JP2012059871A - Silicon-germanium film and method of producing silicon-germanium film - Google Patents

Silicon-germanium film and method of producing silicon-germanium film Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition used for obtaining a silicon semiconductor film for a solar cell by formation of a coating film in the air and heating or laser irradiation of its precursor, and to provide a coating type silicon-germanium film and a method of producing a silicon-germanium film.SOLUTION: A germanium resin synthesized using germanium tetrachloride as a starting material and having a main chain skeleton of three-dimensional Ge-Ge bond and a side chain of an organic substituent, and silicon particles are mixed and ground so that the germanium resin covers the surface of the silicon particles. The mixed and ground matter is mixed in an organic dispersion medium to produce a composition, and a film of the composition is formed and subjected to heat treatment or laser irradiation.

Description

本発明は、太陽電池や半導体として使用することが可能なシリコン−ゲルマニウム膜に関し、特に高価な真空装置やスパッタ装置を使用せずに、空気中で製膜が可能で、製造工程のコストが安価なシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法に関する。   The present invention relates to a silicon-germanium film that can be used as a solar cell or a semiconductor. In particular, the film can be formed in the air without using an expensive vacuum apparatus or sputtering apparatus, and the manufacturing process cost is low. The present invention relates to a silicon-germanium film and a method for producing a silicon-germanium film.

エネルギー環境問題の顕在化から、現在太陽電池の普及が希求されているが、それに伴い結晶系の太陽電池においては、シリコン基板材料の需要供給の関係からの価格や資源の問題、また、薄膜系の太陽電池においては、気相のガスからの薄膜形成に由来する製膜速度や装置コストの問題が起こっている(例えば、非特許文献1参照)。   Due to the emergence of energy environment problems, the spread of solar cells is now being sought. In connection with this, in the case of crystalline solar cells, there are price and resource issues due to the demand and supply of silicon substrate materials. In such solar cells, there are problems of film formation speed and apparatus cost resulting from the formation of a thin film from gas in a gas phase (for example, see Non-Patent Document 1).

太陽電池の普及においては、低コスト化が課題の一つとなっている。そのため、装置コストを大幅に低減でき、また大面積化が可能である塗布型の太陽電池用の材料および製造プロセスが求められている(例えば、非特許文献2参照)。シリコン系以外の太陽電池においては、CIGS系の太陽電池が既に実用化されている(例えば、非特許文献3参照)。   In the spread of solar cells, cost reduction is one of the issues. Therefore, a material and a manufacturing process for a coating-type solar cell that can greatly reduce the cost of the apparatus and can increase the area are required (for example, see Non-Patent Document 2). In non-silicon-based solar cells, CIGS-based solar cells have already been put into practical use (for example, see Non-Patent Document 3).

しかし、資源量、低毒性、環境負荷を考えた場合、シリコン系の太陽電池が塗布法によって低コストで製造できることの意義は大きい。このため、国内外で塗布型のシリコン系太陽電池を目指した、材料および製造法に関する研究開発が行われるようになっている。   However, considering the amount of resources, low toxicity, and environmental impact, it is significant that silicon solar cells can be manufactured at low cost by the coating method. For this reason, research and development on materials and manufacturing methods aiming at coating-type silicon solar cells have been conducted at home and abroad.

特に米国では、シリコンのナノ粒子を用いたシリコンインクによる塗布型シリコン太陽電池の開発の進展が著しい。米国Innovalight社は、シリコンナノ粒子からなるシリコンインクを使って塗布型太陽電池を作成し、19%の高変換効率を達成しており(例えば、非特許文献4参照)、関連材料や製造方法に関する多くの技術を開発している(例えば、特許文献1参照)。   In particular, in the United States, the development of a coating type silicon solar cell using silicon ink using silicon nanoparticles is remarkable. Innovalight, Inc. of the United States made a coated solar cell using silicon ink composed of silicon nanoparticles, and achieved a high conversion efficiency of 19% (for example, see Non-Patent Document 4). Many technologies have been developed (see, for example, Patent Document 1).

米国Nnogram社も、シリコンのナノ粒子インクを用いた、印刷法による半導体用途のための薄膜の製造方法に関する技術開発を行っている(例えば、特許文献2参照)。   The US company Nonogram is also developing a technology relating to a method for producing a thin film for semiconductor use by a printing method using a silicon nanoparticle ink (see, for example, Patent Document 2).

我が国においても、シリコン微粒子を用いた塗布型のシリコン半導体膜および太陽電池の製造を目指した技術開発がおこなわれてきたが(例えば、特許文献3、4参照)、シリコン系塗布型太陽電池の実現には至っていない。   In Japan, technological development aimed at manufacturing coated silicon semiconductor films and solar cells using silicon fine particles has been carried out (see, for example, Patent Documents 3 and 4). It has not reached.

塗布法による、シリコン系半導体膜の形成法は、ナノメートルサイズのシリコン微粒子やその表面改質体、それらと分散媒や溶媒を含む組成物に基づくものである。これに対して本発明者は、それらに先行して、有機置換三塩化ケイ素や四塩化ケイ素を原料として合成した、主鎖骨格が3次元状のSi−Si結合から成り、側鎖に有機置換基を有するナノクラスター型のシリコン樹脂(例えば、特許文献6、非特許文献5、6、7参照)、および、四塩化ゲルマニウムを原料として合成した、主鎖骨格が3次元状のGe−Ge結合から成り、側鎖に有機置換基を有するナノクラスター型のゲルマニウム樹脂(例えば、特許文献7、非特許文献8、9参照)の合成、および、それらを前駆体膜として用いた加熱やレーザー照射による、熱分解による有機側鎖の脱離を伴う、シリコンおよびゲルマニウム膜形成に関する技術を報告している(例えば、特許文献5、7、非特許文献参照6、9)。   The formation method of the silicon-based semiconductor film by the coating method is based on a nanometer-sized silicon fine particle, a surface modified body thereof, a composition containing them, a dispersion medium, and a solvent. On the other hand, the inventor of the present invention preceded them by synthesizing organically substituted silicon trichloride or silicon tetrachloride as a raw material, the main chain skeleton is composed of a three-dimensional Si-Si bond, and the side chain is organically substituted. A nanocluster type silicon resin having a group (see, for example, Patent Document 6, Non-Patent Documents 5, 6, and 7) and a Ge—Ge bond having a three-dimensional main chain skeleton synthesized from germanium tetrachloride Synthesis of nanocluster type germanium resin (for example, see Patent Document 7 and Non-Patent Documents 8 and 9) having an organic substituent in the side chain, and heating or laser irradiation using them as a precursor film In addition, techniques relating to the formation of silicon and germanium films accompanied by desorption of organic side chains by thermal decomposition have been reported (for example, see Patent Documents 5 and 7, and Non-Patent Documents 6 and 9).

Si−Si結合からなる樹脂やGe−Ge結合からなる樹脂を前駆体として用いた半導体膜製造方法に関しては、本発明者が先行して報告している事と同様な技術あるいは概念の報告が、後年に、他の研究グループからも行われている(例えば、特許文献8参照)。   Regarding a semiconductor film manufacturing method using a resin composed of Si—Si bond or a resin composed of Ge—Ge bond as a precursor, there is a report of a technique or concept similar to that previously reported by the present inventor, In later years, it was also conducted by other research groups (for example, see Patent Document 8).

これらの技術においては、ハロゲン化反応、および、LiAlH等の水素化物の源を用いた還元反応によって、有機置換基を有するポリマーを、SiHやGeH構造からなるペルヒドロシランおよびペルヒドロゲルマンに変換し、それら、および、それらポリマーの混合による組成物を前駆体として用いた、加熱やレーザー照射によるSiやGe等の膜形成が、特徴とされている。有機置換基を有さずSiHやGeH構造からなるペルヒドロシランやペルヒドロゲルマンを用いる点においては、先に報告された技術(例えば、特許文献3、非特許文献10参照)と同様な特徴のものとなっている。 In these technologies, a polymer having an organic substituent is converted into a perhydrosilane and a perhydrogermane having a SiH 2 or GeH 2 structure by a halogenation reaction and a reduction reaction using a hydride source such as LiAlH 4. It is characterized by film formation of Si, Ge, etc. by heating or laser irradiation using a composition obtained by conversion and mixing of these and their polymers as a precursor. In terms of using perhydrosilane or perhydrogermane having no organic substituent and having a SiH 2 or GeH 2 structure, the same characteristics as the previously reported techniques (for example, see Patent Document 3 and Non-Patent Document 10) Has become.

それらの製膜工程は、SiH構造を有する化合物の、非常に高い空気中の酸素との反応性、そのための発火性の危険によって、不活性ガス雰囲気下で行う必要があった。 These film forming steps have to be performed in an inert gas atmosphere due to the extremely high reactivity of the compound having a SiH 2 structure with oxygen in the air and the risk of ignition.

塗布型の製膜工程であっても、SiH構造の、空気中での酸素や水との高い反応性を避けるために、全ての工程で、酸素と水とを厳密に除去して行わなければならないのは、シランガスを原料とする既存の気相法による製膜工程と、なんら変わりのない製造方法であると指摘されている(例えば、非特許文献参照11)。塗布法であっても、酸素と反応性の非常に高いSiH基を有する化合物を扱うことは、装置コストやプロセスコストを下げる観点からは、欠点となる。これは、GeH構造を有する、ポリゲルマンに関しても同様である。 Even in the coating type film forming process, in order to avoid the high reactivity of oxygen and water in the air with the SiH 2 structure, oxygen and water must be removed strictly in all processes. It has been pointed out that there is a film-forming process by an existing vapor phase method using silane gas as a raw material and a manufacturing method that is not different (for example, see Non-Patent Document 11). Even in the coating method, handling a compound having a SiH 2 group that is very reactive with oxygen is a drawback from the viewpoint of reducing the apparatus cost and the process cost. The same applies to polygermane having a GeH 2 structure.

太陽電池の普及においては、低コスト化の他に、変換効率の向上も課題となる。シリコン系太陽電池の高効率化においては、シリコンよりも低エネルギー側の赤外域に吸収を有するゲルマニウム、およびシリコンとゲルマニウムとの合金であるSiGeを用いたタンデム型の太陽電池の開発が、シリコンより効率よく光エネルギーを吸収して電気エネルギーに高効率で変換することを目的として行われている(例えば、非特許文献12参照)。   In the spread of solar cells, in addition to cost reduction, improvement of conversion efficiency is also an issue. In terms of increasing the efficiency of silicon-based solar cells, the development of tandem solar cells using germanium, which has absorption in the infrared region on the lower energy side than silicon, and SiGe, which is an alloy of silicon and germanium, is more advanced than silicon. It is performed for the purpose of efficiently absorbing light energy and converting it into electric energy with high efficiency (see, for example, Non-Patent Document 12).

Si1−xGeは、Geの組成xによって、バンドギャップをSiからGeに至るまで、連続的に制御できる、全率固溶の混晶半導体である。固体状態でも完全に固溶しあって中間相を形成しないことから、バンドエンジニアリングが可能な混晶半導体材料として、有用な物質となっている(例えば、非特許文献13、14参照)。すなわち、シリコン半導体膜中にゲルマニウムが存在することは、シリコン半導体膜の特性を損なわないばかりか、太陽電池用材料としては、有利に働くものである。 Si 1-x Ge x is a fully-solid-solution mixed crystal semiconductor in which the band gap can be continuously controlled from Ge to Ge by the Ge composition x. Since it is completely dissolved in a solid state and does not form an intermediate phase, it is a useful substance as a mixed crystal semiconductor material capable of band engineering (see, for example, Non-Patent Documents 13 and 14). That is, the presence of germanium in the silicon semiconductor film not only impairs the characteristics of the silicon semiconductor film but also works advantageously as a solar cell material.

これに対して、シリコンナノ粒子表面とシリコンアルコシサイド基との化学反応によって、シリコン微粒子表面にSi−O−Siの共有結合を形成し、分散性や製膜性を得る技術(例えば、特許文献2、4参照)や、さらに、反応性のエポキシ基を導入し、これとアミノ基を有する化合物等の架橋剤との組成物を調製し、その硬化反応によって製膜性を得る技術(例えば、特許文献4参照)が報告されているが、これらの技術では、Si半導体膜の電気物性に顕著な影響を与えるSi−O−Si結合や絶縁性の樹脂がシリコン微粒子表面に形成される。これらの技術によって形成されたシリコン膜の電気特性についての報告は、これまでなされていない。   On the other hand, a technology for obtaining dispersibility and film-forming properties by forming a Si—O—Si covalent bond on the surface of the silicon fine particle by a chemical reaction between the surface of the silicon nanoparticle and the silicon alkoxide group. Documents 2 and 4), and further, a reactive epoxy group is introduced, a composition of this and a crosslinking agent such as a compound having an amino group is prepared, and a film forming property is obtained by the curing reaction (for example, However, in these techniques, Si—O—Si bonds and insulating resins that significantly affect the electrical properties of the Si semiconductor film are formed on the surface of the silicon fine particles. There have been no reports on the electrical characteristics of silicon films formed by these techniques.

塗布型の工程によるSiGe合金の形成に関しては、本発明者が先行して技術報告を行っている(例えば、特許文献7、非特許文献8参照)。主鎖骨格が3次元状のGe−Ge結合からなり、側鎖に有機置換基を有するナノクラスター型のゲルマニウム樹脂を、シリコン結晶基板に塗布し、電気炉を用いて真空下700℃以上で加熱処理することによって、SiGe合金薄膜を、シリコン結晶基板上に形成できることを報告している。   Regarding the formation of the SiGe alloy by the coating type process, the present inventor has made a prior technical report (for example, see Patent Document 7 and Non-Patent Document 8). A nanocluster-type germanium resin whose main chain skeleton is composed of a three-dimensional Ge—Ge bond and has an organic substituent in the side chain is applied to a silicon crystal substrate and heated at 700 ° C. or higher in a vacuum using an electric furnace. It has been reported that a SiGe alloy thin film can be formed on a silicon crystal substrate by processing.

塗布型のSiGe合金膜の形成に関しては、500nmを超えない平均粒子サイズのSiおよびGeナノ粒子を用いる技術(例えば、特許文献2参照)や、線状及び架橋済みポリシランおよびポリゲルマンの組成物を用いる技術(例えば、特許文献8参照)が、後年、報告されているが、それらの手法で形成される半導体膜の構造や物性に関しては不明である。   Regarding the formation of a coating-type SiGe alloy film, a technique using Si and Ge nanoparticles having an average particle size not exceeding 500 nm (for example, see Patent Document 2), and a composition of linear and crosslinked polysilane and polygermane are used. Although techniques to be used (see, for example, Patent Document 8) have been reported in later years, the structure and physical properties of semiconductor films formed by these techniques are unclear.

米国特許第7521340号明細書US Pat. No. 7,521,340 特表2010−514585号公報Special table 2010-514585 gazette 特開2004−087546号公報JP 2004-087546 A 特開2007−173516号公報JP 2007-173516 A 特開平08−017726号公報Japanese Patent Laid-Open No. 08-0172626 特開平11−14841号公報Japanese Patent Laid-Open No. 11-14841 特開2002−110573号公報JP 2002-110573 A 特表2009−511670号公報Special table 2009-511670 gazette

寺川朗、「プラズマCVD法による薄膜シリコン太陽電池の工業化に向けて」、J. Plasma Fusion Res.、2010年、Vol.86、No.1、p.17-20Akira Terakawa, “Toward Industrialization of Thin Film Silicon Solar Cells by Plasma CVD”, J. Plasma Fusion Res., 2010, Vol.86, No.1, p.17-20 阪井淳、河野謙司、「塗布形成法による積層型有機薄膜太陽電池」、パナソニック電工技報、Vol.57、No.1、p.46-50Satoshi Sakai, Kenji Kono, “Stacked Organic Thin Film Solar Cell by Coating Method”, Panasonic Electric Works Technical Report, Vol.57, No.1, p.46-50 和田隆博監修、「化合物薄膜太陽電池の最新技術」、シーエムシー、2007年6月Supervised by Takahiro Wada, “Latest Technology of Compound Thin Film Solar Cell”, CMC, June 2007 “InnovalightEstablishes New Record with Silicon Ink, Solar Cells, Solar cells achieve 19percent conversion efficiency of sunlight to electricity”, 2010年4月27日, INNOVALIGHT PRESS RELEASE、インターネット〈URL:http://www.innovalight.com/press_releases/pressrelease_04272010.htm〉“InnovalightEstablishes New Record with Silicon Ink, Solar Cells, Solar cells achieve 19percent conversion efficiency of sunlight to electricity”, 27 April 2010, INNOVALIGHT PRESS RELEASE, Internet <URL: http://www.innovalight.com/press_releases/ pressrelease_04272010.htm> A.Watanabe and M. Matsuda, “Electrical and Optical Properties of Heat-treatedSilicon Network Polymers", Chem.Lett., 1991年, p.1101-1104A. Watanabe and M. Matsuda, “Electrical and Optical Properties of Heat-treated Silicon Network Polymers”, Chem. Lett., 1991, p. 1101-1104 A. Watanabe, Y. Nagai, M.Matsuda, M. Suezawa, and K. Sumino, “Amorphous Silicon Structure ofHeat-Treated Poly(n-propylsilyne) Studied by Far-Infrared Spectroscopy", Chem. Phys. Lett., 1993年, 207, p.132-136A. Watanabe, Y. Nagai, M. Matsuda, M. Suezawa, and K. Sumino, “Amorphous Silicon Structure of Heat-Treated Poly (n-propylsilyne) Studied by Far-Infrared Spectroscopy”, Chem. Phys. Lett., 1993 Year, 207, p.132-136 A. Watanabe, M. Fujitsuka, O.Ito, and T. Miwa, “Soluble Three-Dimensional Polysilanes with OrganosiliconNanocluster Structure", Jpn. J.Appl. Phys., 1997年, 36, p.L1265-L1267A. Watanabe, M. Fujitsuka, O.Ito, and T. Miwa, “Soluble Three-Dimensional Polysilanes with Organosilicon Nanocluster Structure”, Jpn. J. Appl. Phys., 1997, 36, p.L1265-L1267 A. Watanabe, M. Unno, F. Hojo,and T. Miwa, “Silicon-Germanium Alloys Prepared by the Heat Treatment ofSilicon Substrate Spin-Coated with Organo-Soluble Germanium Cluster", Matterials Letters, 2001年, 47, p.89-94A. Watanabe, M. Unno, F. Hojo, and T. Miwa, “Silicon-Germanium Alloys Prepared by the Heat Treatment of Silicon Substrate Spin-Coated with Organo-Soluble Germanium Cluster”, Matterials Letters, 2001, 47, p. 89-94 A. Watanabe, M. Unno, F. Hojo, T.Miwa, “Spatially Selective Formation of Microcrystalline Germanium byLaser-Induced Pyrolysis of Organogermanium nanocluster Film", Chem. Lett., 2002年, p.662-663A. Watanabe, M. Unno, F. Hojo, T. Miwa, “Spatially Selective Formation of Microcrystalline Germanium by Laser-Induced Pyrolysis of Organogermanium nanocluster Film”, Chem. Lett., 2002, p.662-663 T. Shimoda, Y. Matsuki, M.Furusawa, T. Aoki, I. Yudasaka, H. Tanaka, H. Iwasawa, D. Wang, M. Miyasaka,and Y. a Takeuchi, “Solution-processedsilicon films and transistors", 2006年, Nature, 440(6), p.783T. Shimoda, Y. Matsuki, M. Furusawa, T. Aoki, I. Yudasaka, H. Tanaka, H. Iwasawa, D. Wang, M. Miyasaka, and Y. a Takeuchi, “Solution-processed silicon films and transistors” , 2006, Nature, 440 (6), p.783 L. Rosenberg, “Spray-on silicon", Nature, News & Reviews, 2006年, 440(6), p.749L. Rosenberg, “Spray-on silicon”, Nature, News & Reviews, 2006, 440 (6), p.749 野元克彦、谷口浩、三宮仁、早川尚志、「薄膜太陽電池のデバイス設計」、シャープ技報第70号、1998年4月、p.40-43Katsuhiko Nomoto, Hiroshi Taniguchi, Hitoshi Sannomiya, Naoshi Hayakawa, “Device Design of Thin Film Solar Cells”, Sharp Technical Report No. 70, April 1998, p.40-43 古川静二郎、雨宮好仁編著、「シリコン系ヘテロデバイス」、丸善、1991年Furukawa, Shizujiro, edited by Yoshihito Amemiya, “Silicon hetero devices”, Maruzen, 1991 Takayoshi Shimura, MichihiroShimizu, Shinichiro Horiuchi, Heiji Watanabe, Kiyoshi Yasutake, and MasatakaUmeno, “Self-limiting oxidation of SiGe alloy on silicon-on-insulator wafers”, Appl.Phys. Lett. 2006年, 89, p.111923Takayoshi Shimura, Michihiro Shimi, Shinichiro Horiuchi, Heiji Watanabe, Kiyoshi Yasutake, and Masataka Umeno, “Self-limiting oxidation of SiGe alloy on silicon-on-insulator wafers”, Appl. Phys. Lett. 2006, 89, p.111923

上述のように、エネルギー環境問題に関して、シリコン系塗布型太陽電池が実現されることの意義は大きく、今後、世界的に技術開発が進展していくことが予想される。   As described above, regarding the energy environment problem, it is significant that a silicon-based coated solar cell is realized, and it is expected that technological development will progress worldwide in the future.

本発明者は、上記課題の解決を目的として、塗布型のシリコン樹脂を用いた半導体膜形成の技術開発に、長年に渡り取り組んできたが、これまでは、その実現には至っていない。これまでの研究の蓄積から、それには以下のことが原因となっていることが分かってきた。   For the purpose of solving the above-mentioned problems, the present inventor has worked for many years on technological development of semiconductor film formation using a coating-type silicon resin, but until now, it has not been realized. From the accumulation of research so far, it has been found that this is due to the following.

シリコン樹脂は、Si−Si骨格が、線状、架橋状、3次元状にかかわらず、数ナノメートルのサイズの分子となっている。これより、Siの無機微粒子と比較して、非常に大きな、重さあたりの表面積を有することになる。このため、空気等の酸化性のガスにより、容易な酸化構造の形成が起こりやすい構造となっている。SiH構造からなる分子や重合物の場合には、さらに反応性が高く、空気中での発火性を示す。数ナノメートルサイズのSi原料を塗布法により製膜し、加熱や電磁波の照射でシリコン連続相からなる膜へ変換する場合、非常に大きな表面積を有する物質であることが、良質の半導体膜を得るうえで問題となる。そのため、上述の先行技術文献では、原料合成、製膜、および加熱やレーザー照射による半導体膜化の工程の全てが不活性ガス雰囲気下で行われている。 In silicon resins, the Si—Si skeleton is a molecule having a size of several nanometers regardless of whether it is linear, crosslinked, or three-dimensional. Thus, it has a very large surface area per weight as compared with the inorganic fine particles of Si. For this reason, it has a structure in which an easily oxidized structure is easily formed by an oxidizing gas such as air. In the case of a molecule or polymer having a SiH 2 structure, the reactivity is higher and the ignition property in air is exhibited. When a silicon material of several nanometer size is formed by a coating method and converted to a film composed of a silicon continuous phase by heating or electromagnetic wave irradiation, a high-quality semiconductor film is obtained that is a substance having a very large surface area. It becomes a problem. Therefore, in the above-described prior art documents, all of the steps of raw material synthesis, film formation, and semiconductor film formation by heating and laser irradiation are performed in an inert gas atmosphere.

空気中での原材料の取り扱いや、製膜ができない製造工程では、液相の塗布型の製膜工程であったとしても、既存のシランガスを用いたプラズマCVD法による薄膜形成法と比べて、製造コストやプロセスコスト上の利点は少なくなってしまう。   In manufacturing processes where raw materials cannot be handled in the air and film formation is not possible, even if it is a liquid-phase coating-type film formation process, it is manufactured compared to the existing thin film formation method using plasma CVD using silane gas. Cost and process cost advantages are reduced.

このような、大面積の表面構造を有するシリコン材料の酸化劣化の問題は、Siナノ粒子においても同様である。重さあたりの表面積は非常に大きく、空気中での酸化劣化や発火性の危険を伴う物質である。このため、上述の先行技術文献のように、基本的には、不活性ガス雰囲気下での取り扱いが必要とされる。   Such a problem of oxidative degradation of a silicon material having a surface structure with a large area is the same for Si nanoparticles. The surface area per weight is very large, and it is a substance with the risk of oxidative degradation and ignition in air. For this reason, like the above-mentioned prior art document, basically, handling in an inert gas atmosphere is required.

以上のことから、表面積の、より小さなシリコン粒子、すなわち、より大きな粒径を有するシリコン粒子を用いたほうが、酸化劣化の問題が少なく、空気中での取り扱いが可能な塗布型の製膜工程を実現しやすいことになる。分子や樹脂よりは、Siナノ粒子、Siナノ粒子よりは、マイクロメートルサイズのシリコン微粒子のほうが、その目的には有利である。粒子径が、1ナノメートル、100ナノメートル、10マイクロメートルの粒子の総表面積の比は、10000:100:1となり、これからも、粒子径が大きいほど、酸化劣化の影響を受けにくいと考えられる。   From the above, using a silicon particle with a smaller surface area, that is, a silicon particle having a larger particle diameter, there is less problem of oxidative degradation, and a coating-type film forming process that can be handled in the air. It will be easy to realize. Silicon nanoparticles of micrometer size are more advantageous for the purpose than Si nanoparticles and Si nanoparticles rather than molecules and resins. The ratio of the total surface area of particles having particle diameters of 1 nanometer, 100 nanometers, and 10 micrometers is 10000: 100: 1. From now on, it is considered that the larger the particle diameter, the less susceptible to oxidative degradation. .

しかし、マイクロメートルサイズのシリコン微粒子を用いた場合には、いくつかの問題が生じてくる。一つは、マイクロメートルサイズのシリコン微粒子の製膜性である。シリコン半導体膜の前駆体膜の製膜においては、シリコン微粒子を溶媒に均一に分散し、塗布する必要がある。粒子径が小さなシリコンナノ粒子のほうが良好な製膜性を得られるが、上述の先行技術文献のように、その場合でさえ、その分散性と製膜性を高めるために、シリコンナノ粒子表面とSi−O−Si結合のような共有結合を形成する、有機シリコンアルコキシド等の表面修飾剤が添加されることがある。   However, when micrometer-sized silicon fine particles are used, several problems arise. One is the film-formability of micrometer-sized silicon fine particles. In forming a silicon semiconductor precursor film, it is necessary to uniformly disperse silicon fine particles in a solvent and apply it. Silicon nanoparticles with a small particle size can obtain better film-forming properties, but as in the prior art document mentioned above, in order to improve the dispersibility and film-forming property, the surface of the silicon nanoparticles Surface modifiers such as organosilicon alkoxides that form covalent bonds such as Si-O-Si bonds may be added.

マイクロメートルの大きさのシリコン微粒子を用いて塗布膜を作製する別の技術としては、環状にSiH構造が連なった、シクペンタシランを分散媒として用いた技術が、上述の先行技術文献で報告されている。この技術の場合には、シクペンタシランが加熱やレーザー照射により無機Siに変換される特性が生かされており、シリコン微粒子から形成されたシリコン膜の導電性が確認されている。 Another technique for producing a coating film using silicon fine particles of micrometer size is a technique using cyclopentasilane as a dispersion medium, in which a SiH 2 structure is linked in a ring, and is reported in the above-mentioned prior art document. Has been. In the case of this technique, the characteristic that cyclopentasilane is converted into inorganic Si by heating or laser irradiation is utilized, and the conductivity of a silicon film formed from silicon fine particles has been confirmed.

しかし、環状にSiH構造が連なったシクペンタシランは、空気中で酸化性が高い、発火性の化合物であり、シクペンタシランの取り扱いや製膜工程は、不活性ガス雰囲気下で行う必要がある。これは、他の公知技術と同様、既存のシランガスを用いたプラズマCVD法による薄膜形成法と比べて、製造コストやプロセスコスト上の利点が少なくなってしまうことが課題となる。 However, cyclopentasilane with a continuous SiH 2 structure in a ring is a highly ignitable and ignitable compound in the air, and the handling and film forming process of cyclopentasilane must be performed in an inert gas atmosphere. is there. The problem with this is that, as with other known technologies, advantages in terms of manufacturing cost and process cost are reduced as compared with a thin film forming method using a plasma CVD method using an existing silane gas.

マイクロメートルサイズのシリコン微粒子を用いた場合に生じてくる問題としては、さらに、シリコン微粒子の溶融、結着、それによるシリコン連続相形成に関することが挙げられる。シリコンの融点は非常に高く、1410℃である。マイクロメートルサイズのシリコン微粒子の場合にも、レーザー光照射条件によっては、シリコン微粒子の溶融は可能であるが、シリコンの連続相からなる均一膜の形成を行うのは難しい。   Problems that arise when micrometer-sized silicon fine particles are used further include melting and binding of silicon fine particles, and the formation of a continuous silicon phase. The melting point of silicon is very high, 1410 ° C. Even in the case of micrometer-sized silicon fine particles, the silicon fine particles can be melted depending on the laser light irradiation conditions, but it is difficult to form a uniform film composed of a continuous phase of silicon.

以上の技術的課題をまとめると、空気下での取り扱いと製膜工程とを可能とし、均質なシリコン半導体膜を形成する課題を解決するためには、以下の要件を満たすことが必要となる。   Summarizing the above technical problems, it is necessary to satisfy the following requirements in order to enable the handling and film forming process in the air and to solve the problem of forming a homogeneous silicon semiconductor film.

シリコン微粒子のサイズとしては、空気中での酸化劣化や発火性の問題のない、マイクロメートルサイズのシリコン微粒子を用いることのできる技術であること、が必要である。   As the size of the silicon fine particles, it is necessary to be a technology capable of using silicon fine particles having a micrometer size without causing problems of oxidative degradation and ignition in air.

マイクロメートルサイズのシリコン微粒子を用いた塗布型の製膜工程であっても、均質な前駆体膜形成が可能であること。そのためには、樹脂や有機分散媒としての溶媒が必要となるが、それらは、シリコン微粒子表面に化学結合してSi−O−Si構造のような絶縁性の構造を形成しないものであること。また、シリコン微粒子間に絶縁性の樹脂構造を形成しないこと。さらに、それら樹脂や溶媒は、空気中で安定に取り扱えるものであること、が必要である。   A homogeneous precursor film can be formed even in a coating-type film forming process using micrometer-sized silicon fine particles. For this purpose, a resin or a solvent as an organic dispersion medium is required, but they do not form an insulating structure such as a Si—O—Si structure by chemically bonding to the surface of the silicon fine particles. Also, do not form an insulating resin structure between silicon particles. Furthermore, these resins and solvents must be able to be handled stably in the air.

マイクロメートルサイズのシリコン微粒子を用いた均質な前駆体膜形成においては、添加する樹脂が粘結性であり、シリコン微粒子間に粘着性を付与できることも、要件となる。このためには、ガラス転移温度が室温以下の樹脂が好ましい。   In the formation of a homogeneous precursor film using micrometer-sized silicon fine particles, it is also a requirement that the resin to be added is caking and that adhesiveness can be imparted between the silicon fine particles. For this purpose, a resin having a glass transition temperature of room temperature or lower is preferable.

マイクロメートルサイズのシリコン微粒子の加熱やレーザー照射によって、均一なSi系半導体膜の形成が可能であること。このためには、Si微粒子の表面を被覆する樹脂がSiの溶融を促進し、結果として、Siの融点より低温での、シリコン微粒子の溶融および結着による、シリコン連続相の形成を可能とするような物質であること、すなわち、添加する樹脂が、シリコン微粒子の融着剤となり、しかも、シリコンの半導体としての特性を妨げないこと、が必要である。   A uniform Si-based semiconductor film can be formed by heating micrometer-sized silicon particles or laser irradiation. For this purpose, the resin covering the surface of the Si fine particles promotes the melting of Si, and as a result, it is possible to form a silicon continuous phase by melting and binding the silicon fine particles at a temperature lower than the melting point of Si. That is, it is necessary that the resin to be added serves as a fusing agent for silicon fine particles and does not interfere with the characteristics of silicon as a semiconductor.

このように、本発明は、空気中で製膜が可能で、製造工程のコストが安価なシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法を提供することを目的としている。   As described above, an object of the present invention is to provide a silicon-germanium film and a method for manufacturing the silicon-germanium film, which can be formed in air and have a low manufacturing process cost.

本発明によれば、側鎖に有機置換基を有するゲルマニウム樹脂と、平均粒径が1μm以上のシリコン微粒子とを有機分散媒中で混合した分散液から製膜される組成物膜を、熱処理またはレーザー照射して得られることを、特徴とするシリコン−ゲルマニウム膜が得られる。   According to the present invention, a composition film formed from a dispersion obtained by mixing a germanium resin having an organic substituent in a side chain and silicon fine particles having an average particle diameter of 1 μm or more in an organic dispersion medium is subjected to heat treatment or A silicon-germanium film characterized by being obtained by laser irradiation is obtained.

また、本発明によれば、四塩化ゲルマニウムを出発原料として合成した主鎖骨格が3次元状のGe−Ge結合から成り、側鎖に有機置換基を有するゲルマニウム樹脂が、シリコン粒子の表面を被覆するよう、前記ゲルマニウム樹脂と前記シリコン粒子とを混合粉砕し、該混合粉砕物を有機分散媒中で混合した組成物を製膜した後、熱処理またはレーザー照射することを、特徴とするシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法が得られる。   Further, according to the present invention, the main chain skeleton synthesized using germanium tetrachloride as a starting material is composed of a three-dimensional Ge—Ge bond, and the germanium resin having an organic substituent in the side chain covers the surface of the silicon particle. The silicon-germanium is characterized in that the germanium resin and the silicon particles are mixed and pulverized, a composition obtained by mixing the mixed pulverized material in an organic dispersion medium is formed into a film, and then heat treatment or laser irradiation is performed. A film manufacturing method is obtained.

また、本発明によれば、前記ゲルマニウム樹脂は、ガラス転移温度が室温以下であることを特徴とするシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法が得られる。   Further, according to the present invention, there is obtained a method for producing a silicon-germanium film, wherein the germanium resin has a glass transition temperature of room temperature or lower.

また、本発明によれば、前記ゲルマニウム樹脂と前記シリコン微粒子とを有機分散媒中で混合した前記組成物を、空気中で基板に塗布して製膜することを、特徴とするシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法が得られる。   According to the present invention, the silicon-germanium film is characterized in that the composition obtained by mixing the germanium resin and the silicon fine particles in an organic dispersion medium is applied to a substrate in the air to form a film. The manufacturing method is obtained.

また、本発明によれば、前記ゲルマニウム樹脂で被覆した前記シリコン微粒子表面の前記ゲルマニウム樹脂の有機置換基を、加熱またはレーザー照射によって除去し、無機ゲルマニウムとシリコンとを合金化させることを、特徴とするシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法が得られる。   Further, according to the present invention, the organic substituent of the germanium resin on the surface of the silicon fine particles coated with the germanium resin is removed by heating or laser irradiation, and inorganic germanium and silicon are alloyed. A method for producing a silicon-germanium film is obtained.

更に、本発明によれば、前記レーザー照射工程で、レーザーの熱の影響がなかった個所を有機溶媒で洗浄除去することを特徴とするシリコン-ゲルマニウム膜の製造方法が得られる。
以下、本発明を詳細に説明する。
Furthermore, according to the present invention, there can be obtained a method for producing a silicon-germanium film characterized in that, in the laser irradiation step, a portion which is not affected by the heat of the laser is washed away with an organic solvent.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明において、分散媒かつシリコン微粒子の融着剤として用いるゲルマニウム樹脂は、上述の先行技術文献に示されるように、本発明者が初めてその合成を報告している物質で、四塩化ゲルマニウムを原料として合成した、主鎖骨格が3次元状のGe−Ge結合から成り、側鎖に有機置換基を有するナノクラスター型のゲルマニウム樹脂である。   In the present invention, the germanium resin used as a dispersion medium and as a fusing agent for silicon fine particles is a substance that the inventor has reported for the first time as shown in the above-mentioned prior art document. Is a nanocluster-type germanium resin whose main chain skeleton is composed of a three-dimensional Ge—Ge bond and has an organic substituent in the side chain.

このゲルマニウム樹脂は、4個のGe−Ge結合を有する4配位のGe原子、3個のGe−Ge結合を有する3配位のGe原子を有しており、線状ポリゲルマンより、無機ゲルマニウム化するための分散媒として好適である。Si−Si結合からなるシリコン樹脂やGe−Ge結合からなるゲルマニウム樹脂は、4配位や3配位の分岐構造が、直鎖や環状構造のものより、熱分解による揮発性分解生成物の発生を抑制し、焼成後の残存無機成分の収量を著しく上げることが、上述の先行技術文献で示されている。   This germanium resin has four-coordinate Ge atoms having four Ge—Ge bonds, and three-coordinate Ge atoms having three Ge—Ge bonds. It is suitable as a dispersion medium for converting to Silicon resin consisting of Si-Si bonds and germanium resin consisting of Ge-Ge bonds generate more volatile decomposition products due to thermal decomposition than tetra- or tri-coordinate branched structures with linear or cyclic structures. It has been shown in the above-mentioned prior art documents that the amount of residual inorganic components after firing is remarkably increased by suppressing the above.

本発明においては、Ge−Ge骨格が有機基で置換された構造のゲルマニウム樹脂を分散媒として用いている。このようなゲルマニウム樹脂は、加熱やレーザー照射によって、残存炭素無しに、無機ゲルマニウムに変換できることを、上述の先行技術文献で本発明者が報告している。これは、Ge−C結合が、共有結合性の強いSi−C結合に比べて不安定であることに起因している。   In the present invention, a germanium resin having a structure in which the Ge—Ge skeleton is substituted with an organic group is used as a dispersion medium. The inventor has reported that such a germanium resin can be converted into inorganic germanium by heating or laser irradiation without residual carbon. This is due to the fact that the Ge—C bond is unstable compared to the strong covalent bond Si—C bond.

本研究で用いるゲルマニウム樹脂は空気中で安定に取り扱えるが、その構造のある部分が酸化したとしても、レーザー照射によって酸化ゲルマニウム構造を除去することができる。これは、Ge−O−Ge結合がSi−O−Si結合に比べて不安定であることに起因している。   The germanium resin used in this study can be handled stably in the air, but even if a part of the structure is oxidized, the germanium oxide structure can be removed by laser irradiation. This is because the Ge—O—Ge bond is unstable compared to the Si—O—Si bond.

本研究で用いるゲルマニウム樹脂は、有機側鎖が、炭素数が4以上の直鎖アルキル基である場合、室温で粘性液体状であることを、特徴としている。   The germanium resin used in this study is characterized in that when the organic side chain is a linear alkyl group having 4 or more carbon atoms, it is a viscous liquid at room temperature.

上記のゲルマニウム樹脂の特性は、マイクロメートルのサイズのシリコン微粒子用の分散媒として、好適である。空気中で安定性の高いゲルマニウム樹脂を分散媒として、シリコン微粒子表面を被覆し、分散状態とすることにより、シリコン微粒子の表面の酸化劣化を抑制することができる。   The characteristics of the above germanium resin are suitable as a dispersion medium for silicon fine particles having a micrometer size. By coating the surface of the silicon fine particles with a germanium resin having high stability in the air as a dispersion medium and making the dispersion state, oxidative deterioration of the surface of the silicon fine particles can be suppressed.

シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の調製は、空気下あるいは不活性ガス雰囲気下で、ゲルマニウム樹脂と多結晶または単結晶のシリコンとを混合し、粉砕することによって行われる。粉砕においては、ゲルマニウム樹脂と粉砕によって形成されるシリコン微粒子との混合を効果的に行うために、脂肪族系や芳香族系の種々の溶媒を添加することができる。   The silicon fine particle germanium resin composition is prepared by mixing and crushing a germanium resin and polycrystalline or single crystal silicon in air or in an inert gas atmosphere. In the pulverization, various aliphatic and aromatic solvents can be added in order to effectively mix the germanium resin and the silicon fine particles formed by the pulverization.

上記の組成物の調整において用いられる、ゲルマニウム樹脂との混合時の粉砕によって形成されるシリコン微粒子の原料としては、多結晶または単結晶のシリコンで、未ドープあるいはドープされたものを用いることができるが、本発明の目的および効果を損なわないものであれば特に限定されない。   As a raw material of silicon fine particles formed by pulverization at the time of mixing with a germanium resin used in the preparation of the above composition, polycrystalline or single crystal silicon, undoped or doped, can be used. However, there is no particular limitation as long as the object and effect of the present invention are not impaired.

シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物は、空気中で安定であり、製膜雰囲気を制御するための特殊な装置を必要とせずに製膜することができる。このような特性は、大面積の太陽電池を低コストで製造するために、好適な特性である。   The silicon fine particle germanium resin composition is stable in the air, and can be formed without the need for a special apparatus for controlling the film forming atmosphere. Such characteristics are suitable for manufacturing a large area solar cell at low cost.

このような空気中での取り扱いが可能であるのは、マイクロメートルのサイズのシリコン微粒子が空気中で安定なゲルマニウム樹脂で被覆された構造であること、ゲルマニウム樹脂の一部の構造が酸化されたとしても、Ge−O−Ge構造がレーザー照射によって除去できることに起因している。   Such handling in air is possible because of the structure in which silicon microparticles of micrometer size are coated with germanium resin that is stable in air, and a part of the structure of germanium resin is oxidized. This is because the Ge—O—Ge structure can be removed by laser irradiation.

シリコン微粒子の原料としては、多結晶または単結晶のシリコンで、未ドープあるいはドープされたものを用いることができることは、シリコンナノ粒子を製造するための特殊な装置を必要としないこと、シリコンナノ粒子へのドーピングプロセスを省略できることから、製造コスト低減において効果的である。また、従来の結晶シリコン太陽電池の製造方法との比較においても、単結晶シリコンインゴットの引き上げや、Siウエハー加工にかかわるコストを削減でき、さらに、薄膜化によって、省資源で太陽電池を形成できるという、利点がある。   The raw material of the silicon fine particles can be polycrystalline or single crystal silicon, which can be undoped or doped, and does not require a special device for producing silicon nanoparticles. Since the doping process can be omitted, it is effective in reducing the manufacturing cost. Also, in comparison with the conventional method for manufacturing a crystalline silicon solar cell, it is possible to reduce the cost of pulling up the single crystal silicon ingot and processing the Si wafer, and further, it is possible to form a solar cell with resource saving by thinning. There are advantages.

ゲルマニウム樹脂を分散媒かつ融着剤として用いることのさらなる特徴として、SiGe合金形成により、Si微粒子が溶融および結着する温度を下げることができる効果がある。シリコン単結晶基板上に、スピンコート製膜したゲルマニウム樹脂薄膜が、シリコンの融点の1410℃より600℃以上も低い温度で、Si基板表面の溶融を伴って、SiGe合金薄膜形成を行うことを、本発明者は先行して発見し、上述の先行技術文献において報告している。   As a further feature of using germanium resin as a dispersion medium and a fusing agent, there is an effect that the temperature at which Si fine particles are melted and bound can be lowered by forming a SiGe alloy. A germanium resin thin film formed by spin coating on a silicon single crystal substrate is subjected to SiGe alloy thin film formation at a temperature lower than the melting point of silicon, 1410 ° C., by 600 ° C. or more with melting of the Si substrate surface. The present inventor has discovered in advance and reported in the above-mentioned prior art documents.

このような特性のゲルマニウム樹脂を、マイクロメートルサイズのシリコン微粒子からなる組成物の前駆体膜において、シリコン微粒子の融点を低下させシリコン微粒子間の結着を行うような、シリコン微粒子の融着剤として用いることによって、塗布型シリコン半導体膜形成における課題を解決できる、という着想に至った。   The germanium resin having such characteristics is used as a fusing agent for silicon fine particles in a precursor film of a composition composed of micrometer-sized silicon fine particles, which lowers the melting point of the silicon fine particles and binds the silicon fine particles. The use of this has led to the idea that the problem in forming a coating-type silicon semiconductor film can be solved.

シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物のレーザー照射においては、ゲルマニウム樹脂の無機ゲルマニウム化、シリコン微粒子の溶融、SiGe合金の形成が起こる。これに対して、レーザー未照射では、ゲルマニウム樹脂の溶媒可溶性によって、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物は溶媒への分散性を保持している。これによって、本発明は、結晶性半導体膜の微細パターン形成を行うことができる、という特徴を有する。   In laser irradiation of the silicon fine particle germanium resin composition, germanium resin is converted into inorganic germanium, silicon fine particles are melted, and a SiGe alloy is formed. In contrast, when the laser is not irradiated, the silicon fine particle germanium resin composition retains dispersibility in the solvent due to the solvent solubility of the germanium resin. Thus, the present invention has a feature that a fine pattern of a crystalline semiconductor film can be formed.

本発明によれば、空気中で製膜が可能で、製造工程のコストが安価なシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a silicon-germanium film and a method for producing a silicon-germanium film, which can be formed in air and have a low manufacturing process cost.

本発明に関するシリコン微粒子を原料とした半導体膜製造方法および半導体膜パターン形成法は、塗布法により大気下での製膜を行える手法であり、従来法で必要であった高コストな製造装置を必要とせず、太陽電池の普及において課題となっている製造コストの低減に好適な手法を提供することができる。また、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の溶媒分散性によって、レーザー照射においては、レーザー未照射部の有機溶媒での洗浄除去によって、半導体膜の微細パターン形成を行うことができ、従来のフォトリドグラフィー等による微細加工プロセスの簡略化に好適な手法を提供することができる。本発明に関する半導体膜形成および結晶性半導体膜とそれらのパターン形成法は、太陽電池用半導体膜以外にも種々の光電子デバイスへ応用することができる。例えば、薄膜トランジスタ、フォトトランジスタ等に用いることができる。   The semiconductor film manufacturing method and semiconductor film pattern forming method using silicon fine particles as a raw material according to the present invention is a technique capable of forming a film in the atmosphere by a coating method, and requires a high-cost manufacturing apparatus required by the conventional method. However, it is possible to provide a method suitable for reducing the manufacturing cost, which is a problem in the spread of solar cells. In addition, due to the solvent dispersibility of the silicon fine particle germanium resin composition, in laser irradiation, a fine pattern of a semiconductor film can be formed by washing and removing with an organic solvent in a laser non-irradiated portion, such as conventional photolithography Thus, it is possible to provide a method suitable for simplifying the microfabrication process. The semiconductor film formation and crystalline semiconductor film and their pattern formation methods according to the present invention can be applied to various optoelectronic devices in addition to the semiconductor film for solar cells. For example, it can be used for a thin film transistor, a phototransistor, and the like.

本発明の実施の形態のシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法の、レーザー照射およびパターン形成を行うための装置および光学系を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the apparatus and optical system for performing laser irradiation and pattern formation of the manufacturing method of the silicon- germanium film | membrane and silicon- germanium film | membrane of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態のシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法の、(a)シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜、および、(b)シリコン微粒子の塗布膜の、共焦点レーザー顕微鏡写真である。FIG. 4 is a confocal laser micrograph of (a) a silicon fine particle germanium resin composition film and (b) a silicon fine particle coating film of the silicon-germanium film and the silicon-germanium film manufacturing method of the embodiment of the present invention. is there. 本発明の実施の形態のシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法の、比較例として、平均粒径50nmのシリコンナノ粒子とゲルマニウム樹脂との組成物膜の共焦点レーザー顕微鏡写真である。It is a confocal laser scanning micrograph of the composition film | membrane of the silicon nanoparticle with an average particle diameter of 50 nm, and a germanium resin as a comparative example of the manufacturing method of the silicon- germanium film | membrane and silicon- germanium film | membrane of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態のシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物前駆体膜の焼成やレーザー照射によって起こる、構造変化を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structural change which arises by baking and laser irradiation of the silicon fine particle germanium resin composition precursor film | membrane of the manufacturing method of the silicon- germanium film | membrane and silicon- germanium film | membrane of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態のシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜を用いて、レーザー照射を空気下で行って作成した試料の、(a)共焦点顕微鏡写真、(b)3次元図、(c)膜断面図を示すグラフである。(A) Confocal of a sample prepared by performing laser irradiation in air using a silicon fine particle germanium resin composition film in the method for producing a silicon-germanium film and a silicon-germanium film according to an embodiment of the present invention. It is a graph which shows a microscope picture, (b) three-dimensional figure, and (c) film | membrane sectional drawing. 本発明の実施の形態のシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜を用いて、レーザー照射をAr雰囲気下で行って作成した試料の、(a)共焦点顕微鏡写真、(b)3次元図、(c)膜断面図を示すグラフである。(A) A sample prepared by performing laser irradiation in an Ar atmosphere using the silicon fine particle germanium resin composition film of the silicon-germanium film and the silicon-germanium film manufacturing method of the embodiment of the present invention. It is a graph which shows a focus microscope picture, (b) three-dimensional figure, and (c) film | membrane sectional drawing. 本発明の実施の形態のシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法の、比較例として、ゲルマニウム樹脂を添加していないシリコン微粒子の塗布膜を用いて、レーザー照射をAr雰囲気下で行って作成した試料の、(a)共焦点顕微鏡写真、(b)3次元図、(c)膜断面図を示すグラフである。As a comparative example of the silicon-germanium film and the silicon-germanium film manufacturing method according to the embodiment of the present invention, laser irradiation is performed in an Ar atmosphere using a coating film of silicon fine particles to which no germanium resin is added. It is a graph which shows (a) a confocal microscope picture, (b) three-dimensional figure, and (c) film | membrane sectional drawing of the produced sample. 本発明の実施の形態のシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法の、比較例として、平均粒径50nmのシリコンナノ粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜を用いて、レーザー照射をAr雰囲気下で行って作成した試料の、(a)共焦点顕微鏡写真、(b)3次元図、(c)膜断面図を示すグラフである。As a comparative example of the silicon-germanium film and the silicon-germanium film manufacturing method of the embodiment of the present invention, laser irradiation is performed in an Ar atmosphere using a silicon nanoparticle germanium resin composition film having an average particle diameter of 50 nm. 5A is a graph showing (a) a confocal micrograph, (b) a three-dimensional view, and (c) a film cross-sectional view of the sample prepared in the above. 本発明の実施の形態のシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜を用いて、レーザー照射をAr雰囲気下で行って作成した試料の、(a)共焦点顕微鏡写真、(b)3次元図、(c)膜断面図を示すグラフである。(A) A sample prepared by performing laser irradiation in an Ar atmosphere using the silicon fine particle germanium resin composition film of the silicon-germanium film and the silicon-germanium film manufacturing method of the embodiment of the present invention. It is a graph which shows a focus microscope picture, (b) three-dimensional figure, and (c) film | membrane sectional drawing. 本発明の実施の形態のシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の、空気下でのレーザー照射膜パターンの顕微ラマンスペクトルを示すグラフである。It is a graph which shows the microscopic Raman spectrum of the laser irradiation film | membrane pattern in the air of the silicon fine particle germanium resin composition of the manufacturing method of the silicon- germanium film | membrane and silicon- germanium film | membrane of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態のシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の、Ar雰囲気下でのレーザー照射膜パターンの、(a)図6中のIの点、および、(b)図6中のIIの点における顕微ラマンスペクトルを示すグラフである。(A) Point I in FIG. 6 of a laser-irradiated film pattern in an Ar atmosphere of a silicon fine particle germanium resin composition in the method for producing a silicon-germanium film and a silicon-germanium film according to an embodiment of the present invention (B) It is a graph which shows the micro Raman spectrum in the point of II in FIG. 本発明の実施の形態のシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の、Ar雰囲気下でのレーザー照射膜パターンの、(a)図9中のIの点、(b)図9中のIIの点、および、(c)図9中のIIIの点における顕微ラマンスペクトルを示すグラフである。(A) Point I in FIG. 9 of a laser-irradiated film pattern in an Ar atmosphere of a silicon fine particle germanium resin composition in the method for producing a silicon-germanium film and a silicon-germanium film according to an embodiment of the present invention (B) It is a graph which shows the micro Raman spectrum in the point of II in FIG. 9, and (c) the point of III in FIG. 本発明の実施の形態のシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の、(a)焼成前膜、(b)真空下で250℃電気炉焼成した膜、(c)真空下で900℃電気炉焼成した膜の顕微ラマンスペクトルを示すグラフである。The silicon fine particle germanium resin composition of the silicon-germanium film and the silicon-germanium film manufacturing method of the embodiment of the present invention, (a) a film before firing, (b) a film fired at 250 ° C. in an electric furnace under vacuum, (C) It is a graph which shows the micro Raman spectrum of the film | membrane which baked at 900 degreeC electric furnace under vacuum. 本発明の実施の形態のシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の、(a)Ar雰囲気下でのレーザー照射膜パターンの共焦点顕微鏡写真、(b)その膜パターンの電流−電圧特性を示すグラフである。(A) a confocal micrograph of a laser irradiation film pattern in an Ar atmosphere of a silicon fine particle germanium resin composition in the method for producing a silicon-germanium film and a silicon-germanium film according to an embodiment of the present invention; (b) It is a graph which shows the current-voltage characteristic of the film | membrane pattern. 本発明の実施の形態のシリコン−ゲルマニウム膜およびシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の、Ar雰囲気下でのレーザー照射膜パターンの、パルス光照射下での電流−電圧特性を示すグラフである。Current-voltage characteristics of laser-irradiated film pattern under Ar irradiation of silicon fine particle germanium resin composition of silicon-germanium film and silicon-germanium film manufacturing method of embodiment of the present invention It is a graph which shows.

以下、図面に基づき本発明の実施の形態について説明する。
本発明は、マイクロメートルサイズのシリコン微粒子と、分散媒かつ融着剤としてのゲルマニウム樹脂との組成物を、固体基板上に塗布製膜し、その膜を前駆体として、加熱やレーザー照射によって、半導体膜形成および結晶性半導体膜とそれらのパターン形成を行うことを骨子とする。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
In the present invention, a composition of micrometer-sized silicon fine particles and a germanium resin as a dispersion medium and a fusing agent is coated on a solid substrate, and the film is used as a precursor, by heating or laser irradiation, The essence is to perform semiconductor film formation and crystalline semiconductor film and pattern formation thereof.

本発明に用いるゲルマニウム樹脂は、四塩化ゲルマニウムを原料として合成した、主鎖骨格が3次元状のGe−Ge結合から成り、側鎖に有機置換基を有するナノクラスター型の樹脂であることが好ましいが、加熱により無機ゲルマニウムに変換されるものであれば、それに限定されるものではない。   The germanium resin used in the present invention is preferably a nanocluster type resin synthesized from germanium tetrachloride as a raw material, the main chain skeleton consisting of a three-dimensional Ge—Ge bond, and having an organic substituent in the side chain. However, as long as it can be converted into inorganic germanium by heating, it is not limited thereto.

四塩化ゲルマニウムを原料として合成した、主鎖骨格が3次元状のGe−Ge結合から成り、側鎖に有機置換基を有するナノクラスター型の樹脂において、有機置換基の例としては、直鎖飽和脂肪族基、分岐飽和脂肪族基、直鎖不飽和脂肪族基、分岐不飽和脂肪族基、あるいは芳香族基が、挙げられる。合成されるゲルマニウム樹脂の性状は、有機置換基の影響を受け、炭素数が4以上の直鎖飽和脂肪族基の場合には液体状であり、鎖長が伸びるほど、粘性が下がる傾向がある。分岐飽和脂肪族基では、例えば、tert−ブチル基の場合には、室温でガラス状の固体となる。シリコン微粒子の分散媒としては、直鎖飽和脂肪族基を有し、高粘性液体状のものが、前駆体膜の製膜性のうえで好適であるが、それは、シリコン微粒子とゲルマニウム樹脂との組成比によっても異なり、それに限定されるものではない。   In a nanocluster type resin synthesized using germanium tetrachloride as a raw material and having a main chain skeleton consisting of a three-dimensional Ge-Ge bond and having an organic substituent in the side chain, examples of the organic substituent include linear saturation Examples include an aliphatic group, a branched saturated aliphatic group, a linear unsaturated aliphatic group, a branched unsaturated aliphatic group, or an aromatic group. The property of the germanium resin to be synthesized is affected by the organic substituent, and in the case of a linear saturated aliphatic group having 4 or more carbon atoms, it is liquid, and the viscosity tends to decrease as the chain length increases. . In the case of a branched saturated aliphatic group, for example, in the case of a tert-butyl group, it becomes a glassy solid at room temperature. As a dispersion medium for silicon fine particles, a high-viscosity liquid having a linear saturated aliphatic group is preferable in terms of the film forming property of the precursor film. It depends on the composition ratio and is not limited thereto.

シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の調製は、空気下あるいは不活性ガス雰囲気下で、ゲルマニウム樹脂と多結晶または単結晶のシリコンとを混合し、粉砕することによって行われる。粉砕においては、ゲルマニウム樹脂と粉砕によって形成されるシリコン微粒子との混合を効果的に行うために、脂肪族系あるいは芳香族系の溶媒を有機分散媒として添加することができる。   The silicon fine particle germanium resin composition is prepared by mixing and crushing a germanium resin and polycrystalline or single crystal silicon in air or in an inert gas atmosphere. In the pulverization, an aliphatic or aromatic solvent can be added as an organic dispersion medium in order to effectively mix the germanium resin and the silicon fine particles formed by the pulverization.

本発明では、マイクロメートルサイズのシリコン微粒子の原料としては、多結晶または単結晶のシリコンで、未ドープあるいはドープされたものを用いることができる。これは、Siナノ粒子の場合のような特殊な装置を必要としないことから、製造コスト低減において効果的である。また、従来の結晶シリコン太陽電池の製造方法との比較においても、単結晶シリコンインゴットの引き上げや、Siウエハー加工にかかわるコストを削減でき、さらに、薄膜化によって、省資源で太陽電池を形成できるという、利点がある。   In the present invention, as a raw material for micrometer-sized silicon fine particles, polycrystalline or single crystal silicon, undoped or doped, can be used. This is effective in reducing the manufacturing cost because it does not require a special device as in the case of Si nanoparticles. Also, in comparison with the conventional method for manufacturing a crystalline silicon solar cell, it is possible to reduce the cost of pulling up the single crystal silicon ingot and processing the Si wafer, and further, it is possible to form a solar cell with resource saving by thinning. There are advantages.

本発明において、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の製膜を行う手法としては、スピンコート法、ドクターブレード法、スクリーン印刷法、スプレー塗布法、ディップコーティング法等を用いることができるが、それらに限定されるものではない。   In the present invention, spin coating, doctor blade, screen printing, spray coating, dip coating, and the like can be used as a method for forming the silicon fine particle germanium resin composition, but the method is not limited thereto. It is not something.

本発明でレーザー照射に用い得るレーザー光源は、照射する波長やパワー密度を考慮して適宜選択される。具体例として、連続発振(CW)ダイオード励起固体(DPSS)レーザーで、457、473、488、532、561、660、あるいは1064nmの発振波長を有するもの、パルス発振レーザーで、266、355、532、あるいは1064nmの発振波長を有するもの、325および442nmの発振波長を有するHe−Cdレーザー、488および514.5nmの発振波長を有するArイオンレーザー、800nmの発振波長を有するチタンサファイアレーザー、408、442、473、638、658、780、あるいは830nmの発振波長を有する半導体レーザー、193、248、308、あるいは353nmに発振波長を有するエキシマレーザー、紫外域から赤外域に発振波長を有するファイバーレーザー等が挙げられるが、それらに限定されるものではない。   The laser light source that can be used for laser irradiation in the present invention is appropriately selected in consideration of the wavelength to be irradiated and the power density. Specific examples include a continuous wave (CW) diode pumped solid state (DPSS) laser having an oscillation wavelength of 457, 473, 488, 532, 561, 660, or 1064 nm, a pulsed laser, 266, 355, 532, Alternatively, those having an oscillation wavelength of 1064 nm, He-Cd lasers having an oscillation wavelength of 325 and 442 nm, Ar ion lasers having an oscillation wavelength of 488 and 514.5 nm, titanium sapphire lasers having an oscillation wavelength of 800 nm, 408, 442, Semiconductor lasers having an oscillation wavelength of 473, 638, 658, 780, or 830 nm, excimer lasers having an oscillation wavelength of 193, 248, 308, or 353 nm, fiber lasers having an oscillation wavelength from the ultraviolet region to the infrared region, etc. But it is lower, but is not limited thereto.

本発明の実施例においては、発振波長が532nmのCW DPSSレーザーを用いているが、パワーが1Wという小型のものであることから、高倍率の対物レンズで、スポットサイズが数ミクロンとなるまで集光した後、前駆体膜に合焦し、レーザー光を前駆体膜上で走査することによって、レーザー照射およびパターン形成を行っている。大面積の太陽電池等を目指して、工業的な生産性を上げる観点からは、これまでにシリコン半導体材料のレーザーアニーリングに実用化されているエキシマレーザー等のパルス発振レーザーや、高出力なファイバーレーザーを適用することが好ましい。   In the embodiment of the present invention, a CW DPSS laser having an oscillation wavelength of 532 nm is used. However, since the power is as small as 1 W, a high-power objective lens is used until the spot size becomes several microns. After irradiation, the precursor film is focused and laser light is scanned on the precursor film to perform laser irradiation and pattern formation. From the viewpoint of increasing industrial productivity for large-area solar cells, etc., pulsed lasers such as excimer lasers that have been put to practical use for laser annealing of silicon semiconductor materials, and high-power fiber lasers. Is preferably applied.

本発明においては、レーザー照射において、レーザー未照射の溶媒分散性を利用して、結晶性半導体膜の微細パターン形成を行うことができる。レーザー未照射の除去は、溶媒洗浄や、除去しづらい場合には、数秒の超音波照射が効果的である。   In the present invention, a fine pattern of a crystalline semiconductor film can be formed by utilizing solvent dispersibility without laser irradiation in laser irradiation. For removal without irradiation with laser, ultrasonic irradiation for several seconds is effective for solvent cleaning or when removal is difficult.

実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は、以下の調製例や実施例に限定されるものではない。なお、実施例で用いた実験装置は以下の通りである。
[光学顕微鏡]
・機種:オリンパス社 BX51
・対物レンズ:SLMPlan20x(N.A.0.35)、SLMPlan50x(N.A.0.45)、UMMPlan100x(N.A.0.95)
[CCDカメラ]
・機種:Watec社、WAT231S2
[xyz自動ステージ]
・機種:シグマ光機社、TSDM60−20、SPSD60−10ZF
[ステージコントローラー]
・機種:シグマ光機社、SHOT−204MS
[電磁シャッター]
・機種:シグマ光機社、SSH−R
[シャッターコントローラー]
・機種:シグマ光機社、SSH−CB4
[連続発振(CW)ダイオード励起固体(DPSS)レーザー光源]
・機種2:CNI社、MGL−H−532−1W(532nm、1.18W、TEM00モード)
[顕微ラマン分光装置]
・レーザー光源:連続発振(CW)ダイオード励起固体(DPSS)レーザー、Laser Quantum社、Ventus532(532nm、500mW)
・分光器:ORIEL社、77385
・冷却型CCDカメラ:Apogee社、AP260EP
[3次元(3D)共焦点レーザー顕微鏡]
・機種:キーエンス社、カラー3Dレーザー顕微鏡 VK−9700
[光源]
・機種:水銀キセノンランプ(浜松ホトニクス株式会社製 C4263)
[直流電圧・電流源/モニタ]
・機種:ADCMT社、6241A
The present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited to the following preparation examples and examples. The experimental apparatus used in the examples is as follows.
[Optical microscope]
・ Model: Olympus BX51
Objective lenses: SLMPlan 20x (NA 0.35), SLMPlan 50x (NA 0.45), UMMPlan 100x (NA 0.95)
[CCD camera]
・ Model: Waitec, WAT231S2
[Xyz automatic stage]
・ Models: Sigma Koki Co., Ltd., TSDM60-20, SPSD60-10ZF
[Stage controller]
・ Model: Sigma Koki Co., SHOT-204MS
[Electromagnetic shutter]
・ Model: Sigma Koki Co., SSH-R
[Shutter controller]
・ Model: Sigma Koki Co., SSH-CB4
[Continuous oscillation (CW) diode pumped solid (DPSS) laser light source]
・ Model 2: CNI, MGL-H-532-1W (532 nm, 1.18 W, TEM 00 mode)
[Micro Raman spectroscopy]
Laser light source: continuous wave (CW) diode pumped solid (DPSS) laser, Laser Quantum, Ventus 532 (532 nm, 500 mW)
Spectrometer: ORIEL, 77385
・ Cooling CCD camera: Apogee, AP260EP
[Three-dimensional (3D) confocal laser microscope]
・ Model: Keyence Corporation, color 3D laser microscope VK-9700
[light source]
・ Model: Mercury Xenon lamp (C4263 from Hamamatsu Photonics)
[DC voltage / current source / monitor]
・ Model: ADMT, 6241A

<ゲルマニウム樹脂の合成例1>
tert-ブチル基を有するゲルマニウム樹脂の合成例を示す。
四塩化ゲルマニウム(6.83g)を、脱水テトラヒドロフラン(80ml)中でアルゴン雰囲気下で攪拌しながらマグネシウム(6.22g)を添加し、10℃で1時間攪拌しながら反応させた。これによって、四塩化ゲルマニウムのGrignard反応によって、数ナノメートルサイズのゲルマニウムクラスターが形成される。溶媒のテトラヒドロフラン中に分散した状態のゲルマニウムナノクラスターは、表面に未反応の塩素基を有しており、この塩素基を有機置換基で置換することによって、汎用の有機溶媒に可溶で、空気中で安定に取り扱うことのできる、主鎖骨格が3次元状のGe−Ge結合から成り、側鎖に有機置換基を有するナノクラスター型のゲルマニウム樹脂を合成した。その合成は、以下の手順で行った。まず、tert-ブチルブロマイド(4.38g)を添加して10℃で1時間攪拌しながら反応させ、再度tert-ブチルブロマイド(4.38g)を添加して10℃で1時間、50℃で2時間攪拌しながら反応させた。さらにその後、室温で一昼夜攪拌しながら反応させた。反応液をメタノール中に沈殿させ、ろ過分離した。再沈殿により重合体を得た。さらに、重合体をトルエンに溶解し、不溶分を分離除去した後、トルエンの減圧除去により、精製重合体を得た。この重合体の分子量をGPCにより測定したところ、重量平均分子量Mw=1800、分子量分布Mw/Mn=1.63であった。元素分析から、Ge一原子あたりの有機置換基の数は、0.8個であった。この樹脂は、室温で黒色のガラス状の固体粉末であった。
<Synthesis example 1 of germanium resin>
A synthesis example of a germanium resin having a tert-butyl group is shown.
Magnesium tetrachloride (6.83 g) was added to magnesium (6.22 g) with stirring in dehydrated tetrahydrofuran (80 ml) under an argon atmosphere, and reacted at 10 ° C. with stirring for 1 hour. Thereby, a germanium cluster having a size of several nanometers is formed by the Grignard reaction of germanium tetrachloride. The germanium nanocluster dispersed in tetrahydrofuran as a solvent has an unreacted chlorine group on the surface. By replacing this chlorine group with an organic substituent, it is soluble in a general-purpose organic solvent, and air A nanocluster type germanium resin having a main chain skeleton composed of a three-dimensional Ge—Ge bond and having an organic substituent in a side chain, which can be handled stably in the inside, was synthesized. The synthesis was performed according to the following procedure. First, tert-butyl bromide (4.38 g) was added and reacted with stirring at 10 ° C. for 1 hour, tert-butyl bromide (4.38 g) was added again, 10 ° C. for 1 hour, and 50 ° C. for 2 hours. The reaction was allowed to stir for an hour. Thereafter, the reaction was carried out at room temperature with stirring all day and night. The reaction solution was precipitated in methanol and separated by filtration. A polymer was obtained by reprecipitation. Further, the polymer was dissolved in toluene, insoluble components were separated and removed, and then purified polymer was obtained by removing toluene under reduced pressure. When the molecular weight of this polymer was measured by GPC, it was weight average molecular weight Mw = 1800 and molecular weight distribution Mw / Mn = 1.63. From the elemental analysis, the number of organic substituents per Ge atom was 0.8. This resin was a black glassy solid powder at room temperature.

<ゲルマニウム樹脂の合成例2>
n-ブチル基を有するゲルマニウム樹脂の合成例を示す。
四塩化ゲルマニウム(25g)を、脱水テトラヒドロフラン(200ml)中でアルゴン雰囲気下で攪拌しながらマグネシウム(8.5g)を添加し、10℃で1時間攪拌しながら反応させた。これによって、四塩化ゲルマニウムのGrignard反応によって、数ナノメートルサイズのゲルマニウムクラスターが形成される。溶媒のテトラヒドロフラン中に分散した状態のゲルマニウムナノクラスターは、表面に未反応の塩素基を有しており、この塩素基を有機置換基で置換することによって、汎用の有機溶媒に可溶で、空気中で安定に取り扱うことのできる、主鎖骨格が3次元状のGe−Ge結合から成り、側鎖に有機置換基を有するナノクラスター型のゲルマニウム樹脂を合成した。その合成は、以下の手順で行った。まず、n-ブチルブロマイド(16g)を添加して10℃で1時間攪拌しながら反応させ、再度n-ブチルブロマイド(16g)を添加して10℃で1時間、50℃で2時間攪拌しながら反応させた。さらにその後、室温で一昼夜攪拌しながら反応させた。反応液をメタノール中に沈殿させ、ろ過分離した。再沈殿により重合体を得た。さらに、重合体をトルエンに溶解し、不溶分を分離除去した後、トルエンの減圧除去により、精製重合体を得た。この重合体の分子量をGPCにより測定したところ、重量平均分子量Mw=3600、分子量分布Mw/Mn=1.30であった。元素分析から、Ge一原子あたりの有機置換基の数は、1.2個であった。この樹脂は、室温で黒色の粘性の高い液体状であった。この重合体を、シリコン微粒子分散用のゲルマニウム樹脂として、以下の実験に使用した。
<Synthesis example 2 of germanium resin>
A synthesis example of a germanium resin having an n-butyl group is shown.
Magnesium tetrachloride (25 g) was added to magnesium (8.5 g) with stirring in dehydrated tetrahydrofuran (200 ml) under an argon atmosphere and reacted at 10 ° C. with stirring for 1 hour. Thereby, a germanium cluster having a size of several nanometers is formed by the Grignard reaction of germanium tetrachloride. The germanium nanocluster dispersed in tetrahydrofuran as a solvent has an unreacted chlorine group on the surface. By replacing this chlorine group with an organic substituent, it is soluble in a general-purpose organic solvent, and air A nanocluster type germanium resin having a main chain skeleton composed of a three-dimensional Ge—Ge bond and having an organic substituent in a side chain, which can be handled stably in the inside, was synthesized. The synthesis was performed according to the following procedure. First, n-butyl bromide (16 g) was added and reacted with stirring at 10 ° C. for 1 hour, and n-butyl bromide (16 g) was added again and stirred at 10 ° C. for 1 hour and at 50 ° C. for 2 hours with stirring. Reacted. Thereafter, the reaction was carried out at room temperature with stirring all day and night. The reaction solution was precipitated in methanol and separated by filtration. A polymer was obtained by reprecipitation. Further, the polymer was dissolved in toluene, insoluble components were separated and removed, and then purified polymer was obtained by removing toluene under reduced pressure. When the molecular weight of this polymer was measured by GPC, it was weight average molecular weight Mw = 3600 and molecular weight distribution Mw / Mn = 1.30. From the elemental analysis, the number of organic substituents per Ge atom was 1.2. This resin was a black viscous liquid at room temperature. This polymer was used in the following experiment as a germanium resin for dispersing silicon fine particles.

図1は、本発明の実施の形態のシリコン微粒子を原料とした半導体膜製造法および半導体膜パターンの、レーザー照射を行うための、レーザー光照射・走査装置および光学系の模式図である。レーザー光源としては、連続発振(CW)ダイオード励起固体(DPSS)レーザーを用いた。光学顕微鏡11に導入したレーザー光を、対物レンズ12で集光し、前駆体塗布膜を形成した基板15上に合焦するよう照射する。基板15上のレーザー光の照射位置を、コンピューター16とステージコントローラー21とで制御するxyzステージ17で走査することによって、半導体膜パターンの描画を行う。レーザー光のオンーオフは、コンピューター16とシャッターコントローラー20とで制御する電磁シャッター18で行う。光学顕微鏡11に接続したCCDカメラ19によって、基板15上に形成した半導体膜パターンを観察した。対物レンズカバー13へ、ガス導入管14から不活性ガスやArガス希釈水素ガスを導入することによって、簡易に、レーザー光照射雰囲気を制御することができる。   FIG. 1 is a schematic diagram of a laser beam irradiation / scanning apparatus and an optical system for performing laser irradiation of a semiconductor film manufacturing method and a semiconductor film pattern using silicon fine particles as a raw material according to an embodiment of the present invention. As the laser light source, a continuous wave (CW) diode-excited solid (DPSS) laser was used. The laser beam introduced into the optical microscope 11 is condensed by the objective lens 12 and irradiated so as to be focused on the substrate 15 on which the precursor coating film is formed. The semiconductor film pattern is drawn by scanning the irradiation position of the laser beam on the substrate 15 with the xyz stage 17 controlled by the computer 16 and the stage controller 21. The laser light is turned on and off by an electromagnetic shutter 18 controlled by a computer 16 and a shutter controller 20. The semiconductor film pattern formed on the substrate 15 was observed by the CCD camera 19 connected to the optical microscope 11. By introducing an inert gas or Ar gas-diluted hydrogen gas from the gas introduction tube 14 into the objective lens cover 13, the laser light irradiation atmosphere can be easily controlled.

n型シリコン結晶(<100>、ドーパント:Ph、抵抗率2Ωcm)0.4gを、希フッ酸水溶液(5%)で処理して、表面の酸化物を除去後、分散媒としてのゲルマニウム樹脂0.1g(シリコンに対して20wt%)、有機分散媒としてのトルエン溶媒とともに、乳鉢で粉砕、混合し、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物を、空気下において調製した。ゲルマニウム樹脂が無機化したとき、20wt%のゲルマニウム樹脂を含む組成物の場合、SiとGeの重量比は約8:1であり、SiとGeの元素比では20:1となる。ゲルマニウム樹脂の組成比を少なくすることによって、得られるシリコン膜の特性変化を小さくすることができる。   After treating 0.4 g of n-type silicon crystal (<100>, dopant: Ph, resistivity 2 Ωcm) with dilute hydrofluoric acid aqueous solution (5%) to remove surface oxides, germanium resin 0 as a dispersion medium 0.1 g (20 wt% with respect to silicon) and a toluene solvent as an organic dispersion medium were pulverized and mixed in a mortar to prepare a silicon fine particle germanium resin composition under air. When the germanium resin is mineralized, in the case of a composition containing 20 wt% germanium resin, the weight ratio of Si and Ge is about 8: 1, and the element ratio of Si and Ge is 20: 1. By reducing the composition ratio of the germanium resin, it is possible to reduce the change in characteristics of the obtained silicon film.

シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物のトルエン分散液を、基体としてガラス基板を用い、その上に滴下し、ドクターブレード法によって、空気下において、前駆体膜の製膜を行った。シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物に対する、有機分散媒としてのトルエン量は、ドクターブレード法によって形成する膜の厚さによって、適宜調製した。シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の膜は、溶媒のトルエンを乾燥除去後、加熱処理およびレーザー照射用の前駆体膜として用いた。   A toluene dispersion of the silicon fine particle germanium resin composition was dropped on a glass substrate as a substrate, and a precursor film was formed under air by a doctor blade method. The amount of toluene as the organic dispersion medium for the silicon fine particle germanium resin composition was appropriately adjusted according to the thickness of the film formed by the doctor blade method. The silicon fine particle germanium resin composition film was used as a precursor film for heat treatment and laser irradiation after drying and removing toluene as a solvent.

シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物のトルエン分散液から作製した前駆体膜の比較試料として、トルエン分散媒とともにn型シリコンを乳鉢で粉砕して、基体としてガラス基板を用い、その上に滴下し、乾燥することによって、ゲルマニウム樹脂を含まない塗布膜の作製を行った。この塗布膜は、シリコン微粒子を被覆し粘着する樹脂が存在しないため、塗布膜基板への少しの衝撃で、容易に剥離してしまうものであった。   As a comparative sample of a precursor film prepared from a toluene dispersion of a silicon fine particle germanium resin composition, n-type silicon is pulverized in a mortar together with a toluene dispersion medium, a glass substrate is used as a substrate, and the resultant is dropped on the glass substrate and dried. As a result, a coating film containing no germanium resin was prepared. This coating film was easily peeled off with a slight impact on the coating film substrate because there was no resin that covered and adhered silicon fine particles.

図2(a)および(b)に、それぞれシリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜、およびシリコン微粒子の塗布膜の共焦点レーザー顕微鏡写真を示す。図2(b)に示すシリコン微粒子の塗布膜の写真から、数μmから十数μmまでの大きさの分布を有するマイクロメートルのサイズのシリコン微粒子が、上記の粉砕法によって形成されていることが示された。これに対して、図2(a)に示すシリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜の写真においては、図2(b)で見られる10μm前後の大きさのシリコン微粒子が観察されなかった。これは、シリコン微粒子の表面を、黒色で粘性の高い液体状であるゲルマニウム樹脂が均一に被覆しているためである。   2A and 2B show confocal laser micrographs of the silicon fine particle germanium resin composition film and the silicon fine particle coating film, respectively. From the photograph of the silicon fine particle coating film shown in FIG. 2 (b), it is found that silicon fine particles having a micrometer size having a size distribution of several μm to several tens of μm are formed by the above-described pulverization method. Indicated. On the other hand, in the photograph of the silicon fine particle germanium resin composition film shown in FIG. 2A, silicon fine particles having a size of about 10 μm as seen in FIG. 2B were not observed. This is because the surface of the silicon fine particles is uniformly covered with black and highly viscous germanium resin.

[比較例1]
比較試料として、平均粒径50nmのシリコンナノパウダー(Aldrich、レーザー熱分解により製造された結晶性のシリコンナノ粒子)とゲルマニウム樹脂との組成物膜の形成を行った。Siナノ粒子0.4gを、分散媒としてのゲルマニウム樹脂0.1g(シリコンに対して20wt%)、有機分散媒としてのトルエン溶媒とともに、Ar雰囲気下で混合してサンプル管に封入し、超音波照射により、シリコンナノ粒子ゲルマニウム樹脂組成物を調製した。シリコンナノ粒子ゲルマニウム樹脂組成物のトルエン溶液を、基体としてガラス基板を用い、その上に滴下し、ドクターブレード法によって、製膜を行った。図3は、シリコンナノ粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜の共焦点レーザー顕微鏡写真である。写真に示されるように、シリコンナノ粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜では、トルエンの揮発とともに、膜に亀裂が生じることが観察された。これは、Siに対して、20wt%のゲルマニウム樹脂では、シリコンナノ粒子の表面を十分に被覆して、シリコンナノ粒子間に粘着性を付与することができないためである。
[Comparative Example 1]
As a comparative sample, a composition film of silicon nanopowder (Aldrich, crystalline silicon nanoparticles produced by laser pyrolysis) having an average particle diameter of 50 nm and germanium resin was formed. 0.4 g of Si nanoparticles are mixed in an Ar atmosphere together with 0.1 g of germanium resin (20 wt% relative to silicon) as a dispersion medium and a toluene solvent as an organic dispersion medium, and sealed in a sample tube. A silicon nanoparticle germanium resin composition was prepared by irradiation. A toluene solution of the silicon nanoparticle germanium resin composition was dropped on a glass substrate as a substrate, and a film was formed by a doctor blade method. FIG. 3 is a confocal laser micrograph of the silicon nanoparticle germanium resin composition film. As shown in the photograph, in the silicon nanoparticle germanium resin composition film, it was observed that cracking occurred in the film with the volatilization of toluene. This is because 20 wt% germanium resin with respect to Si cannot sufficiently cover the surface of the silicon nanoparticles and impart adhesiveness between the silicon nanoparticles.

そこで、Siに対して200wt%のゲルマニウム樹脂を添加した組成物を調製して、同様な膜形成と共焦点レーザー顕微鏡観察とを行ったが、やはり、塗布膜に亀裂の発生が観察された。これらの結果から、マイクロメートルのサイズのシリコン微粒子に比べて、シリコンナノ粒子は、その表面積が非常に大きく、亀裂のない均質な塗布膜を得るためには、多量の樹脂の添加が必要になることが示された。シリコンナノ粒子において、添加する樹脂が多量に必要であることは、焼成後に均質なシリコン半導体膜を得るためには、好ましくない。   Therefore, a composition in which 200 wt% germanium resin was added to Si was prepared, and similar film formation and confocal laser microscope observation were performed. However, cracks were also observed in the coating film. From these results, silicon nanoparticles have a very large surface area compared to micrometer-sized silicon fine particles, and a large amount of resin is required to obtain a uniform coating film without cracks. It was shown that. In silicon nanoparticles, it is not preferable to add a large amount of resin to obtain a homogeneous silicon semiconductor film after firing.

図4は、本発明の実施の形態の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜を前駆体として、その焼成やレーザー光照射によって、ゲルマニウム樹脂がシリコン微粒子の融着剤として作用し、シリコンの連続相からなる膜が形成される過程の模式図である。図4Aの、焼成やレーザー光照射前の状態において、ゲルマニウム樹脂はSi微粒子を空隙なく被覆し、Si微粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜を形成している。これは、実施例1の図2(a)の共焦点レーザー顕微鏡写真によって示される。ゲルマニウム樹脂が存在しない場合や、平均粒径が50nmのシリコンナノ粒子ゲルマニウム樹脂組成物の場合には、それぞれ、図2(b)および図3の共焦点レーザー顕微鏡写真で示されるように、空隙のある膜構造となってしまい、以下に述べる比較例中で示すように、レーザー照射後の膜は、不均一な構造のものとなってしまった。図4Bは、SiGe合金化が起こらないような、加熱温度が比較的低い場合に形成される構造である。これは、以下の実施例中では、例えば、実施例8の電気炉を用いた250℃加熱の場合に該当する。この状態では、ゲルマニウム樹脂は無機ゲルマニウムに変換されていおり、この膜は溶媒洗浄により除去されない。これに対して、図4Aの状態では、ゲルマニウム樹脂は溶媒に可溶性であり、その組成物膜は溶媒洗浄によって除去される。このような溶媒に対する除去性の違いを利用することによって、本発明の実施形態の半導体膜のパターン形成を、レーザー照射における、レーザー光の照射、未照射によって、達成している。図4Cは、SiGe合金化が起こる温度で形成される構造であり、シリコン微粒子表面層のシリコンと無機ゲルマニウムとの間での、SiGe合金の形成によって、シリコン微粒子間は結着される。図4Dに示すように、さらなるSiGe合金形成の進行によってシリコン微粒子間で融着が起こり、シリコン連続相からなる膜が形成される。以下の実施例から、図4で模式的に示すような、ゲルマニウム樹脂によるシリコン微粒子の融着現象が起こっていることを示す。   FIG. 4 shows the silicon fine particle germanium resin composition film of the embodiment of the present invention as a precursor, and the germanium resin acts as a fusing agent for the silicon fine particles by firing or laser light irradiation. It is a schematic diagram of a process in which a film is formed. In the state before firing or laser light irradiation in FIG. 4A, the germanium resin coats the Si fine particles without voids to form a Si fine particle germanium resin composition film. This is shown by the confocal laser micrograph of FIG. In the case of no germanium resin or a silicon nanoparticle germanium resin composition having an average particle size of 50 nm, as shown in the confocal laser micrographs of FIGS. 2 (b) and 3, respectively, As shown in a comparative example described below, the film after laser irradiation has a non-uniform structure. FIG. 4B is a structure formed when the heating temperature is relatively low so that SiGe alloying does not occur. This corresponds to, for example, the case of 250 ° C. heating using the electric furnace of Example 8 in the following examples. In this state, the germanium resin is converted to inorganic germanium, and this film is not removed by solvent washing. In contrast, in the state of FIG. 4A, the germanium resin is soluble in the solvent, and the composition film is removed by solvent washing. By utilizing such a difference in removability with respect to the solvent, pattern formation of the semiconductor film according to the embodiment of the present invention is achieved by laser irradiation and non-irradiation in laser irradiation. FIG. 4C shows a structure formed at a temperature at which SiGe alloying occurs, and the silicon fine particles are bound by the formation of the SiGe alloy between silicon and inorganic germanium on the silicon fine particle surface layer. As shown in FIG. 4D, as the further SiGe alloy formation proceeds, fusion occurs between the silicon fine particles, and a film composed of a silicon continuous phase is formed. From the following examples, it is shown that the fusing phenomenon of silicon fine particles by germanium resin occurs as schematically shown in FIG.

実施例1で作製した、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜を用いて、図1に示す装置によってレーザー照射を、空気下で行った。レーザー光照射条件は、対物レンズ:x20(N.A.0.32)、入射レーザー光パワー:1W、レーザー光走査条件は、x:4000μm、y:1000μm、y方向走査線間隔:10μm、走査速度:4000μm/sであった。レーザー光照射後、トルエン溶媒を用いて、未照射部の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜の除去を行った。   Using the silicon fine particle germanium resin composition film prepared in Example 1, laser irradiation was performed in the air using the apparatus shown in FIG. Laser light irradiation conditions are: objective lens: x20 (NA 0.32), incident laser light power: 1 W, laser light scanning conditions: x: 4000 μm, y: 1000 μm, y-direction scanning line interval: 10 μm, scanning Speed: 4000 μm / s. After the laser beam irradiation, the silicon fine particle germanium resin composition film in the unirradiated part was removed using a toluene solvent.

図5は、3D共焦点レーザー顕微鏡の測定結果である。図5(a)、(b)および(c)は、それぞれ、共焦点顕微鏡写真、3次元図、膜断面図である。図5(a)において、上部が、レーザー光照射されたシリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の膜表面、下部が、トルエン溶媒を用いて未照射部を除去したガラス基板表面、である。図5(b)の3次元図には、ガラス基板上の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物のレーザー照射膜の立体像が、示されている。図5(c)の断面図から、膜厚は約15μmであるとがわかる。図5(b)および(c)から、空気下でのレーザー照射膜では、膜表面の荒れが生じることが観察された。空気下でのレーザー照射においては、酸素により、シリコン微粒子を被覆するゲルマニウム樹脂の酸化反応を伴う熱分解が急激に起こり、それが膜表面の荒れを引き起こした。   FIG. 5 is a measurement result of a 3D confocal laser microscope. 5A, 5B, and 5C are a confocal micrograph, a three-dimensional view, and a film cross-sectional view, respectively. In FIG. 5A, the upper part is the film surface of the silicon fine particle germanium resin composition irradiated with the laser beam, and the lower part is the glass substrate surface from which the unirradiated part is removed using a toluene solvent. The three-dimensional view of FIG. 5B shows a three-dimensional image of the laser irradiation film of the silicon fine particle germanium resin composition on the glass substrate. From the cross-sectional view of FIG. 5C, it can be seen that the film thickness is about 15 μm. 5 (b) and 5 (c), it was observed that the film surface was roughened in the laser irradiation film under air. In laser irradiation under air, thermal decomposition accompanied with oxidation reaction of germanium resin covering silicon fine particles occurred rapidly due to oxygen, which caused film surface roughness.

そこで、図1に示す装置において、対物レンズカバー13に、ガス導入管14からArガスを導入することによって、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜の、不活性雰囲気下でのレーザー照射を行った。レーザー光照射条件は、対物レンズ:x50(N.A.0.32)、入射レーザー光パワー:1W、レーザー光走査条件は、x:4000μm、y:1000μm、y方向走査線間隔:5μm、走査速度:4000μm/sであった。レーザー光照射後、トルエン溶媒を用いて、未照射部の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜の除去を行った。   Therefore, in the apparatus shown in FIG. 1, laser irradiation of the silicon fine particle germanium resin composition film was performed in an inert atmosphere by introducing Ar gas into the objective lens cover 13 from the gas introduction tube 14. Laser light irradiation conditions are: objective lens: x50 (NA 0.32), incident laser light power: 1 W, laser light scanning conditions: x: 4000 μm, y: 1000 μm, y-direction scanning line interval: 5 μm, scanning Speed: 4000 μm / s. After the laser beam irradiation, the silicon fine particle germanium resin composition film in the unirradiated part was removed using a toluene solvent.

図6は、Ar雰囲気下でレーザー照射した膜の、3D共焦点レーザー顕微鏡の測定結果である。図6(a)、(b)および(c)は、それぞれ、共焦点顕微鏡写真、3次元図、膜断面図である。図6(a)において、上部が、レーザー光照射されたシリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の膜表面、下部が、トルエン溶媒を用いて未照射部を除去したガラス基板表面、である。図6(b)の3次元図には、ガラス基板上の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物のレーザー照射膜の立体像が、示されている。図6(c)の断面図から、膜厚は約14μmであるとがわかる。図6(a)で示されるように、Ar雰囲気下でのレーザー照射膜の表面は、空気下でのそれと比較して、荒れがなく平滑なものとなった。Iの部位には、シリコン微粒子は観察されず、完全に溶融・結着してシリコンの連続相となっていることが、図6(a)および(b)から示される。この状態は、図4Dで模式的に示されるものである。この結果は、ゲルマニウム樹脂が、シリコン微粒子の融着剤として効果的に作用することを示す。   FIG. 6 is a measurement result of a film irradiated with a laser in an Ar atmosphere using a 3D confocal laser microscope. 6A, 6B, and 6C are a confocal micrograph, a three-dimensional view, and a film cross-sectional view, respectively. In FIG. 6A, the upper part is the film surface of the silicon fine particle germanium resin composition irradiated with the laser beam, and the lower part is the glass substrate surface from which the non-irradiated part is removed using a toluene solvent. The three-dimensional view of FIG. 6B shows a three-dimensional image of the laser irradiation film of the silicon fine particle germanium resin composition on the glass substrate. From the cross-sectional view of FIG. 6C, it can be seen that the film thickness is about 14 μm. As shown in FIG. 6A, the surface of the laser-irradiated film in the Ar atmosphere was smooth and smooth compared to that in the air. 6A and 6B show that silicon fine particles are not observed in the portion I, and are completely melted and bound to form a continuous phase of silicon. This state is schematically shown in FIG. 4D. This result shows that germanium resin acts effectively as a fusing agent for silicon fine particles.

図6(a)において、Iで示される部位は、レーザー光照射部であり、IIで示される部位は、レーザー未照射部であるものの、トルエン溶媒処理によっても除去されずに残存した部分である。IとIIの境界に見える白色のラインが、レーザー光照射の最下端となる。除去されずに残存するのは、レーザー照射部からの伝熱により焼成が起こったためである。IIの状態は、図4Bで模式的に示されるものである。   In FIG. 6 (a), the site indicated by I is a laser beam irradiated part, and the site indicated by II is a part that has not been removed by the toluene solvent treatment, although it is a laser non-irradiated part. . The white line visible at the boundary between I and II is the lowest end of the laser light irradiation. The reason why it remains without being removed is that firing has occurred due to heat transfer from the laser irradiation section. The state II is shown schematically in FIG. 4B.

[比較例2]
レーザー照射膜の比較例として、実施例1で作製したゲルマニウム樹脂を添加していないシリコン微粒子の塗布膜のレーザー照射を、図1に示す装置によって、Ar雰囲気下で行った。レーザー光照射条件は、対物レンズ:x50(N.A.0.32)、入射レーザー光パワー:1W、レーザー光走査条件は、x:4000μm、y:1000μm、y方向走査線間隔:5μm、走査速度:4000μm/sであった。レーザー光照射後、トルエン溶媒中、超音波を数秒照射することによって、未照射部の、シリコン微粒子の除去を行った。図7は、レーザー照射した膜の、3D共焦点レーザー顕微鏡の測定結果である。図7(a)、(b)および(c)は、それぞれ、共焦点顕微鏡写真、3次元図、膜断面図である。図7(a)において、上部が、レーザー光照射されたシリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の膜表面、下部が、トルエン溶媒を用いて未照射部を除去したガラス基板表面、である。図7(b)の3次元図には、ガラス基板上の、シリコン微粒子のレーザー照射膜の立体像が、示されている。図7に示されるように、ゲルマニウム樹脂が存在しない場合には、非常に不均一な構造の膜となり、数十μmの大きさの粒塊と露出したガラス基板表面が観察された。これは、レーザー照射によって溶融したシリコン微粒子が、前駆体膜においてより空隙の少ないシリコン微粒子との間で表面張力によって凝集し、不均一な粒塊状の構造を作るためである。これに対して、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の場合には、図4および図5に示されるように、シリコン微粒子の溶融によって、均質な連続相が形成されている。これは、図4で模式的に示されるように、シリコン微粒子間に存在するゲルマニウム樹脂が、レーザー照射によって、熱分解を伴い無機ゲルマニウム化し、シリコン微粒子とSiGe合金を形成し、それが融着剤として働き、シリコンの連続相を形成するためである。
[Comparative Example 2]
As a comparative example of the laser irradiation film, laser irradiation of the silicon fine particle coating film to which the germanium resin prepared in Example 1 was not added was performed in an Ar atmosphere by the apparatus shown in FIG. Laser light irradiation conditions are: objective lens: x50 (NA 0.32), incident laser light power: 1 W, laser light scanning conditions: x: 4000 μm, y: 1000 μm, y-direction scanning line interval: 5 μm, scanning Speed: 4000 μm / s. After the laser light irradiation, the silicon fine particles were removed from the unirradiated part by irradiating with ultrasonic waves for several seconds in a toluene solvent. FIG. 7 is a measurement result of a 3D confocal laser microscope of the laser irradiated film. 7A, 7B, and 7C are a confocal micrograph, a three-dimensional view, and a film cross-sectional view, respectively. In FIG. 7A, the upper part is the film surface of the silicon fine particle germanium resin composition irradiated with the laser beam, and the lower part is the glass substrate surface from which the non-irradiated part is removed using a toluene solvent. In the three-dimensional view of FIG. 7B, a three-dimensional image of a laser irradiation film of silicon fine particles on a glass substrate is shown. As shown in FIG. 7, in the absence of germanium resin, a film with a very non-uniform structure was formed, and a lump having a size of several tens of μm and an exposed glass substrate surface were observed. This is because the silicon fine particles melted by the laser irradiation aggregate with the silicon fine particles having fewer voids in the precursor film due to the surface tension to form a non-uniform particle-like structure. In contrast, in the case of the silicon fine particle germanium resin composition, as shown in FIGS. 4 and 5, a homogeneous continuous phase is formed by melting of the silicon fine particles. As schematically shown in FIG. 4, the germanium resin present between the silicon fine particles is converted into inorganic germanium with thermal decomposition by laser irradiation to form silicon fine particles and a SiGe alloy, which is a fusion agent. This is to form a continuous phase of silicon.

[比較例3]
レーザー照射膜の比較例として、比較例1で作製したシリコンナノ粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜のレーザー照射を、図1に示す装置によって、Ar雰囲気下で行った。レーザー光照射条件は、対物レンズ:x50(N.A.0.32)、入射レーザー光パワー:1W、レーザー光走査条件は、x:4000μm、y:1000μm、y方向走査線間隔:5μm、走査速度:4000μm/sであった。レーザー光照射後、トルエン溶媒中、未照射部の、シリコンナノ粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜の除去を行った。図8は、レーザー照射した膜の、3D共焦点レーザー顕微鏡の測定結果である。図8(a)、(b)および(c)は、それぞれ、共焦点顕微鏡写真、3次元図、膜断面図である。図8(a)において、上部が、レーザー光照射されたシリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の膜表面、下部が、トルエン溶媒を用いて未照射部を除去したガラス基板表面、である。図8(b)の3次元図には、ガラス基板上の、シリコンナノ粒子ゲルマニウム樹脂組成物のレーザー照射膜の立体像が、示されている。図8に示されるように、シリコンナノ粒子の場合には、ゲルマニウム樹脂が存在しても、非常に不均一な構造の膜となり、数十μmの大きさの粒塊と露出したガラス基板表面が観察された。これは、マイクロメートルサイズのシリコン微粒子に比べて、シリコンナノ粒子の表面積が非常に大きく、Siに対して分散媒として用いた、20wt%のゲルマニウム樹脂では、シリコンナノ粒子の表面を被覆して、シリコンナノ粒子間に結着性を付与することができないためである。このため、レーザー照射によって溶融したシリコン微粒子が、表面張力によって凝集し、不均一な粒塊状の構造が形成された。
[Comparative Example 3]
As a comparative example of the laser irradiation film, laser irradiation of the silicon nanoparticle germanium resin composition film prepared in Comparative Example 1 was performed in an Ar atmosphere by the apparatus shown in FIG. Laser light irradiation conditions are: objective lens: x50 (NA 0.32), incident laser light power: 1 W, laser light scanning conditions: x: 4000 μm, y: 1000 μm, y-direction scanning line interval: 5 μm, scanning Speed: 4000 μm / s. After the laser light irradiation, the silicon nanoparticle germanium resin composition film in the unirradiated part in the toluene solvent was removed. FIG. 8 is a measurement result of a 3D confocal laser microscope of the film irradiated with the laser. 8A, 8B, and 8C are a confocal micrograph, a three-dimensional view, and a film cross-sectional view, respectively. In FIG. 8A, the upper part is the film surface of the silicon fine particle germanium resin composition irradiated with the laser beam, and the lower part is the glass substrate surface from which the non-irradiated part is removed using a toluene solvent. In the three-dimensional view of FIG. 8B, a three-dimensional image of the laser irradiation film of the silicon nanoparticle germanium resin composition on the glass substrate is shown. As shown in FIG. 8, in the case of silicon nanoparticles, even if germanium resin is present, a film with a very non-uniform structure is formed, and a lump of a size of several tens of μm and an exposed glass substrate surface are formed. Observed. This is because the surface area of silicon nanoparticles is very large compared to silicon microparticles of micrometer size, and 20 wt% germanium resin used as a dispersion medium for Si covers the surface of silicon nanoparticles, This is because the binding property cannot be imparted between the silicon nanoparticles. For this reason, the silicon fine particles melted by the laser irradiation were aggregated by the surface tension, and a non-uniform grain structure was formed.

実施例1で作製した、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜を用いて、図1に示す装置によってレーザー照射を、Ar雰囲気下で行った。レーザー光照射条件は、対物レンズ:x20(N.A.0.32)、入射レーザー光パワー:1W、レーザー光走査条件は、x:4000μm、y:1000μm、y方向走査線間隔:100μm、走査速度:400μm/sであった。レーザー光照射後、トルエン溶媒を用いて、未照射部の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜の除去を行った。   Using the silicon fine particle germanium resin composition film produced in Example 1, laser irradiation was performed in an Ar atmosphere by the apparatus shown in FIG. Laser light irradiation conditions are: objective lens: x20 (NA 0.32), incident laser light power: 1 W, laser light scanning conditions: x: 4000 μm, y: 1000 μm, y-direction scanning line interval: 100 μm, scanning Speed: 400 μm / s. After the laser beam irradiation, the silicon fine particle germanium resin composition film in the unirradiated part was removed using a toluene solvent.

図9は、3D共焦点レーザー顕微鏡の測定結果である。図9(a)、(b)および(c)は、それぞれ、共焦点顕微鏡写真、3次元図、膜断面図である。図9(a)において、上部が、レーザー光照射されたシリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の膜表面、下部が、トルエン溶媒を用いて未照射部を除去したガラス基板表面、である。図9(b)の3次元図には、ガラス基板上の、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物のレーザー照射膜の立体像が、示されている。   FIG. 9 shows the measurement results of a 3D confocal laser microscope. FIGS. 9A, 9B, and 9C are a confocal micrograph, a three-dimensional view, and a film cross-sectional view, respectively. In FIG. 9A, the upper part is the film surface of the silicon fine particle germanium resin composition irradiated with the laser beam, and the lower part is the glass substrate surface from which the unirradiated part is removed using a toluene solvent. In the three-dimensional view of FIG. 9B, a three-dimensional image of the laser irradiation film of the silicon fine particle germanium resin composition on the glass substrate is shown.

図9(a)において、Iで示される部位は、レーザー光照射部であり、IIおよびIIIで示される部位は、レーザー未照射部であるものの、トルエン溶媒処理によっても除去されずに残存した部分である。レーザー未照射であるにも関わらず、IIおよびIIIの部分が除去されずに残存するのは、レーザー照射部からの伝熱による焼成が起こったためである。以下の実施例7での顕微ラマンスペクトルによる構造解析によって実証されるが、IIの部位は、図4Cで模式的に示される構造に対応し、IIIの部位は図4Bで模式的に示される構造に対応する。   In FIG. 9 (a), the part indicated by I is a laser light irradiation part, and the part indicated by II and III is a laser non-irradiation part, but remains without being removed by the toluene solvent treatment. It is. The reason that the portions II and III remain without being removed even though the laser has not been irradiated is that firing by heat transfer from the laser irradiation portion has occurred. As demonstrated by structural analysis by microscopic Raman spectrum in Example 7 below, the site of II corresponds to the structure schematically shown in FIG. 4C, and the site of III is the structure schematically shown in FIG. 4B. Corresponding to

図10は、実施例2で作成した、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の、空気下での、レーザー照射膜パターンの顕微ラマンスペクトルである。520cm−1のシャープなバンドは、多結晶シリコン(pc−Si)に帰属されるものである。 FIG. 10 is a microscopic Raman spectrum of the laser irradiation film pattern of the silicon fine particle germanium resin composition prepared in Example 2 under air. A sharp band of 520 cm −1 is attributed to polycrystalline silicon (pc-Si).

図11は、実施例2で作成した、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の、Ar雰囲気下での、レーザー照射膜パターンの顕微ラマンスペクトルである。図11(a)および(b)は、それぞれ、図6におけるIおよびIIの部位における、顕微ラマンスペクトルである。図11(a)において、520cm−1のシャープなバンドは、多結晶シリコン(pcーSi)に帰属されるものである。それに加えて470cm−1付近にアモルファスシリコン(a−Si)に、400cm−1付近に多結晶SiGe合金(pc−SiGe)に帰属されるラマンバンドが、わずかに現れている。この状態は、図4Dで模式的に示される構造に対応する。a−Siのバンドの形成は、SiGe合金形成に伴って、シリコン微粒子の溶融が起こることを示すものである。これに対して、レーザー未照射部であるものの、レーザー照射部からの伝熱により焼成が起こるIIの部位の顕微ラマンスペクトルの図11(b)では、304cm−1に多結晶ゲルマニウム(pc−Ge)に帰属されるバンドが顕著に観測された。しかし、400cm−1付近のpc−SiGeのバンドは、観測されなかった。それは、走査速度4000μm/sでのレーザー照射条件下での、未照射部への伝熱による焼成では、SiGe合金を形成するのに十分な加熱が起こらないためである。この状態は、図4Bで模式的に示される構造に対応する。 FIG. 11 is a microscopic Raman spectrum of the laser irradiation film pattern of the silicon fine particle germanium resin composition prepared in Example 2 under an Ar atmosphere. FIGS. 11A and 11B are microscopic Raman spectra at the sites I and II in FIG. 6, respectively. In FIG. 11A, a sharp band of 520 cm −1 is attributed to polycrystalline silicon (pc-Si). Amorphous silicon in the vicinity of 470 cm -1 in addition to (a-Si), Raman bands attributed to the polycrystalline SiGe alloy (pc-SiGe) in the vicinity of 400 cm -1 has slightly appeared. This state corresponds to the structure schematically shown in FIG. 4D. Formation of the a-Si band indicates that silicon fine particles are melted as the SiGe alloy is formed. On the other hand, in FIG. 11 (b) of the microscopic Raman spectrum of the portion II where firing is caused by heat transfer from the laser irradiated portion although it is a laser non-irradiated portion, polycrystalline germanium (pc-Ge) is present at 304 cm −1. ) Was remarkably observed. However, no pc-SiGe band around 400 cm −1 was observed. This is because the heating by heat transfer to the unirradiated part under the laser irradiation condition at a scanning speed of 4000 μm / s does not cause sufficient heating to form the SiGe alloy. This state corresponds to the structure schematically shown in FIG. 4B.

図11(a)の、レーザー照射部の顕微ラマンスペクトルにおいて、pc−Geのバンドが観測されないのは、SiGe合金の形成を経て、ゲルマニウムがシリコンのバルク層にまで拡散していることを示すものである。ゲルマニウム樹脂が無機化した場合、20wt%のゲルマニウム樹脂を含む組成物の場合、SiとGeの重量比は約8:1であり、SiとGeの元素比では20:1となる。シリコン微粒子の表面から内部まで均一にSiGe合金が形成された場合には、SiGe合金のSiに対するラマンバンドの強度比は、SiとGeの元素比から考えて、かなり小さなものになる。これは、図11(a)のラマンスペクトルの結果と合致する。実施例3および6の結果からも、ゲルマニウム樹脂は、シリコン微粒子の融着剤として作用し、シリコン微粒子からシリコンの連続相からなる膜を形成するのに効果的であり、添加する量を少なくすることによって、ゲルマニウム添加の影響の小さな、シリコン膜を形成することができることが示唆される。   In the microscopic Raman spectrum of the laser irradiation part of FIG. 11A, the fact that no pc-Ge band is observed indicates that germanium has diffused into the silicon bulk layer through the formation of the SiGe alloy. It is. When the germanium resin is mineralized, in the case of a composition containing 20 wt% germanium resin, the weight ratio of Si and Ge is about 8: 1, and the element ratio of Si and Ge is 20: 1. When the SiGe alloy is uniformly formed from the surface to the inside of the silicon fine particles, the intensity ratio of the Raman band to Si of the SiGe alloy becomes considerably small considering the element ratio of Si and Ge. This agrees with the result of the Raman spectrum of FIG. Also from the results of Examples 3 and 6, the germanium resin acts as a fusing agent for silicon fine particles, and is effective in forming a film composed of a continuous phase of silicon from silicon fine particles, and the amount to be added is reduced. This suggests that a silicon film having a small influence of germanium addition can be formed.

これに対して、図11(b)の、レーザー照射部からの伝熱により焼成が起こったIIの部位においては、ゲルマニウムが、完全には溶融しきれていないシリコン微粒子表面に偏在し、強度の高いpc−Geのバンドが観測された。この状態は、図4Bで模式的に示される構造に対応する。   On the other hand, germanium is unevenly distributed on the surface of the silicon fine particles that are not completely melted in the portion II in FIG. A high pc-Ge band was observed. This state corresponds to the structure schematically shown in FIG. 4B.

図12は、実施例4で作成した、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の、Ar雰囲気下での、レーザー照射膜パターンの顕微ラマンスペクトルである。図12(a)、(b)および(c)は、それぞれ、図9におけるI、II、およびIIIの部位における、顕微ラマンスペクトルである。図12(a)において、520cm−1のシャープなバンドは、多結晶シリコン(pcーSi)に帰属されるものである。それに加えて470cm−1付近にアモルファスシリコン(a−Si)に、400cm−1付近に多結晶SiGe合金(pc−SiGe)に帰属されるラマンバンドが、わずかに現れている。この状態は、図4Dで模式的に示される構造に対応する。 FIG. 12 is a microscopic Raman spectrum of the laser irradiation film pattern of the silicon fine particle germanium resin composition prepared in Example 4 under an Ar atmosphere. FIGS. 12A, 12B, and 12C are microscopic Raman spectra at portions I, II, and III in FIG. 9, respectively. In FIG. 12A, a sharp band of 520 cm −1 is attributed to polycrystalline silicon (pc-Si). Amorphous silicon in the vicinity of 470 cm -1 in addition to (a-Si), Raman bands attributed to the polycrystalline SiGe alloy (pc-SiGe) in the vicinity of 400 cm -1 has slightly appeared. This state corresponds to the structure schematically shown in FIG. 4D.

これに対して、レーザー未照射部であるものの、レーザー照射部からの伝熱により焼成が起こるIIの部位の顕微ラマンスペクトルの図12(b)では、406cm−1にpc−SiGeに、304cm−1にpc−Geに帰属されるバンドが顕著に観測された。この場合のレーザー光の走査速度は、400μm/sであり、実施例6の場合の4000μm/sより一桁低く、そのため伝熱による加熱が起こりやすい条件となっている。IIの部位において、Iの部位に比べて、pc−SiGeのバンドが顕著に観測されるのは、IIの部位の加熱温度がIの部位よりも低く、ゲルマニウムのシリコンのバルク層への拡散が起こらず、Si層表面にpc−SiGeが偏在するためである。この状態は、図4Cで模式的に示される構造に対応する。 On the other hand, in FIG. 12 (b) of the microscopic Raman spectrum of the portion II where firing is caused by heat transfer from the laser irradiated portion although it is an unirradiated portion of the laser, it is 406 cm −1 to pc-SiGe and 304 cm −. In 1 , a band attributed to pc-Ge was remarkably observed. The scanning speed of the laser beam in this case is 400 μm / s, which is one order of magnitude lower than 4000 μm / s in the case of Example 6, so that heating by heat transfer is likely to occur. In the region of II, the band of pc-SiGe is remarkably observed compared with the region of I. The heating temperature of the region of II is lower than that of the region of I, and the diffusion of germanium into the silicon bulk layer is This is because pc-SiGe is unevenly distributed on the surface of the Si layer. This state corresponds to the structure schematically shown in FIG. 4C.

レーザー照射部位Iから、さらに離れたIIIの部位の顕微ラマンスペクトルの図12(c)においては、pc−SiGeのバンドが消失している。これは、レーザー照射部から離れたIIIの部位では、伝熱が不十分で、SiGe合金を形成するのに十分な加熱が起こらないためである。この状態は、図4Bで模式的に示される構造に対応する。   In FIG. 12C of the microscopic Raman spectrum of the region III further away from the laser irradiation region I, the pc-SiGe band disappears. This is because heat transfer is insufficient at the part III away from the laser irradiation part, and sufficient heating does not occur to form the SiGe alloy. This state corresponds to the structure schematically shown in FIG. 4B.

図13(a)、(b)および(c)には、実施例1で作成したシリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物の、焼成前膜、真空下で250℃電気炉焼成した膜、および真空下で900℃電気炉焼成した膜の顕微ラマンスペクトルを、それぞれ示した。焼成前膜では現れていないpc−Geに帰属されるバンドが、250℃焼成膜では現れている。この状態は、図4Bで模式的に示される構造に対応する。   13 (a), (b) and (c) show a pre-firing film, a film fired in an electric furnace at 250 ° C. under vacuum, and 900 under vacuum in the silicon fine particle germanium resin composition prepared in Example 1. The microscopic Raman spectra of the films fired in the electric furnace at 0 ° C. are shown. A band attributed to pc-Ge that does not appear in the pre-fired film appears in the 250 ° C. fired film. This state corresponds to the structure schematically shown in FIG. 4B.

900℃焼成膜では、300cm−1付近のpc−Ge、400cm−1付近のpc−SiGeのバンドに加えて、490cm−1付近に、a−Siに帰属されるバンドの肩が現れている。シリコンの融点が1410℃であることから考えて、このようなa−Siの生成は、SiGe合金が形成されることに伴い起こる現象である。ゲルマニウムの融点は、942℃であるが、ゲルマニウムの融点付近温度での加熱によって、ゲルマニウム樹脂で被覆されたシリコン微粒子の表面層のSiが、SiGe合金形成を伴って溶融することが示唆される。すなわち、本発明で、分散媒として用いたゲルマニウム樹脂は、SiGe合金形成を伴ってSiの溶融を促進し、Siの融点より低温でのシリコン微粒子の溶融および結着を可能とする、シリコン微粒子の融着剤として作用する物質である。 The 900 ° C. fired film, in addition to the pc-Ge, the band of the pc-SiGe around 400 cm -1 in the vicinity of 300 cm -1, around 490 cm -1, bands shoulder has appeared to be attributable to a-Si. Considering that the melting point of silicon is 1410 ° C., the generation of such a-Si is a phenomenon that occurs when a SiGe alloy is formed. Although the melting point of germanium is 942 ° C., it is suggested that Si in the surface layer of silicon fine particles coated with germanium resin is melted with the formation of SiGe alloy by heating at a temperature near the melting point of germanium. That is, the germanium resin used as a dispersion medium in the present invention promotes the melting of Si with the formation of a SiGe alloy, and enables the melting and binding of silicon fine particles at a temperature lower than the melting point of Si. It is a substance that acts as a fusing agent.

図14(a)は、実施例3で作成した、Ar雰囲気下でのレーザー照射膜パターンの共焦点レーザー顕微鏡写真であり、その膜パターンの電流−電圧特性を図14(b)に示した。膜パターンへInGa合金を塗布し、オーミック接触を形成して、電流−電圧特性の測定を行った。電流−電圧特性の傾きからの抵抗値と、測定サンプル形状から、抵抗率は、867Ωcmと算出された。用いたバルクのn−Si単結晶の抵抗率は、2Ωcmであるので、粉砕による微粒子化、シリコン微粒子ゲルマニウム樹脂組成物膜形成、およびレーザー照射による膜パターン形成によって、抵抗率が増加したことになる。これは、今回の測定試料は、厚さが14μmの膜であり、バルクの単結晶シリコン基板に比べて、膜表面の効果が顕著に影響してくることが原因している。レーザー照射における雰囲気の効果、たとえば、Arガス希釈水素ガス等の使用による、半導体膜表面のパッシベーションは、電気物性向上のための手法の一つである。   FIG. 14A is a confocal laser micrograph of the laser irradiation film pattern created in Example 3 under an Ar atmosphere. The current-voltage characteristics of the film pattern are shown in FIG. 14B. An InGa alloy was applied to the film pattern to form an ohmic contact, and current-voltage characteristics were measured. From the resistance value from the slope of the current-voltage characteristic and the shape of the measurement sample, the resistivity was calculated to be 867 Ωcm. Since the resistivity of the bulk n-Si single crystal used was 2 Ωcm, the resistivity was increased by forming fine particles by pulverization, forming a silicon fine particle germanium resin composition film, and forming a film pattern by laser irradiation. . This is because the measurement sample this time is a film having a thickness of 14 μm, and the effect of the film surface is significantly affected as compared with a bulk single crystal silicon substrate. The effect of the atmosphere in laser irradiation, for example, passivation of the semiconductor film surface by using Ar gas diluted hydrogen gas or the like is one of the techniques for improving electrical properties.

図15は、実施例3で作成した膜パターンのパルス光照射下での電流−電圧特性である。膜パターンへInGa合金を塗布し、オーミック接触を形成して、電流−電圧特性の測定を行った。水銀キセノンランプからの光(62mW/cm)を電磁シャッターの開閉によってパルス化し、5秒間隔のオン−オフ照射下のI−V特性の測定を行った。パルス光照射により、良好なレスポンスで光電流が観測された。これにより、半導体材料に特有の、光導電性を確認することができた。 FIG. 15 shows current-voltage characteristics of the film pattern created in Example 3 under pulsed light irradiation. An InGa alloy was applied to the film pattern to form an ohmic contact, and current-voltage characteristics were measured. Light (62 mW / cm 2 ) from a mercury xenon lamp was pulsed by opening and closing an electromagnetic shutter, and the IV characteristics under on-off irradiation at intervals of 5 seconds were measured. Photocurrent was observed with good response by irradiation with pulsed light. Thereby, the photoconductivity peculiar to a semiconductor material was able to be confirmed.

11 光学顕微鏡
12 対物レンズ
13 対物レンズカバー
14 ガス導入管
15 基板
16 コンピューター
17 xyzステージ
18 電磁シャッター
19 CCDカメラ
20 シャッターコントローラー
21 ステージコントローラー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Optical microscope 12 Objective lens 13 Objective lens cover 14 Gas introduction tube 15 Board | substrate 16 Computer 17 xyz stage 18 Electromagnetic shutter 19 CCD camera 20 Shutter controller 21 Stage controller

Claims (6)

側鎖に有機置換基を有するゲルマニウム樹脂と、平均粒径が1μm以上のシリコン微粒子とを有機分散媒中で混合した分散液から製膜される組成物膜を、熱処理またはレーザー照射して得られることを、特徴とするシリコン−ゲルマニウム膜。   A composition film formed from a dispersion obtained by mixing a germanium resin having an organic substituent in the side chain and silicon fine particles having an average particle diameter of 1 μm or more in an organic dispersion medium is obtained by heat treatment or laser irradiation. A silicon-germanium film characterized by this. 四塩化ゲルマニウムを出発原料として合成した主鎖骨格が3次元状のGe−Ge結合から成り、側鎖に有機置換基を有するゲルマニウム樹脂が、シリコン粒子の表面を被覆するよう、前記ゲルマニウム樹脂と前記シリコン粒子とを混合粉砕し、該混合粉砕物を有機分散媒中で混合した組成物を製膜した後、熱処理またはレーザー照射することを、特徴とするシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法。   The main chain skeleton synthesized using germanium tetrachloride as a starting material is composed of a three-dimensional Ge—Ge bond, and the germanium resin having an organic substituent in the side chain covers the surface of the silicon particles and the germanium resin. A method for producing a silicon-germanium film, comprising mixing and pulverizing silicon particles, forming a composition obtained by mixing the mixed pulverized material in an organic dispersion medium, and then performing heat treatment or laser irradiation. 前記ゲルマニウム樹脂は、ガラス転移温度が室温以下であることを、特徴とする請求項2記載のシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法。   3. The method for producing a silicon-germanium film according to claim 2, wherein the germanium resin has a glass transition temperature of room temperature or lower. 前記ゲルマニウム樹脂と前記シリコン微粒子とを有機分散媒中で混合した前記組成物を、空気中で基板に塗布して製膜することを、特徴とする請求項2または3記載のシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法。   4. The silicon-germanium film according to claim 2, wherein the composition obtained by mixing the germanium resin and the silicon fine particles in an organic dispersion medium is applied to a substrate in the air to form a film. Production method. 前記ゲルマニウム樹脂で被覆した前記シリコン微粒子表面の前記ゲルマニウム樹脂の有機置換基を、加熱またはレーザー照射によって除去し、無機ゲルマニウムとシリコンとを合金化させることを、特徴とする請求項2、3または4記載のシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法。   5. The organic substituent of the germanium resin on the surface of the silicon fine particles coated with the germanium resin is removed by heating or laser irradiation, and inorganic germanium and silicon are alloyed. The manufacturing method of the silicon- germanium film | membrane of description. 前記レーザー照射工程で、レーザーの熱の影響がなかった個所を有機溶媒で洗浄除去することを、特徴とする請求項5記載のシリコン−ゲルマニウム膜の製造方法。
6. The method for producing a silicon-germanium film according to claim 5, wherein, in the laser irradiation step, a portion not affected by the heat of the laser is washed away with an organic solvent.
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