブチルエーテ
ル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジプ
ロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレング
リコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジ
ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチル
エーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチ
レングリコールジエチルエーテル、エチレングリコール
ジブチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエ
ーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロ
ピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコ
ールジブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエ
チルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどを
挙げることができる。これらのうち、上記式R3QX3 m
で表される化合物の溶解性の点で、ジエチルエーテル、
テトラヒドロフラン、エチレングリコールジメチルエー
テル、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
ジエチルエーテルが好ましい。In the production of the silicon polymer of the present invention,
As the solvent used in the above step, an ether solvent can be preferably used. The hydrocarbon solvent used in the ordinary Kipping reaction has a drawback that the yield of the soluble phosphorus-modified silicon polymer to be produced is low. Examples of ether solvents include diethyl ether, di-
n-propyl ether, di-isopropyl ether, dibutyl ether, ethyl propyl ether, anisole, phenetole, diphenyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, Dipropylene glycol dibutyl ether, dipropylene glycol methyl ethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol die Ether, propylene glycol dibutyl ether, propylene glycol methyl ethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane, and the like. Of these, the above formula R 3 QX 3 m
In terms of solubility of the compound represented by, diethyl ether,
Preferred are tetrahydrofuran, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol diethyl ether.
【0030】これらのエーテル系溶媒は反応に使用する
前に、水分を予め除去しておくことが望ましい。水分の
除去法としては、ナトリウム−ベンゾフェノンケチルの
存在下での脱気蒸留法などが好ましい。これらの溶媒の
使用量は特に限定されないが通常、上記テトラハロゲン
化ケイ素に対して1〜20重量部であり、好ましくは3
〜10重量部である。It is desirable to remove water from these ether solvents before using them in the reaction. As a method for removing water, a degassing distillation method in the presence of sodium-benzophenone ketyl and the like are preferable. The use amount of these solvents is not particularly limited, but is usually 1 to 20 parts by weight with respect to the above-mentioned silicon tetrahalide, preferably 3 to 20 parts by weight.
To 10 parts by weight.
【0031】上記工程の反応の温度は好ましくは−78
℃〜+100℃である。反応温度が−78℃以下では反
応速度が遅く生産性が悪くなりがちであり、また、反応
温度が+100℃より大きい場合には、反応が複雑にな
り得られるリン変性ケイ素ポリマーの溶解性が悪くなり
易い。The reaction temperature in the above step is preferably -78.
° C to + 100 ° C. If the reaction temperature is -78 ° C or lower, the reaction rate tends to be low and the productivity tends to be poor. If the reaction temperature is higher than + 100 ° C, the reaction becomes complicated and the resulting phosphorus-modified silicon polymer has poor solubility. Easy to be.
【0032】上記の如くして製造して得られたリン変性
ケイ素ポリマーは、本発明で目標とする所期の性能を十
分発揮しうるものであるが、さらにこれを、LiAlH
4でおよび/またはMgH2で処理することができる。こ
れらの処理を施す前のリン変性ケイ素ポリマーは、分子
の末端に未反応の加水分解性ハロゲン原子を微量含有す
るが、上記処理を施すことにより、この残存ハロゲン原
子を還元し、安定な水素原子で置換することにより、リ
ン変性ケイ素ポリマーの安定性を向上させることができ
る。LiAlH4および/またはMgH2使用量は、残留
するハロゲン原子に対して少なくとも当量が必要であ
る。また、この処理工程で使用する溶媒はLiAlH4
および/またはMgH2と反応しない溶媒であれば特に
限定されないが、通常エーテル系溶媒が好ましく、ここ
でも前の反応工程で例示したエーテル系溶媒と同じ溶媒
を使用することができる。これらは1種または2種以上
混合して使用することができる。The phosphorus-modified silicon polymer produced as described above can sufficiently exhibit the intended performance targeted by the present invention.
4 and / or with MgH 2 . The phosphorus-modified silicon polymer before these treatments contains a trace amount of unreacted hydrolyzable halogen atoms at the terminal of the molecule. By performing the above treatment, the residual halogen atoms are reduced, and the stable hydrogen atoms are removed. , The stability of the phosphorus-modified silicon polymer can be improved. The amount of LiAlH 4 and / or MgH 2 used must be at least equivalent to the remaining halogen atoms. The solvent used in this processing step is LiAlH 4
The solvent is not particularly limited as long as it does not react with MgH 2, and is usually an ether solvent, and the same solvent as the ether solvent exemplified in the previous reaction step can be used here. These can be used alone or in combination of two or more.
【0033】この処理工程の反応温度は−78℃〜+3
0℃が好ましい。−78℃以下では反応が遅く生産性が
悪くなりがちであり、また30℃より高い場合には反応
生成物の溶解性が下がり本発明のケイ素ポリマーの生成
収率が下がるようになる。前記反応工程および処理工程
とも反応は通常、アルゴンや窒素などの不活性ガス中で
行うことが好ましい。The reaction temperature in this treatment step is -78 ° C. to +3
0 ° C. is preferred. When the temperature is lower than -78 ° C, the reaction is slow, and the productivity tends to deteriorate. On the other hand, when the temperature is higher than 30 ° C, the solubility of the reaction product is lowered and the production yield of the silicon polymer of the present invention is lowered. In general, the reaction in both the reaction step and the treatment step is preferably performed in an inert gas such as argon or nitrogen.
【0034】本発明のリン変性ケイ素ポリマーは、トル
エンその他の有機溶媒に可溶であり、成膜する場合は通
常溶媒に溶かしてリン変性シリコン製造のための組成物
とした上で、塗布法によりリン変性ケイ素ポリマーの膜
を形成することができる。本発明のリン変性ケイ素ポリ
マーはトルエンの他、炭化水素系溶媒、ケトン系溶媒、
エーテル系溶媒、エステル系溶媒を用いてリン変性シリ
コン製造のための組成物にすることができる。炭化水素
系溶媒の具体例としては、n−ペンタン、n−ヘキサ
ン、シクロヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、デ
カン、ジシクロペンタジエン、ベンゼン、トルエン、キ
シレン、デュレン、インデン、テトラヒドロナフタレ
ン、デカヒドロナフタレン、スクワランなどを挙げるこ
とができる。また、ケトン系溶媒としては、例えばアセ
トン、メチルエチルケトン、ジエチルケトン、ジプロピ
ルケトン、ジブチルケトン、メチルイソブチルケトン、
メチルアミルケトン、シクロペンタノン、シクロヘキサ
ノン、シクロヘプタノンを例示することができる。エー
テル系溶媒溶媒としては、例えばジエチルエーテル、ジ
−n−プロピルエーテル、ジ−イソプロピルエーテル、
ジブチルエーテル、エチルプロピルエーテル、アニソー
ル、フェネトール、ジフェニルエーテル、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ブチルエーテ
ル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジプ
ロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレング
リコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールジ
ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチル
エーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチ
レングリコールジエチルエーテル、エチレングリコール
ジブチルエーテル、エチレングリコールメチルエチルエ
ーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロ
ピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコ
ールジブチルエーテル、プロピレングリコールメチルエ
チルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどを
挙げることができる。さらにエステル系溶媒としては、
酢酸エチル、酢酸プロピル、酢酸ブチル、酢酸イソアミ
ル、酢酸メチルセソソルブ、酢酸エチルセソソルブ、酢
酸ブチルセロソルブ、乳酸エチル、乳酸プロピル、乳酸
ブチル、乳酸イソアミル、酢酸プロピレングリコールメ
チルエーテルを例示することができる。本発明のケイ素
ポリマーはこれらの有機溶媒を用いて溶液にすることが
できる。これらの有機溶媒は1種または2種以上を混合
して用いることもできる。本発明のリン変性シリコン製
造のための組成物は、目的に応じて適宜濃度を調節する
ことができるが、溶液の濃度は通常0.05%〜30重
量%である。本発明の溶媒可溶性のケイ素ポリマーを上
記溶媒に溶かして調製したリン変性シリコン製造のため
の組成物は塗布性に優れ、適当な基板上に容易にリン変
性ケイ素ポリマーの塗膜を形成することができる。The phosphorus-modified silicon polymer of the present invention is soluble in toluene and other organic solvents, and when forming a film, it is usually dissolved in a solvent to form a composition for producing phosphorus-modified silicon, and then applied by a coating method. A film of the phosphorus-modified silicon polymer can be formed. Phosphorus-modified silicon polymer of the present invention, in addition to toluene, hydrocarbon solvents, ketone solvents,
A composition for producing phosphorus-modified silicon can be prepared using an ether solvent or an ester solvent. Specific examples of the hydrocarbon solvent include n-pentane, n-hexane, cyclohexane, n-heptane, n-octane, decane, dicyclopentadiene, benzene, toluene, xylene, durene, indene, tetrahydronaphthalene, decahydronaphthalene And squalane. Further, as the ketone solvent, for example, acetone, methyl ethyl ketone, diethyl ketone, dipropyl ketone, dibutyl ketone, methyl isobutyl ketone,
Examples include methyl amyl ketone, cyclopentanone, cyclohexanone, and cycloheptanone. Examples of the ether-based solvent include diethyl ether, di-n-propyl ether, di-isopropyl ether,
Dibutyl ether, ethyl propyl ether, anisole, phenetole, diphenyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol dibutyl ether, dipropylene glycol methyl Ethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, ethylene glycol methyl ethyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol dibutyl ether , Mention may be made of propylene glycol methyl ethyl ether, tetrahydrofuran, dioxane and the like. Further, as an ester solvent,
Examples thereof include ethyl acetate, propyl acetate, butyl acetate, isoamyl acetate, methyl sesosolve acetate, ethyl sesosolve, butyl cellosolve, ethyl lactate, propyl lactate, butyl lactate, isoamyl lactate, and propylene glycol methyl ether acetate. The silicon polymer of the present invention can be made into a solution using these organic solvents. These organic solvents can be used alone or in combination of two or more. The concentration of the composition for producing phosphorus-modified silicon of the present invention can be appropriately adjusted depending on the purpose, and the concentration of the solution is usually 0.05% to 30% by weight. The composition for producing phosphorus-modified silicon prepared by dissolving the solvent-soluble silicon polymer of the present invention in the above-mentioned solvent has excellent coatability, and can easily form a coating film of the phosphorus-modified silicon polymer on an appropriate substrate. it can.
【0035】本発明のリン変性シリコン製造のための組
成物の塗布方法としてはスピンコート法、ロールコート
法、カーテンコート法、ディップコート法、スプレー
法、インクジェット法等の方法を用いることができる。
また塗布する場合の雰囲気は、窒素、ヘリウム、アルゴ
ンなどの不活性ガス中で行なうことが好ましい。さらに
必要に応じて水素などの還元性ガスを混入した雰囲気で
行うことができる。スピンコート法を用いる場合のスピ
ナーの回転数は形成する薄膜の厚み、塗布溶液組成によ
り決まるが、好ましくは100〜5,000rpm、よ
り好ましくは300〜3,000rpmが用いられる。
塗布した後は溶媒を除去するために加熱処理を行う。加
熱する温度は使用する溶媒の種類、沸点により異なる
が、例えば100℃〜200℃である。雰囲気は上記塗
布工程と同じ窒素、ヘリウム、アルゴンなどの不活性ガ
ス中で行なうことが好ましい。As a method for applying the composition for producing the phosphorus-modified silicon of the present invention, methods such as spin coating, roll coating, curtain coating, dip coating, spraying, and ink jetting can be used.
The application is preferably performed in an atmosphere of an inert gas such as nitrogen, helium, or argon. Further, if necessary, the reaction can be performed in an atmosphere containing a reducing gas such as hydrogen. When the spin coating method is used, the rotation speed of the spinner is determined by the thickness of the thin film to be formed and the composition of the coating solution, but is preferably 100 to 5,000 rpm, more preferably 300 to 3,000 rpm.
After the application, a heat treatment is performed to remove the solvent. The heating temperature varies depending on the type and boiling point of the solvent used, and is, for example, 100 ° C to 200 ° C. The atmosphere is preferably performed in the same inert gas as nitrogen, helium, argon or the like used in the above-mentioned coating step.
【0036】本発明のリン変性ケイ素ポリマーの塗膜は
熱処理および/または光照射処理によってリン変性シリ
コン膜に変換できる。かくして得られるリン変性シリコ
ン膜はアモルファス状あるいは多結晶状であるが、熱処
理の場合には一般に到達温度が約550℃以下の温度で
はアモルファス状、それ以上の温度では多結晶状のリン
変性シリコン膜が得られる。アモルファス状のリン変性
シリコン膜を得たい場合は、好ましくは300℃〜55
0℃、より好ましくは350℃〜500℃が用いられ
る。到達温度が300℃未満の場合は、リン変性ケイ素
ポリマーの有機基の熱分解が十分に進行せず、十分な厚
さのリン変性シリコン膜を形成できない場合がある。上
記熱処理を行う場合の雰囲気は窒素、ヘリウム、アルゴ
ンなどの不活性ガスもしくは水素などの還元性ガスを混
入したものも使用できる。The phosphorus-modified silicon polymer coating film of the present invention can be converted to a phosphorus-modified silicon film by heat treatment and / or light irradiation treatment. The phosphorus-modified silicon film thus obtained is amorphous or polycrystalline. However, in the case of heat treatment, the ultimate temperature is generally about 550 ° C. or less, amorphous, and above that temperature, the polycrystalline phosphorus-modified silicon film is polycrystalline. Is obtained. When it is desired to obtain an amorphous phosphorus-modified silicon film, the temperature is preferably from 300 ° C. to 55 ° C.
0 ° C, more preferably 350 ° C to 500 ° C, is used. When the reached temperature is lower than 300 ° C., the thermal decomposition of the organic groups of the phosphorus-modified silicon polymer does not sufficiently proceed, and a phosphorus-modified silicon film having a sufficient thickness may not be formed. As an atmosphere for the heat treatment, an atmosphere containing an inert gas such as nitrogen, helium, or argon or a reducing gas such as hydrogen can be used.
【0037】上記のように本発明のリン変性ケイ素ポリ
マーを熱処理および/または光照射処理によってリン変
性シリコン膜に変換させるにあたり、ケイ素原子は酸素
と反応してケイ素−酸素結合を形成しやすいため、変換
前のリン変性ケイ素ポリマーは不純物としての酸素原子
を含有しないことが好ましく、酸素原子は多くともケイ
素1原子あたり0.01原子しか含有しない。リン変性
ケイ素ポリマーが0.01原子よりも多く酸素原子を含
む場合には、これをリン変性シリコン膜に変換したとき
に良質のものが得られにくい。As described above, when the phosphorus-modified silicon polymer of the present invention is converted into a phosphorus-modified silicon film by heat treatment and / or light irradiation treatment, silicon atoms are liable to react with oxygen to form silicon-oxygen bonds. The phosphorus-modified silicon polymer before conversion preferably does not contain oxygen atoms as impurities, and contains at most 0.01 oxygen atoms per silicon atom. When the phosphorus-modified silicon polymer contains more than 0.01 atoms of oxygen atoms, it is difficult to obtain a high-quality one when converted to a phosphorus-modified silicon film.
【0038】本発明の光処理に使用する光の光源として
は、低圧あるいは高圧の水銀ランプ、重水素ランプある
いはアルゴン、クリプトン、キセノン等の希ガスの放電
光の他、YAGレーザー、アルゴンレーザー、炭酸ガス
レーザー、XeF、XeCl、XeBr、KrF、Kr
Cl、ArF、ArClなどのエキシマレーザーなどを
光源として使用することができる。これらの光源は一般
には、10〜5000Wの出力のものが用いられるが、
通常100〜1000Wで十分である。これらの光源の
波長はリン変性ケイ素ポリマーが多少でも吸収するもの
であれば特に限定されないが通常170nm〜600n
mである。またリン変性シリコン膜への変換効率の点で
レーザー光の使用が特に好ましい。これらの光処理時の
温度は通常室温〜500℃であり、得られるリン変性シ
リコン膜の半導体特性に応じて適宜選ぶことができる。
特に多結晶状のリン変性シリコン膜を得たい場合は、上
記で得られたアモルファス状リン変性シリコン膜に上記
光を照射して多結晶性のリン変性シリコン膜に変換する
こともできる。The light source used in the light treatment of the present invention includes a low-pressure or high-pressure mercury lamp, a deuterium lamp, or a discharge light of a rare gas such as argon, krypton, or xenon, a YAG laser, an argon laser, or a carbon dioxide. Gas laser, XeF, XeCl, XeBr, KrF, Kr
An excimer laser such as Cl, ArF, or ArCl can be used as a light source. These light sources generally have an output of 10 to 5000 W,
Usually, 100 to 1000 W is sufficient. The wavelength of these light sources is not particularly limited as long as it is absorbed by the phosphorus-modified silicon polymer to some extent.
m. The use of laser light is particularly preferable in terms of conversion efficiency to a phosphorus-modified silicon film. The temperature at the time of these light treatments is usually from room temperature to 500 ° C., and can be appropriately selected according to the semiconductor characteristics of the obtained phosphorus-modified silicon film.
In particular, when it is desired to obtain a polycrystalline phosphorus-modified silicon film, the above-mentioned amorphous phosphorus-modified silicon film can be converted into a polycrystalline phosphorus-modified silicon film by irradiating the above-mentioned light.
【0039】本発明のリン変性シリコン製造のための組
成物は、目的と機能を損なわない範囲で必要に応じてフ
ッ素系、シリコーン系、非イオン系などの表面張力調節
材を微量添加することができる。かくして調製したリン
変性シリコン製造のための組成物の粘度は通常1〜50
0mPa・sの範囲のものであり塗布装置や目的の塗布
膜厚に応じて適宜選択することができる。The composition for producing phosphorus-modified silicon according to the present invention may contain a trace amount of a surface tension controlling material such as a fluorine-based, silicone-based, or nonionic-based material as needed as long as the purpose and function are not impaired. it can. The viscosity of the composition thus prepared for producing the phosphorus-modified silicon is usually 1 to 50.
It is in the range of 0 mPa · s, and can be appropriately selected according to the coating apparatus and the target coating film thickness.
【0040】本発明で得られたリン変性ケイ素ポリマー
溶液を塗布する基板としては特に限定されないが、通常
の石英、ホウ珪酸ガラス、ソーダガラスの他、金、銀、
銅、ニッケル、チタン、アルミニウム、タングステンな
どの金属基板、さらにこれらの金属を表面に有するガラ
ス、プラスチック基板などを使用することができる。The substrate on which the phosphorus-modified silicon polymer solution obtained in the present invention is applied is not particularly limited, but may be any of ordinary quartz, borosilicate glass, soda glass, gold, silver,
A metal substrate of copper, nickel, titanium, aluminum, tungsten, or the like, and a glass or plastic substrate having these metals on the surface can be used.
【0041】[0041]
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
が、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものでは
ない。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples.
【0042】実施例1リン変性ケイ素ポリマーの合成 温度計、冷却コンデンサー、滴下ロートおよび撹拌装置
を取り付けた内容量が3Lの4つ口フラスコ内をアルゴ
ンガスで置換した後、乾燥したテトラヒドロフラン1L
とマグネシウム金属60gを仕込み、アルゴンガスでバ
ブリングした。これを20℃で撹拌しながら、テトラク
ロルシラン170g、t−ブチルジクロロホスフィン1
6gおよびt−ブチルブロミド137gの混合物を滴下
ロートよりゆっくり添加した。はじめの20gの添加で
反応系は還流が始まり、系は褐色に着色した。さらに外
部から加熱することなく還流が持続するように残りをゆ
っくり滴下した。滴下終了後、室温下でさらに3時間撹
拌を続け、黒褐色の反応混合物を得た。Example 1 Synthesis of Phosphorus-Modified Silicon Polymer A 3-L four-necked flask equipped with a thermometer, a cooling condenser, a dropping funnel, and a stirrer was replaced with argon gas, and dried with 1 L of tetrahydrofuran.
And 60 g of magnesium metal were charged and bubbled with argon gas. While stirring this at 20 ° C., 170 g of tetrachlorosilane, t-butyldichlorophosphine 1
A mixture of 6 g and 137 g of t-butyl bromide was slowly added from a dropping funnel. With the addition of the first 20 g, the reaction system started to reflux and the system was colored brown. Further, the remainder was slowly dropped so that reflux was maintained without external heating. After completion of the dropwise addition, stirring was further continued at room temperature for 3 hours to obtain a black-brown reaction mixture.
【0043】リン変性ケイ素ポリマーの回収 上記で得られた黒褐色の反応混合物を15Lの氷水に注
ぎ、生成ポリマーを沈殿させた。生成ポリマーを水で良
く洗浄し真空乾燥することにより褐色の固体のポリマー
75gを得た。リン変性ケイ素ポリマーの分析 このポリマーのGPCによるポリスチレン換算重量平均
分子量は12,000であった。また、IRスペクトル
および1H−NMRスペクトルよりt−ブチル基の存在
が示唆された。ポリマーのラマン散乱スペクトルには、
502cm-1に強いラマン散乱光が観察され、Si−S
i結合が存在することが分った。ポリマーを元素分析し
たところ、SiP0.1H4.2C1.2Cl0.1であった。この
リン変性ケイ素ポリマーは上記分析結果から組成式とし
てはSiP0.1H1.5 tBu0.3Cl 0.1であった。[0043]Recovery of phosphorus-modified silicon polymer The dark brown reaction mixture obtained above was poured into 15 L of ice water.
And the resulting polymer was precipitated. The polymer produced is good with water
Washing and vacuum drying give brown solid polymer
75 g were obtained.Analysis of phosphorus modified silicon polymer Weight average of this polymer in terms of polystyrene by GPC
The molecular weight was 12,000. In addition, IR spectrum
and1Existence of t-butyl group from H-NMR spectrum
Was suggested. The Raman scattering spectrum of the polymer
502cm-1Strong Raman scattered light is observed, and Si-S
The presence of an i-bond was found. Elemental analysis of the polymer
After that, SiP0.1H4.2C1.2Cl0.1Met. this
Phosphorus-modified silicon polymer has the composition formula from the above analysis results.
Is SiP0.1H1.5 tBu0.3Cl 0.1Met.
【0044】実施例2リン変性ケイ素ポリマーの合成 実施例1と同様に、リン変性ケイ素ポリマーの合成操作
を行い、黒褐色の反応混合物を得た。リン変性ケイ素ポリマーのLiAlH4処理 上記で得られた黒褐色の反応混合物を、乾燥したテトラ
ヒドロフラン300mlにLiAlH45gを懸濁させ
た溶液に加え、室温下で5時間反応させた。この反応混
合物を15Lの氷水に注ぎ、生成ポリマーを沈殿させ
た。生成ポリマーを水で良く洗浄し真空乾燥することに
より褐色の固体ポリマー68gを得た。リン変性ケイ素ポリマーの分析 このポリマーのGPCによるポリスチレン換算重量平均
分子量は12,000であった。GPCスペクトルを図
1に示す。また、IRスペクトルおよび1H−NMRス
ペクトルよりt−ブチル基の存在が示唆された。このリ
ン変性ケイ素ポリマーのラマン散乱スペクトルには、5
02cm-1に強いラマン散乱光が観察され、Si−Si
結合の存在が確認された。このリン変性ケイ素ポリマー
を元素分析したところ、SiP0.1H4.3C1.2であっ
た。このケイ素ポリマーは上記分析結果から組成式とし
てはSiP0.1H1.6 tBu0.3であった。Example 2 Synthesis of Phosphorus-Modified Silicon Polymer The synthesis operation of a phosphorus-modified silicon polymer was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a black-brown reaction mixture. LiAlH 4 treatment of phosphorus-modified silicon polymer The black-brown reaction mixture obtained above was added to a solution of 5 g of LiAlH 4 suspended in 300 ml of dry tetrahydrofuran, and reacted at room temperature for 5 hours. The reaction mixture was poured into 15 L of ice water to precipitate the formed polymer. The resulting polymer was thoroughly washed with water and vacuum dried to obtain 68 g of a brown solid polymer. Analysis of phosphorus-modified silicon polymer The weight average molecular weight of this polymer in terms of polystyrene by GPC was 12,000. The GPC spectrum is shown in FIG. The IR spectrum and the 1 H-NMR spectrum indicated the presence of a t-butyl group. The Raman scattering spectrum of this phosphorus-modified silicon polymer shows 5
Intense Raman scattered light at 02 cm -1 was observed.
The presence of the bond was confirmed. Elemental analysis of this phosphorus-modified silicon polymer revealed SiP 0.1 H 4.3 C 1.2 . This silicon polymer was found to have a composition formula of SiP 0.1 H 1.6 t Bu 0.3 from the above analysis results.
【0045】実施例3リン変性ケイ素ポリマーの合成 実施例1と同様に、リン変性ケイ素ポリマーの合成操作
を行い、黒褐色の反応混合物を得た。リン変性ケイ素ポリマーのMgH2処理 上記で得られた黒褐色の反応混合物を、MgH210g
を乾燥したテトラヒドロフラン300mlに懸濁させた
溶液に加え、室温下で5時間反応させた。この反応混合
物を15Lの氷水に注ぎ、生成ポリマーを沈殿させた。
生成ポリマーを水で良く洗浄し真空乾燥することにより
褐色の固体のポリマー77gを得た。リン変性ケイ素ポリマーの分析 このポリマーのGPCによるポリスチレン換算重量平均
分子量は12,000であった。また、また、このポリ
マーのIRスペクトルおよび1H−NMRスペクトル
は、実施例2で得られたポリマーのものと実質的に同一
であった。このリン変性ケイ素ポリマーのラマン散乱ス
ペクトルには、490cm-1に強いラマン散乱光が観察
され、Si−P結合の存在が確認された。このリン変性
ケイ素ポリマーを元素分析したところ、SiP0.1H4.3
C1.2であった。このケイ素ポリマーは上記分析結果か
ら組成式としてはSiP0.1H1.6 tBu0.3であった。Example 3 Synthesis of Phosphorus-Modified Silicon Polymer The synthesis operation of the phosphorus-modified silicon polymer was carried out in the same manner as in Example 1 to obtain a black-brown reaction mixture. MgH 2 treatment of phosphorus-modified silicon polymer The black-brown reaction mixture obtained above was treated with 10 g of MgH 2
Was added to a solution suspended in 300 ml of dried tetrahydrofuran, and reacted at room temperature for 5 hours. The reaction mixture was poured into 15 L of ice water to precipitate the formed polymer.
The resulting polymer was thoroughly washed with water and vacuum dried to obtain 77 g of a brown solid polymer. Analysis of phosphorus-modified silicon polymer The weight average molecular weight of this polymer in terms of polystyrene by GPC was 12,000. The IR spectrum and 1 H-NMR spectrum of this polymer were substantially the same as those of the polymer obtained in Example 2. In the Raman scattering spectrum of this phosphorus-modified silicon polymer, strong Raman scattering light at 490 cm -1 was observed, and the existence of Si-P bonds was confirmed. Elemental analysis of this phosphorus-modified silicon polymer showed that SiP 0.1 H 4.3
C was 1.2 . This silicon polymer was found to have a composition formula of SiP 0.1 H 1.6 t Bu 0.3 from the above analysis results.
【0046】実施例4リン変性シリコンの製造のための組成物の調整 実施例1で得られたリン変性ケイ素ポリマー10gをシ
クロヘキサノン90mlに溶解し、リン変性シリコン製
造のための組成物を調整した。リン変性シリコンの製造 上記組成物を石英基板上にスピンコートしたのち、10
0℃にて10分間乾燥し、膜厚1.2ミクロンのリン変
性ケイ素ポリマー膜を形成した。この塗布基板を3%の
水素を含有するアルゴン雰囲気中で700℃に加熱する
とt−ブチル基が熱により除去され、基板上にはリンを
含有するシリコンの膜が残留した。このリン変性シリコ
ン膜はラマン散乱スペクトルから、100%アモルファ
ス状態であった。このアモルファス状態のシリコンにX
eClエキシマレーザー(308nm)を照射したとこ
ろ、シリコンが多結晶化し結晶化率が75%であった。
多結晶化したシリコン膜の構成元素をXMAスペクトル
にて測定するとシリコンとリンのみであることが確認さ
れた。このときのXMAスペクトルを図2に示す。ま
た、上記リン変性ケイ素ポリマーの熱分解において、熱
分解挙動を熱分解GC/MSにて測定したところ、分解
物としてイソブチレンが検出された。Example 4 Preparation of Composition for Production of Phosphorus-Modified Silicon 10 g of the phosphorus-modified silicon polymer obtained in Example 1 was dissolved in 90 ml of cyclohexanone to prepare a composition for production of phosphorus-modified silicon. Production of phosphorus-modified silicon After spin-coating the above composition on a quartz substrate,
After drying at 0 ° C. for 10 minutes, a phosphorus-modified silicon polymer film having a thickness of 1.2 μm was formed. When the coated substrate was heated to 700 ° C. in an argon atmosphere containing 3% of hydrogen, the t-butyl group was removed by heat, and a silicon film containing phosphorus remained on the substrate. The phosphorus-modified silicon film was found to be 100% amorphous from the Raman scattering spectrum. X is added to this amorphous silicon.
When irradiated with an eCl excimer laser (308 nm), silicon was polycrystallized and the crystallization ratio was 75%.
When the constituent elements of the polycrystallized silicon film were measured by XMA spectrum, it was confirmed that only silicon and phosphorus were included. FIG. 2 shows the XMA spectrum at this time. In the thermal decomposition of the phosphorus-modified silicon polymer, when the thermal decomposition behavior was measured by pyrolysis GC / MS, isobutylene was detected as a decomposition product.
【0047】実施例5リン変性シリコンの製造のための組成物の調整 実施例2で得られたリン変性ケイ素ポリマー10gをト
ルエン80mlとテトラヒドロフラン10mlの混合溶
媒に溶解し、リン変性シリコン製造のための組成物を調
整した。リン変性シリコンの製造 上記で得られた組成物を使用した他は、実施例3と同様
にリン変性シリコンの製造を実施し、リンを含有するシ
リコン膜を得た。このリン変性シリコン膜はラマン散乱
スペクトルから、100%アモルファス状態であった。
このアモルファス状態のシリコンにXeClエキシマレ
ーザー(308nm)を照射したところ、シリコンが多
結晶化し結晶化率が75%となった。多結晶化したシリ
コン膜の構成元素をXMAスペクトルにて測定するとシ
リコンとリンのみであることが確認された。また、上記
リン変性ケイ素ポリマーの熱分解において、熱分解挙動
を熱分解GC/MSにて測定したところ、分解物として
イソブチレンが検出された。Example 5 Preparation of Composition for Production of Phosphorus-Modified Silicon 10 g of the phosphorus-modified silicon polymer obtained in Example 2 was dissolved in a mixed solvent of 80 ml of toluene and 10 ml of tetrahydrofuran. The composition was prepared. Production of Phosphorus-Modified Silicon Except for using the composition obtained above, production of phosphorus-modified silicon was carried out in the same manner as in Example 3 to obtain a silicon film containing phosphorus. The phosphorus-modified silicon film was found to be 100% amorphous from the Raman scattering spectrum.
When this amorphous silicon was irradiated with a XeCl excimer laser (308 nm), the silicon was polycrystallized and the crystallization ratio became 75%. When the constituent elements of the polycrystallized silicon film were measured by XMA spectrum, it was confirmed that only silicon and phosphorus were included. In the thermal decomposition of the phosphorus-modified silicon polymer, when the thermal decomposition behavior was measured by pyrolysis GC / MS, isobutylene was detected as a decomposition product.
【0048】実施例6 実施例2において、テトラクロルシラン170gに代
え、テトラブロモシラン348gを使用した他は実施例
2と同様にリン変性ケイ素ポリマーの合成、LiAlH
4処理操作を実施して、リン変性ケイ素ポリマー65g
を得た。このケイ素ポリマーのGPCによるポリスチレ
ン換算重量平均分子量は33,000であった。分子量
分布を示す分散度は4.0であった。このケイ素ポリマ
ーのIRスペクトル、NMRスペクトルは実施例1で得
られたケイ素ポリマーとほとんど同じであった。このケ
イ素ポリマーを元素分析したところ、SiP0.1H4.0C
1.2であり酸素原子は検出されなかった。このケイ素ポ
リマーは上記分析結果から組成式としてはSiP0.1H
1.3 tBu0.3であった。Example 6 A phosphorus-modified silicon polymer was synthesized in the same manner as in Example 2 except that 348 g of tetrabromosilane was used instead of 170 g of tetrachlorosilane.
Perform 4 treatment operations to obtain 65 g of phosphorus-modified silicon polymer.
I got The weight average molecular weight of this silicon polymer in terms of polystyrene measured by GPC was 33,000. The degree of dispersion showing the molecular weight distribution was 4.0. The IR spectrum and NMR spectrum of this silicon polymer were almost the same as those of the silicon polymer obtained in Example 1. Elemental analysis of this silicon polymer revealed that SiP 0.1 H 4.0 C
It was 1.2 and no oxygen atoms were detected. Based on the above analysis results, this silicon polymer has a composition formula of SiP 0.1 H
1.3 t Bu 0.3 .
【0049】実施例7 上記実施例2で使用した第3ブチルマグネシウムクロリ
ドに代え、第3ブチルトリクロルシラン192gを使用
し、マグネシウム金属を85g使用した他は実施例2と
同様にしてリン変性ケイ素ポリマーの合成、LiAlH
4処理操作を実施して、リン変性ケイ素ポリマー89g
を得た。このリン変性ケイ素ポリマーのGPCによるポ
リスチレン換算重量平均分子量は13,000であっ
た。分子量分布を示す分散度は4.5であった。このケ
イ素ポリマーのIRスペクトル、1H−NMRスペクト
ルは実施例1で得られたケイ素ポリマーと実質的に同一
であった。このケイ素ポリマーを元素分析したところ、
SiP0.1H3.0C1.2であり酸素原子は検出されなかっ
た。このケイ素ポリマーは上記分析結果から組成式とし
てはSiP0.1H0.3 tBu0.3であった。Example 7 Phosphorus-modified silicon polymer was prepared in the same manner as in Example 2 except that 192 g of tertiary butyltrichlorosilane and 85 g of magnesium metal were used instead of the tertiary butylmagnesium chloride used in Example 2 above. Synthesis of LiAlH
Perform 4 treatment operations, 89 g of phosphorus-modified silicon polymer
I got The weight average molecular weight in terms of polystyrene of this phosphorus-modified silicon polymer determined by GPC was 13,000. The degree of dispersion indicating the molecular weight distribution was 4.5. The IR spectrum and 1 H-NMR spectrum of this silicon polymer were substantially the same as the silicon polymer obtained in Example 1. Elemental analysis of this silicon polymer,
SiP 0.1 H 3.0 C 1.2 , and no oxygen atom was detected. This silicon polymer was found to have a composition formula of SiP 0.1 H 0.3 t Bu 0.3 from the above analysis results.
【0050】実施例8 上記実施例6において、マグネシウムに代え、リチウム
49gを使用し、反応温度を0℃とした他は実施例6と
同様にしてリン変性ケイ素ポリマーの合成、LiAlH
4処理操作を実施して、ケイ素ポリマー82gを得た。
このリン変性ケイ素ポリマーのGPCによるポリスチレ
ン換算重量平均分子量は85,000であった。分子量
分布を示す分散度は4.5であった。このケイ素ポリマ
ーのIRスペクトル、NMRスペクトルは実施例2で得
られたケイ素ポリマーと実質的に同一であった。このリ
ン変性ケイ素ポリマーを元素分析したところ、SiP
0.1H3.1C1.2であり酸素原子は検出されなかった。こ
のケイ素ポリマーは上記分析結果から組成式としてはS
iP0.1H0.4 tBu0.3であった。Example 8 The same procedure as in Example 6 was carried out except that 49 g of lithium was used instead of magnesium and the reaction temperature was set at 0 ° C., to synthesize a phosphorus-modified silicon polymer.
Four treatment operations were performed to obtain 82 g of a silicon polymer.
The polystyrene-equivalent weight average molecular weight of this phosphorus-modified silicon polymer determined by GPC was 85,000. The degree of dispersion indicating the molecular weight distribution was 4.5. The IR spectrum and NMR spectrum of this silicon polymer were substantially the same as those of the silicon polymer obtained in Example 2. Elemental analysis of this phosphorus-modified silicon polymer revealed that SiP
0.1 H 3.1 C 1.2 , and no oxygen atom was detected. This silicon polymer has a composition formula of S
iP 0.1 H 0.4 t Bu 0.3 .
【0051】実施例9 実施例2で得られたリン変性ケイ素ポリマー5gをトル
エン95gに溶かし、透明褐色のリン変性シリコン製造
のための組成物を調製した。この溶液の粘度は15mP
a・sであった。この溶液を40℃で1週間保存した溶
液について観察したところ、外見上何の変化を観察され
ず、再度粘度を測定してみたが15mPa・sと粘度変
化は観察されなかった。Example 9 5 g of the phosphorus-modified silicon polymer obtained in Example 2 was dissolved in 95 g of toluene to prepare a composition for producing a transparent brown phosphorus-modified silicon. The viscosity of this solution is 15 mP
a · s. When this solution was observed for a solution stored at 40 ° C. for one week, no change in appearance was observed, and the viscosity was measured again. However, no change in viscosity was observed at 15 mPa · s.
【0052】実施例10 実施例9で得られたリン変性シリコン製造のための組成
物を、石英基板にスピンコートした後、クリーンオーブ
ン中で100℃で30分間加熱処理を行い乾燥させた。
このリン変性ケイ素ポリマー膜をアルゴン雰囲気下でX
eClエキシマレーザー(308nm)を500mJ/
cm2照射した。照射した部分の膜をESCAスペクト
ルにてケイ素原子の2P軌道エネルギーを測定すると9
9.0eVにピークが観測された。また、この生成膜の
構成元素は、XMAスペクトルによると、シリコンとリ
ンのみであることが確認された。このことから、リン変
性ケイ素ポリマーに直接XeClエキシマレーザーを照
射することによりリン変性ケイ素ポリマー膜は、リンを
含有するシリコン膜に変換されることが判った。Example 10 The composition for producing phosphorus-modified silicon obtained in Example 9 was spin-coated on a quartz substrate, and then heated and dried in a clean oven at 100 ° C. for 30 minutes.
This phosphorus-modified silicon polymer film is treated under an argon atmosphere with X
500 mJ / eCl excimer laser (308 nm)
cm 2 was irradiated. When the 2P orbital energy of the silicon atom of the irradiated part of the film is measured by ESCA spectrum, 9
A peak was observed at 9.0 eV. In addition, according to the XMA spectrum, it was confirmed that the constituent elements of the resulting film were only silicon and phosphorus. From this, it was found that by directly irradiating the phosphorus-modified silicon polymer with the XeCl excimer laser, the phosphorus-modified silicon polymer film was converted into a phosphorus-containing silicon film.
【0053】比較例1 実施例1において、t−ブチルジクロロホスフィンに代
えてトリクロロホスフィンを使用した以外は実施例1と
同様にして、リン変性ケイ素ポリマーの合成を試みた。
反応の途中から赤色の沈殿物が析出し、反応系は不均一
となった。反応混合物から沈殿物を濾別し、可溶部につ
いて実施例1と同様にしてポリマーを回収し、褐色のポ
リマー55gを得た。このポリマーのGPCによるポリ
スチレン換算重量平均分子量は15,000であった。
また、IR−スペクトルおよび1H−NMRスペクトル
よりt−ブチル基の存在が確認された。しかし、このポ
リマーの元素分析を行ったところ、SiH4.2C1.2Cl
0.1であり、リン原子は検出されなかった。このポリマ
ーの組成式は、上記分析結果より、SiH1.5 tBu0.3
Cl0.1であり、リン原子が含有されていないことが分
った。なお、反応中に析出した沈殿物は、赤リンである
ことが分った。Comparative Example 1 Synthesis of a phosphorus-modified silicon polymer was attempted in the same manner as in Example 1 except that trichlorophosphine was used instead of t-butyldichlorophosphine.
A red precipitate was deposited in the middle of the reaction, and the reaction system became heterogeneous. The precipitate was separated by filtration from the reaction mixture, and the polymer was recovered from the soluble part in the same manner as in Example 1 to obtain 55 g of a brown polymer. The weight average molecular weight of this polymer in terms of polystyrene by GPC was 15,000.
The presence of a t-butyl group was confirmed from the IR spectrum and the 1 H-NMR spectrum. However, elemental analysis of this polymer showed that SiH 4.2 C 1.2 Cl
0.1 , and no phosphorus atom was detected. From the above analysis result, the composition formula of this polymer is as follows: SiH 1.5 t Bu 0.3
Cl was 0.1 and it was found that no phosphorus atom was contained. The precipitate deposited during the reaction was found to be red phosphorus.
【0054】[0054]
【発明の効果】本発明のリン変性ケイ素ポリマーによれ
ば、従来の真空系での成膜法と異なり、真空系を必要と
しない成膜法により、しかも一旦シリコン膜を形成し次
いでリンをドープする従来法と異なり一段でリン変性シ
リコン膜を形成することができる。According to the phosphorus-modified silicon polymer of the present invention, unlike the conventional film forming method in a vacuum system, a silicon film is formed once and then doped with phosphorus by a film forming method not requiring a vacuum system. Unlike the conventional method, a phosphorus-modified silicon film can be formed in one step.
【図1】 実施例2で得られたリン変性ケイ素ポリマー
のGPCスペクトル図である。FIG. 1 is a GPC spectrum of the phosphorus-modified silicon polymer obtained in Example 2.
【図2】 実施例4で得られたリン変性シリコンのXM
Aスペクトル図である。FIG. 2 is an XM of the phosphorus-modified silicon obtained in Example 4.
It is an A spectrum figure.
Claims (5)
で、R1は1価の有機基であり、X1はハロゲン原子であ
りそしてxは1×10-8〜0.1、yは0〜3、zは0.
01〜3、wは0〜0.05の数である)で表されるリ
ン変性ケイ素ポリマー。1. A composition formula: SiPxHyR 1 zX 1 w (where R 1 is a monovalent organic group, X 1 is a halogen atom, and x is 1 × 10 −8 to 0.1, y is 0 to 3 and z are 0.
01 to 3 and w is a number from 0 to 0.05).
(ここで、R2は1価の有機基であり、X2はハロゲン原
子であり、nは1または2である)とR3QX3 m(ここ
で、R3は1価の有機基であり、Qはケイ素原子または
マグネシウム原子であり、X3はハロゲン原子でありそ
してmは1または3である。但しQがケイ素原子のとき
mは3であり、Qがマグネシウム原子のときmは1であ
る)とリチウムおよび/またはマグネシウムを反応させ
ることを特徴とする請求項1に記載のリン変性ケイ素ポ
リマーを製造する方法。2. The method according to claim 2, wherein the silicon tetrahalide and R 2 n PX 2 3-n
(Where R 2 is a monovalent organic group, X 2 is a halogen atom, and n is 1 or 2) and R 3 QX 3 m (where R 3 is a monovalent organic group) Wherein Q is a silicon atom or a magnesium atom, X 3 is a halogen atom and m is 1 or 3, provided that when Q is a silicon atom, m is 3 and when Q is a magnesium atom, m is 1 Is reacted with lithium and / or magnesium. The method for producing a phosphorus-modified silicon polymer according to claim 1, wherein
にLiAlH4および/またはMgH2で処理することを
特徴とする請求項1記載の変性ケイ素ポリマーを製造す
る方法3. The method for producing a modified silicon polymer according to claim 1, wherein the reaction product obtained in claim 2 is further treated with LiAlH 4 and / or MgH 2.
ーを含有する、リン変性シリコン製造用組成物。4. A composition for producing a phosphorus-modified silicon, comprising the phosphorus-modified silicon polymer according to claim 1.
用組成物を基板に塗布し、熱処理および/または光照射
を行うことによりリン変性ケイ素ポリマーを分解せしめ
てリン変性シリコンに変換することを特徴とするリン変
性シリコン膜の製造方法。5. A method for applying the composition for producing phosphorus-modified silicon according to claim 4 to a substrate and subjecting the composition to heat treatment and / or light irradiation to decompose the phosphorus-modified silicon polymer to convert it to phosphorus-modified silicon. A method for producing a phosphorus-modified silicon film.
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JP26906799A JP2001089572A (en) | 1999-09-22 | 1999-09-22 | Phosphorus-modified silicon polymer, its production, composition containing the same and production of phosphorus-modified silicone |
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Country | Link |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7078276B1 (en) | 2003-01-08 | 2006-07-18 | Kovio, Inc. | Nanoparticles and method for making the same |
CN102695565A (en) * | 2010-01-22 | 2012-09-26 | 旭硝子株式会社 | Process for producing resin substrate having hard coating layer, and resin substrate having hard coating layer |
US8920931B2 (en) | 2010-08-23 | 2014-12-30 | Dow Corning Corporation | Phosphosiloxane resins, and curable silicone compositions, free-standing films, and laminates comprising the phosphosiloxane resins |
-
1999
- 1999-09-22 JP JP26906799A patent/JP2001089572A/en not_active Withdrawn
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CN102695565A (en) * | 2010-01-22 | 2012-09-26 | 旭硝子株式会社 | Process for producing resin substrate having hard coating layer, and resin substrate having hard coating layer |
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