JP2013008942A - Material for passivation film formation for semiconductor substrate, passivation film for semiconductor substrate and manufacturing method thereof, and solar cell element and manufacturing method thereof - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a material for passivation film formation for a semiconductor substrate, allowing formation of a passivation film for a semiconductor substrate having an excellent passivation characteristic with a simple technique; and a passivation film for a semiconductor substrate formed using the material for passivation film formation for a semiconductor substrate and a manufacturing method thereof.SOLUTION: A material for passivation film formation for a semiconductor substrate comprises a polymeric compound having an anionic group or a cationic group. A passivation film 6 for a semiconductor substrate is manufactured by coating the above material for passivation film formation for a semiconductor substrate on a semiconductor substrate 1 to form a coating layer, which is then dried to give a coated film.

Description

本発明は、半導体基板用パッシベーション膜形成用材料、半導体基板用パッシベーション膜及びその製造方法、並びに太陽電池素子及びその製造方法に関する。   The present invention relates to a semiconductor substrate passivation film forming material, a semiconductor substrate passivation film and a manufacturing method thereof, a solar cell element and a manufacturing method thereof.

従来のシリコン太陽電池セルの製造工程について説明する。
まず、光閉じ込め効果を促して高効率化を図るよう、テクスチャー構造を形成したp型シリコン基板を準備し、続いてオキシ塩化リン(POCl)、窒素、酸素の混合ガス雰囲気において800℃〜900℃で数十分の処理を行って一様にn型拡散層を形成する。この従来の方法では、混合ガスを用いてリンの拡散を行うため、表面のみならず、側面、裏面にもn型拡散層が形成される。そのため、側面のn型拡散層を除去するためのサイドエッチングを行う。また、裏面のn型拡散層はp型拡散層へ変換する必要があり、裏面にアルミペーストを印刷し、これを焼成して、n型拡散層をp型拡散層にするのと同時に、オーミックコンタクトを得ている。
The manufacturing process of the conventional silicon solar cell will be described.
First, a p-type silicon substrate having a textured structure is prepared so as to promote the light confinement effect and increase the efficiency, and subsequently, 800 ° C. to 900 ° C. in a mixed gas atmosphere of phosphorus oxychloride (POCl 3 ), nitrogen, and oxygen. An n-type diffusion layer is uniformly formed by performing several tens of minutes at a temperature. In this conventional method, since phosphorus is diffused using a mixed gas, n-type diffusion layers are formed not only on the surface but also on the side surface and the back surface. Therefore, side etching is performed to remove the n-type diffusion layer on the side surface. Further, the back surface of the n-type diffusion layer must be converted into the p + -type diffusion layer, an aluminum paste is printed on the back, by firing this, the n-type diffusion layer at the same time as the p + -type diffusion layer , Got ohmic contact.

しかしながら、アルミペーストから形成されるアルミ層は導電率が低いため、シート抵抗を下げるために、通常裏面全面に形成したアルミ層は焼成後において10μm〜20μmほどの厚みを有していなければならない。さらに、シリコンとアルミニウムでは熱膨張率が大きく異なることから、焼成および冷却の過程で、シリコン基板中に大きな内部応力を発生させ、結晶粒界のダメージ、結晶欠陥増長及び反りの原因となる。   However, since the aluminum layer formed from the aluminum paste has low electrical conductivity, the aluminum layer usually formed on the entire back surface must have a thickness of about 10 μm to 20 μm after firing in order to reduce sheet resistance. Furthermore, since the thermal expansion coefficients of silicon and aluminum differ greatly, a large internal stress is generated in the silicon substrate during the firing and cooling processes, causing damage to crystal boundaries, increasing crystal defects, and warping.

この問題を解決するために、アルミペーストの塗布量を減らし、裏面電極層を薄くする方法がある。しかしながら、アルミペーストの塗布量を減らすと、p型シリコン半導体基板の表面から内部に拡散するアルミニウムの量が不十分となる。その結果、所望のBSF(Back Surface Field)効果(p型拡散層の存在により生成キャリアの収集効率が向上する効果)を達成することができないため、太陽電池の特性が低下するという問題が生じる。 In order to solve this problem, there is a method of reducing the amount of aluminum paste applied and thinning the back electrode layer. However, when the amount of aluminum paste applied is reduced, the amount of aluminum diffusing from the surface of the p-type silicon semiconductor substrate becomes insufficient. As a result, the desired BSF (Back Surface Field) effect (the effect of improving the collection efficiency of the generated carriers due to the presence of the p + -type diffusion layer) cannot be achieved, resulting in a problem that the characteristics of the solar cell deteriorate. .

上記に関連して、アルミペーストをシリコン基板表面の一部に付与して部分的にp層とアルミ電極とを形成するポイントコンタンクトの手法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
このような受光面とは反対側(以下、「裏面側」ともいう)にポイントコンタクト構造を有する太陽電池の場合、アルミ電極以外の部分の表面において、少数キャリアの再結合速度を抑制する必要がある。そのための裏面側用のパッシベーション膜として、SiO膜などが提案されている(例えば、特許文献2参照)。これは、酸化膜を形成することによりシリコン基板の裏面表層部シリコン原子の未結合手を終端させ、再結合の原因となる表面準位密度を低減させるものである。
In relation to the above, there has been proposed a point-contant method in which an aluminum paste is applied to a part of the silicon substrate surface to partially form a p + layer and an aluminum electrode (for example, see Patent Document 1). .
In the case of a solar cell having a point contact structure on the side opposite to the light receiving surface (hereinafter also referred to as “back side”), it is necessary to suppress the recombination rate of minority carriers on the surface of the portion other than the aluminum electrode. is there. For this purpose, a SiO 2 film or the like has been proposed as a back-side passivation film (see, for example, Patent Document 2). This is to reduce the surface state density that causes recombination by terminating the dangling bonds of silicon atoms on the back surface layer of the silicon substrate by forming an oxide film.

また、受光面側の反射防止膜として広く使用されているSiN(窒化ケイ素)膜を裏面用のパッシベーション膜としても使用する方法が提案されている(例えば、特許文献3参照)。 In addition, a method has been proposed in which a SiN x (silicon nitride) film widely used as an antireflection film on the light receiving surface side is also used as a passivation film for the back surface (see, for example, Patent Document 3).

特許第3107287号公報Japanese Patent No. 3107287 特開2004−6565号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-6565 特開2010−537423号公報JP 2010-537423 A

しかしながら、特許文献2及び特許文献3において提案されているSiO膜及びSiN膜は、一般に熱酸化法またはCVD法などを用いて形成される。熱酸化法においては、通常、1000℃以上の高温処理が必要な上、ガス流量、ガス流量分布等のプロセス条件の管理が必要である。またCVD装置を用いる場合、用いる反応ガス種によっては、反応性ガスの分解により水素パッシベーションの効果が期待できる場合があるが、スループットが低いこと、装置メンテナンスが頻繁であることなどにより製造装置コストが高いという課題があった。さらに裏面用のパッシベーション膜の開口部形成には、通常、フォトリソグラフィ工程を用いるため、工程数、装置コスト等にも課題があった。 However, the SiO 2 film and the SiN x film proposed in Patent Document 2 and Patent Document 3 are generally formed using a thermal oxidation method or a CVD method. In the thermal oxidation method, high-temperature treatment at 1000 ° C. or higher is usually required, and process conditions such as gas flow rate and gas flow rate distribution must be managed. When using a CVD apparatus, depending on the type of reactive gas used, the hydrogen passivation effect may be expected due to the decomposition of the reactive gas. However, the cost of the manufacturing apparatus is low due to low throughput and frequent apparatus maintenance. There was a problem of being expensive. Furthermore, since the photolithography process is usually used for forming the opening of the passivation film for the back surface, there are problems in the number of processes and the apparatus cost.

本発明は、以上の従来の問題点に鑑みなされたものであり、簡便な手法で優れたパッシベーション特性を有する半導体基板用パッシベーション膜を形成可能な半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を提供することを課題とする。また該半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を用いて形成される半導体基板用パッシベーション膜及びその製造方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above conventional problems, and provides a passivation film forming material for a semiconductor substrate capable of forming a passivation film for a semiconductor substrate having excellent passivation characteristics by a simple method. Let it be an issue. It is another object of the present invention to provide a semiconductor substrate passivation film formed using the semiconductor substrate passivation film forming material and a method of manufacturing the same.

前記課題を解決するための具体的手段は以下の通りである。
<1> アニオン性基又はカチオン性基を有する高分子化合物を含む半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。
Specific means for solving the above problems are as follows.
<1> A material for forming a passivation film for a semiconductor substrate, comprising a polymer compound having an anionic group or a cationic group.

<2> 前記高分子化合物は、炭素原子と、水素原子、フッ素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群より選ばれる少なくとも1種の原子とから構成される主鎖を有する前記<1>に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。 <2> The polymer compound according to <1>, wherein the polymer compound has a main chain composed of a carbon atom and at least one atom selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, an oxygen atom, and a sulfur atom. A material for forming a passivation film for a semiconductor substrate.

<3> 前記高分子化合物は、芳香族基を有する前記<1>又は<2>に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。 <3> The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to <1> or <2>, wherein the polymer compound has an aromatic group.

<4> 前記高分子化合物の導電率が、25℃、水中において1mS/cm以上である前記<1>〜<3>のいずれか1項に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。 <4> The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to any one of <1> to <3>, wherein the conductivity of the polymer compound is 1 mS / cm or more in water at 25 ° C.

<5> 前記高分子化合物は、スルホン酸基、カルボキシ基、リン酸基、ホスホン酸基及びフェノール性水酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種のアニオン性基を有する前記<1>〜<4>のいずれか1項に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。 <5> The <1> to <4>, wherein the polymer compound has at least one anionic group selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxy group, a phosphoric acid group, a phosphonic acid group, and a phenolic hydroxyl group. The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to any one of the above.

<6> 前記高分子化合物は、ポリパーフルオロオレフィンスルホン酸誘導体、スルホン化ポリスチレン誘導体及びスルホン化ポリアリールエーテルスルホンからなる群より選ばれる少なくとも1種である前記<1>〜<5>のいずれか1項に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。 <6> Any of the above <1> to <5>, wherein the polymer compound is at least one selected from the group consisting of a polyperfluoroolefin sulfonic acid derivative, a sulfonated polystyrene derivative, and a sulfonated polyarylethersulfone. 2. A material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to item 1.

<7> さらにフィラーを含む前記<1>〜<6>のいずれか1項に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。 <7> The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to any one of <1> to <6>, further including a filler.

<8> 前記フィラーは、無機フィラーである前記<7>に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。 <8> The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to <7>, wherein the filler is an inorganic filler.

<9> 前記フィラーは、Al、SiO、ZrO、TiO、SiC、MgO、ゼオライト、AlN及びBNからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項7又は前記<8>に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。 <9> The filler, Al 2 O 3, SiO 2 , ZrO 2, TiO 2, SiC, MgO, zeolite, according to claim 7 or said at least one selected from the group consisting of AlN and BN to <8> The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate as described.

<10> 前記フィラーの重量平均粒子径(50%D)が10nm〜30μmである前記<7>〜<9>のいずれか1項に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。 <10> The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to any one of <7> to <9>, wherein the filler has a weight average particle diameter (50% D) of 10 nm to 30 μm.

<11> さらに分散媒を含む前記<1>〜前記<10>のいずれか1項に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。 <11> The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to any one of <1> to <10>, further including a dispersion medium.

<12> 前記分散媒は、メタノール、エタノール、1−プロパノール及び2−プロパノールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む前記<11>に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。 <12> The semiconductor substrate passivation film forming material according to <11>, wherein the dispersion medium includes at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1-propanol, and 2-propanol.

<13> 半導体基板上に設けられ、前記<1>〜<12>のいずれか1項に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料の塗膜である半導体基板用パッシベーション膜。 <13> A passivation film for a semiconductor substrate which is provided on a semiconductor substrate and is a coating film of the material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to any one of <1> to <12>.

<14> 半導体基板上に、前記<1>〜<12>のいずれか1項に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布して塗布層を形成する工程と、前記塗布層を乾燥して塗膜を形成する工程と、を有する半導体基板用パッシベーション膜の製造方法。 <14> Applying the semiconductor substrate passivation film forming material according to any one of <1> to <12> on the semiconductor substrate to form a coating layer; and drying the coating layer. Forming a coating film, and a method for producing a passivation film for a semiconductor substrate.

<15> 前記塗布層を形成する工程の前に、前記半導体基板上にフッ酸水溶液を付与する工程をさらに有する前記<14>に記載の半導体基板用パッシベーション膜の製造方法。 <15> The method for producing a passivation film for a semiconductor substrate according to <14>, further including a step of applying a hydrofluoric acid aqueous solution onto the semiconductor substrate before the step of forming the coating layer.

<16> pn接合を有する半導体基板と、電極と、前記半導体基板上に設けられた<13>に記載の半導体基板用パッシベーション膜とを有する太陽電池素子。 <16> A solar cell element having a semiconductor substrate having a pn junction, an electrode, and the passivation film for a semiconductor substrate according to <13> provided on the semiconductor substrate.

<17> pn接合を有し、電極が設けられた半導体基板上に、前記<13>に記載の半導体基板用パッシベーション膜を形成する工程を有する太陽電池素子の製造方法。 The manufacturing method of the solar cell element which has the process of forming the passivation film for semiconductor substrates as described in said <13> on the semiconductor substrate which has a <17> pn junction and was provided with the electrode.

本発明によれば、簡便な手法で優れたパッシベーション特性を有する半導体基板用パッシベーション膜を形成可能な半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を提供することを課題とする。また該半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を用いて形成される半導体基板用パッシベーション膜及びその製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is an object to provide a passivation film forming material for a semiconductor substrate capable of forming a passivation film for a semiconductor substrate having excellent passivation characteristics by a simple technique. In addition, a semiconductor substrate passivation film formed using the semiconductor substrate passivation film forming material and a method of manufacturing the same can be provided.

本実施形態にかかる半導体基板用パッシベーション膜を有する太陽電池素子の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the manufacturing method of the solar cell element which has the passivation film for semiconductor substrates concerning this embodiment. 本実施形態にかかる半導体基板用パッシベーション膜を有する太陽電池素子の製造方法の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically an example of the manufacturing method of the solar cell element which has the passivation film for semiconductor substrates concerning this embodiment. 本実施形態にかかる半導体基板用パッシベーション膜を有する裏面電極型太陽電池素子を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the back surface electrode type solar cell element which has the passivation film for semiconductor substrates concerning this embodiment.

本明細書において「工程」との語は、独立した工程だけではなく、他の工程と明確に区別できない場合であってもその工程の所期の作用が達成されれば、本用語に含まれる。また本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。さらに本明細書において組成物中の各成分の含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。   In this specification, the term “process” is not limited to an independent process, and is included in the term if the intended action of the process is achieved even when it cannot be clearly distinguished from other processes. . In the present specification, a numerical range indicated by using “to” indicates a range including the numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively. Further, in the present specification, the content of each component in the composition is the total amount of the plurality of substances present in the composition unless there is a specific notice when there are a plurality of substances corresponding to each component in the composition. Means.

<半導体基板用パッシベーション膜形成用材料>
本発明の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料は、アニオン性基又はカチオン性基を有する高分子化合物(以下、「特定樹脂」ともいう)の少なくとも1種を含み、必要に応じて、フィラー、分散媒等のその他の成分を含んで構成される。
アニオン性基を有する高分子化合物及びカチオン性基を有する高分子化合物の少なくとも1種を含む半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を半導体基板に付与して塗膜とすることで、優れた表面パッシベーション効果を有するパッシベーション膜を、簡便な手法で所望の領域に形成することができる。
<Material for forming a passivation film for a semiconductor substrate>
The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate of the present invention contains at least one polymer compound having an anionic group or a cationic group (hereinafter also referred to as “specific resin”), and, if necessary, a filler, a dispersion It is comprised including other components, such as a medium.
By providing a semiconductor substrate with a material for forming a passivation film for a semiconductor substrate containing at least one of a polymer compound having an anionic group and a polymer compound having a cationic group to form a coating film, an excellent surface passivation effect Can be formed in a desired region by a simple method.

これは例えば以下のように考えることができる。
半導体基板表面に存在する欠陥と、解離性基であるアニオン性基又はカチオン性基から解離したイオンとが反応又は相互作用することで欠陥を終端させることができると考えられる。例えば、プロトン型のアニオン性基から解離するプロトンとダングリングボンドとが反応することでダングリングボンドを終端させることができると考えられる。また欠陥における電子を解離したカチオン性基が受容することで欠陥を終端させることができると考えられる。
This can be considered as follows, for example.
It is considered that the defect can be terminated by a reaction or interaction between a defect present on the surface of the semiconductor substrate and an anion group which is a dissociative group or an ion dissociated from the cationic group. For example, it is considered that a dangling bond can be terminated by a reaction between a proton dissociated from a proton type anionic group and a dangling bond. Further, it is considered that the defect can be terminated by accepting the cationic group dissociated from the electron in the defect.

本明細書において表面パッシベーション効果は、半導体基板用パッシベーション膜を付与した半導体基板内の少数キャリアの実効ライフタイムの測定を、反射マイクロ波導電減衰法によって測定することで評価することができる。   In this specification, the surface passivation effect can be evaluated by measuring the effective lifetime of minority carriers in a semiconductor substrate provided with a semiconductor substrate passivation film by the reflection microwave conductive attenuation method.

ここで、実効ライフタイムτは、シリコン基板内部のバルクライフタイムτと、シリコン基板表面の表面ライフタイムτとによって下記式(I)のように表される。シリコン基板表面の表面準位密度が小さい場合にはτが大きくなる結果、実効ライフタイムτが大きくなる。また、シリコン基板内部のダングリングボンド等の欠陥が少なくなっても、バルクライフタイムτが大きくなって実効ライフタイムτが大きくなる。すなわち、実効ライフタイムτの測定によってパッシベーション膜/シリコン基板の界面特性、及び、ダングリングボンドなどの半導体基板の内部特性を評価することができる。
1/τ=1/τ+1/τ (I)
尚、実効ライフタイムが長いほど、少数キャリアの再結合速度が遅いことを示し、シリコン基板を例えば太陽電池として使用した場合には変換効率が向上することが一般的に知られている。
Here, the effective lifetime τ is expressed by the following equation (I) by the bulk lifetime τ b inside the silicon substrate and the surface lifetime τ s of the silicon substrate surface. When the surface state density on the surface of the silicon substrate is small, τ s increases, and as a result, the effective lifetime τ increases. Further, even if defects such as dangling bonds in the silicon substrate are reduced, the bulk lifetime τ b is increased and the effective lifetime τ is increased. That is, by measuring the effective lifetime τ, the interface characteristics of the passivation film / silicon substrate and the internal characteristics of the semiconductor substrate such as dangling bonds can be evaluated.
1 / τ = 1 / τ b + 1 / τ s (I)
It is known that the longer the effective lifetime is, the slower the recombination rate of minority carriers is, and it is generally known that conversion efficiency is improved when a silicon substrate is used as a solar cell, for example.

本発明においては、アニオン性基有する高分子化合物又はカチオン性基を有する高分子化合物を半導体基板上に付与して塗膜とすることで、半導体基板上に半導体基板用パッシベーション膜を形成することができる。
また前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料においては、半導体基板表面及び内部に存在するドーパントの固定電荷の種類に応じて、半導体基板用パッシベーション膜形成用の高分子化合物を選択することが好ましい。具体的には、表面にn型層又はn型拡散層が存在する半導体基板表面に対しては、正の固定電荷を有する高分子化合物を選択することが好ましい。一方、表面にp型層又はp型拡散層が存在する半導体基板表面に対しては、負の固定電荷を有する高分子化合物を選択することが好ましい。
このように選択することで、バンドベンディングからもたらされる電界効果から少数キャリアを追い返すことができ、例えば太陽電池素子の更なる高効率化が可能となる。
In the present invention, a passivation film for a semiconductor substrate can be formed on a semiconductor substrate by applying a polymer compound having an anionic group or a polymer compound having a cationic group onto the semiconductor substrate to form a coating film. it can.
Further, in the semiconductor substrate passivation film forming material, it is preferable to select a polymer compound for forming a semiconductor substrate passivation film according to the type of the fixed charge of the dopant present on the surface and inside of the semiconductor substrate. Specifically, a polymer compound having a positive fixed charge is preferably selected for the surface of the semiconductor substrate having an n-type layer or an n + -type diffusion layer on the surface. On the other hand, it is preferable to select a polymer compound having a negative fixed charge for the surface of the semiconductor substrate having a p-type layer or a p + -type diffusion layer on the surface.
By selecting in this way, minority carriers can be repelled from the field effect caused by band bending, and for example, the solar cell element can be further improved in efficiency.

また、固定電荷が小さい場合、例えば10cm−2〜1012cm−2程度の界面固定電荷密度である場合には、パッシベーション膜と半導体基板界面での固定電荷によるバンドベンディングの効果が小さくなるため、固定電荷の種類によらず、半導体基板用パッシベーション膜形成用の高分子化合物を選択することができる。
高分子化合物中に存在する固定電荷は、任意のシリコン基板にパッシベーション膜を形成後、アルミニウム電極を任意の大きさ、たとえば直径1mmの大きさになるようにマスクして蒸着形成し、電圧−容量曲線から算出できる。
In addition, when the fixed charge is small, for example, when the interface fixed charge density is about 10 7 cm −2 to 10 12 cm −2 , the effect of band bending due to the fixed charge at the interface between the passivation film and the semiconductor substrate is reduced. Therefore, a polymer compound for forming a passivation film for a semiconductor substrate can be selected regardless of the type of fixed charge.
The fixed charge present in the polymer compound is formed by depositing a passivation film on an arbitrary silicon substrate, and then depositing it with an aluminum electrode masked to an arbitrary size, for example, a diameter of 1 mm. It can be calculated from the curve.

[高分子化合物]
アニオン性基又はカチオン性基を有する高分子化合物(特定樹脂)は、高分子化合物を構成する主鎖と、該主鎖に結合したアニオン性基又はカチオン性基を有する側鎖とを有する化合物であれば特に制限はされず、通常用いられる高分子化合物から適宜選択して用いることができる。アニオン性基又はカチオン性基を有する高分子化合物は、ポリマー及びオリゴマーのいずれであってもよい。
さらに特定樹脂は、例えば、イオン交換樹脂として用いられるものであってもよい。
[Polymer compound]
The polymer compound (specific resin) having an anionic group or a cationic group is a compound having a main chain constituting the polymer compound and a side chain having an anionic group or a cationic group bonded to the main chain. If there is no particular limitation, it can be appropriately selected from commonly used polymer compounds. The polymer compound having an anionic group or a cationic group may be either a polymer or an oligomer.
Furthermore, the specific resin may be used as, for example, an ion exchange resin.

前記特定樹脂における主鎖は特に制限されず、炭化水素系の主鎖であっても、炭化フッ素系の主鎖であってもよい。
炭化水素系の主鎖を構成するオリゴマー又はポリマーとしては、ポリエーテルケトン、ポリスルフィド、ポリホスファゼン、ポリフェニレン、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルスルホン、ポリアリールエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリ尿素、ポリスルホン、ポリスルホネート、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリチアゾール、ポリフェニルキノキサリン、ポリキノリン、ポリシロキサン、ポリトリアジン、ポリジエン、ポリピリジン、ポリピリミジン、ポリオキサチアゾール、ポリテトラザピレン、ポリオキサゾール、ポリビニルピリジン、ポリビニルイミダゾール、ポリピロリドン、ポリアクリレート誘導体、ポリメタクリレート誘導体、ポリスチレン誘導体等が挙げられる。
The main chain in the specific resin is not particularly limited, and may be a hydrocarbon main chain or a fluorocarbon main chain.
Examples of the oligomer or polymer constituting the hydrocarbon main chain include polyether ketone, polysulfide, polyphosphazene, polyphenylene, polybenzimidazole, polyether sulfone, polyaryl ether sulfone, polyphenylene oxide, polycarbonate, polyurethane, polyamide, polyimide, Polyurea, polysulfone, polysulfonate, polybenzoxazole, polybenzothiazole, polythiazole, polyphenylquinoxaline, polyquinoline, polysiloxane, polytriazine, polydiene, polypyridine, polypyrimidine, polyoxathiazole, polytetrazapyrene, polyoxazole, Polyvinylpyridine, polyvinylimidazole, polypyrrolidone, polyacrylate derivatives, polymethacrylate derivatives Body, polystyrene derivatives and the like.

炭化水素系の主鎖を構成するオリゴマー又はポリマーとして好ましくは、ポリエーテルケトン、ポリスルフィド、ポリホスファゼン、ポリフェニレン、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルスルホン、ポリアリールエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリアミド、ポリイミド、ポリ尿素、ポリスルホン、ポリスルホネート、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリフェニルキノキサリン、ポリキノリン、ポリトリアジン、ポリジエン、ポリピリジン、ポリオキサチアゾール、ポリアクリレート誘導体、ポリメタクリレート誘導体、ポリスチレン誘導体等が挙げられる。より好ましくは、ポリエーテルケトン、ポリスルフィド、ポリホスファゼン、ポリフェニレン、ポリベンゾイミダゾール、ポリエーテルスルホン、ポリフェニレンオキシド、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリ尿素、ポリスルホン、ポリスルホネート、ポリベンゾオキサゾール、ポリベンゾチアゾール、ポリフェニルキノキサリン、ポリキノリン、ポリトリアジン、ポリジエン、ポリアクリレート誘導体、ポリメタクリレート誘導体、ポリスチレン誘導体、フェノール樹脂誘導体等が挙げられる。   As the oligomer or polymer constituting the hydrocarbon main chain, polyether ketone, polysulfide, polyphosphazene, polyphenylene, polybenzimidazole, polyether sulfone, polyaryl ether sulfone, polyphenylene oxide, polycarbonate, polyurethane, polyamide, polyimide , Polyurea, polysulfone, polysulfonate, polybenzoxazole, polybenzothiazole, polyphenylquinoxaline, polyquinoline, polytriazine, polydiene, polypyridine, polyoxathiazole, polyacrylate derivative, polymethacrylate derivative, polystyrene derivative and the like. More preferably, polyetherketone, polysulfide, polyphosphazene, polyphenylene, polybenzimidazole, polyethersulfone, polyphenylene oxide, polycarbonate, polyamide, polyimide, polyurea, polysulfone, polysulfonate, polybenzoxazole, polybenzothiazole, polyphenyl Examples thereof include quinoxaline, polyquinoline, polytriazine, polydiene, polyacrylate derivative, polymethacrylate derivative, polystyrene derivative, and phenol resin derivative.

また炭化フッ素系の主鎖を構成するポリマー及びオリゴマーとしては、ポリパーフルオロエチレン、ポリパーフルオロプロペン、ポリパーフルオロアルコキシアルケン等のポリパーフルオロオレフィン樹脂、ポリパーフルオロオレフィン樹脂のフッ素原子の一部が水素原子に置換されたポリフルオロオレフィン樹脂などを挙げることができる。   Polymers and oligomers constituting the fluorocarbon main chain include polyperfluoroolefin resins such as polyperfluoroethylene, polyperfluoropropene and polyperfluoroalkoxyalkene, and a part of fluorine atoms of polyperfluoroolefin resin. And polyfluoroolefin resin in which is substituted with a hydrogen atom.

前記特定樹脂における主鎖としては、表面パッシベーション効果と該当する高分子化合物の製造の容易さの観点から、炭素原子と、水素原子、フッ素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群より選ばれる少なくとも1種の原子とから構成される主鎖であることが好ましく、炭素原子と、水素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群より選ばれる少なくとも1種の原子とから構成される主鎖であることがより好ましく、炭素原子と、水素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群より選ばれる少なくとも1種の原子とから構成され、芳香族基を有する主鎖であることがさらに好ましい。
また前記特定樹脂における主鎖としては、表面パッシベーション効果と化学的耐久性の観点から、炭素原子及びフッ素原子から構成される主鎖であることもまた好ましい。
The main chain in the specific resin is at least one selected from the group consisting of a carbon atom, a hydrogen atom, a fluorine atom, an oxygen atom, and a sulfur atom from the viewpoint of surface passivation effect and ease of production of the corresponding polymer compound. The main chain is preferably composed of a seed atom, and is a main chain composed of a carbon atom and at least one atom selected from the group consisting of a hydrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom. More preferably, the main chain is composed of a carbon atom and at least one atom selected from the group consisting of a hydrogen atom, an oxygen atom and a sulfur atom, and has an aromatic group.
Further, the main chain in the specific resin is also preferably a main chain composed of carbon atoms and fluorine atoms from the viewpoint of surface passivation effect and chemical durability.

前記特定樹脂における主鎖として具体的には、スチレン−オレフィン共重合体及びポリスチレン等のポリスチレン誘導体、ポリアリールエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリアミド、ポリイミド、並びにポリパーフルオロオレフィン等を挙げることができ、スチレン−オレフィン共重合体及びポリスチレン等のポリスチレン誘導体、ポリアリールエーテルスルホン、並びにポリパーフルオロオレフィンからなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましい。   Specific examples of the main chain in the specific resin include polystyrene derivatives such as styrene-olefin copolymers and polystyrene, polyaryl ether sulfones, polyether ketones, polyamides, polyimides, and polyperfluoroolefins. It is preferably at least one selected from the group consisting of styrene-olefin copolymers, polystyrene derivatives such as polystyrene, polyaryl ether sulfones, and polyperfluoroolefins.

前記特定樹脂は、アニオン性基又はカチオン性基を有する側鎖が主鎖に結合した構造を有することが好ましい。アニオン性基及びカチオン性基を有する側鎖が主鎖に結合する態様は特に制限されず、アニオン性基及びカチオン性基が主鎖に直接結合する態様であっても、アニオン性基及びカチオン性基が2価の連結基を介して主鎖に結合する態様であってもよい。
アニオン性基及びカチオン性基が2価の連結基を介して主鎖に結合する態様である場合における2価の連結基は、アニオン性基及びカチオン性基と主鎖とを連結可能であれば特に制限されない。2価の連結基は、例えば、炭素原子、水素原子、フッ素原子及び酸素原子からなる群より選ばれる少なくとも1種から構成されることが好ましい。
2価の連結基として具体的には、アルキレン基、アルキレンオキシ基、アリーレン基、アリーレンオキシ基、パーフルオロアルキレン基、パーフルオロアルキレンオキシ基、これらの組み合わせ等を挙げることができる。
The specific resin preferably has a structure in which a side chain having an anionic group or a cationic group is bonded to the main chain. The aspect in which the side chain having an anionic group and a cationic group is bonded to the main chain is not particularly limited, and even if the anionic group and the cationic group are directly bonded to the main chain, the anionic group and the cationic group The mode which a group couple | bonds with a principal chain through a bivalent coupling group may be sufficient.
In the case where the anionic group and the cationic group are bonded to the main chain via a divalent linking group, the divalent linking group can be connected to the anionic group or cationic group and the main chain. There is no particular limitation. The divalent linking group is preferably composed of at least one selected from the group consisting of a carbon atom, a hydrogen atom, a fluorine atom and an oxygen atom, for example.
Specific examples of the divalent linking group include an alkylene group, an alkyleneoxy group, an arylene group, an aryleneoxy group, a perfluoroalkylene group, a perfluoroalkyleneoxy group, and combinations thereof.

前記アニオン性基を有する高分子化合物におけるアニオン性基としては、スルホン酸基、カルボキシ基、リン酸基、ホスホン酸基及びフェノール性水酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、スルホン酸基、カルボキシ基及びリン酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種であることがよりこのましく、スルホン酸基であることが更に好ましい。かかるアニオン性基であることで、半導体基板用パッシベーション膜に効率よく固定電荷を付与できる。   The anionic group in the polymer compound having an anionic group is preferably at least one selected from the group consisting of a sulfonic acid group, a carboxy group, a phosphoric acid group, a phosphonic acid group, and a phenolic hydroxyl group. More preferably, it is at least one selected from the group consisting of an acid group, a carboxy group and a phosphoric acid group, and more preferably a sulfonic acid group. With such an anionic group, a fixed charge can be efficiently imparted to the passivation film for a semiconductor substrate.

前記スルホン酸基、カルボキシ基、ホスホン酸基、リン酸基、及びフェノール性水酸基としては、具体的にはそれぞれ−SO 、−COO、−PO 2−、−OPO 2−、及び−Ar−Oで表される官能基であることが好ましい。
上記式中、X及びYはそれぞれ独立して、プロトン(H)、1価の金属陽イオン、NH 、NH、NH 、NHR 、NR 、又はピリジニウムイオンを表し、Rはそれぞれ独立してアルキル基又はアリール基を表し、複数存在するRはそれぞれ同一でも異なっていてもよい。またArはアリーレン基を表す。
A sulfonic acid group, a carboxy group, a phosphonic acid group, a phosphoric acid group and a phenolic hydroxyl group, each specifically -SO 3 - X +, -COO - X +, -PO 3 2- X + Y + , -OPO 3 2 -X + Y + , and -Ar-O - X + are preferred.
In the above formula, X + and Y + are each independently a proton (H + ), a monovalent metal cation, NH 4 + , NH 3 R + , NH 2 R 2 + , NHR 3 + , NR 4 +. Or a pyridinium ion, each R independently represents an alkyl group or an aryl group, and a plurality of R may be the same or different. Ar represents an arylene group.

アニオン性基を有する高分子化合物は、上記官能基の中でも、少なくともスルホン酸基を有する高分子化合物であることが好ましく、プロトン型のスルホン酸基(−SOH基)を有する高分子化合物であることがより好ましい。
詳細な理由は不明であるが、半導体基板用パッシベーション膜形成用材料がスルホン酸基を有する高分子化合物を少なくとも含むことで、より優れたパッシベーション効果が得られる傾向にある。これは例えば以下のように考えることができる。
Among the functional groups, the polymer compound having an anionic group is preferably a polymer compound having at least a sulfonic acid group, and is a polymer compound having a proton type sulfonic acid group (—SO 3 H group). More preferably.
Although the detailed reason is unclear, when the passivation film forming material for a semiconductor substrate contains at least a polymer compound having a sulfonic acid group, a more excellent passivation effect tends to be obtained. This can be considered as follows, for example.

一般に、スルホン酸基はイオンの解離度が大きく、導電率も高いため、固体高分子型及び直接メタノール型燃料電池用のプロトン伝導型電解質膜としても好適に使用されている。このような高いイオンの解離度が半導体基板内、及び半導体基板表面に存在する欠陥と反応し、半導体基板に存在する再結合中心の数を減らすため、優れたパッシベーション効果を示すと考えられる。特に、プロトン伝導型とすることで、ダングリングボンドとプロトンとが反応し、ダングリングボンドを効率的に終端させることができると考えられる。また、半導体基板用パッシベーション膜を形成する前に、フッ酸水溶液などで半導体基板を洗浄している場合、ダングリングボンドがフッ酸処理によってSi−H結合を形成すると考えられる。フッ酸処理の後、スルホン酸基を有する高分子化合物によって覆われることで、形成されたSi−H結合が安定化されると考えられる。   In general, since sulfonic acid groups have a high degree of ion dissociation and high electrical conductivity, they are also suitably used as proton conducting electrolyte membranes for solid polymer and direct methanol fuel cells. Such a high degree of ion dissociation reacts with defects present in the semiconductor substrate and on the surface of the semiconductor substrate to reduce the number of recombination centers present in the semiconductor substrate, and thus is considered to exhibit an excellent passivation effect. In particular, it is considered that a dangling bond and a proton react and a dangling bond can be terminated efficiently by using a proton conduction type. Further, when the semiconductor substrate is washed with a hydrofluoric acid aqueous solution or the like before forming the semiconductor substrate passivation film, it is considered that dangling bonds form Si—H bonds by hydrofluoric acid treatment. After the hydrofluoric acid treatment, it is considered that the formed Si—H bond is stabilized by being covered with a polymer compound having a sulfonic acid group.

本発明におけるアニオン性基を有する高分子化合物は、表面パッシベーション効果と半導体基板との密着性の観点から、ナフィオン(登録商標、デュポン社製)等のポリパーフルオロオレフィンスルホン酸誘導体、フレミオン(登録商標、旭硝子社製)等のポリパーフルオロオレフィンカルボン酸誘導体、スルホン化ポリスチレン及びスルホン化スチレン−オレフィン共重合体等のスルホン化ポリスチレン誘導体、スルホン化ポリエーテルケトン、スルホン化ポリアミド、スルホン化ポリイミド、並びにスルホン化ポリアリールエーテルスルホンから選ばれる少なくとも1種であることが好ましく、ポリパーフルオロオレフィンスルホン酸誘導体、スルホン化ポリスチレン誘導体及びスルホン化ポリアリールエーテルスルホンから選ばれる少なくとも1種であることがより好ましい。   The polymer compound having an anionic group in the present invention is a polyperfluoroolefin sulfonic acid derivative such as Nafion (registered trademark, manufactured by DuPont) or Flemion (registered trademark) from the viewpoint of surface passivation effect and adhesion to a semiconductor substrate. Manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), sulfonated polystyrene derivatives such as sulfonated polystyrene and sulfonated styrene-olefin copolymer, sulfonated polyether ketone, sulfonated polyamide, sulfonated polyimide, and sulfone. Preferably, at least one selected from sulfonated polyarylethersulfone, and a small amount selected from polyperfluoroolefin sulfonic acid derivatives, sulfonated polystyrene derivatives and sulfonated polyarylethersulfones. More preferably Kutomo one.

前記カチオン性基を有する高分子化合物におけるカチオン性基としては、ピリジニウム基、アルキルアンモニウム基及びイミダゾリウム基からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。かかるカチオン性基であることで、半導体基板用パッシベーション膜に効率的に固定電荷を付与できる。   The cationic group in the polymer compound having a cationic group is preferably at least one selected from the group consisting of a pyridinium group, an alkylammonium group, and an imidazolium group. By being such a cationic group, a fixed charge can be efficiently imparted to the passivation film for a semiconductor substrate.

このようなカチオン性基を有する高分子化合物としては、例えば、4級アンモニウム化処理したポリ−4−ビニルピリジン、ポリ−2−ビニルピリジン、ポリ−2−メチル−5−ビニルピリジン、ポリ−1−ピリジン−4−イルカルボニルオキシエチレン等が挙げられる。ここで、ポリ−4−ビニルピリジンの4級アンモニウム化処理は、ポリ−4−ビニルピリジンを、臭化メチル、臭化エチル等のアルキルハライドと反応させることによって行うことができる。また、アンモニウムビニルモノマー、イミダゾリウムビニルモノマーなどの4級アンモニウム化モノマーを重合してカチオン性基を有する高分子化合物を得ることもできる。   Examples of such a high molecular compound having a cationic group include quaternary ammonium-treated poly-4-vinylpyridine, poly-2-vinylpyridine, poly-2-methyl-5-vinylpyridine, and poly-1. -Pyridin-4-ylcarbonyloxyethylene and the like. Here, the quaternary ammoniumation treatment of poly-4-vinylpyridine can be performed by reacting poly-4-vinylpyridine with an alkyl halide such as methyl bromide or ethyl bromide. In addition, a polymer compound having a cationic group can be obtained by polymerizing a quaternary ammonium monomer such as an ammonium vinyl monomer or an imidazolium vinyl monomer.

アニオン性基又はカチオン性基を有する高分子化合物(特定樹脂)に含まれるアニオン性基及びカチオン性基の含有量は、目的に応じて適宜選択することができる。中でも、表面パッシベーション効果の観点から、特定樹脂の導電率が25℃の純水中で1mS/cm以上となる含有量であることが好ましく、4mS/cm〜30mS/cmとなる含有量であることがより好ましい。特定樹脂の導電率が1mS/cm以上であると、十分なパッシベーション効果が得られる傾向にあり、30mS/cm以下であると化学的に安定になる傾向にあり、良好な耐久性が得られる。   The content of the anionic group and the cationic group contained in the polymer compound (specific resin) having an anionic group or a cationic group can be appropriately selected according to the purpose. Among these, from the viewpoint of the surface passivation effect, the specific resin preferably has a conductivity of 1 mS / cm or more in pure water at 25 ° C., and preferably has a content of 4 mS / cm to 30 mS / cm. Is more preferable. When the conductivity of the specific resin is 1 mS / cm or more, a sufficient passivation effect tends to be obtained, and when it is 30 mS / cm or less, it tends to be chemically stable, and good durability is obtained.

なお、特定樹脂の導電率は、以下のようにして測定される。特定樹脂が水不溶性の場合、特定樹脂を短冊状の膜試料に加工し、得られた膜試料の両面に白金板を押し当て、25℃の純水中に浸漬した状態で、周波数0.1Hzから1MHzまでの抵抗を測定し、コール・コールプロットから電極間の抵抗を測定する。測定された抵抗(抵抗極間勾配)を下記式(1)に適用することで、特定樹脂の導電率を算出できる。
導電率[S・cm−1]=1/(膜幅[cm]×膜厚[cm]×抵抗極間勾配[Ω・cm−1]) (式1)
In addition, the electrical conductivity of specific resin is measured as follows. When the specific resin is insoluble in water, the specific resin is processed into a strip-shaped film sample, a platinum plate is pressed on both sides of the obtained film sample, and immersed in pure water at 25 ° C., with a frequency of 0.1 Hz. From 1 to 1 MHz, the resistance between the electrodes is measured from the Cole-Cole plot. By applying the measured resistance (resistance gradient) to the following formula (1), the conductivity of the specific resin can be calculated.
Conductivity [S · cm −1 ] = 1 / (film width [cm] × film thickness [cm] × resistance interelectrode gradient [Ω · cm −1 ]) (Formula 1)

また特定樹脂が水溶性の場合、特定樹脂の導電率は、特定樹脂を水溶液の状態として測定することができる。その場合、特定樹脂の水中での濃度を5質量%〜20質量%として、電気伝導率計を用いて25℃で測定される。
ここで特定樹脂が水不溶性であるとは、25℃における純水への溶解度が3質量%未満であることを意味し、特定樹脂が水溶性であるとは、25℃における純水への溶解度が3質量%以上であることを意味する。
Moreover, when specific resin is water-soluble, the electrical conductivity of specific resin can be measured by making specific resin into the state of aqueous solution. In that case, the density | concentration in water of specific resin shall be 5 mass%-20 mass%, and it measures at 25 degreeC using an electric conductivity meter.
Here, the specific resin is water-insoluble means that the solubility in pure water at 25 ° C. is less than 3% by mass, and the specific resin is water-soluble means that the solubility in pure water at 25 ° C. Means 3% by mass or more.

またアニオン性基又はカチオン性基を有する高分子化合物(特定樹脂)に含まれるアニオン性基及びカチオン性基の含有量は、目的に応じて適宜選択することができる。中でも、表面パッシベーション効果の観点から、高分子化合物のイオン交換容量として、0.01mmol/g〜10mmol/gであることが好ましく、0.1mmol/g〜5mmol/gであることがより好ましい。パッシベーション膜形成用材料に含まれるアニオン性基又はカチオン性基を有する高分子化合物のイオン交換容量が0.01mmol/g以上であると、十分なパッシベーション効果が得られ易い。   The content of the anionic group and the cationic group contained in the polymer compound (specific resin) having an anionic group or a cationic group can be appropriately selected according to the purpose. Among these, from the viewpoint of the surface passivation effect, the ion exchange capacity of the polymer compound is preferably 0.01 mmol / g to 10 mmol / g, and more preferably 0.1 mmol / g to 5 mmol / g. When the ion exchange capacity of the polymer compound having an anionic group or a cationic group contained in the material for forming a passivation film is 0.01 mmol / g or more, a sufficient passivation effect is easily obtained.

前記特定樹脂の分子量は特に制限されず、目的に応じて適宜選択できる。分子量は重量平均分子量として、100以上1000000以下であることが好ましく、500から500000であることがより好ましく、1000から300000であることがさらに好ましい。重量平均分子量が1000000以下であると加工性が向上し、より均一な表面パッシベーション効果を得ることができる。
尚、特定樹脂の重量平均分子量は、ゲルパーミエーションクロマトグラフィー(GPC)を用いて常法により測定(標準ポリスチレンを用いた検量線により換算)される。
The molecular weight of the specific resin is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. The molecular weight is preferably 100 or more and 1,000,000 or less, more preferably 500 to 500,000, and still more preferably 1000 to 300,000 as a weight average molecular weight. When the weight average molecular weight is 1000000 or less, processability is improved, and a more uniform surface passivation effect can be obtained.
In addition, the weight average molecular weight of specific resin is measured by a conventional method using gel permeation chromatography (GPC) (converted with a calibration curve using standard polystyrene).

前記特定樹脂は常法により、所望の構造を有する高分子化合物として製造することができる。またイオン交換樹脂として市販されている樹脂を用いてもよい。
以下、特定樹脂の製造方法について説明する。
The specific resin can be produced as a polymer compound having a desired structure by a conventional method. Moreover, you may use resin marketed as an ion exchange resin.
Hereinafter, the manufacturing method of specific resin is demonstrated.

アニオン性基を有する高分子化合物は、例えば、アニオン性基を有するモノマーの少なくとも1種を含み、必要に応じてアニオン性基を有しないモノマーを含むモノマー組成物を重合することで製造することができる。   The polymer compound having an anionic group can be produced, for example, by polymerizing a monomer composition containing a monomer having an anionic group and a monomer having no anionic group as necessary. it can.

例えば、スルホン酸基を有する高分子化合物を製造する場合、スルホン酸基含有モノマーを製造するために用いられるスルホン化剤としては、特に限定されるものではないが、たとえば、濃硫酸、発煙硫酸、クロロ硫酸、無水硫酸錯体等を好適に使用することができる。   For example, when a polymer compound having a sulfonic acid group is produced, the sulfonating agent used for producing the sulfonic acid group-containing monomer is not particularly limited. For example, concentrated sulfuric acid, fuming sulfuric acid, Chlorosulfuric acid, an anhydrous sulfuric acid complex, etc. can be used conveniently.

スルホン酸基含有モノマーの製造は、これらの試薬を用い、化合物構造に応じた反応条件を適宜選択することにより実施することができる。   Production of the sulfonic acid group-containing monomer can be carried out by using these reagents and appropriately selecting reaction conditions according to the compound structure.

また、これらのスルホン化剤に加えて、特許第2884189号明細書に記載のスルホン化剤、すなわち、1,3,5−トリメチルベンゼン−2−スルホン酸、1,3,5−トリメチルベンゼン−2,4−ジスルホン酸、1,2,4−トリメチルベンゼン−5−スルホン酸、1,2,4−トリメチルベンゼン−3−スルホン酸、1,2,3−トリメチルベンゼン−4−スルホン酸、1,2,3,4−テトラメチルベンゼン−5−スルホン酸、1,2,3,5−テトラメチルベンゼン−4−スルホン酸、1,2,4,5−テトラメチルベンゼン−3−スルホン酸、1,2,4,5−テトラメチルベンゼン−3,6−ジスルホン酸、1,2,3,4,5−ペンタメチルベンゼン−6−スルホン酸、1,3,5−トリエチルベンゼン−2−スルホン酸、1−エチル−3,5−ジメチルベンゼン−2−スルホン酸、1−エチル−3,5−ジメチルベンゼン−4−スルホン酸、1−エチル−3,4−ジメチルベンゼン−6−スルホン酸、1−エチル−2,5−ジメチルベンゼン−3−スルホン酸、1,2,3,4−テトラエチルベンゼン−5−スルホン酸、1,2,4,5−テトラエチルベンゼン−3−スルホン酸、1,2,3,4,5−ペンタエチルベンゼン−6−スルホン酸、1,3,5−トリイソプロピルベンゼン−2−スルホン酸、1−プロピル−3,5−ジメチルベンゼン−4−スルホン酸等を用いることも可能である。   Further, in addition to these sulfonating agents, sulfonating agents described in Japanese Patent No. 2884189, namely 1,3,5-trimethylbenzene-2-sulfonic acid, 1,3,5-trimethylbenzene-2 , 4-disulfonic acid, 1,2,4-trimethylbenzene-5-sulfonic acid, 1,2,4-trimethylbenzene-3-sulfonic acid, 1,2,3-trimethylbenzene-4-sulfonic acid, 1, 2,3,4-tetramethylbenzene-5-sulfonic acid, 1,2,3,5-tetramethylbenzene-4-sulfonic acid, 1,2,4,5-tetramethylbenzene-3-sulfonic acid, 1 , 2,4,5-tetramethylbenzene-3,6-disulfonic acid, 1,2,3,4,5-pentamethylbenzene-6-sulfonic acid, 1,3,5-triethylbenzene-2-sulfone 1-ethyl-3,5-dimethylbenzene-2-sulfonic acid, 1-ethyl-3,5-dimethylbenzene-4-sulfonic acid, 1-ethyl-3,4-dimethylbenzene-6-sulfonic acid, 1 -Ethyl-2,5-dimethylbenzene-3-sulfonic acid, 1,2,3,4-tetraethylbenzene-5-sulfonic acid, 1,2,4,5-tetraethylbenzene-3-sulfonic acid, 1,2 , 3,4,5-pentaethylbenzene-6-sulfonic acid, 1,3,5-triisopropylbenzene-2-sulfonic acid, 1-propyl-3,5-dimethylbenzene-4-sulfonic acid, etc. Is possible.

上記のスルホン化剤の中でも、スルホン酸基の両側のオルト位に低級アルキルが置換された化合物、たとえば、1,3,5−トリメチルベンゼン−2−スルホン酸、1,2,4,5−テトラメチルベンゼン−3−スルホン酸、1,2,3,5−テトラメチルベンゼン−4−スルホン酸、1,2,3,4,5−ペンタメチルベンゼン−6−スルホン酸、1,3,5−トリメチルベンゼン−2,4−ジスルホン酸、1,3,5−トルエチルベンゼン−2−スルホン酸、等が特に好ましく、さらには、1,3,5−トリメチルベンゼン−2−スルホン酸が最も好ましい。   Among the sulfonating agents described above, compounds in which a lower alkyl is substituted at both ortho positions of the sulfonic acid group, such as 1,3,5-trimethylbenzene-2-sulfonic acid, 1,2,4,5-tetra Methylbenzene-3-sulfonic acid, 1,2,3,5-tetramethylbenzene-4-sulfonic acid, 1,2,3,4,5-pentamethylbenzene-6-sulfonic acid, 1,3,5- Trimethylbenzene-2,4-disulfonic acid, 1,3,5-toluethylbenzene-2-sulfonic acid, and the like are particularly preferable, and 1,3,5-trimethylbenzene-2-sulfonic acid is most preferable.

スルホン酸基含有モノマーを製造する際のモノマー原料としては、分子内に重合性基とスルホン化可能な官能基とを有するものであれば特に制限されない。例えば、スチレン、ジビニルビフェニル、ジビニルベンゼン、メチルスチレン、ジメチルスチレン、トリメチルスチレン等を挙げることができる。   The monomer raw material for producing the sulfonic acid group-containing monomer is not particularly limited as long as it has a polymerizable group and a sulfonateable functional group in the molecule. For example, styrene, divinylbiphenyl, divinylbenzene, methylstyrene, dimethylstyrene, trimethylstyrene, and the like can be given.

スルホン酸基含有モノマーを製造する際は、モノマー原料100質量部に対して、これらのスルホン化剤は、30質量部〜5000質量部の範囲で加えることが好ましく、50質量部〜2000質量部の範囲で加えればさらに好ましい。
スルホン化剤の添加量が30質量部以上であると、スルホン化反応が十分に進行する傾向にある。またスルホン化剤の添加量が5000質量部以下であると、反応後のスルホン化剤処理が容易になる傾向にある。
When manufacturing a sulfonic acid group containing monomer, it is preferable to add these sulfonating agents in the range of 30 parts by mass to 5000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the monomer raw material, and 50 parts by mass to 2000 parts by mass. If it adds in the range, it is still more preferable.
When the addition amount of the sulfonating agent is 30 parts by mass or more, the sulfonation reaction tends to proceed sufficiently. Further, when the addition amount of the sulfonating agent is 5000 parts by mass or less, the sulfonating agent treatment after the reaction tends to be easy.

モノマー原料のスルホン化に用いる有機溶剤としては、特に限定されるものではなく、スルホン化反応に悪影響を及ぼさないものであれば従来から公知のものを使用することができる。
具体例としては、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素類;ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素類、ニトロメタン、ニトロベンゼン、等のニトロ化合物類;トリメチルベンゼン、トリブチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、ペンタメチルベンゼン等のアルキルベンゼン類、スルホラン等の複素環化合物類;オクタン、デカン、シクロヘキサン等の直鎖、分枝鎖又は環状の脂肪族飽和炭化水素類;N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチルホスホンアミド等の非プロトン極性溶剤;メタノール、エタノール等のアルコール系溶剤;フェノール、クレゾール等のフェノール系溶剤;などから適切なものを選ぶことができるがこれらに限定されるものではない。
The organic solvent used for sulfonation of the monomer raw material is not particularly limited, and any conventionally known one can be used as long as it does not adversely affect the sulfonation reaction.
Specific examples include halogenated aliphatic hydrocarbons such as chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane, trichloroethane, tetrachloroethane, trichloroethylene, and tetrachloroethylene; halogenated aromatic hydrocarbons such as dichlorobenzene and trichlorobenzene, nitromethane, Nitro compounds such as nitrobenzene; alkylbenzenes such as trimethylbenzene, tributylbenzene, tetramethylbenzene and pentamethylbenzene; heterocyclic compounds such as sulfolane; linear, branched or cyclic such as octane, decane and cyclohexane Aliphatic saturated hydrocarbons; aprotic electrodes such as N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, hexamethylphosphonamide Solvent; methanol, alcohol solvents such as ethanol; phenol, phenolic solvents such as cresol; may be selected as appropriate from such but not limited thereto.

またこれらの溶剤は、1種単独又は2種以上を混合して使用してもよく、その使用量は、適宜選択される。通常はスルホン化剤100質量部に対して100質量部〜2000質量部の範囲にあることが好ましい。溶剤の量が100質量部以上であると、スルホン化反応がより均一に進行する傾向にある。また溶剤の量が2000質量部以下であると、反応後の溶剤とスルホン化剤との分離、溶剤の回収が容易になる傾向にある。   These solvents may be used alone or in combination of two or more, and the amount used is appropriately selected. Usually, it is preferably in the range of 100 parts by mass to 2000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the sulfonating agent. When the amount of the solvent is 100 parts by mass or more, the sulfonation reaction tends to proceed more uniformly. When the amount of the solvent is 2000 parts by mass or less, separation of the solvent after the reaction from the sulfonating agent and recovery of the solvent tend to be facilitated.

スルホン化反応としては例えば、反応温度−20℃〜150℃の範囲、反応時間0.5時間〜50時間の範囲で実施できる。ここで、反応温度が−20℃以上であると、スルホン化反応が効率的に進行する。また反応温度が150℃以下であると、特定の芳香族環にのみスルホン酸基を導入することが容易になる傾向にある。また、スルホン酸基を有さない高分子化合物を直接スルホン化してもよい。例えば、ポリスチレン、ポリアリールエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリイミド、ポリアミドを濃硫酸中に分散、または発煙硫酸に接触させて、反応温度−20℃〜120℃の範囲、反応時間0.5時間〜50時間の範囲でスルホン化することができる。   The sulfonation reaction can be performed, for example, at a reaction temperature in the range of −20 ° C. to 150 ° C. and in a reaction time of 0.5 hours to 50 hours. Here, if the reaction temperature is −20 ° C. or higher, the sulfonation reaction proceeds efficiently. Further, when the reaction temperature is 150 ° C. or lower, it tends to be easy to introduce a sulfonic acid group only into a specific aromatic ring. Further, a polymer compound having no sulfonic acid group may be directly sulfonated. For example, polystyrene, polyaryl ether sulfone, polyether ketone, polyimide, and polyamide are dispersed in concentrated sulfuric acid or contacted with fuming sulfuric acid, and the reaction temperature is in the range of −20 ° C. to 120 ° C., the reaction time is 0.5 hours to 50 hours. Sulfonation can be performed over a range of time.

一方、カルボキシ基、ホスホン酸基、又はリン酸基を有する高分子化合物を合成する場合、カルボキシ基、ホスホン酸基、又はリン酸基を有するモノマーから合成することが好ましい。またフェノール性水酸基を有する高分子化合物を合成する場合、フェノール又はフェノール誘導体をモノマーとして合成することが好ましい。   On the other hand, when synthesizing a polymer compound having a carboxy group, a phosphonic acid group, or a phosphoric acid group, it is preferably synthesized from a monomer having a carboxy group, a phosphonic acid group, or a phosphoric acid group. Moreover, when synthesizing a polymer compound having a phenolic hydroxyl group, it is preferable to synthesize phenol or a phenol derivative as a monomer.

アニオン性基を有する高分子化合物を製造する際には、アニオン性基を有しないモノマーを併用することができる。アニオン性基を有しないモノマーとしては、アニオン性基を有するモノマーと重合可能であれば特に制限されず、アニオン性基を有するモノマーに応じて適宜選択することができる。
具体的には、スチレン、酢酸ビニル、ビフェニル誘導体、フェニルエーテル誘導体及びベンゼン誘導体を挙げることができる。
When producing a polymer compound having an anionic group, a monomer having no anionic group can be used in combination. The monomer having no anionic group is not particularly limited as long as it can be polymerized with a monomer having an anionic group, and can be appropriately selected according to the monomer having an anionic group.
Specific examples include styrene, vinyl acetate, biphenyl derivatives, phenyl ether derivatives, and benzene derivatives.

アニオン性基を有するモノマーを少なくとも含むモノマー組成物を重合する方法は特に制限されず、モノマー組成物の構成に応じて適宜選択することができる。
例えば、熱重合開始剤等を用いて常法により、前記モノマー組成物を重合して、アニオン性基を有する高分子化合物を製造することができる。
The method for polymerizing a monomer composition containing at least a monomer having an anionic group is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the constitution of the monomer composition.
For example, the monomer composition can be polymerized by a conventional method using a thermal polymerization initiator or the like to produce a polymer compound having an anionic group.

アニオン性基を有するモノマーを少なくとも含むモノマー組成物を重合して得られるアニオン性基を有する高分子化合物の精製方法は、従来から公知の精製方法を好適に使用可能である。例えば、得られたアニオン性基を有する高分子化合物が固体状の場合には濾過後に溶剤等で洗浄し、乾燥することにより精製することができる。また得られたアニオン性基を有する高分子化合物がオイル状の場合には分液することにより精製することができる。さらに得られたアニオン性基を有する高分子化合物が反応溶液に溶解している場合には有機溶媒を蒸発除去することにより、精製することができる。   As a method for purifying a polymer compound having an anionic group obtained by polymerizing a monomer composition containing at least a monomer having an anionic group, a conventionally known purification method can be suitably used. For example, when the obtained polymer compound having an anionic group is solid, it can be purified by washing with a solvent after filtration and drying. Further, when the obtained polymer compound having an anionic group is oily, it can be purified by liquid separation. Further, when the obtained polymer compound having an anionic group is dissolved in the reaction solution, it can be purified by evaporating and removing the organic solvent.

あるいは、アニオン性基を有するモノマーを少なくとも含むモノマー組成物を重合して得られるアニオン性基を有する高分子化合物が含まれる反応液に水を加え、必要に応じてアルカリ成分を加えて溶解し、溶剤相と水相に分離した後に、水相より酸析や塩析等の方法により沈殿化させ、濾過後に溶剤で洗浄して乾燥させることにより精製することもできる。   Alternatively, water is added to a reaction solution containing a polymer compound having an anionic group obtained by polymerizing a monomer composition containing at least a monomer having an anionic group, and if necessary, an alkali component is added and dissolved. After separating into a solvent phase and an aqueous phase, it can be purified by precipitation from the aqueous phase by a method such as acid precipitation or salting out, and after washing with a solvent and drying.

また、アニオン性基を有する高分子化合物は、アニオン性基を有し、2個以上の置換反応可能な官能基を有するモノマーと、このモノマーと置換反応可能な2個以上の官能基を有するモノマーを縮合反応することにより製造することもできる。   Further, the polymer compound having an anionic group includes a monomer having an anionic group and having two or more functional groups capable of substitution reaction, and a monomer having two or more functional groups capable of substitution reaction with the monomer. Can also be produced by a condensation reaction.

アニオン性基を有する高分子化合物を縮合反応で製造する場合、触媒の存在下に溶媒中で製造することができる。触媒量は、反応させるモノマーの全モル数に対して、0.1倍〜100倍で使用できる。反応温度は0℃〜350℃であり、好ましくは40℃〜260℃である。反応時間は、2時間〜500時間で反応を行うことができる。   When a polymer compound having an anionic group is produced by a condensation reaction, it can be produced in a solvent in the presence of a catalyst. The catalyst amount can be 0.1 to 100 times the total number of moles of monomers to be reacted. The reaction temperature is 0 ° C to 350 ° C, preferably 40 ° C to 260 ° C. The reaction can be conducted for 2 hours to 500 hours.

以上、アニオン性基を有する高分子化合物の製造方法について説明したが、アニオン性基有するモノマーに代えてカチオン性基を有するモノマーを用いることで、同様にしてカチオン性基を有する高分子化合物を製造することができる。   As mentioned above, although the manufacturing method of the high molecular compound which has an anionic group was demonstrated, it replaced with the monomer which has an anionic group, and manufactured the high molecular compound which has a cationic group similarly by using the monomer which has a cationic group. can do.

前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料は、アニオン性基を有する高分子化合物及びカチオン性基を有する高分子化合物の一方を含んで構成されることが好ましい。半導体基板用パッシベーション膜形成用材料に含まれるアニオン性基を有する高分子化合物及びカチオン性基を有する高分子化合物は、それぞれ1種単独でも2種以上の組み合わせであってもよい。   It is preferable that the material for forming a passivation film for a semiconductor substrate includes one of a polymer compound having an anionic group and a polymer compound having a cationic group. Each of the polymer compound having an anionic group and the polymer compound having a cationic group contained in the material for forming a passivation film for a semiconductor substrate may be a single type or a combination of two or more types.

前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料におけるアニオン性基を有する高分子化合物又はカチオン性基を有する高分子化合物の含有量は、半導体基板用パッシベーション膜形成用材料の全質量(100質量部)中に0.1質量部〜95質量部であることが好ましく、1質量部〜80質量部であることがより好ましく、さらに好ましくは3質量部〜50質量部である。含有量が0.1質量部以上であると、半導体基板用パッシベーション膜として十分にパッシベーション効果を示すことができる。   The content of the polymer compound having an anionic group or the polymer compound having a cationic group in the material for forming a passivation film for a semiconductor substrate is in the total mass (100 parts by mass) of the material for forming a passivation film for a semiconductor substrate. It is preferably 0.1 to 95 parts by mass, more preferably 1 to 80 parts by mass, and further preferably 3 to 50 parts by mass. When the content is 0.1 part by mass or more, a passivation effect can be sufficiently exhibited as a semiconductor substrate passivation film.

[フィラー]
前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料は、フィラーの少なくとも1種を含むことが好ましい。フィラーを含むことで形成される半導体基板用パッシベーション膜の機械的強度、保湿性、反射率、耐熱性をより向上することができる傾向にあり、また、パッシベーション膜を形成した半導体基板を高温で処理した後もパッシベーション効果を保持できる傾向にある。前記フィラーは特に制限されず、有機フィラーであっても、無機フィラーであってもよい。中でもフィラーは、機械的強度、保湿性、反射率及び耐熱性の観点から無機フィラーであることが好ましい。
[Filler]
The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate preferably contains at least one filler. There is a tendency that the mechanical strength, moisture retention, reflectance, and heat resistance of the passivation film for a semiconductor substrate formed by including a filler can be further improved, and the semiconductor substrate on which the passivation film is formed is processed at a high temperature. It tends to be able to maintain the passivation effect even after it is done. The filler is not particularly limited, and may be an organic filler or an inorganic filler. Especially, it is preferable that a filler is an inorganic filler from a mechanical strength, moisture retention, a reflectance, and a heat resistant viewpoint.

有機フィラーを構成する樹脂としては、ポリアミド、ポリエステル、ポリエーテル、ポリスルフィド、ポリオレフィン、フッ素樹脂、ポリビニルアルコールなどが挙げられる。具体的には、ナイロン46(PA46)、ナイロン6(PA6)、ナイロン66T(PA66T)、ナイロン610(PA610)、ナイロン66(PA66)、ナイロン6T(PA6T)、PA・MXD6などのポリアミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリイソブチレンテレフタレート(PBT)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、液晶ポリマー(LCP)、全芳香族アリレート(PAR)などのポリエステル、ポリエーテルニトリル(PENT)、ポリエーテルエーテルケトン(PENT)などのポリエーテル、ポリフェニレンスルフィド(PPS)などのポリスルフィド、シンジオタクティックポリスチレン(SPS)などのポリスチレン、ポリフェニレンオキサイド(PPO)などの芳香族ポリエーテル、ポリプロピレン(PP)、ポリ4−メチル−1−ペンテン(PMP)などのポリオレフィン、四フッ化エチレン・パーフルオロアルコキシエチレン樹脂(PFA)、ポリ四フッ化エチレン(PTFE)などのフッ素樹脂、ポリビニルアルコール(EVOH)などが挙げられる。   Examples of the resin constituting the organic filler include polyamide, polyester, polyether, polysulfide, polyolefin, fluororesin, and polyvinyl alcohol. Specifically, polyamides such as nylon 46 (PA46), nylon 6 (PA6), nylon 66T (PA66T), nylon 610 (PA610), nylon 66 (PA66), nylon 6T (PA6T), PA · MXD6, and polyethylene terephthalate (PET), polyisobutylene terephthalate (PBT), polyethylene naphthalate (PEN), liquid crystal polymer (LCP), polyesters such as wholly aromatic arylate (PAR), polyether nitrile (PENT), polyether ether ketone (PENT), etc. Polyethers, polysulfides such as polyphenylene sulfide (PPS), polystyrenes such as syndiotactic polystyrene (SPS), aromatic polyethers such as polyphenylene oxide (PPO), poly Polyolefins such as lopyrene (PP) and poly-4-methyl-1-pentene (PMP), fluororesins such as tetrafluoroethylene / perfluoroalkoxyethylene resin (PFA) and polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl alcohol ( EVOH) and the like.

無機フィラーとしてはAl(酸化アルミニウム)、ZnO(酸化亜鉛)、SiO(酸化ケイ素)、ZrO(酸化ジルコニウム)、TiO(酸化チタン)、SiC(炭化ケイ素)、MgO(酸化マグネシウム)、CaO(酸化カルシウム)、ゼオライト、AlN(窒化アルミニウム)、BN(窒化ホウ素)SnO(酸化スズ)、酸化アンチモン(Sb)、フェライト類、これらの複合酸化物、水酸化カルシウム、水酸化アルミニウム、水酸化ジルコニウム、水酸化マグネシウム、カーボンブラック、クレー、炭酸カルシウム、炭酸バリウム、ドーソナイト、ハイドロタルサイト、硫酸カルシウム、炭酸マグネシウム、珪酸カルシウム、チタン酸カリウム、チタン酸バリウム、マイカ、モンモリロナイト並びにタルク等の無機粒子を挙げることができる。
無機フィラーはこれらの中でも、Al(酸化アルミニウム)、SiO(酸化ケイ素)、ZrO(酸化ジルコニウム)、TiO(酸化チタン)、SiC(炭化ケイ素)、MgO(酸化マグネシウム)、ゼオライト、AlN(窒化アルミニウム)及びBN(窒化ホウ素)からなる群より選ばれる少なくとも1種の無機粒子を含むことが好ましく、Al(酸化アルミニウム)、SiO(酸化ケイ素)、ZrO(酸化ジルコニウム)、TiO(酸化チタン)及びゼオライトからなる群より選ばれる少なくとも1種の無機粒子を含むことがより好ましく、少なくともSiO(酸化ケイ素)を含むことが更に好ましい。
As the inorganic filler, Al 2 O 3 (aluminum oxide), ZnO (zinc oxide), SiO 2 (silicon oxide), ZrO 2 (zirconium oxide), TiO 2 (titanium oxide), SiC (silicon carbide), MgO (magnesium oxide) ), CaO (calcium oxide), zeolite, AlN (aluminum nitride), BN (boron nitride) SnO 2 (tin oxide), antimony oxide (Sb 2 O 5 ), ferrites, complex oxides thereof, calcium hydroxide, Aluminum hydroxide, zirconium hydroxide, magnesium hydroxide, carbon black, clay, calcium carbonate, barium carbonate, dosonite, hydrotalcite, calcium sulfate, magnesium carbonate, calcium silicate, potassium titanate, barium titanate, mica, montmorillonite and T Examples thereof include inorganic particles such as luc.
Among these inorganic fillers, Al 2 O 3 (aluminum oxide), SiO 2 (silicon oxide), ZrO 2 (zirconium oxide), TiO 2 (titanium oxide), SiC (silicon carbide), MgO (magnesium oxide), zeolite It is preferable to include at least one inorganic particle selected from the group consisting of AlN (aluminum nitride) and BN (boron nitride). Al 2 O 3 (aluminum oxide), SiO 2 (silicon oxide), ZrO 2 (oxidation) More preferably, it contains at least one inorganic particle selected from the group consisting of zirconium), TiO 2 (titanium oxide) and zeolite, and more preferably contains at least SiO 2 (silicon oxide).

SiOの中でもヒュームドシリカを用いることが好ましい。ヒュームドシリカを用いる場合、パッシベーション膜形成用材料の増粘材、チキソトリピー付与材としての機能も付与することが出来る。さらにヒュームドシリカの中でも親水性ヒュームドシリカを用いることで、パッシベーション膜の含水率を向上することができる。これらの金属酸化物は表面に水酸基を多数持っているため、水と相互作用しやすく、保湿性が高い。そのためこれらを無機フィラーとして添加することで、パッシベーション膜の保湿性をより向上することができる。 Among SiO 2 , fumed silica is preferably used. When fumed silica is used, a function as a thickener or a thixotropy imparting material for a passivation film forming material can also be imparted. Furthermore, the moisture content of a passivation film can be improved by using hydrophilic fumed silica among fumed silica. Since these metal oxides have many hydroxyl groups on the surface, they easily interact with water and have high moisture retention. Therefore, the moisture retention of the passivation film can be further improved by adding these as inorganic fillers.

特にシリコン太陽電池において、前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を用いて、受光面と反対側の裏面にパッシベーション膜を形成する場合、フィラーを含むことで反射率を向上することができる。その場合、フィラーとしてはSiOを用いることが好ましい。 In particular, in a silicon solar cell, when the passivation film is formed on the back surface opposite to the light receiving surface using the semiconductor substrate passivation film forming material, the reflectance can be improved by including a filler. In that case, it is preferable to use SiO 2 as the filler.

フィラーは、半導体基板用パッシベーション膜が形成された時点で所望の組成になっていればよい。例えばフィラーとして無機フィラーを用いる場合、無機フィラー前駆体、特定樹脂及び分散媒を含む半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布、乾燥して塗膜を形成する工程で無機フィラー前駆体が無機フィラーへと変化してもよい。
例えば、SiOの前駆体であるシランアルコキシドを半導体基板用パッシベーション膜形成用材料に添加することで、乾燥工程でSiOへと加水分解する。この際、酸またはアルカリを触媒として添加してもよい。
The filler may have a desired composition at the time when the semiconductor substrate passivation film is formed. For example, when an inorganic filler is used as a filler, the inorganic filler precursor is converted into an inorganic filler in a process of applying a coating material by drying a semiconductor substrate passivation film containing an inorganic filler precursor, a specific resin and a dispersion medium. It may change.
For example, by adding silane alkoxide, which is a precursor of SiO 2, to a passivation film forming material for a semiconductor substrate, it is hydrolyzed to SiO 2 in a drying step. At this time, acid or alkali may be added as a catalyst.

フィラーの平均二次粒子径は特に制限されない。中でも重量平均粒子径(50%D)として10nm〜30μmであることが好ましく、0.1μm〜10μmであることがより好ましい。フィラーの重量平均粒子径が10nm以上であると半導体基板用パッシベーション膜形成用材料中でより均一な分散が可能になる。また30μm以下であると機械的強度、保湿性、反射率、耐熱性の向上効果が十分に得られる傾向がなる。ここで、フィラーの重量平均粒子径は、レーザー散乱回折法粒度分布測定装置等により測定することができる。   The average secondary particle diameter of the filler is not particularly limited. Among them, the weight average particle diameter (50% D) is preferably 10 nm to 30 μm, and more preferably 0.1 μm to 10 μm. When the weight average particle size of the filler is 10 nm or more, more uniform dispersion is possible in the material for forming a passivation film for a semiconductor substrate. Moreover, when it is 30 μm or less, the mechanical strength, moisture retention, reflectance, and heat resistance tend to be sufficiently improved. Here, the weight average particle diameter of the filler can be measured by a laser scattering diffraction particle size distribution measuring device or the like.

半導体基板用パッシベーション膜形成用材料がフィラーを更に含む場合、フィラーの含有率は特に制限されない。例えば半導体基板用パッシベーション膜形成用材料に含まれる特定樹脂に対して0.1質量%〜200質量%のフィラーを含むことが好ましい。0.1質量%以上であると、フィラーを加えた効果が十分に得られる。また200質量%以下であると、パッシベーション膜の柔軟性が低下することを抑制し、ピンホールなどが生成することを抑制できる。   When the material for forming a passivation film for a semiconductor substrate further contains a filler, the content of the filler is not particularly limited. For example, it is preferable that 0.1 mass%-200 mass% filler is included with respect to the specific resin contained in the passivation-film formation material for semiconductor substrates. The effect which added the filler is fully acquired as it is 0.1 mass% or more. Moreover, it can suppress that the softness | flexibility of a passivation film falls that it is 200 mass% or less, and can suppress that a pinhole etc. produce | generate.

[分散媒]
本発明の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料は、特定樹脂に加えて、分散媒をさらに含むことが好ましい。前記特定樹脂は分散媒中に溶解していても、固体状態又はエマルションの状態で分散していてもよい。
分散媒としては、水、クロロホルム、ジクロロメタン、1,2−ジクロロエタン、トリクロロエタン、テトラクロロエタン、トリクロロエチレン、テトラクロロエチレン等のハロゲン化脂肪族炭化水素系溶剤類;ジクロロベンゼン、トリクロロベンゼン等のハロゲン化芳香族炭化水素系溶剤類;ニトロメタン、ニトロベンゼン等のニトロ化合物類;トリメチルベンゼン、トリブチルベンゼン、テトラメチルベンゼン、ペンタメチルベンゼン等のアルキルベンゼン類;スルホラン等の複素環化合物類;オクタン、デカン、シクロヘキサン等の直鎖、分枝鎖又は環状の脂肪族飽和炭化水素系溶剤類;N,N−ジメチルアセトアミド、N,N−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド、N−メチル−2−ピロリドン、ヘキサメチルホスホンアミド等の非プロトン極性溶剤;メタノール、エタノール、1−プロパノール、2−プロパノール等のアルコール系溶剤;フェノール、クレゾール等のフェノール系溶剤;などから適切なものを選ぶことができるが、これらに限定されるものではない。
これらの中でも少なくともアルコール系溶剤を含むことが好ましく、メタノール、エタノール、1−プロパノール及び2−プロパノールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことがより好ましい。アルコール系溶剤の少なくとも1種を含むことで、半導体基板、特にシリコン基板に対する濡れ性を向上することができる。
[Dispersion medium]
The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate of the present invention preferably further contains a dispersion medium in addition to the specific resin. The specific resin may be dissolved in a dispersion medium, or may be dispersed in a solid state or an emulsion state.
Examples of the dispersion medium include halogenated aliphatic hydrocarbon solvents such as water, chloroform, dichloromethane, 1,2-dichloroethane, trichloroethane, tetrachloroethane, trichloroethylene, and tetrachloroethylene; halogenated aromatic hydrocarbons such as dichlorobenzene and trichlorobenzene. Nitrogen compounds such as nitromethane and nitrobenzene; alkylbenzenes such as trimethylbenzene, tributylbenzene, tetramethylbenzene, and pentamethylbenzene; heterocyclic compounds such as sulfolane; straight chain such as octane, decane and cyclohexane Branched or cyclic aliphatic saturated hydrocarbon solvents; N, N-dimethylacetamide, N, N-dimethylformamide, dimethyl sulfoxide, N-methyl-2-pyrrolidone, hexamethylphosphona Suitable solvents can be selected from aprotic polar solvents such as methanol; alcohol solvents such as methanol, ethanol, 1-propanol and 2-propanol; phenol solvents such as phenol and cresol; It is not something.
Among these, it is preferable to include at least an alcohol solvent, and it is more preferable to include at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1-propanol and 2-propanol. By including at least one alcohol solvent, wettability to a semiconductor substrate, particularly a silicon substrate, can be improved.

前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料が分散媒を含む場合、前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料における分散媒の含有量は特に制限されない。例えば、半導体基板用パッシベーション膜形成用材料の総量100質量部中に、1質量部〜99質量部であることが好ましく、40質量部〜95質量部であることがより好ましい。   When the material for forming a passivation film for semiconductor substrate contains a dispersion medium, the content of the dispersion medium in the material for forming a passivation film for semiconductor substrate is not particularly limited. For example, it is preferably 1 part by mass to 99 parts by mass and more preferably 40 parts by mass to 95 parts by mass in 100 parts by mass of the total amount of the material for forming a passivation film for a semiconductor substrate.

[イオン液体]
また前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料は、イオン液体を含んでもよい。このような材料は、任意の相溶する高分子化合物とイオン液体を混合することで用いることができる。イオン液体とは、融点が100℃以下であり、100℃以下の低い温度で液状の外観を呈する塩である。
[Ionic liquid]
The semiconductor substrate passivation film forming material may contain an ionic liquid. Such a material can be used by mixing any compatible polymer compound and ionic liquid. An ionic liquid is a salt having a melting point of 100 ° C. or lower and a liquid appearance at a low temperature of 100 ° C. or lower.

前記イオン液体の組成に特に制限はなく、特定樹脂に分散できる組成であれば好適に用いることができる。例えば、カチオンとして、アンモニウム、ピリジニウム、ピロリジニウム、ピロリウム、オキサゾリウム、オキサゾリニウム、イミダゾリウム、ホスホニウム及びスルホニウムが挙げられる。またアニオンとしてはN(SOF) 、N(SOCF 、N(SO 、BF 、PF 、CFSO 及びCFCO が挙げられる。前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料には、これらのカチオンとアニオンを組み合わせたイオン液体を用いることができる。上記イオン液体は、単独で用いてもよいし、2種以上を混合して用いることもできる。 There is no restriction | limiting in particular in the composition of the said ionic liquid, If it is a composition dispersible in specific resin, it can use suitably. For example, examples of the cation include ammonium, pyridinium, pyrrolidinium, pyrrolium, oxazolium, oxazolinium, imidazolium, phosphonium, and sulfonium. Examples of the anionic N (SO 2 F) 2 - , N (SO 2 CF 3) 2 -, N (SO 2 C 2 F 5) 2 -, BF 4 -, PF 6 -, CF 3 SO 3 - and CF 3 CO 2 - and the like. As the material for forming a passivation film for a semiconductor substrate, an ionic liquid combining these cations and anions can be used. The said ionic liquid may be used independently and can also be used in mixture of 2 or more types.

これらのアニオンの中でも、特に疎水性のアニオンであるN(SOF) 、N(SOCF 、N(SO 、CFSO 、またはCFCO が好適に用いられる。疎水性のアニオンを用いることによって、それによって構成されるイオン液体の取り扱い性、特に空気雰囲気での取り扱い性が容易になり、また、それを用いた半導体基板用パッシベーション膜形成用材料の取り扱い性が容易になる。 Among these anions, particularly hydrophobic anions N (SO 2 F) 2 , N (SO 2 CF 3 ) 2 , N (SO 2 C 2 F 5 ) 2 , CF 3 SO 3 , Alternatively, CF 3 CO 2 is preferably used. By using a hydrophobic anion, it becomes easy to handle an ionic liquid constituted by the hydrophobic anion, particularly in an air atmosphere, and the handling property of a passivation film forming material for a semiconductor substrate using the ionic liquid is improved. It becomes easy.

イオン液体のイオン伝導率は好ましくは0.01mS/cm以上であり、さらに好ましくは0.1mS/cm以上である。0.01mS/cm以上であると、イオン液体を特定樹脂に混合したことによる効果が十分に得られる。尚、イオン液体のイオン伝導率は、電気伝導率計を用いて25℃で測定される。   The ionic conductivity of the ionic liquid is preferably 0.01 mS / cm or more, more preferably 0.1 mS / cm or more. The effect by having mixed the ionic liquid with specific resin as it is 0.01 mS / cm or more is fully acquired. In addition, the ionic conductivity of an ionic liquid is measured at 25 degreeC using an electric conductivity meter.

また、イオン液体のカチオン又はアニオンが特定樹脂の側鎖と化学結合していてもよい。   Further, the cation or anion of the ionic liquid may be chemically bonded to the side chain of the specific resin.

[シランカップリング剤]
前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料は、さらにシランカップリング剤を含んでいてもよい。シランカップリング剤を含むことで、半導体基板、特にシリコン基板に対する濡れ性を向上することができる。シランカップリング剤としては特に制限されず、通常用いられるシランカップリング剤から適宜選択することができる。
[Silane coupling agent]
The semiconductor substrate passivation film forming material may further contain a silane coupling agent. By including the silane coupling agent, wettability to a semiconductor substrate, particularly a silicon substrate can be improved. It does not restrict | limit especially as a silane coupling agent, It can select suitably from the silane coupling agent used normally.

[帯電防止ポリマー]
前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料は、さらに帯電防止ポリマーを更に含むことができる。ここでいう帯電防止ポリマーとは、帯電防止剤を練りこんだポリマー及びポリマーそのものが帯電防止性を示すものを示す。帯電防止剤としては界面活性剤を用いることが好ましい。またプロトン伝導性ポリマーと帯電防止ポリマーを混合して使用してもよい。
[Antistatic polymer]
The semiconductor substrate passivation film forming material may further include an antistatic polymer. The antistatic polymer here refers to a polymer in which an antistatic agent is kneaded and a polymer itself exhibiting antistatic properties. A surfactant is preferably used as the antistatic agent. A proton conductive polymer and an antistatic polymer may be mixed and used.

前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料は、界面活性剤を含んでいてもよい。
界面活性剤はカチオン系、アニオン系、ノニオン系のいずれであってもよい。界面活性剤を含むことでパッシベーション膜に固定電荷をさらに有効に付与できる場合がある。
The semiconductor substrate passivation film forming material may contain a surfactant.
The surfactant may be any of cationic, anionic and nonionic. In some cases, a fixed charge can be more effectively imparted to the passivation film by including a surfactant.

<半導体基板用パッシベーション膜の製造方法>
本発明の半導体基板用パッシベーション膜の製造方法は、半導体基板上に、アニオン性基又はカチオン性基を有する高分子化合物を含む前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布して塗布層を形成する工程と、前記塗布層を乾燥して塗膜を形成する工程とを有し、必要に応じてその他の工程を含んで構成される。前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を用いることで、優れた表面パッシベーション効果を有する半導体基板用パッシベーション膜を形成することができる。
<Method for manufacturing passivation film for semiconductor substrate>
In the method for producing a passivation film for a semiconductor substrate according to the present invention, a coating layer is formed by applying the passivation film forming material for a semiconductor substrate containing a polymer compound having an anionic group or a cationic group on the semiconductor substrate. It has a process and the process of drying the said application layer and forming a coating film, and is comprised including another process as needed. By using the semiconductor substrate passivation film forming material, a semiconductor substrate passivation film having an excellent surface passivation effect can be formed.

前記半導体基板用パッシベーション膜の製造方法は、前記塗布層を形成する工程の前に、半導体基板上にフッ酸水溶液を付与する工程をさらに有することが好ましく、フッ酸水溶液を付与する工程の前にアルカリ水溶液を付与する工程をさらに有することがより好ましい。すなわち、半導体基板上に前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布する前に、半導体基板の表面をフッ酸水溶液で洗浄することが好ましく、更に半導体基板の表面をアルカリ水溶液で洗浄した後、フッ酸水溶液で洗浄することがより好ましい。フッ酸水溶液で洗浄することで、半導体基板表面に存在するシリコン酸化物を除去することができ、パッシベーション効果がより向上する。また、半導体基板に存在するダングリングボンドをSi−H結合に変えることができる。これに前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布することで、形成されたSi−H結合を安定化できる可能性がある。フッ酸水溶液を付与する工程及びアルカリ水溶液を付与する工程の詳細については後述する。   The method for manufacturing a passivation film for a semiconductor substrate preferably further includes a step of applying a hydrofluoric acid aqueous solution on the semiconductor substrate before the step of forming the coating layer, and before the step of applying the hydrofluoric acid aqueous solution. It is more preferable to further include a step of applying an alkaline aqueous solution. That is, it is preferable to clean the surface of the semiconductor substrate with a hydrofluoric acid aqueous solution before applying the semiconductor substrate passivation film forming material on the semiconductor substrate, and further, after cleaning the surface of the semiconductor substrate with an alkaline aqueous solution, It is more preferable to wash with an acid aqueous solution. By washing with a hydrofluoric acid aqueous solution, silicon oxide present on the surface of the semiconductor substrate can be removed, and the passivation effect is further improved. In addition, dangling bonds existing in the semiconductor substrate can be changed to Si-H bonds. By applying the material for forming a passivation film for a semiconductor substrate to this, there is a possibility that the formed Si—H bond can be stabilized. Details of the step of applying the hydrofluoric acid aqueous solution and the step of applying the alkaline aqueous solution will be described later.

前記半導体基板用パッシベーション膜の製造方法の第一の態様は、半導体基板のp型層上に、アニオン性基を有する高分子化合物を含む前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布して塗布層を形成する工程と、前記塗布層を乾燥して塗膜を形成する工程とを有し、必要に応じてその他の工程を含んで構成される。
前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を用いることで、優れた表面パッシベーション効果を有する半導体基板用パッシベーション膜を形成することができる。
In a first aspect of the method for producing a passivation film for a semiconductor substrate, a material for forming a passivation film for a semiconductor substrate containing a polymer compound having an anionic group is applied on a p-type layer of the semiconductor substrate. And a step of drying the coating layer to form a coating film, and including other steps as necessary.
By using the semiconductor substrate passivation film forming material, a semiconductor substrate passivation film having an excellent surface passivation effect can be formed.

前記半導体基板上のp型層は、p型半導体基板に由来するp型層であっても、p型拡散層又はp型拡散層として半導体基板上に形成されたもののいずれであってもよい。 The p-type layer on the semiconductor substrate may be either a p-type layer derived from the p-type semiconductor substrate, or a p-type diffusion layer or a p + -type diffusion layer formed on the semiconductor substrate. .

本発明においては前記塗布層を形成する工程の前に、半導体基板のp型層上にフッ酸水溶液を付与する工程をさらに有することが好ましく、フッ酸水溶液を付与する工程の前にアルカリ水溶液を付与する工程をさらに有することがより好ましい。
すなわち、半導体基板のp型層上に前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布する前に、p型層の表面をフッ酸水溶液で洗浄することが好ましく、更にp型層の表面をアルカリ水溶液で洗浄した後、フッ酸水溶液で洗浄することがより好ましい。
In the present invention, it is preferable to further include a step of applying a hydrofluoric acid aqueous solution on the p-type layer of the semiconductor substrate before the step of forming the coating layer, and an alkaline aqueous solution is added before the step of applying the hydrofluoric acid aqueous solution. It is more preferable to further include a step of imparting.
That is, the surface of the p-type layer is preferably washed with a hydrofluoric acid aqueous solution before applying the semiconductor substrate passivation film forming material on the p-type layer of the semiconductor substrate, and the surface of the p-type layer is further washed with an alkaline aqueous solution. It is more preferable to wash with an aqueous hydrofluoric acid solution after washing with.

フッ酸水溶液で洗浄することで、半導体基板表面に存在するシリコン酸化物を除去することができ、パッシベーション効果がより向上する。
また、半導体基板に存在するダングリングボンドをSi−H結合に変えることができる。これに前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布することで、形成されたSi−H結合を安定化できる可能性がある。
By washing with a hydrofluoric acid aqueous solution, silicon oxide present on the surface of the semiconductor substrate can be removed, and the passivation effect is further improved.
In addition, dangling bonds existing in the semiconductor substrate can be changed to Si-H bonds. By applying the material for forming a passivation film for a semiconductor substrate to this, there is a possibility that the formed Si—H bond can be stabilized.

またアルカリ水溶液による洗浄の方法としては、一般的に知られているRCA洗浄などを例示することができる。例えばアンモニア水−過酸化水素水の混合溶液に半導体基板を浸し、60℃〜80℃で処理することで、有機物及びパーティクルを除去、洗浄することができる。
フッ酸水溶液のフッ酸の濃度としては特に制限はないが、0.1質量%〜40質量%水溶液を用いることができ、0.5質量%〜10質量%であることが好ましい。0.1質量%以上であると、十分な洗浄効果が得られる傾向がある。また40質量%以下であると、洗浄プロセスのハンドリング性が低下することを抑制できる。
洗浄時間は、アルカリ洗浄、フッ酸洗浄どちらにおいても、10秒〜10分間行うことが好ましく、30秒〜5分間行うことがさらに好ましい。
Examples of the cleaning method using an alkaline aqueous solution include generally known RCA cleaning. For example, the organic substance and particles can be removed and washed by immersing the semiconductor substrate in a mixed solution of aqueous ammonia and hydrogen peroxide and treating the substrate at 60 ° C. to 80 ° C.
Although there is no restriction | limiting in particular as a density | concentration of the hydrofluoric acid of hydrofluoric acid aqueous solution, 0.1 mass%-40 mass% aqueous solution can be used, and it is preferable that it is 0.5 mass%-10 mass%. There exists a tendency for sufficient cleaning effect to be acquired as it is 0.1 mass% or more. Moreover, it can suppress that the handleability of a washing process falls that it is 40 mass% or less.
The cleaning time is preferably 10 seconds to 10 minutes, more preferably 30 seconds to 5 minutes, in both alkali cleaning and hydrofluoric acid cleaning.

また半導体基板用パッシベーション膜の製造方法の第二の態様は、半導体基板のn型層上に、カチオン性基を有する高分子化合物を含む前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布して塗布層を形成する工程と、前記塗布層を乾燥して塗膜を形成する工程とを有し、必要に応じてその他の工程を含んで構成される。
前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を用いることで、優れた表面パッシベーション効果を有する半導体基板用パッシベーション膜を形成することができる。
The second aspect of the method for producing a passivation film for a semiconductor substrate is a coating layer obtained by applying the passivation film forming material for a semiconductor substrate containing a polymer compound having a cationic group onto an n-type layer of the semiconductor substrate. And a step of drying the coating layer to form a coating film, and including other steps as necessary.
By using the semiconductor substrate passivation film forming material, a semiconductor substrate passivation film having an excellent surface passivation effect can be formed.

前記半導体基板上のn型層は、n型半導体基板に由来するn型層であっても、n型拡散層又はn型拡散層として半導体基板上に形成されたもののいずれであってもよい。 The n-type layer on the semiconductor substrate may be either an n-type layer derived from the n-type semiconductor substrate, or an n-type diffusion layer or an n + -type diffusion layer formed on the semiconductor substrate. .

本発明においては前記塗布層を形成する工程の前に、半導体基板のn型層上にフッ酸水溶液を付与する工程をさらに有することが好ましく、フッ酸水溶液を付与する工程の前にアルカリ水溶液を付与する工程をさらに有することがより好ましい。
すなわち、半導体基板のn型層上に前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布する前に、n型層の表面をフッ酸水溶液で洗浄することが好ましく、更にn型層の表面をアルカリ水溶液で洗浄した後、フッ酸水溶液で洗浄することがより好ましい。
In the present invention, it is preferable to further include a step of applying a hydrofluoric acid aqueous solution on the n-type layer of the semiconductor substrate before the step of forming the coating layer, and an alkaline aqueous solution is added before the step of applying the hydrofluoric acid aqueous solution. It is more preferable to further include a step of imparting.
That is, the surface of the n-type layer is preferably washed with a hydrofluoric acid aqueous solution before applying the semiconductor substrate passivation film forming material onto the n-type layer of the semiconductor substrate, and the surface of the n-type layer is preferably washed with an alkaline aqueous solution. It is more preferable to wash with an aqueous hydrofluoric acid solution after washing with.

n型層表面のフッ酸水溶液による洗浄及びアルカリ水溶液による洗浄は、既述のp型層表面のフッ酸水溶液による洗浄及びアルカリ水溶液による洗浄と同様である。   Cleaning of the n-type layer surface with a hydrofluoric acid aqueous solution and cleaning with an alkaline aqueous solution are the same as the cleaning of the p-type layer surface with a hydrofluoric acid aqueous solution and cleaning with an alkaline aqueous solution.

前記半導体基板用パッシベーション膜の製造方法において、半導体基板上に、前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布して塗布層を形成する方法には特に制限はなく、公知の塗布方法を用いることができる。具体的には、浸漬法、印刷法、スピン法、刷毛塗り、スプレー法、ドクターブレード法、ロールコーター法、インクジェット法等を挙げることができる。   In the method for manufacturing a passivation film for a semiconductor substrate, there is no particular limitation on a method for forming a coating layer by applying a material for forming a passivation film for a semiconductor substrate on a semiconductor substrate, and a known coating method may be used. it can. Specific examples include immersion method, printing method, spin method, brush coating, spray method, doctor blade method, roll coater method, and ink jet method.

前記半導体基板用パッシベーション膜形成用材料の塗布量は、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、形成される半導体基板用パッシベーション膜の膜厚が10nm〜50μmとなるようにすることができる。   The coating amount of the semiconductor substrate passivation film forming material can be appropriately selected according to the purpose. For example, the thickness of the formed passivation film for a semiconductor substrate can be set to 10 nm to 50 μm.

半導体基板用パッシベーション膜形成材料によって形成された塗布層を、乾燥して塗膜を形成することで、半導体基板上に半導体基板用パッシベーション膜を形成することができる。塗布層の乾燥条件は塗膜を形成可能であれば特に制限されない。例えば50℃〜300℃で乾燥することが好ましい。   The passivation layer for a semiconductor substrate can be formed on the semiconductor substrate by drying the coating layer formed of the passivation film forming material for the semiconductor substrate to form a coating film. The drying conditions for the coating layer are not particularly limited as long as a coating film can be formed. For example, it is preferable to dry at 50 to 300 ° C.

前記半導体基板用パッシベーション膜の製造方法によって製造される半導体基板用パッシベーション膜の膜厚は特に制限されず、目的に応じて適宜選択できる。例えば、10nm〜50μmであることが好ましく、100nm〜30μmであることが好ましく、500nm〜20μmであることが更に好ましい。10nm以上であると半導体基板表面の所望の領域全体を均一に覆うことが容易になる傾向にある。また膜厚が厚いほど、表面パッシベーション効果が高い傾向にある。   The thickness of the passivation film for a semiconductor substrate manufactured by the method for manufacturing a passivation film for a semiconductor substrate is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, the thickness is preferably 10 nm to 50 μm, preferably 100 nm to 30 μm, and more preferably 500 nm to 20 μm. When it is 10 nm or more, it tends to be easy to uniformly cover the entire desired region of the semiconductor substrate surface. Also, the thicker the film, the higher the surface passivation effect.

なお、形成された半導体基板用パッシベーション膜の膜厚は、触針式段差・表面形状測定装置(例えば、Ambios社製)を用いて常法により測定される。   The film thickness of the formed semiconductor substrate passivation film is measured by a conventional method using a stylus type step / surface shape measuring device (for example, manufactured by Ambios).

上記では液体状の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を半導体基板表面に塗布することで半導体基板用パッシベーション膜を製造する方法を説明したが、半導体基板用パッシベーション膜形成材料をフィルム状に構成し、これを用いて半導体基板用パッシベーション膜を製造することもできる。
具体的には、半導体基板用パッシベーション膜の製造方法は、半導体基板のp型層上に、アニオン性基を有する高分子化合物を含み、フィルム状に構成された半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を貼り付ける工程を有するものであってもよい。
さらにフィルム状に構成された半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を貼り付ける前に、半導体基板上のp型層をフッ酸水溶液で洗浄することが好ましい。
In the above description, the method for producing a semiconductor substrate passivation film by applying a liquid semiconductor substrate passivation film forming material to the surface of the semiconductor substrate has been described. By using this, a passivation film for a semiconductor substrate can be manufactured.
Specifically, a method for producing a passivation film for a semiconductor substrate includes a material for forming a passivation film for a semiconductor substrate that includes a polymer compound having an anionic group on a p-type layer of the semiconductor substrate and is formed into a film shape. You may have a process to stick.
Furthermore, it is preferable to wash the p-type layer on the semiconductor substrate with an aqueous hydrofluoric acid solution before attaching the film-forming material for forming a passivation film for a semiconductor substrate.

さらにまた半導体基板用パッシベーション膜の製造方法は、半導体基板のn型層上に、カチオン性基を有する高分子化合物を含み、フィルム状に構成された半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を貼り付ける工程を有するものであってもよい。
さらにフィルム状に構成された半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を貼り付ける前に、半導体基板上のn型層をフッ酸水溶液で洗浄することが好ましい。
Furthermore, a method for manufacturing a passivation film for a semiconductor substrate includes a step of attaching a film forming material for forming a passivation film for a semiconductor substrate containing a polymer compound having a cationic group on an n-type layer of the semiconductor substrate. It may have.
Furthermore, it is preferable to wash the n-type layer on the semiconductor substrate with a hydrofluoric acid aqueous solution before attaching the film-forming material for forming a passivation film for a semiconductor substrate.

本発明においては、半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を半導体基板に塗布、乾燥して得られるパッシベーション膜に含まれる特定樹脂又は必要に応じて含まれるその他の樹脂に対して架橋処理を行ってもよい。架橋処理を行うことで、耐熱性をより向上することができる。
架橋処理の方法は特に制限されず、通常用いられる架橋方法から適宜選択して用いることができる。
In the present invention, the specific resin contained in the passivation film obtained by applying and drying the passivation film forming material for the semiconductor substrate on the semiconductor substrate and drying may be subjected to a crosslinking treatment. Good. By performing the crosslinking treatment, the heat resistance can be further improved.
The method for the crosslinking treatment is not particularly limited, and can be appropriately selected from commonly used crosslinking methods.

<太陽電池素子及びその製造方法>
本発明の太陽電池素子は、pn接合を有する半導体基板と、電極と、前記半導体基板上に設けられた前記半導体基板用パッシベーション膜とを有する。前記太陽電池素子は必要に応じてその他の構成要素を更に有していてもよい。
<Solar cell element and manufacturing method thereof>
The solar cell element of this invention has the semiconductor substrate which has pn junction, an electrode, and the said passivation film for semiconductor substrates provided on the said semiconductor substrate. The solar cell element may further include other components as necessary.

本発明の太陽電池素子の製造方法は、pn接合を有し、電極が設けられた半導体基板上に、前記半導体基板用パッシベーション膜を形成する工程を有する。前記太陽電池素子の製造方法は必要に応じてその他の工程を更に有していてもよい。   The method for manufacturing a solar cell element of the present invention includes a step of forming the semiconductor substrate passivation film on a semiconductor substrate having a pn junction and provided with electrodes. The method for manufacturing a solar cell element may further include other steps as necessary.

次に図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態にかかる半導体基板用パッシベーション膜を有する太陽電池素子の製造方法の一例を模式的に示す工程図を断面図として例示したものである。但し、この工程図は本発明の使用方法をなんら制限するものではない。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a process diagram schematically showing an example of a method for producing a solar cell element having a semiconductor substrate passivation film according to the present embodiment. However, this process diagram does not limit the usage method of the present invention.

図1(a)に示すように、p型半導体基板1には、表面近傍にn型拡散層2が形成され、表面に反射防止膜3が形成されている。反射防止膜3としては、窒化ケイ素膜、酸化チタン膜などが知られている。反射防止膜3とp型半導体基板1との間に酸化ケイ素などの表面保護膜(図示せず)が存在していてもよい。また本発明のパッシベーション膜を表面保護膜として使用してもよい。 As shown in FIG. 1A, in a p-type semiconductor substrate 1, an n + -type diffusion layer 2 is formed in the vicinity of the surface, and an antireflection film 3 is formed on the surface. As the antireflection film 3, a silicon nitride film, a titanium oxide film, or the like is known. A surface protective film (not shown) such as silicon oxide may exist between the antireflection film 3 and the p-type semiconductor substrate 1. Further, the passivation film of the present invention may be used as a surface protective film.

次いで図1(b)に示すように、裏面の一部の領域にアルミ電極ペーストなどの裏面電極5を形成する材料を塗布した後に熱処理して、裏面電極5を形成すると共にアルミを拡散させてp型拡散層4を形成する。 Next, as shown in FIG. 1B, a material for forming the back electrode 5 such as an aluminum electrode paste is applied to a partial region of the back surface, and then heat-treated to form the back electrode 5 and diffuse aluminum. A p + -type diffusion layer 4 is formed.

次いで図1(c)に示すように、受光面側に電極形成用ペーストを塗布した後に熱処理して表面電極7を形成する。電極形成用ペーストとしてファイヤースルー性を有するガラス粉末を含むものを用いることで、図1(c)に示すように反射防止膜3を貫通して、n型拡散層2の上に、表面電極7を形成してオーミックコンタクトを得ることができる。 Next, as shown in FIG. 1C, the electrode 7 is applied to the light-receiving surface side and then heat-treated to form the surface electrode 7. By using those containing glass powder having a fire-through property as an electrode forming paste, reaches through the antireflective film 3, as shown in FIG. 1 (c), on the n + -type diffusion layer 2, the surface electrode 7 can be formed to obtain an ohmic contact.

最後に図1(d)に示すように、裏面電極5以外の裏面のp型層上に、アニオン性基を有する高分子化合物を含む半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を、スクリーン印刷等の塗布法により塗布、乾燥してパッシベーション膜6を形成する。p型層上に裏面パッシベーション膜6を形成することで、発電効率に優れた太陽電池素子を製造することができる。   Finally, as shown in FIG. 1D, a passivation film forming material for a semiconductor substrate containing a polymer compound having an anionic group is applied on the p-type layer on the back surface other than the back electrode 5 by screen printing or the like. The passivation film 6 is formed by applying and drying by the method. By forming the back surface passivation film 6 on the p-type layer, a solar cell element excellent in power generation efficiency can be manufactured.

図1に示す製造工程を含む製造方法で製造される太陽電池素子では、アルミなどからなる裏面電極をポイントコンタクト構造とすることができ、基板の反りなどを低減することができる。   In the solar cell element manufactured by the manufacturing method including the manufacturing process shown in FIG. 1, the back electrode made of aluminum or the like can have a point contact structure, and the warpage of the substrate can be reduced.

また図1(d)では裏面部分にのみパッシベーション膜を形成する方法を示したが、半導体基板1の裏面側に加えて、側面にも半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布、乾燥することで半導体基板1の側面(エッジ)にパッシベーション膜をさらに形成してもよい(図示せず)。これにより、発電効率により優れた太陽電池素子を製造することができる。
さらにまた、裏面部分にパッシベーション膜を形成せず、側面のみに本発明の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布、乾燥してパッシベーション膜を形成してもよい。本発明の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料は、側面のような結晶欠陥が多い場所に使用すると、その効果が特に大きい。
Further, FIG. 1D shows a method of forming a passivation film only on the back surface portion, but in addition to the back surface side of the semiconductor substrate 1, a semiconductor substrate passivation film forming material is applied to the side surface and dried. A passivation film may be further formed on the side surface (edge) of the semiconductor substrate 1 (not shown). Thereby, the solar cell element excellent in power generation efficiency can be manufactured.
Furthermore, the passivation film may be formed by applying and drying the passivation film forming material for a semiconductor substrate of the present invention only on the side surface without forming the passivation film on the back surface portion. The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate of the present invention is particularly effective when used in a place where there are many crystal defects such as side surfaces.

図1では電極形成後にパッシベーション膜を形成する態様について説明したが、パッシベーション膜形成後に、更にアルミなどの電極を蒸着などによって全面に形成してもよく、また、高温で焼成する必要のない電極を前面に形成してもよい。   Although the embodiment of forming the passivation film after forming the electrode has been described with reference to FIG. 1, after forming the passivation film, an electrode such as aluminum may be further formed on the entire surface by vapor deposition or the like. It may be formed on the front surface.

図2は、本実施形態にかかる半導体基板用パッシベーション膜を有する太陽電池素子の製造方法の別の一例を模式的に示す工程図を断面図として例示したものである。具体的には、図2はアルミ電極ペースト又は熱拡散処理によりp型拡散層を形成可能なp型拡散層形成用組成物を用いてp型拡散層を形成後、アルミ電極ペーストの熱処理物又はp型拡散層形成用組成物の熱処理物を除去する工程を含む工程図を断面図として説明するものである。ここでp型拡散層形成用組成物は、例えば、アクセプタ元素含有物質とガラス成分とを含んで構成することができる。 FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a process diagram schematically showing another example of a method for manufacturing a solar cell element having a semiconductor substrate passivation film according to the present embodiment. Specifically, FIG. 2 shows the heat treatment of the aluminum electrode paste after forming the p + type diffusion layer using the aluminum electrode paste or the p type diffusion layer forming composition capable of forming the p + type diffusion layer by thermal diffusion treatment. The process drawing including the process of removing the heat-treated product of the product or the p + -type diffusion layer forming composition will be described as a cross-sectional view. Here, the p-type diffusion layer forming composition can be configured to include, for example, an acceptor element-containing material and a glass component.

図2(a)に示すように、p型半導体基板1には、表面近傍にn型拡散層2が形成され、表面に反射防止膜3が形成されている。反射防止膜3としては、窒化ケイ素膜、酸化チタン膜などが知られている。 As shown in FIG. 2A, an n + -type diffusion layer 2 is formed in the vicinity of the surface of the p-type semiconductor substrate 1, and an antireflection film 3 is formed on the surface. As the antireflection film 3, a silicon nitride film, a titanium oxide film, or the like is known.

次いで図2(b)に示すように、裏面の一部の領域にp型拡散層形成用組成物を塗布した後に熱処理して、p型拡散層4を形成する。p型拡散層4上にはp型拡散層形成用組成物の熱処理物8が形成されている。
ここでp型拡散層形成用組成物に代えて、アルミ電極ペーストを用いてもよい。アルミ電極ペーストを用いた場合には、p型拡散層4上には熱処理物8としてアルミ電極が形成される。
Next, as shown in FIG. 2B, the p + -type diffusion layer 4 is formed by applying a p + -type diffusion layer forming composition to a partial region of the back surface and then performing heat treatment. On the p + type diffusion layer 4, a heat treatment product 8 of a composition for forming a p + type diffusion layer is formed.
Here, instead of the p-type diffusion layer forming composition, an aluminum electrode paste may be used. When the aluminum electrode paste is used, an aluminum electrode is formed as the heat treatment 8 on the p + type diffusion layer 4.

次いで図2(c)に示すように、p型拡散層4上に形成されたp型拡散層形成用組成物の熱処理物8をエッチングなどの手法により除去する。 Next, as shown in FIG. 2C, the heat-treated product 8 of the p-type diffusion layer forming composition formed on the p + -type diffusion layer 4 is removed by a technique such as etching.

次いで図2(d)に示すように、受光面(表面)及び裏面の一部の領域に選択的に電極形成用ペーストを塗布した後に熱処理して、受光面(表面)に表面電極7を、裏面に裏面電極5をそれぞれ形成する。受光面側に塗布する電極形成用ペーストとしてファイヤースルー性を有するガラス粉末を含むものを用いることで、図2(c)に示すように反射防止膜3を貫通して、n型拡散層2の上に、表面電極7が形成されてオーミックコンタクトを得ることができる。
また裏面電極が形成される領域にはすでにp型拡散層4が形成されているため、裏面電極5を形成する電極形成用ペーストには、アルミ電極ペーストに限定されず、銀電極ペースト等のより低抵抗な電極を形成可能な電極用ペーストを用いることもできる。これにより、さらに発電効率を高めることも可能になる。
Next, as shown in FIG. 2 (d), the electrode forming paste is selectively applied to a part of the light receiving surface (front surface) and the back surface, and then heat-treated to form the surface electrode 7 on the light receiving surface (front surface). A back electrode 5 is formed on the back surface. By using a paste containing a glass powder having fire-through property as an electrode forming paste applied to the light receiving surface side, the n + type diffusion layer 2 penetrates the antireflection film 3 as shown in FIG. A surface electrode 7 is formed on the surface to obtain an ohmic contact.
Further, since the p + -type diffusion layer 4 is already formed in the region where the back electrode is formed, the electrode forming paste for forming the back electrode 5 is not limited to the aluminum electrode paste, but may be a silver electrode paste or the like. An electrode paste capable of forming a lower resistance electrode can also be used. As a result, the power generation efficiency can be further increased.

最後に図2(e)に示すように、裏面電極5以外の裏面のp型層上に、アニオン性基を有する高分子化合物を含む半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布、乾燥してパッシベーション膜6を形成する。p型層上に裏面パッシベーション膜6を形成することで、発電効率に優れた太陽電池素子を製造することができる。   Finally, as shown in FIG. 2 (e), a passivation film forming material for a semiconductor substrate containing a polymer compound having an anionic group is applied on the p-type layer on the back surface other than the back electrode 5 and dried for passivation. A film 6 is formed. By forming the back surface passivation film 6 on the p-type layer, a solar cell element excellent in power generation efficiency can be manufactured.

また図2(e)では裏面部分にのみパッシベーション膜を形成する方法を示したが、p型半導体基板1の裏面側に加えて、側面にも半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布、乾燥することでp型半導体基板1の側面(エッジ)にパッシベーション膜をさらに形成してもよい(図示せず)。これにより、発電効率により優れた太陽電池素子を製造することができる。
さらにまた、裏面部分にパッシベーション膜を形成せず、側面のみに本発明の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布、乾燥してパッシベーション膜を形成してもよい。本発明の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料は、側面のような結晶欠陥が多い場所に使用すると、その効果が特に大きい。
Further, FIG. 2E shows a method of forming a passivation film only on the back surface portion, but in addition to the back surface side of the p-type semiconductor substrate 1, a semiconductor substrate passivation film forming material is applied to the side surface and dried. Thus, a passivation film may be further formed on the side surface (edge) of the p-type semiconductor substrate 1 (not shown). Thereby, the solar cell element excellent in power generation efficiency can be manufactured.
Furthermore, the passivation film may be formed by applying and drying the passivation film forming material for a semiconductor substrate of the present invention only on the side surface without forming the passivation film on the back surface portion. The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate of the present invention is particularly effective when used in a place where there are many crystal defects such as side surfaces.

図2では電極形成後にパッシベーション膜を形成する態様について説明したが、パッシベーション膜形成後に、更にアルミなどの電極を蒸着などによって全面に形成してもよく、また、高温で焼成する必要のない電極を前面に形成してもよい。   In FIG. 2, the embodiment in which the passivation film is formed after the electrode formation is described. However, after the passivation film is formed, an electrode such as aluminum may be further formed on the entire surface by vapor deposition or the like, and an electrode that does not need to be fired at a high temperature is formed. It may be formed on the front surface.

上述した実施形態では、受光面にn型拡散層が形成されたp型半導体基板を用いた場合について説明を行ったが、受光面にp型拡散層が形成されたn型半導体基板を用いた場合にも同様にして、太陽電池素子を製造することができる。尚、その場合は裏面側にn型拡散層を形成することになる。 In the embodiment described above, the case where a p-type semiconductor substrate having an n + -type diffusion layer formed on the light-receiving surface has been described. However, an n-type semiconductor substrate having a p + -type diffusion layer formed on the light-receiving surface is described. Similarly, when used, a solar cell element can be produced. In this case, an n + type diffusion layer is formed on the back side.

さらに半導体基板用パッシベーション膜形成用材料は、図3に示すような裏面側のみに電極を配した裏面電極型太陽電池素子の受光面側又は裏面側のパッシベーション膜6を形成することにも使用できる。
図3に概略断面図を示すように、p型半導体基板1の受光面側には、表面近傍にn型拡散層2が形成され、その表面にパッシベーション膜6及び反射防止膜3が形成されている。反射防止膜3としては、窒化ケイ素膜、酸化チタン膜などが知られている。またパッシベーション膜6は、本発明の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布、乾燥して形成される。
Furthermore, the passivation film forming material for a semiconductor substrate can also be used to form a passivation film 6 on the light receiving surface side or the back surface side of a back electrode type solar cell element in which an electrode is disposed only on the back surface side as shown in FIG. .
As shown in a schematic cross-sectional view in FIG. 3, an n + -type diffusion layer 2 is formed near the surface on the light-receiving surface side of the p-type semiconductor substrate 1, and a passivation film 6 and an antireflection film 3 are formed on the surface. ing. As the antireflection film 3, a silicon nitride film, a titanium oxide film, or the like is known. The passivation film 6 is formed by applying and drying the material for forming a passivation film for a semiconductor substrate of the present invention.

p型半導体基板1の裏面側には、p型拡散層4及びn型拡散層2上にそれぞれ裏面電極5が設けられ、さらに裏面の電極が形成されていない領域にはパッシベーション膜6が設けられている。
型拡散層4は、上述のようにp型拡散層形成用組成物又はアルミ電極ペーストを所望の領域に塗布した後に熱処理することで形成することができる。またn型拡散層2は、例えば熱拡散処理によりn型拡散層を形成可能なn型拡散層形成用組成物を所望の領域に塗布した後に熱処理することで形成することができる。ここでn型拡散層形成用組成物は、例えば、ドナー元素含有物質とガラス成分とを含んで構成することができる。
On the back side of the p-type semiconductor substrate 1, a back electrode 5 is provided on each of the p + -type diffusion layer 4 and the n + -type diffusion layer 2, and a passivation film 6 is formed in a region where no back-side electrode is formed. Is provided.
The p + -type diffusion layer 4 can be formed by applying a heat treatment after applying the p-type diffusion layer forming composition or the aluminum electrode paste to a desired region as described above. Further, the n + -type diffusion layer 2 can be formed, for example, by applying a composition for forming an n-type diffusion layer capable of forming an n + -type diffusion layer by thermal diffusion treatment to a desired region and then performing a heat treatment. Here, the composition for forming an n-type diffusion layer can be configured to include, for example, a donor element-containing material and a glass component.

型拡散層4及びn型拡散層2上にそれぞれ設けられる裏面電極5は、銀電極ペースト等の通常用いられる電極形成用ペーストを用いて形成することができる。
また、p型拡散層4上に設けられる裏面電極5は、アルミ電極ペーストを用いてp型拡散層4と共に形成されるアルミ電極であってもよい。
裏面に設けられるパッシベーション膜6は、半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を裏面電極5が設けられていない領域に塗布し乾燥することで形成することができる。
またパッシベーション膜6は半導体基板1の裏面のみならず、さらに側面にも形成してよい(図示せず)。
The back electrode 5 provided on each of the p + type diffusion layer 4 and the n + type diffusion layer 2 can be formed using a commonly used electrode forming paste such as a silver electrode paste.
The back electrode 5 provided on the p + -type diffusion layer 4 may be an aluminum electrode formed with the p + -type diffusion layer 4 using an aluminum electrode paste.
The passivation film 6 provided on the back surface can be formed by applying a semiconductor substrate passivation film forming material to a region where the back electrode 5 is not provided and drying.
The passivation film 6 may be formed not only on the back surface of the semiconductor substrate 1 but also on the side surfaces (not shown).

図3に示すような裏面電極型太陽電池素子においては、受光面側に電極がないため発電効率に優れる。さらに裏面の電極が形成されていない領域にパッシベーション膜が形成されているため、さらに発電効率に優れる。   In the back electrode type solar cell element as shown in FIG. 3, since there is no electrode on the light receiving surface side, power generation efficiency is excellent. Further, since the passivation film is formed in the region where the back electrode is not formed, the power generation efficiency is further improved.

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。なお、特に記述が無い限り、薬品は全て試薬を使用した。また特に断りのない限り、「%」は質量基準である。   EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Unless otherwise stated, all chemicals used reagents. Unless otherwise specified, “%” is based on mass.

<実施例1>
(パッシベーション膜形成用材料の塗布)
半導体基板には、表面がミラー形状の単結晶型p型シリコン基板(SUMCO製、25mm角、厚さ:625μm)を用いた。シリコン基板をRCA洗浄液(関東化学製Frontier Cleaner-A01)を用いて70℃にて5分間洗浄後、2.5質量%フッ酸水溶液に室温にて5分間浸漬した。次いで、水で洗浄後、エタノールで洗浄し、次いで風乾した。
その後、半導体基板用パッシベーション膜形成用材料として、ナフィオン樹脂の5%分散液(1−プロパノール/2−プロパノール=45/55(質量比)、水:15質量%〜20質量%、アルドリッチ社製)を、スピンコーターを用いてシリコン基板の片面に塗布した。スピンコートは2000rpmにて30秒間行い、その後、90℃のホットプレート上で10分間乾燥後、室温で放冷した。
<Example 1>
(Application of passivation film forming material)
As the semiconductor substrate, a single crystal p-type silicon substrate (manufactured by SUMCO, 25 mm square, thickness: 625 μm) having a mirror shape was used. The silicon substrate was washed with an RCA cleaning solution (Frontier Cleaner-A01 manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) for 5 minutes at 70 ° C. and then immersed in a 2.5 mass% hydrofluoric acid aqueous solution for 5 minutes at room temperature. Subsequently, it was washed with water, then with ethanol, and then air-dried.
Thereafter, as a material for forming a passivation film for a semiconductor substrate, a 5% dispersion of Nafion resin (1-propanol / 2-propanol = 45/55 (mass ratio), water: 15% by mass to 20% by mass, manufactured by Aldrich) Was applied to one side of a silicon substrate using a spin coater. Spin coating was performed at 2000 rpm for 30 seconds, and then dried on a hot plate at 90 ° C. for 10 minutes, and then allowed to cool at room temperature.

(特定樹脂の導電率の測定)
ナフィオン膜(アルドリッチ社製)を用いて、自作測定用プローブ(テフロン(登録商標)製)上で、ナフィオン膜からなる短冊状膜試料の表面に白金板(幅:10mm)を押しあて、25℃の水中において、白金板間のインピーダンスをSOLARTRON社製、1260FREQUENCY RESPONSE ANALYSERにより測定した。
測定の際には、極間距離を変化させて測定し、極間距離とC−Cプロットから見積もられる抵抗測定値をプロットした勾配から、下記の式により膜と白金線間の接触抵抗をキャンセルした導電率を算出し、当該特定樹脂の導電率とした。
導電率の計算式:
導電率[mS/cm]=1/(膜幅[cm]×膜厚[cm]×抵抗極間勾配[Ω・cm−1])×100
ナフィオン樹脂の導電率は11mS/cmであった。
(Measurement of conductivity of specific resin)
Using a Nafion membrane (manufactured by Aldrich), a platinum plate (width: 10 mm) was pressed against the surface of a strip-like membrane sample made of Nafion membrane on a self-made measurement probe (manufactured by Teflon (registered trademark)), and 25 ° C. In water, the impedance between platinum plates was measured by 1260 FREQUENCY RESPONSE ANALYSER manufactured by SOLARTRON.
When measuring, change the distance between the poles, and cancel the contact resistance between the membrane and the platinum wire using the following formula from the gradient plotting the distance measured between the poles and the resistance measurement value estimated from the CC plot. The calculated conductivity was calculated as the conductivity of the specific resin.
Formula for calculating conductivity:
Conductivity [mS / cm] = 1 / (film width [cm] × film thickness [cm] × resistance interelectrode gradient [Ω · cm −1 ]) × 100
The conductivity of Nafion resin was 11 mS / cm.

(実効ライフタイムの測定)
ナフィオン樹脂を含む半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布して、パッシベーション膜を形成したシリコン基板のライフタイムを、ライフタイム測定装置(日本セミラボ製WT−2000PVN)を用いて反射マイクロ波光電導減衰法により測定した結果、実効ライフタイムは110μsであった。測定は25℃で行った。
(Measurement of effective lifetime)
The lifetime of the silicon substrate on which the passivation film forming material for the semiconductor substrate containing Nafion resin is applied and the passivation film is formed is reflected using a lifetime measurement apparatus (WT-2000PVN, manufactured by Nippon Semi-Lab). As a result, the effective lifetime was 110 μs. The measurement was performed at 25 ° C.

(パッシベーション膜の膜厚の測定)
シリコン基板上に形成されたパッシベーション膜の膜厚を触針式段差・表面形状測定装置(Ambios製)を用いて測定した。パッシベーション膜の膜厚は0.32μmであった。結果を表1に示す。
(Measurement of passivation film thickness)
The thickness of the passivation film formed on the silicon substrate was measured using a stylus type step / surface shape measuring device (Ambios). The thickness of the passivation film was 0.32 μm. The results are shown in Table 1.

<実施例2>
実施例1において、フッ酸水溶液による洗浄を行わなかった以外は実施例1と同様にして、シリコン基板上にパッシベーション膜を形成し、同様にして評価した。
実効ライフタイムは50μsであった。またパッシベーション膜の膜厚は0.31μmであった。
<Example 2>
In Example 1, a passivation film was formed on a silicon substrate in the same manner as in Example 1 except that cleaning with an aqueous hydrofluoric acid solution was not performed, and evaluation was performed in the same manner.
The effective lifetime was 50 μs. The thickness of the passivation film was 0.31 μm.

<実施例3>
シリコン基板をナフィオン樹脂の5%分散液(1−プロパノール/2−プロパノール=45/55(質量比)、水:15質量%〜20質量%、アルドリッチ社製)に浸漬して引き上げた後に風乾し、90℃で10分間乾燥後、室温で放冷して、シリコン基板上にパッシベーション膜を形成した。
得られたパッシベーション膜が形成されたシリコン基板を用いて、実施例1と同様にして評価した。
実効ライフタイムは250μsであった。またパッシベーション膜の膜厚は0.90μmであった。
<Example 3>
The silicon substrate is immersed in a 5% dispersion of Nafion resin (1-propanol / 2-propanol = 45/55 (mass ratio), water: 15% to 20% by mass, manufactured by Aldrich), and then air-dried. The film was dried at 90 ° C. for 10 minutes and then allowed to cool at room temperature to form a passivation film on the silicon substrate.
Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 using the obtained silicon substrate on which the passivation film was formed.
The effective lifetime was 250 μs. The thickness of the passivation film was 0.90 μm.

<実施例4>
実施例1において、5%ナフィオン樹脂分散液の代わりに、スルホン化スチレン−オレフィン共重合体樹脂の5%溶液(スルホン化Polystyrene-block-poly(ethylene-ran-butylene)block-polystyrene、1−プロパノール、ジクロロエタン分散液、アルドリッチ社製)を用いた以外は実施例1と同様にして、シリコン基板上にパッシベーション膜を形成した。得られたパッシベーション膜が形成されたシリコン基板を用いて、実施例1と同様にして評価した。
実効ライフタイムは90μsであった。またパッシベーション膜の膜厚は0.56μmであった。
スルホン化スチレン−オレフィン共重合体樹脂を膜状に成形して、実施例1と同様にして導電率を測定したところ、10mS/cmであった。
<Example 4>
In Example 1, instead of 5% Nafion resin dispersion, 5% solution of sulfonated styrene-olefin copolymer resin (sulfonated Polystyrene-block-poly (ethylene-ran-butylene) block-polystyrene, 1-propanol) A dichloroethane dispersion (manufactured by Aldrich) was used to form a passivation film on the silicon substrate in the same manner as in Example 1. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 using the obtained silicon substrate on which the passivation film was formed.
The effective lifetime was 90 μs. The thickness of the passivation film was 0.56 μm.
When the sulfonated styrene-olefin copolymer resin was molded into a film and the conductivity was measured in the same manner as in Example 1, it was 10 mS / cm.

<実施例5>
実施例3において、5%ナフィオン樹脂分散液の代わりにスルホン化スチレン−オレフィン共重合体樹脂の5%分散液(スルホン化Polystyrene-block-poly(ethylene-ran-butylene)block-polystyrene、1−プロパノール、ジクロロエタン分散液、アルドリッチ社製)を用いた以外は実施例3と同様にして、シリコン基板上にパッシベーション膜を形成した。得られたパッシベーション膜が形成されたシリコン基板を用いて、実施例1と同様にして評価した。
実効ライフタイムは210μsであった。パッシベーション膜の膜厚は1.10μmであった。
<Example 5>
In Example 3, instead of 5% Nafion resin dispersion, 5% dispersion of sulfonated styrene-olefin copolymer resin (sulfonated Polystyrene-block-poly (ethylene-ran-butylene) block-polystyrene, 1-propanol) A dichloroethane dispersion (manufactured by Aldrich) was used to form a passivation film on the silicon substrate in the same manner as in Example 3. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 using the obtained silicon substrate on which the passivation film was formed.
The effective lifetime was 210 μs. The thickness of the passivation film was 1.10 μm.

<実施例6>
(合成例1)
(スルホン化ポリアリールエーテルスルホンの合成)
合成に用いる各試薬を105℃、4時間真空乾燥行った後、500mlのセパラブルフラスコに、ビス(4−クロロ−3−スルホフェニル)スルホン酸ナトリウム塩20.0g(39.3mmol)、4,4’−ジクロロジフェニルスルホン 11.3g(39.3mmol)、4,4’−ジヒドロキシジフェニルエーテル 15.9g(78.5mmol)並びに炭酸カリウム13.0g(94.3mmol)を入れ、さらに上記と同様の条件で真空乾燥を1時間行った。その後すばやく系内を窒素置換し、窒素気流下、NMP(N−メチルピロリドン)200ml、トルエン150ml加え室温で30分間撹拌した。その後、反応温度を160℃として、生成した水をトルエンと共沸し、水を系外に取り出した。
この後反応温度を180℃として、さらに50時間反応させた。反応混合物を5%塩酸水溶液中に加え、再沈殿させることによりポリマーを析出させた。析出したポリマーを精製水で洗浄し、ろ紙を用いて吸引ろ過して回収した。これを110℃の乾燥機中で8時間乾燥させて、特定樹脂としてスルホン化ポリアリールエーテルスルホンを得た。
<Example 6>
(Synthesis Example 1)
(Synthesis of sulfonated polyarylethersulfone)
Each reagent used in the synthesis was vacuum dried at 105 ° C. for 4 hours, and then placed in a 500 ml separable flask with 20.0 g (39.3 mmol) of bis (4-chloro-3-sulfophenyl) sulfonic acid sodium salt, 4, 11.3 g (39.3 mmol) of 4′-dichlorodiphenylsulfone, 15.9 g (78.5 mmol) of 4,4′-dihydroxydiphenyl ether and 13.0 g (94.3 mmol) of potassium carbonate were added, and the same conditions as described above were added. And vacuum drying for 1 hour. Thereafter, the system was quickly purged with nitrogen, and under a nitrogen stream, 200 ml of NMP (N-methylpyrrolidone) and 150 ml of toluene were added and stirred at room temperature for 30 minutes. Thereafter, the reaction temperature was set to 160 ° C., the generated water was azeotroped with toluene, and water was taken out of the system.
Thereafter, the reaction temperature was set to 180 ° C., and the reaction was further continued for 50 hours. The reaction mixture was added to 5% aqueous hydrochloric acid and reprecipitated to precipitate the polymer. The precipitated polymer was washed with purified water and collected by suction filtration using filter paper. This was dried in a dryer at 110 ° C. for 8 hours to obtain a sulfonated polyarylethersulfone as a specific resin.

合成例1で合成した0.60gの特定樹脂を用い、特定樹脂の10%NMP溶液を調製した。これをガラス上にキャストし、乾燥させて膜を得た。次いで、この膜を20%硫酸水溶液に浸し、1時間攪拌した。その後、3回水洗して特定樹脂膜を得た。
得られた特定樹脂膜の導電率を上記と同様にして測定したところ、10mS/cmであった。
Using 0.60 g of the specific resin synthesized in Synthesis Example 1, a 10% NMP solution of the specific resin was prepared. This was cast on glass and dried to obtain a film. The membrane was then immersed in a 20% aqueous sulfuric acid solution and stirred for 1 hour. Then, it washed with water 3 times and obtained the specific resin film.
When the electrical conductivity of the obtained specific resin film was measured in the same manner as described above, it was 10 mS / cm.

上記で得られた特定樹脂をメタノール(分散媒)に溶解し、10%メタノール溶液とした。この溶液を用いたこと以外は、実施例1と同様にシリコン基板上に塗布、乾燥して、シリコン基板上にパッシベーション膜を形成した。得られたパッシベーション膜が形成されたシリコン基板を用いて、実施例1と同様にして評価した。
実効ライフタイムは90μsであった。またパッシベーション膜の膜厚は0.45μmであった。
The specific resin obtained above was dissolved in methanol (dispersion medium) to obtain a 10% methanol solution. A passivation film was formed on the silicon substrate by applying and drying on the silicon substrate in the same manner as in Example 1 except that this solution was used. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 using the obtained silicon substrate on which the passivation film was formed.
The effective lifetime was 90 μs. The thickness of the passivation film was 0.45 μm.

<実施例7>
分散媒としてメタノールの代わりにNMPを用いた以外は実施例6と同様にして、シリコン基板上にパッシベーション膜を形成した。得られたパッシベーション膜が形成されたシリコン基板を用いて、実施例1と同様にして評価した。
実効ライフタイムは45μsであった。またパッシベーション膜の膜厚は0.52μmであった。
<Example 7>
A passivation film was formed on the silicon substrate in the same manner as in Example 6 except that NMP was used instead of methanol as the dispersion medium. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 using the obtained silicon substrate on which the passivation film was formed.
The effective lifetime was 45 μs. The thickness of the passivation film was 0.52 μm.

<実施例8>
25%ポリ(スチレンスルホン酸)水溶液(アルドリッチ製)を蒸発乾固した後、残渣をメタノールに溶解して、25%ポリ(スチレンスルホン酸)メタノール溶液を調製した。
実施例1において、5%ナフィオン樹脂分散液の代わりに25%ポリ(スチレンスルホン酸)メタノール溶液用いた以外は実施例1と同様にして、シリコン基板上にパッシベーション膜を形成した。得られたパッシベーション膜が形成されたシリコン基板を用いて、実施例1と同様にして評価した。
実効ライフタイムは90μsだった。またパッシベーション膜の膜厚は0.35μmであった。
ポリ(スチレンスルホン酸)を膜状に成形して、実施例1と同様にして導電率を測定したところ、10mS/cmであった。
<Example 8>
A 25% poly (styrene sulfonic acid) aqueous solution (manufactured by Aldrich) was evaporated to dryness, and the residue was dissolved in methanol to prepare a 25% poly (styrene sulfonic acid) methanol solution.
In Example 1, a passivation film was formed on the silicon substrate in the same manner as in Example 1 except that a 25% poly (styrenesulfonic acid) methanol solution was used instead of the 5% Nafion resin dispersion. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 using the obtained silicon substrate on which the passivation film was formed.
The effective lifetime was 90 μs. The thickness of the passivation film was 0.35 μm.
Poly (styrene sulfonic acid) was molded into a film shape, and the conductivity was measured in the same manner as in Example 1. The result was 10 mS / cm.

<実施例9>
(半導体基板用パッシベーション膜形成用材料の調製)
5質量%ナフィオン樹脂分散液(1−プロパノール/2−プロパノール=45/55(質量比)、水:15質量%〜20質量%、アルドリッチ社製)に、SiO粒子(高純度化学研究所製、重量平均粒子径(50%D)1μm、純度99.9%)を加えて超音波分散し、半導体基板用パッシベーション膜形成用材料としてSiO含有ナフィオン樹脂分散液を調製した。この際、ナフィオン樹脂に対してSiOの含有量が1質量%となるように調製した。
<Example 9>
(Preparation of passivation film forming material for semiconductor substrate)
5 mass% Nafion resin dispersion (1-propanol / 2-propanol = 45/55 (mass ratio), water: 15 mass% to 20 mass%, manufactured by Aldrich) and SiO 2 particles (manufactured by High Purity Chemical Laboratory) , Weight average particle diameter (50% D) 1 μm, purity 99.9%) was added and ultrasonically dispersed to prepare a SiO 2 -containing Nafion resin dispersion as a material for forming a passivation film for a semiconductor substrate. In this case, the content of SiO 2 is prepared as a 1% by weight, based on the Nafion resin.

(パッシベーション膜の形成)
半導体基板として、表面がミラー形状の単結晶型p型シリコン基板(SUMCO製、25mm角、厚さ:625μm)を用いた。シリコン基板をRCA洗浄液(関東化学製Frontier Cleaner−A01)を用いて70℃にて5分間洗浄後、2.5質量%フッ酸水溶液に室温にて5分間浸漬した。次いで、水で洗浄後、エタノールで洗浄し、次いで風乾した。
その後、シリコン基板を上記で得られたSiO含有ナフィオン分散液にディップ(浸漬)して引き上げた後に、その後、90℃のホットプレート上で10分間乾燥後、室温で放冷してパッシベーション膜が形成されたシリコン基板をそれぞれ得た。
(Formation of passivation film)
As the semiconductor substrate, a single crystal p-type silicon substrate (manufactured by SUMCO, 25 mm square, thickness: 625 μm) having a mirror-shaped surface was used. The silicon substrate was washed with RCA cleaning solution (Frontier Cleaner-A01 manufactured by Kanto Chemical Co., Ltd.) at 70 ° C. for 5 minutes, and then immersed in a 2.5 mass% hydrofluoric acid aqueous solution at room temperature for 5 minutes. Subsequently, it was washed with water, then with ethanol, and then air-dried.
Thereafter, the silicon substrate was dipped (immersed) in the SiO 2 -containing Nafion dispersion obtained above and then pulled up, then dried on a hot plate at 90 ° C. for 10 minutes, and then allowed to cool at room temperature to form a passivation film. Each formed silicon substrate was obtained.

(実効ライフタイムの測定)
上記で得られたSiO及びナフィオンからなる複合膜であるパッシベーション膜が形成されたシリコン基板のライフタイムを、25℃でライフタイム測定装置(日本セミラボ製WT−2000PVN)を用いて反射マイクロ波光電導減衰法により測定した結果を表1に示す。
(Measurement of effective lifetime)
The lifetime of the silicon substrate on which the passivation film, which is a composite film composed of SiO 2 and Nafion obtained as described above, is measured at 25 ° C. using a lifetime measuring device (WT-2000PVN manufactured by Nippon Semi-Lab) and reflected microwave photoelectric conduction The results measured by the attenuation method are shown in Table 1.

(パッシベーション膜の膜厚の測定)
パッシベーション膜の膜厚は1.3μmであった。
(Measurement of passivation film thickness)
The thickness of the passivation film was 1.3 μm.

<実施例10>
実施例9において、SiOの含有率がナフィオン樹脂に対して5質量%となるようにしたこと以外は実施例9と同様にして、シリコン基板上にパッシベーション膜を形成し、同様にして評価した。
パッシベーション膜の膜厚は1.3μmであった。
<Example 10>
In Example 9, a passivation film was formed on a silicon substrate in the same manner as in Example 9 except that the content of SiO 2 was 5% by mass with respect to the Nafion resin, and evaluation was performed in the same manner. .
The thickness of the passivation film was 1.3 μm.

<実施例11>
実施例9において、SiOの含有率がナフィオン樹脂に対して10質量%となるようにしたこと以外は実施例9と同様にして、シリコン基板上にパッシベーション膜を形成し、同様にして評価した。
パッシベーション膜の膜厚は1.4μmであった。
<Example 11>
In Example 9, a passivation film was formed on a silicon substrate in the same manner as in Example 9 except that the content of SiO 2 was 10% by mass with respect to the Nafion resin, and evaluation was performed in the same manner. .
The thickness of the passivation film was 1.4 μm.

<実施例12>
実施例9において、SiOの含有率がナフィオン樹脂に対して20質量%となるようにしたこと以外は実施例9と同様にして、シリコン基板上にパッシベーション膜を形成し、同様にして評価した。
パッシベーション膜の膜厚は1.4μmであった。
<Example 12>
In Example 9, a passivation film was formed on a silicon substrate in the same manner as in Example 9 except that the content of SiO 2 was 20% by mass with respect to the Nafion resin, and evaluation was performed in the same manner. .
The thickness of the passivation film was 1.4 μm.

<実施例13>
実施例9において、SiOの含有率がナフィオン樹脂に対して50質量%となるようにしたこと以外は実施例9と同様にして、シリコン基板上にパッシベーション膜を形成し、同様にして評価した。
パッシベーション膜の膜厚は1.5μmであった。
<Example 13>
In Example 9, a passivation film was formed on a silicon substrate in the same manner as in Example 9 except that the content of SiO 2 was 50% by mass with respect to the Nafion resin, and evaluation was performed in the same manner. .
The thickness of the passivation film was 1.5 μm.

<実施例14>
実施例9において、SiOの含有率がナフィオン樹脂に対して100質量%となるようにしたこと以外は実施例9と同様にして、シリコン基板上にパッシベーション膜を形成し、同様にして評価した。
パッシベーション膜の膜厚は1.5μmであった。
<Example 14>
In Example 9, a passivation film was formed on a silicon substrate in the same manner as in Example 9 except that the content of SiO 2 was 100% by mass with respect to the Nafion resin, and evaluation was performed in the same manner. .
The thickness of the passivation film was 1.5 μm.

<実施例15>
実施例9において、5%ナフィオン樹脂分散液の代わりに、スルホン化スチレン−オレフィン共重合体樹脂の5%溶液(スルホン化Polystyrene-block-poly(ethylene-ran-butylene)block-polystyrene、1−プロパノール、ジクロロエタン溶液、アルドリッチ社製)を用いた以外は実施例9と同様にして、シリコン基板上にパッシベーション膜を形成し、同様にして評価した。
<Example 15>
In Example 9, instead of 5% Nafion resin dispersion, a 5% solution of sulfonated styrene-olefin copolymer resin (sulfonated Polystyrene-block-poly (ethylene-ran-butylene) block-polystyrene, 1-propanol) A dichloroethane solution (manufactured by Aldrich) was used, and a passivation film was formed on a silicon substrate in the same manner as in Example 9 and evaluated in the same manner.

<実施例16>
実施例11において、SiO粒子(高純度化学研究所製、重量平均粒子径(50%D)1μm、純度99.9%)の代わりにヒュームドシリカ(日本アエロジル製、Aerosil200、重量平均粒子径(50%D)0.3μm、BET比表面積200m2/g)を用いた以外は同様にして、シリコン基板上にパッシベーション膜を形成し、同様にして評価した。パッシベーション膜の膜厚は0.8μmであった。
<Example 16>
In Example 11, fumed silica (manufactured by Aerosil Japan, Aerosil 200, weight average particle diameter) instead of SiO 2 particles (manufactured by High Purity Chemical Laboratory, weight average particle diameter (50% D) 1 μm, purity 99.9%). (50% D) A passivation film was formed on a silicon substrate in the same manner except that 0.3 μm and a BET specific surface area of 200 m 2 / g) were used, and evaluation was performed in the same manner. The thickness of the passivation film was 0.8 μm.

<比較例1>
実施例1において、5%ナフィオン樹脂分散液の塗布を行わなかった以外は実施例1と同様にして、シリコン基板における実行ライフタイムを測定した。
実効ライフタイムは22μsであった。
<Comparative Example 1>
In Example 1, the execution lifetime in the silicon substrate was measured in the same manner as in Example 1 except that the 5% Nafion resin dispersion was not applied.
The effective lifetime was 22 μs.

<比較例2>
実施例1において、5%ナフィオン樹脂分散液の代わりに、10%ポリビニルアルコール(和光純薬工業製、平均分子量:2万、部分けん化型)水溶液を用いた以外は実施例1と同様にして、シリコン基板上に樹脂膜を形成した。得られた樹脂膜が形成されたシリコン基板を用いて、実施例1と同様にして評価した。
実効ライフタイムは23μsであった。また樹脂膜の膜厚は0.35μmであった。
さらに10%ポリビニルアルコール水溶液をガラス上にキャストし、ポリビニルアルコール膜を調製して、上記と導電率を測定した。導電率は0.01mS/cm以下の測定検出以下であった。
<Comparative example 2>
In Example 1, instead of the 5% Nafion resin dispersion, 10% polyvinyl alcohol (Wako Pure Chemical Industries, average molecular weight: 20,000, partially saponified type) aqueous solution was used in the same manner as in Example 1, A resin film was formed on the silicon substrate. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 by using the obtained silicon substrate on which the resin film was formed.
The effective lifetime was 23 μs. The resin film thickness was 0.35 μm.
Further, a 10% polyvinyl alcohol aqueous solution was cast on glass to prepare a polyvinyl alcohol film, and the above and the electrical conductivity were measured. The conductivity was below the measurement detection of 0.01 mS / cm or less.

<比較例3>
実施例1において、5%ナフィオン樹脂分散液の代わりに、10%ポリエチレンオキサイド(和光純薬工業製、平均分子量:2万)エタノール溶液を用いた以外は実施例1と同様にして、シリコン基板上に樹脂膜を形成した。得られた樹脂膜が形成されたシリコン基板を用いて、実施例1と同様にして評価した。
実効ライフタイムは24μsであった。また樹脂膜の膜厚は0.34μmであった。
さらに10%ポリエチレンオキサイドのエタノール/水溶液をガラス上にキャストし、ポリエチレンオキサイド膜を調製して、導電率を測定した。導電率は0.01mS/cm以下の測定検出以下であった。
<Comparative Example 3>
In Example 1, a 10% polyethylene oxide (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd., average molecular weight: 20,000) ethanol solution was used in the same manner as in Example 1 except that a 5% Nafion resin dispersion was used. A resin film was formed. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 by using the obtained silicon substrate on which the resin film was formed.
The effective lifetime was 24 μs. The resin film thickness was 0.34 μm.
Further, an ethanol / water solution of 10% polyethylene oxide was cast on glass to prepare a polyethylene oxide film, and the conductivity was measured. The conductivity was below the measurement detection of 0.01 mS / cm or less.

<比較例4>
実施例3において、5%ナフィオン樹脂分散液の代わりに10%ポリエチレンオキサイドのエタノール溶液を用いた以外は実施例3と同様にして、シリコン基板上に樹脂膜を形成した。得られた樹脂膜が形成されたシリコン基板を用いて、実施例1と同様にして評価した。
実効ライフタイムは23μsであった。また樹脂膜の膜厚は0.32μmであった。
<Comparative example 4>
In Example 3, a resin film was formed on a silicon substrate in the same manner as in Example 3 except that an ethanol solution of 10% polyethylene oxide was used instead of the 5% Nafion resin dispersion. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 by using the obtained silicon substrate on which the resin film was formed.
The effective lifetime was 23 μs. The resin film thickness was 0.32 μm.

<比較例5>
実施例3において、5%ナフィオン樹脂分散液の代わりにポリイミド溶液(日立化成デュポンマイクロシステムズ製PIX−1400)を用いた以外は実施例3と同様にして、シリコン基板上に樹脂膜を形成した。得られた樹脂膜が形成されたシリコン基板を用いて、実施例1と同様にして評価した。
実効ライフタイムは25μsであった。また樹脂膜の膜厚は0.60μmであった。
さらにポリイミド溶液をガラス上にキャストし、ポリイミド膜を調製して、上記と同様にしてポリイミド膜の25℃、水中における導電率を測定した。導電率は0.01mS/cm以下の測定検出以下であった。
<Comparative Example 5>
In Example 3, a resin film was formed on a silicon substrate in the same manner as in Example 3 except that a polyimide solution (PIX-1400 manufactured by Hitachi Chemical DuPont Microsystems) was used instead of the 5% Nafion resin dispersion. Evaluation was performed in the same manner as in Example 1 by using the obtained silicon substrate on which the resin film was formed.
The effective lifetime was 25 μs. The resin film thickness was 0.60 μm.
Furthermore, the polyimide solution was cast on glass to prepare a polyimide film, and the conductivity of the polyimide film in water at 25 ° C. was measured in the same manner as described above. The conductivity was below the measurement detection of 0.01 mS / cm or less.

上記実施例3、5、9〜16について、パッシベーション膜が形成時の乾燥温度を90℃から、150℃、200℃、250℃にそれぞれ変更したホットプレート上で、それぞれ10分間乾燥を行なった以外は同様にして、乾燥温度の異なるパッシベーション膜が形成されたシリコン基板をそれぞれ作製した。得られたシリコン基板について、上記と同様にして実行ライフタイムを評価し、結果を表2に示した。   For Examples 3, 5, and 9 to 16, except that the drying temperature at the time of forming the passivation film was changed from 90 ° C. to 150 ° C., 200 ° C., and 250 ° C., respectively, and the drying was performed for 10 minutes. Similarly, silicon substrates on which passivation films having different drying temperatures were formed were produced. With respect to the obtained silicon substrate, the execution lifetime was evaluated in the same manner as described above, and the results are shown in Table 2.

表1より、特定樹脂を含む半導体基板用パッシベーション膜形成材料を、半導体基板表面に塗布、乾燥して、半導体基板上にパッシベーション膜を形成することで、半導体基板内及び表面中の少数キャリアの実効ライフタイムを大幅に向上し、優れたパッシベーション効果を得られることが分かった。また表2からフィラーを用いた実施例9〜16は乾燥温度が高温であっても、良好な実行ライフタイムを示すことが分かった。   From Table 1, by applying and drying a passivation film forming material for a semiconductor substrate containing a specific resin on the surface of the semiconductor substrate to form a passivation film on the semiconductor substrate, the effect of minority carriers in and on the semiconductor substrate is improved. It was found that the lifetime was greatly improved and an excellent passivation effect was obtained. Moreover, it turned out that Examples 9-16 using a filler show favorable execution lifetime even if drying temperature is high temperature from Table 2.

1 p型半導体基板
2 n型拡散層
3 反射防止膜
4 p型拡散層
5 裏面電極
6 パッシベーション膜
7 表面電極
8 p型拡散層形成組成物の熱処理物
1 p-type semiconductor substrate 2 n + -type diffusion layer 3 antireflection film 4 p + -type diffusion layer 5 back surface electrode 6 passivation film 7 surface electrode 8 p heat-treated product of + -type diffusion layer forming composition

Claims (17)

アニオン性基又はカチオン性基を有する高分子化合物を含む半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。   A material for forming a passivation film for a semiconductor substrate, comprising a polymer compound having an anionic group or a cationic group. 前記高分子化合物は、炭素原子と、水素原子、フッ素原子、酸素原子及び硫黄原子からなる群より選ばれる少なくとも1種の原子とから構成される主鎖を有する請求項1に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。   2. The semiconductor substrate according to claim 1, wherein the polymer compound has a main chain composed of a carbon atom and at least one atom selected from the group consisting of a hydrogen atom, a fluorine atom, an oxygen atom, and a sulfur atom. Material for forming passivation film. 前記高分子化合物は、芳香族基を有する請求項1又は請求項2に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。   The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the polymer compound has an aromatic group. 前記高分子化合物の導電率が、25℃、水中において1mS/cm以上である請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。   The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein the conductivity of the polymer compound is 1 mS / cm or more in water at 25 ° C. 前記高分子化合物は、スルホン酸基、カルボキシ基、リン酸基、ホスホン酸基及びフェノール性水酸基からなる群より選ばれる少なくとも1種のアニオン性基を有する請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。   The said high molecular compound has at least 1 sort (s) of anionic group chosen from the group which consists of a sulfonic acid group, a carboxy group, a phosphoric acid group, a phosphonic acid group, and a phenolic hydroxyl group. The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to the item. 前記高分子化合物は、ポリパーフルオロオレフィンスルホン酸誘導体、スルホン化ポリスチレン誘導体及びスルホン化ポリアリールエーテルスルホンからなる群より選ばれる少なくとも1種である請求項1〜請求項5のいずれか1項に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。   The said high molecular compound is at least 1 sort (s) chosen from the group which consists of a polyperfluoro olefin sulfonic acid derivative, a sulfonated polystyrene derivative, and a sulfonated polyaryl ether sulfone. A material for forming a passivation film for a semiconductor substrate. さらにフィラーを含む請求項1〜請求項6のいずれか1項に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。   The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to any one of claims 1 to 6, further comprising a filler. 前記フィラーは、無機フィラーである請求項7に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。   The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to claim 7, wherein the filler is an inorganic filler. 前記フィラーは、Al、SiO、ZrO、TiO、SiC、MgO、ゼオライト、AlN及びBNからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項7又は請求項8に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。 9. The semiconductor substrate according to claim 7, wherein the filler includes at least one selected from the group consisting of Al 2 O 3 , SiO 2 , ZrO 2 , TiO 2 , SiC, MgO, zeolite, AlN, and BN. Material for forming passivation film. 前記フィラーの重量平均粒子径(50%D)が10nm〜30μmである請求項7〜請求項9のいずれか1項に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。   The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to any one of claims 7 to 9, wherein a weight average particle diameter (50% D) of the filler is 10 nm to 30 µm. さらに分散媒を含む請求項1〜請求項10のいずれか1項に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。   The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to any one of claims 1 to 10, further comprising a dispersion medium. 前記分散媒は、メタノール、エタノール、1−プロパノール及び2−プロパノールからなる群より選ばれる少なくとも1種を含む請求項11に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料。   The material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to claim 11, wherein the dispersion medium contains at least one selected from the group consisting of methanol, ethanol, 1-propanol, and 2-propanol. 半導体基板上に設けられ、請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料の塗膜である半導体基板用パッシベーション膜。   A passivation film for a semiconductor substrate, which is provided on a semiconductor substrate and is a coating film of the material for forming a passivation film for a semiconductor substrate according to any one of claims 1 to 12. 半導体基板上に、請求項1〜請求項12のいずれか1項に記載の半導体基板用パッシベーション膜形成用材料を塗布して塗布層を形成する工程と、前記塗布層を乾燥して塗膜を形成する工程と、を有する半導体基板用パッシベーション膜の製造方法。   A step of applying a passivation film forming material for a semiconductor substrate according to any one of claims 1 to 12 on a semiconductor substrate to form a coating layer, and drying the coating layer to form a coating film. Forming a passivation film for a semiconductor substrate. 前記塗布層を形成する工程の前に、前記半導体基板上にフッ酸水溶液を付与する工程をさらに有する請求項14に記載の半導体基板用パッシベーション膜の製造方法。   The method for producing a passivation film for a semiconductor substrate according to claim 14, further comprising a step of applying a hydrofluoric acid aqueous solution on the semiconductor substrate before the step of forming the coating layer. pn接合を有する半導体基板と、電極と、前記半導体基板上に設けられた請求項13に記載の半導体基板用パッシベーション膜とを有する太陽電池素子。   The solar cell element which has a semiconductor substrate which has a pn junction, an electrode, and the passivation film for semiconductor substrates of Claim 13 provided on the said semiconductor substrate. pn接合を有し、電極が設けられた半導体基板上に、請求項13に記載の半導体基板用パッシベーション膜を形成する工程を有する太陽電池素子の製造方法。   The manufacturing method of the solar cell element which has the process of forming the passivation film for semiconductor substrates of Claim 13 on the semiconductor substrate which has a pn junction and was provided with the electrode.
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