JP2016051848A - Composition for forming passivation layer, semiconductor substrate with passivation layer and method of manufacturing the same, solar cell element and method of manufacturing the same, and solar cell - Google Patents

Composition for forming passivation layer, semiconductor substrate with passivation layer and method of manufacturing the same, solar cell element and method of manufacturing the same, and solar cell Download PDF

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剛 早坂
Takeshi Hayasaka
剛 早坂
野尻 剛
Takeshi Nojiri
剛 野尻
倉田 靖
Yasushi Kurata
靖 倉田
田中 徹
Toru Tanaka
徹 田中
真年 森下
Masatoshi Morishita
真年 森下
児玉 俊輔
Shunsuke Kodama
俊輔 児玉
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a composition for forming a passivation layer which allows for formation of a passivation layer excellent in patternability and passivation effect, by a simple technique.SOLUTION: A composition for forming a passivation layer contains niobium alkoxide represented by Nb(OR)(in the formula, Rrepresents an alkyl group or an aryl group, independently), and water.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、パッシベーション層形成用組成物、パッシベーション層付半導体基板及びその製造方法、太陽電池素子及びその製造方法、並びに太陽電池に関する。   The present invention relates to a composition for forming a passivation layer, a semiconductor substrate with a passivation layer and a manufacturing method thereof, a solar cell element and a manufacturing method thereof, and a solar cell.

従来のシリコン太陽電池素子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)、窒素及び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、側面及び裏面にもn型拡散層が形成される。そのため、側面に形成されたn型拡散層を除去するためのサイドエッチングを行っている。また、裏面に形成されたn型拡散層はp型拡散層へ変換する必要がある。このため、裏面全体にアルミニウム粉末及びバインダを含むアルミニウムペーストを塗布し、これを熱処理(焼成)することで、n型拡散層をp型拡散層に変換し、且つアルミニウム電極を形成することでオーミックコンタクトを得ている。
The manufacturing process of the conventional silicon solar cell element is demonstrated.
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 then in a mixed gas atmosphere of phosphorus oxychloride (POCl 3 ), nitrogen and oxygen, 800 ° C. to 900 ° C. 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 formed on the side surface. Further, the n-type diffusion layer formed on the back surface needs to be converted into a p + -type diffusion layer. For this reason, by applying an aluminum paste containing aluminum powder and a binder to the entire back surface and heat-treating (baking) it, the n-type diffusion layer is converted into a p + -type diffusion layer and an aluminum electrode is formed. Get ohmic contact.

しかしながら、アルミニウムペーストから形成されるアルミニウム電極は導電率が低い。シート抵抗を下げるために、通常裏面全体に形成したアルミニウム電極は熱処理(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。更に、シリコンとアルミニウムとでは熱膨張率が大きく異なることから、アルミニウム電極が形成されたシリコン基板において、熱処理(焼成)及び冷却の過程で、シリコン基板中に大きな内部応力が発生し、結晶粒界へのダメージ、結晶欠陥の増長及び反りの原因となる。   However, the electrical conductivity of the aluminum electrode formed from the aluminum paste is low. In order to reduce the sheet resistance, the aluminum electrode generally formed on the entire back surface must have a thickness of about 10 μm to 20 μm after heat treatment (firing). Furthermore, since the thermal expansion coefficient differs greatly between silicon and aluminum, a large internal stress is generated in the silicon substrate during the heat treatment (firing) and cooling in the silicon substrate on which the aluminum electrode is formed, and the grain boundary Cause damage, crystal defect growth, and warping.

この問題を解決するために、アルミニウムペーストの塗布量を減らし、裏面電極層の厚さを薄くする方法がある。しかしながら、アルミニウム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充分となる。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 coating amount of the aluminum paste and reducing the thickness of 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、アルミニウム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型拡散層とアルミニウム電極とを形成するポイントコンタ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の面(以下、「裏面」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、アルミニウム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。そのための裏面用のパッシベーション層として、SiO膜等が提案されている(例えば、特許文献2参照)。このようなSiO膜を形成することによるパッシベーション効果としては、シリコン基板の裏面表層部におけるケイ素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効果がある。
In relation to the above, a point contact technique has been proposed in which an aluminum paste is applied to a part of the surface of a silicon substrate to partially form a p + -type diffusion 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 surface opposite to the light receiving surface (hereinafter also referred to as “back surface”), 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 passivation layer for the back surface (see, for example, Patent Document 2). As a passivation effect by forming such a SiO 2 film, there is an effect of terminating the dangling bonds of silicon atoms in the back surface layer portion of the silicon substrate and reducing the surface state density causing recombination.

また、少数キャリアの再結合を抑制する別の方法として、パッシベーション層内の固定電荷が発生する電界によって少数キャリア密度を低減する方法がある。このようなパッシベーション効果は一般に電界効果と呼ばれ、負の固定電荷を有する材料として酸化アルミニウム(Al)膜等が提案されている(例えば、特許文献3参照)。
このようなパッシベーション層は、一般的にはALD(Atomic Layer Deposition)法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等の方法で形成される(例えば、非特許文献1参照)。また半導体基板上に酸化アルミニウム膜を形成する簡便な手法として、ゾルゲル法による手法が提案されている(例えば、非特許文献2及び3参照)。
As another method of suppressing recombination of minority carriers, there is a method of reducing the minority carrier density by an electric field that generates fixed charges in the passivation layer. Such a passivation effect is generally called a field effect, and an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film or the like has been proposed as a material having a negative fixed charge (see, for example, Patent Document 3).
Such a passivation layer is generally formed by a method such as an ALD (Atomic Layer Deposition) method or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method (for example, see Non-Patent Document 1). As a simple method for forming an aluminum oxide film on a semiconductor substrate, a sol-gel method has been proposed (see, for example, Non-Patent Documents 2 and 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 特許第4767110号公報Japanese Patent No. 4767110

Journal of Applied Physics,104(2008),113703−1〜113703−7Journal of Applied Physics, 104 (2008), 113703-1 to 113703-7. Thin Solid Films,517(2009),6327−6330Thin Solid Films, 517 (2009), 6327-6330 Chinese Physics Letters,26(2009),088102−1〜088102−4Chinese Physics Letters, 26 (2009), 088102-1 to 088102-4

非特許文献1に記載の手法は、蒸着等の複雑な製造工程を含むため、生産性を向上させることが困難な場合がある。また、非特許文献2及び3に記載の手法に用いるパッシベーション層形成用組成物では、スピンコート法を製造工程に含むため、短工程で目的のパターンに成膜を行うことが困難な場合がある。   Since the method described in Non-Patent Document 1 includes complicated manufacturing processes such as vapor deposition, it may be difficult to improve productivity. Moreover, in the composition for forming a passivation layer used in the methods described in Non-Patent Documents 2 and 3, since the spin coating method is included in the manufacturing process, it may be difficult to form a film in a target pattern in a short process. .

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、パターン形成性に優れ、パッシベーション効果に優れたパッシベーション層を簡便な手法で形成することが可能なパッシベーション層形成用組成物を提供することを課題とする。また、本発明は、本発明のパッシベーション層形成用組成物を用いて得られ、優れたパッシベーション効果を有するパッシベーション層を備えるパッシベーション層付半導体基板及びその製造方法、並びに優れた変換効率を有する太陽電池素子及びその製造方法並びに太陽電池を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and provides a composition for forming a passivation layer capable of forming a passivation layer having an excellent pattern forming property and an excellent passivation effect by a simple method. The task is to do. In addition, the present invention provides a semiconductor substrate with a passivation layer, which is obtained using the composition for forming a passivation layer of the present invention and has a passivation layer having an excellent passivation effect, a manufacturing method thereof, and a solar cell having excellent conversion efficiency. It is an object to provide an element, a manufacturing method thereof, and a solar cell.

<1>下記一般式(I)で表される化合物と、水と、を含む、パッシベーション層形成用組成物。
Nb(OR (I)
[一般式(I)中、Rはそれぞれ独立してアルキル基又はアリール基を表す。]
<1> A composition for forming a passivation layer, comprising a compound represented by the following general formula (I) and water.
Nb (OR 1 ) 5 (I)
[In General Formula (I), each R 1 independently represents an alkyl group or an aryl group. ]

<2>下記一般式(I)で表される化合物の加水分解物を含む、パッシベーション層形成用組成物。
Nb(OR (I)
[一般式(I)中、Rはそれぞれ独立してアルキル基又はアリール基を表す。]
<2> A composition for forming a passivation layer, comprising a hydrolyzate of a compound represented by the following general formula (I).
Nb (OR 1 ) 5 (I)
[In General Formula (I), each R 1 independently represents an alkyl group or an aryl group. ]

<3>前記一般式(I)で表される化合物におけるRの少なくとも1つがエチル基である、<1>又は<2>に記載のパッシベーション層形成用組成物。 <3> The composition for forming a passivation layer according to <1> or <2>, wherein at least one of R 1 in the compound represented by the general formula (I) is an ethyl group.

<4>さらに、下記一般式(II)で表される化合物を含む、<1>〜<3>のいずれか1項に記載のパッシベーション層形成用組成物。
<4> The composition for forming a passivation layer according to any one of <1> to <3>, further comprising a compound represented by the following general formula (II).

[一般式(II)中、Rはそれぞれ独立してアルキル基を表す。nは1〜3の整数を表す。X及びXはそれぞれ独立して酸素原子又はメチレン基を表す。R、R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基を表す。] [In General Formula (II), each R 2 independently represents an alkyl group. n represents an integer of 1 to 3. X 2 and X 3 each independently represent an oxygen atom or a methylene group. R 3 , R 4 and R 5 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group. ]

<5>半導体基板と、前記半導体基板の少なくとも一方の面の少なくとも一部に設けられる、<1>〜<4>のいずれか1項に記載のパッシベーション層形成用組成物の熱処理物であるパッシベーション層と、を有するパッシベーション層付半導体基板。 <5> Passivation which is a heat treatment product of the composition for forming a passivation layer according to any one of <1> to <4>, provided on at least a part of at least one surface of the semiconductor substrate. And a passivation layer-attached semiconductor substrate.

<6>半導体基板の少なくとも一方の面の少なくとも一部に、<1>〜<4>のいずれか1項に記載のパッシベーション層形成用組成物を付与して組成物層を形成する工程と、前記組成物層を熱処理してパッシベーション層を形成する工程と、を有するパッシベーション層付半導体基板の製造方法。 <6> forming a composition layer by applying the passivation layer forming composition according to any one of <1> to <4> to at least a part of at least one surface of the semiconductor substrate; And a step of forming a passivation layer by heat-treating the composition layer.

<7>p型層及びn型層がpn接合されてなるpn接合部を有する半導体基板と、前記半導体基板の少なくとも一方の面の少なくとも一部に設けられる、<1>〜<4>のいずれか1項に記載のパッシベーション層形成用組成物の熱処理物であるパッシベーション層と、前記p型層及び前記n型層の少なくとも一方の層上に配置される電極と、
を有する太陽電池素子。
<7> Any one of <1> to <4>, provided on a semiconductor substrate having a pn junction formed by pn junction of a p-type layer and an n-type layer, and at least a part of at least one surface of the semiconductor substrate A passivation layer that is a heat-treated product of the composition for forming a passivation layer according to claim 1, an electrode disposed on at least one of the p-type layer and the n-type layer,
A solar cell element having

<8>p型層及びn型層がpn接合されてなるpn接合部を有する半導体基板の少なくとも一方の面の少なくとも一部に、<1>〜<4>のいずれか1項に記載のパッシベーション層形成用組成物を付与して組成物層を形成する工程と、前記組成物層を熱処理して、パッシベーション層を形成する工程と、前記p型層及びn型層の少なくとも一方の層上に、電極を配置する工程と、を有する太陽電池素子の製造方法。 <8> Passivation according to any one of <1> to <4>, in at least a part of at least one surface of a semiconductor substrate having a pn junction formed by pn junction of a p-type layer and an n-type layer. A step of forming a composition layer by applying a composition for forming a layer; a step of heat-treating the composition layer to form a passivation layer; and on at least one of the p-type layer and the n-type layer. And a step of arranging the electrodes.

<9><7>に記載の太陽電池素子と、前記太陽電池素子の前記電極上に配置される配線材料と、を有する太陽電池。 <9> A solar cell comprising the solar cell element according to <7>, and a wiring material disposed on the electrode of the solar cell element.

本発明によれば、パターン形成性に優れ、パッシベーション効果に優れたパッシベーション層を簡便な手法で形成することが可能なパッシベーション層形成用組成物を提供することができる。また本発明によれば、本発明のパッシベーション層形成用組成物を用いて得られ、優れたパッシベーション効果を有するパッシベーション層を備えるパッシベーション層付半導体基板及びその製造方法、並びに優れた変換効率を有する太陽電池素子及びその製造方法並びに太陽電池を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the composition for passivation layer formation which can form the passivation layer excellent in the pattern formation property and excellent in the passivation effect by a simple method can be provided. Further, according to the present invention, a semiconductor substrate with a passivation layer, which is obtained using the composition for forming a passivation layer of the present invention and has a passivation layer having an excellent passivation effect, a method for manufacturing the same, and a solar having excellent conversion efficiency A battery element, a manufacturing method thereof, and a solar battery can be provided.

本実施形態に係るパッシベーション層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 a passivation layer which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るパッシベーション層を有する太陽電池素子の製造方法の他の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically another example of the manufacturing method of the solar cell element which has a passivation layer which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るパッシベーション層を有する太陽電池素子の製造方法の他の一例を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically another example of the manufacturing method of the solar cell element which has a passivation layer which concerns on this embodiment. 本実施形態の太陽電池素子の受光面の一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows an example of the light-receiving surface of the solar cell element of this embodiment. 本実施形態に係るパッシベーション層の裏面における形成パターンの一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows an example of the formation pattern in the back surface of the passivation layer which concerns on this embodiment. 本実施形態に係るパッシベーション層の裏面における形成パターンの他の一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows another example of the formation pattern in the back surface of the passivation layer which concerns on this embodiment. 図5のA部を拡大した概略平面図である。It is the schematic plan view to which the A section of FIG. 5 was expanded. 図5のB部を拡大した概略平面図である。It is the schematic plan view to which the B section of FIG. 5 was expanded. 本実施形態の太陽電池素子の裏面の一例を示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows an example of the back surface of the solar cell element of this embodiment. 本実施形態の太陽電池の製造方法の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of the manufacturing method of the solar cell of 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目的が達成されれば、本用語に含まれる。また「〜」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。更に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。また、本明細書において「層」との語は、平面図として観察したときに、全面に形成されている形状の構成に加え、一部に形成されている形状の構成も包含される。   In this specification, the term “process” is not limited to an independent process, and is included in this term if the purpose of the process is achieved even when it cannot be clearly distinguished from other processes. Moreover, the numerical range shown using "to" shows the range which includes the numerical value described before and behind "to" as a minimum value and a maximum value, respectively. Furthermore, the content of each component in the composition means 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. In addition, in the present specification, the term “layer” includes a configuration of a shape formed in part in addition to a configuration of a shape formed on the entire surface when observed as a plan view.

<パッシベーション層形成用組成物>
本発明の第1のパッシベーション層形成用組成物は、下記一般式(I)で表される化合物(以下、ニオブアルコキシドともいう)と、水と、を含む。また、本発明の第2のパッシベーション層形成用組成物は、ニオブアルコキシドの加水分解物を含む。本発明において、第1のパッシベーション層形成用組成物及び第2のパッシベーション層形成用組成物を合わせて、単にパッシベーション層形成用組成物と称することがある。
本発明のパッシベーション層形成用組成物は必要に応じてその他の成分を更に含んでいてもよい。本発明のパッシベーション層形成用組成物が上記成分を含むことで、パターン形成性に優れ、パッシベーション効果に優れたパッシベーション層を簡便な手法で形成することが可能である。
<Composition for forming a passivation layer>
The first composition for forming a passivation layer of the present invention contains a compound represented by the following general formula (I) (hereinafter also referred to as niobium alkoxide) and water. Moreover, the 2nd composition for passivation layer formation of this invention contains the hydrolyzate of niobium alkoxide. In the present invention, the first passivation layer forming composition and the second passivation layer forming composition may be collectively referred to simply as a passivation layer forming composition.
The composition for forming a passivation layer of the present invention may further contain other components as necessary. When the composition for forming a passivation layer of the present invention contains the above components, it is possible to form a passivation layer having excellent pattern forming properties and excellent passivation effect by a simple technique.

Nb(OR (I) Nb (OR 1 ) 5 (I)

式中、Rはそれぞれ独立してアルキル基又はアリール基を表す。 In the formula, each R 1 independently represents an alkyl group or an aryl group.

本発明者は、鋭意検討の結果、そのメカニズムは明確ではないものの、ニオブアルコキシドに対して水を作用させることで組成物のチキソ性が向上することを見出した。
第1のパッシベーション層形成用組成物は、ニオブアルコキシドと、水と、を含むものであり、ニオブアルコキシドに対して水を作用させることで、パッシベーション層形成用組成物の高せん断速度時と低せん断速度時の粘度比、すなわちチキソ比が向上する。一方、第2のパッシベーション層形成用組成物は、ニオブアルコキシドの加水分解物を含むものであり、当該加水分解物は、ニオブアルコキシドに対して水を作用させることで調製される。第1のパッシベーション層形成用組成物と同様に、第2のパッシベーション層形成用組成物は、ニオブアルコキシドに対して水を作用させていることから、パッシベーション層形成用組成物のチキソ比が向上する。その結果、本発明のパッシベーション層形成用組成物は、パターン形成性に優れるものと推察される。
As a result of intensive studies, the present inventor has found that although the mechanism is not clear, the thixotropy of the composition is improved by allowing water to act on the niobium alkoxide.
The first composition for forming a passivation layer contains niobium alkoxide and water, and by allowing water to act on the niobium alkoxide, the composition for forming a passivation layer has a high shear rate and low shear. The viscosity ratio at speed, that is, the thixo ratio is improved. On the other hand, the second composition for forming a passivation layer contains a hydrolyzate of niobium alkoxide, and the hydrolyzate is prepared by allowing water to act on the niobium alkoxide. Similar to the first passivation layer forming composition, the second passivation layer forming composition has water acting on the niobium alkoxide, so that the thixo ratio of the passivation layer forming composition is improved. . As a result, it is surmised that the composition for forming a passivation layer of the present invention is excellent in pattern formability.

本発明のパッシベーション層形成用組成物は、ニオブアルコキシドに対して水を作用させることでそのチキソ性が向上し、パッシベーション層形成用組成物が半導体基板上に付与されて形成される組成物層の形状安定性がより向上し、パッシベーション層を前記組成物層が形成された領域に、所望の形状で形成することができるようになる。そのため、本発明のパッシベーション層形成用組成物においては、所望のチキソ性を発現させるために後述のチキソ剤及び樹脂の少なくとも一方(以下、チキソ剤及び樹脂の少なくとも一方をチキソ剤等と称することがある)が不要であるか、又はチキソ剤等を用いたとしても従来のパッシベーション層形成用組成物に比較してその添加量を低減することが可能となる。   The composition for forming a passivation layer of the present invention improves the thixotropy by allowing water to act on niobium alkoxide, and is a composition layer formed by applying the composition for forming a passivation layer on a semiconductor substrate. Shape stability is further improved, and a passivation layer can be formed in a desired shape in the region where the composition layer is formed. Therefore, in the composition for forming a passivation layer of the present invention, at least one of a thixotropic agent and a resin described later (hereinafter, at least one of the thixotropic agent and the resin is referred to as a thixotropic agent or the like) in order to express desired thixotropic properties. Even if a thixotropic agent or the like is used, the amount added can be reduced as compared with the conventional passivation layer-forming composition.

有機物から構成されるチキソ剤等を含むパッシベーション層形成用組成物を用いてパッシベーション層を形成する場合、脱脂処理する工程を経ることで当該チキソ剤等が熱分解してパッシベーション層から飛散することになる。しかし、脱脂処理する工程を経てもチキソ剤等の熱分解物が不純物としてパッシベーション層に残存することがあり、残存したチキソ剤等の熱分解物がパッシベーション層の特性悪化を引き起こすことがある。一方、無機物から構成されるチキソ剤を含むパッシベーション層形成用組成物を用いてパッシベーション層を形成する場合、熱処理(焼成)工程を経ても当該チキソ剤が飛散せずパッシベーション層中に残存する。残存したチキソ剤がパッシベーション層の特性悪化を引き起こすことがある。   When forming a passivation layer using a composition for forming a passivation layer containing a thixotropic agent composed of an organic substance, the thixotropic agent is thermally decomposed and scattered from the passivation layer through a degreasing process. Become. However, a thermal decomposition product such as a thixotropic agent may remain as an impurity in the passivation layer even after the degreasing step, and the remaining thermal decomposition product such as a thixotropic agent may cause deterioration of the characteristics of the passivation layer. On the other hand, when forming a passivation layer using a composition for forming a passivation layer containing a thixotropic agent composed of an inorganic substance, the thixotropic agent does not scatter and remains in the passivation layer even after a heat treatment (firing) step. The remaining thixotropic agent may cause deterioration of the characteristics of the passivation layer.

一方、本発明のパッシベーション層形成用組成物においては、水がニオブアルコキシドに作用することで、水又はニオブアルコキシドの加水分解物がチキソ剤として振る舞う。水は、パッシベーション層形成用組成物を用いてパッシベーション層を形成する場合に実施される熱処理(焼成)工程等において従来のチキソ剤等よりもパッシベーション層から飛散しやすい。そのため、パッシベーション層中の残存物の存在によるパッシベーション層のパッシベーション効果の低下を引き起こしにくい。   On the other hand, in the composition for forming a passivation layer of the present invention, when water acts on the niobium alkoxide, water or a hydrolyzate of niobium alkoxide behaves as a thixotropic agent. Water is more likely to scatter from the passivation layer than a conventional thixotropic agent or the like in a heat treatment (firing) step or the like that is performed when the passivation layer is formed using the passivation layer forming composition. For this reason, it is difficult to cause a decrease in the passivation effect of the passivation layer due to the presence of the residue in the passivation layer.

本明細書において、半導体基板のパッシベーション効果は、パッシベーション層が形成された半導体基板内の少数キャリアの実効ライフタイムを、WT−2000PVN(日本セミラボ株式会社)等の装置を用いて、反射マイクロ波光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 passivation effect of a semiconductor substrate is obtained by reflecting the effective lifetime of minority carriers in a semiconductor substrate on which a passivation layer is formed using a reflection microwave photoconductive device using a device such as WT-2000PVN (Nihon Semi-Lab Co., Ltd.). It can be evaluated by measuring by the attenuation method.

ここで、実効ライフタイムτは、半導体基板内部のバルクライフタイムτと、半導体基板表面の表面ライフタイムτとによって下記式(A)のように表される。半導体基板表面の表面準位密度が小さい場合にはτが長くなる結果、実効ライフタイムτが長くなる。また、半導体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が長くなって実効ライフタイムτが長くなる。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層と半導体基板との界面特性、及び、ダングリングボンド等の半導体基板の内部特性を評価することができる。 Here, the effective lifetime τ is expressed by the following equation (A) by the bulk lifetime τ b inside the semiconductor substrate and the surface lifetime τ s of the semiconductor substrate surface. When the surface state density on the surface of the semiconductor substrate is small, τ s becomes long, resulting in a long effective lifetime τ. Further, even if defects such as dangling bonds in the semiconductor 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 between the passivation layer and the semiconductor substrate and the internal characteristics of the semiconductor substrate such as dangling bonds can be evaluated.

1/τ=1/τ+1/τ (A) 1 / τ = 1 / τ b + 1 / τ s (A)

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す。また実効ライフタイムが長い半導体基板を用いて太陽電池素子を構成することで、変換効率が向上する。   Note that the longer the effective lifetime, the slower the recombination rate of minority carriers. Moreover, conversion efficiency improves by comprising a solar cell element using the semiconductor substrate with a long effective lifetime.

(ニオブアルコキシド)
第1のパッシベーション層形成用組成物は、ニオブアルコキシドの少なくとも1種を含む。また、第2のパッシベーション層形成用組成物は、ニオブアルコキシドの少なくとも1種の加水分解物を含む。本発明のパッシベーション層形成用組成物がニオブアルコキシドの少なくとも1種又はその加水分解物を含むことで、優れたパッシベーション効果を有するパッシベーション層を形成することができる。この理由は以下のように考えることができる。
(Niobium alkoxide)
The first composition for forming a passivation layer contains at least one niobium alkoxide. The second passivation layer-forming composition contains at least one hydrolyzate of niobium alkoxide. When the composition for forming a passivation layer of the present invention contains at least one niobium alkoxide or a hydrolyzate thereof, a passivation layer having an excellent passivation effect can be formed. The reason can be considered as follows.

ニオブアルコキシド又はその加水分解物を含有するパッシベーション層形成用組成物を熱処理(焼成)することにより形成される金属酸化物では、金属原子又は酸素原子の欠陥を有し、固定電荷を生じやすくなると考えられる。この固定電荷が半導体基板の界面付近で電荷を発生させることで少数キャリアの濃度を低下させることができ、結果的に界面でのキャリア再結合速度が抑制され、優れたパッシベーション効果が奏されると考えられる。   A metal oxide formed by heat-treating (firing) a composition for forming a passivation layer containing niobium alkoxide or a hydrolyzate thereof is considered to have defects of metal atoms or oxygen atoms and easily generate fixed charges. It is done. When this fixed charge generates charge near the interface of the semiconductor substrate, the concentration of minority carriers can be reduced. As a result, the carrier recombination rate at the interface is suppressed, and an excellent passivation effect is achieved. Conceivable.

ここで、半導体基板上で固定電荷を発生させるパッシベーション層の状態については、半導体基板の断面を走査型透過電子顕微鏡(STEM、Scanning Transmission Electron Microscope)による電子エネルギー損失分光法(EELS、Electron Energy Loss Spectroscopy)の分析で結合様式を調べることにより評価できる。また、X線回折スペクトル(XRD、X−ray diffraction)を測定することにより、パッシベーション層の界面付近の結晶相を確認することができる。更に、パッシベーション層がもつ固定電荷は、CV法(Capacitance Voltage measurement)で評価することが可能である。   Here, as for the state of the passivation layer that generates a fixed charge on the semiconductor substrate, the cross section of the semiconductor substrate is subjected to electron transmission loss electron spectroscopy (EELS, Electron Energy Loss Spectroscopy) using a Scanning Transmission Electron Microscope (STEM, Scanning Transmission Electron Microscope). It can be evaluated by examining the binding mode in the analysis of). In addition, by measuring an X-ray diffraction spectrum (XRD, X-ray diffraction), the crystal phase near the interface of the passivation layer can be confirmed. Furthermore, the fixed charge of the passivation layer can be evaluated by a CV method (Capacitance Voltage measurement).

一般式(I)において、Rはそれぞれ独立に、アルキル基又はアリール基を表し、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数6〜14のアリール基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜4のアルキル基が更に好ましい。Rで表されるアルキル基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。
で表されるアルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、3−エチルヘキシル基等を挙げることができる。
で表されるアリール基として具体的には、フェニル基を挙げることができる。
で表されるアルキル基及びアリール基は、置換基を有していてもよく、前記置換基としては、メチル基、エチル基、i−プロピル基、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、ニトロ基等が挙げられる。
中でもRは、水との反応性及びパッシベーション効果の観点から、炭素数1〜8の無置換のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜4の無置換のアルキル基であることがより好ましく、エチル基であることがさらに好ましい。
In the general formula (I), each R 1 independently represents an alkyl group or an aryl group, preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Are more preferable, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable. The alkyl group represented by R 1 may be linear or branched.
Specific examples of the alkyl group represented by R 1 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, Examples include a hexyl group, an octyl group, a 2-ethylhexyl group, and a 3-ethylhexyl group.
Specific examples of the aryl group represented by R 1 include a phenyl group.
The alkyl group and aryl group represented by R 1 may have a substituent, and examples of the substituent include methyl group, ethyl group, i-propyl group, amino group, hydroxy group, carboxy group, sulfo group. Group, nitro group and the like.
Among these, R 1 is preferably an unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and more preferably an unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, from the viewpoint of reactivity with water and a passivation effect. Preferably, it is an ethyl group.

ニオブアルコキシドは、Rが炭素数1〜4の無置換のアルキル基であるニオブアルコキシドであることが好ましく、Rの少なくとも1つがエチル基であるニオブアルコキシドであることがより好ましく、Rのすべてがエチル基であるニオブアルコキシド(ニオブエトキシド)であることが更に好ましい。パッシベーション層形成用組成物がニオブエトキシドを含むことで、より優れたパターン形成性とより高いパッシベーション効果が得られる。 Niobium alkoxide is preferably R 1 is niobium alkoxide an unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, more preferably at least one of R 1 is a niobium alkoxide is ethyl, for R 1 More preferred are niobium alkoxides (niobium ethoxide), all of which are ethyl groups. When the composition for forming a passivation layer contains niobium ethoxide, a more excellent pattern forming property and a higher passivation effect can be obtained.

ニオブアルコキシドの状態は、常温(25℃)において固体であっても液体であってもよい。本発明のパッシベーション層形成用組成物の保存安定性、水との混合性及び後述する一般式(II)又は一般式(III)で表わされる化合物を併用する場合における混合性の観点から、ニオブアルコキシドは、25℃において液体であることが好ましい。   The state of niobium alkoxide may be solid or liquid at normal temperature (25 ° C.). From the viewpoint of storage stability of the composition for forming a passivation layer of the present invention, miscibility with water, and miscibility in the case of using a compound represented by formula (II) or formula (III) described later in combination, niobium alkoxide. Is preferably liquid at 25 ° C.

ニオブアルコキシドとして具体的には、ニオブメトキシド、ニオブエトキシド、ニオブi−プロポキシド、ニオブn−プロポキシド、ニオブn−ブトキシド、ニオブt−ブトキシド、ニオブi−ブトキシド等を挙げることができ、中でもニオブエトキシド、ニオブn−プロポキシド及びニオブn−ブトキシドが好ましく、ニオブエトキシドであることがより好ましい。   Specific examples of niobium alkoxide include niobium methoxide, niobium ethoxide, niobium i-propoxide, niobium n-propoxide, niobium n-butoxide, niobium t-butoxide, niobium i-butoxide, and the like. Niobium ethoxide, niobium n-propoxide and niobium n-butoxide are preferred, and niobium ethoxide is more preferred.

ニオブアルコキシドは、調製したものを用いても、市販品を用いてもよい。市販品としては、例えば、高純度化学研究所株式会社のペンタメトキシニオブ、ペンタエトキシニオブ、ペンタ−i−プロポキシニオブ、ペンタ−n−プロポキシニオブ、ペンタ−i−ブトキシニオブ、ペンタ−n−ブトキシニオブ、ペンタ−sec−ブトキシニオブ等を挙げることができる。   As the niobium alkoxide, a prepared product or a commercially available product may be used. Commercially available products include, for example, pentamethoxyniobium, pentaethoxyniobium, penta-i-propoxyniobium, penta-n-propoxyniobium, penta-i-butoxyniobium, penta-n-butoxyniobium from High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd. And penta-sec-butoxyniobium.

ニオブアルコキシドの調製には、ニオブのハロゲン化物とアルコールとを不活性有機溶媒の存在下で反応させ、更にハロゲンを引き抜くためにアンモニア又はアミン類を添加する方法(特開昭63−227593号公報及び特開平3−291247号公報)等、既知の製法を用いることができる。   Niobium alkoxide is prepared by reacting niobium halide and alcohol in the presence of an inert organic solvent, and further adding ammonia or amines to extract halogen (Japanese Patent Laid-Open No. 63-227593 and JP-A-63-227593). Known manufacturing methods such as JP-A-3-291247) can be used.

ニオブアルコキシドの一部は、後述する2つのカルボニル基を有する特定構造の化合物と混合することでキレート構造を形成した化合物として本発明のパッシベーション層形成用組成物に含まれていてもよい。   A part of the niobium alkoxide may be contained in the composition for forming a passivation layer of the present invention as a compound having a chelate structure formed by mixing with a compound having a specific structure having two carbonyl groups described later.

ニオブアルコキシドにおけるアルコキシド構造の存在は、通常用いられる分析方法で確認することができる。例えば、赤外分光スペクトル、核磁気共鳴スペクトル、融点等を用いて確認することができる。   The presence of the alkoxide structure in the niobium alkoxide can be confirmed by a commonly used analytical method. For example, it can be confirmed using an infrared spectrum, a nuclear magnetic resonance spectrum, a melting point, or the like.

第1のパッシベーション層形成用組成物に含まれるニオブアルコキシドの含有率は、必要に応じて適宜選択することができる。ニオブアルコキシドの含有率は、水との反応性及びパッシベーション効果の観点から、第1のパッシベーション層形成用組成物中に0.1質量%〜80質量%とすることができ、0.5質量%〜70質量%であることが好ましく、1質量%〜60質量%であることがより好ましく、1質量%〜50質量%であることが更に好ましい。   The content of niobium alkoxide contained in the first composition for forming a passivation layer can be appropriately selected as necessary. The content of niobium alkoxide can be 0.1% by mass to 80% by mass in the first composition for forming a passivation layer from the viewpoint of the reactivity with water and the passivation effect, and 0.5% by mass. It is preferably ˜70% by mass, more preferably 1% by mass to 60% by mass, and still more preferably 1% by mass to 50% by mass.

第2のパッシベーション層形成用組成物に含まれるニオブアルコキシドの加水分解物の含有率は、必要に応じて適宜選択することができる。ニオブアルコキシドの加水分解物の含有率は、パッシベーション効果の観点から、第2のパッシベーション層形成用組成物中に0.1質量%〜80質量%とすることができ、0.5質量%〜70質量%であることが好ましく、1質量%〜60質量%であることがより好ましく、1質量%〜50質量%であることが更に好ましい。
なお、本発明においてニオブアルコキシドの加水分解物とは、ニオブアルコキシドに水を添加することで得られるニオブアルコキシドの加水分解の分解産物をいい、ニオブアルコキシドの加水分解物中には、水と反応していないニオブアルコキシドが残存していてもよいし、ニオブアルコキシドと反応していない水が残存していてもよい。
The content of the hydrolyzate of niobium alkoxide contained in the second passivation layer forming composition can be appropriately selected as necessary. The content of the niobium alkoxide hydrolyzate may be 0.1% by mass to 80% by mass in the second composition for forming a passivation layer from the viewpoint of the passivation effect, and 0.5% by mass to 70% by mass. The mass is preferably 1% by mass, more preferably 1% by mass to 60% by mass, and still more preferably 1% by mass to 50% by mass.
In the present invention, the niobium alkoxide hydrolyzate refers to a hydrolysis product of niobium alkoxide obtained by adding water to niobium alkoxide, and the niobium alkoxide hydrolyzate reacts with water. Niobium alkoxide that is not present may remain, or water that has not reacted with the niobium alkoxide may remain.

(水)
第1のパッシベーション層形成用組成物は、水を含む。第1のパッシベーション層形成用組成物が水を含むことで、優れたパターン形成性を有するパッシベーション層形成用組成物となる。この理由は以下のように考えることができる。
(water)
The first composition for forming a passivation layer contains water. When the first composition for forming a passivation layer contains water, the composition for forming a passivation layer having excellent pattern forming properties is obtained. The reason can be considered as follows.

水は第1のパッシベーション層形成用組成物中でニオブアルコキシドと少なくとも一部が反応する。水がニオブアルコキシドと反応することにより形成される金属化合物であるニオブアルコキシドの加水分解物は、金属化合物同士でネットワークを形成すると考えられる。また、このネットワークはパッシベーション層形成用組成物が流動していると容易に崩れ、再び静止状態になると再形成されるものであると考えられる。このネットワークが、パッシベーション層形成用組成物が静止している際の粘度を上昇させ、流動している際には粘度を低下させる。その結果、パッシベーション層形成用組成物が、パターン形成性に必要なチキソ性を発現するものと考えられる。   Water reacts at least partially with niobium alkoxide in the first composition for forming a passivation layer. A hydrolyzate of niobium alkoxide, which is a metal compound formed by the reaction of water with niobium alkoxide, is considered to form a network between the metal compounds. Further, it is considered that this network is easily broken when the composition for forming a passivation layer is flowing, and is re-formed when the composition becomes stationary again. This network increases the viscosity when the composition for forming a passivation layer is stationary, and decreases the viscosity when the composition is flowing. As a result, it is considered that the composition for forming a passivation layer develops thixotropy necessary for pattern formation.

優れたパターン形成性を有するパッシベーション層形成用組成物を用いることで、所望の形状のパッシベーション層を形成することができる。このことから、優れたパッシベーション層付半導体基板、太陽電池素子、及び太陽電池の製造が可能となる。   By using a composition for forming a passivation layer having excellent pattern forming properties, a passivation layer having a desired shape can be formed. This makes it possible to manufacture an excellent semiconductor substrate with a passivation layer, a solar cell element, and a solar cell.

水の状態は、固体であっても液体であってもよい。ニオブアルコキシドとの混合性の観点から、水は、液体であることが好ましい。   The water state may be solid or liquid. From the viewpoint of miscibility with niobium alkoxide, water is preferably a liquid.

第1のパッシベーション層形成用組成物に含まれる水の含有率は、必要に応じて適宜選択することができる。
水の含有率は、第1のパッシベーション層形成用組成物にチキソ性を付与する観点から、第1のパッシベーション層形成用組成物中に0.01質量%以上とすることができ、0.03質量%以上であることが好ましく、0.05質量%以上であることがより好ましく、0.1質量%以上であることが更に好ましい。
また、水の含有率は、パターン形成性及びパッシベーション効果の観点から、第1のパッシベーション層形成用組成物中に0.01質量%〜80質量%とすることができ、0.03質量%〜70質量%であることが好ましく、0.05質量%〜60質量%であることがより好ましく、0.1質量%〜50質量%であることが更に好ましい。
The content rate of water contained in the first composition for forming a passivation layer can be appropriately selected as necessary.
From the viewpoint of imparting thixotropy to the first passivation layer forming composition, the water content can be 0.01% by mass or more in the first passivation layer forming composition. It is preferably at least mass%, more preferably at least 0.05 mass%, and even more preferably at least 0.1 mass%.
Moreover, the content rate of water can be 0.01 mass%-80 mass% in the 1st composition for passivation layer formation from a viewpoint of pattern formation property and a passivation effect, and 0.03 mass%- It is preferably 70% by mass, more preferably 0.05% by mass to 60% by mass, and still more preferably 0.1% by mass to 50% by mass.

また、第2のパッシベーション層形成用組成物は、水を含んでいてもよい。第2のパッシベーション層形成用組成物に含まれる水の含有率は、必要に応じて適宜選択することができる。
水の含有率は、第2のパッシベーション層形成用組成物にチキソ性を付与する観点から、第2のパッシベーション層形成用組成物中に0.01質量%以上とすることができ、0.03質量%以上であることが好ましく、0.05質量%以上であることがより好ましく、0.1質量%以上であることが更に好ましい。
水の含有率は、パターン形成性及びパッシベーション効果の観点から、第2のパッシベーション層形成用組成物中に0.01質量%〜80質量%とすることができ、0.03質量%〜70質量%であることが好ましく、0.05質量%〜60質量%であることがより好ましく、0.1質量%〜50質量%であることが更に好ましい。
In addition, the second composition for forming a passivation layer may contain water. The content rate of water contained in the second composition for forming a passivation layer can be appropriately selected as necessary.
From the viewpoint of imparting thixotropy to the second passivation layer forming composition, the water content can be 0.01% by mass or more in the second passivation layer forming composition. It is preferably at least mass%, more preferably at least 0.05 mass%, and even more preferably at least 0.1 mass%.
The content of water can be 0.01% by mass to 80% by mass in the second composition for forming a passivation layer and 0.03% by mass to 70% by mass from the viewpoint of pattern formability and passivation effect. %, More preferably 0.05% by mass to 60% by mass, and still more preferably 0.1% by mass to 50% by mass.

パッシベーション層形成用組成物中でニオブアルコキシドに作用した水の量は、ニオブアルコキシドから遊離したアルコールの量から算出できる。ニオブアルコキシドに水が作用する際、ニオブアルコキシドからアルコール、すなわちROHが遊離する。この遊離したアルコールの量は水が作用したニオブアルコキシドの官能基の数に比例する。よって、この遊離したアルコールの量を測定することで、ニオブアルコキシドに作用した水の量が算出できる。遊離したアルコールの量の測定は、例えば、ガスクロマトグラフィー質量分析(GC―MS)を用いて確認できる。 The amount of water acting on the niobium alkoxide in the composition for forming a passivation layer can be calculated from the amount of alcohol liberated from the niobium alkoxide. When water acts on the niobium alkoxide, alcohol, that is, R 1 OH is liberated from the niobium alkoxide. The amount of this liberated alcohol is proportional to the number of functional groups of the niobium alkoxide on which water has acted. Therefore, the amount of water that has acted on the niobium alkoxide can be calculated by measuring the amount of the liberated alcohol. The measurement of the amount of alcohol liberated can be confirmed, for example, using gas chromatography mass spectrometry (GC-MS).

ニオブアルコキシドがニオブエトキシドである場合、水が作用する際にはエタノールが遊離する。エタノールはアルコール類の中でも人体に対する毒性が低い。よって、ニオブアルコキシドとしてニオブエトキシドを選択することで、より人体に対して悪影響が少ない材料となる。   When the niobium alkoxide is niobium ethoxide, ethanol is liberated when water acts. Ethanol has low toxicity to the human body among alcohols. Therefore, by selecting niobium ethoxide as the niobium alkoxide, the material has less adverse effects on the human body.

パッシベーション層形成用組成物に含まれるアルコール、すなわち遊離したROHの含有率は、0.5質量%〜70質量%が好ましく、1質量%〜60質量%がより好ましく、1質量%〜50質量%が更に好ましい。 0.5 mass%-70 mass% are preferable, and, as for the content rate of alcohol contained in the composition for forming a passivation layer, that is, liberated R 1 OH, 1 mass% to 60 mass% are more preferable, and 1 mass% to 50 mass%. More preferred is mass%.

(一般式(II)で表される化合物)
本発明のパッシベーション層形成用組成物は、下記一般式(II)で表される化合物(以下、「有機アルミニウム化合物」ともいう)の少なくとも1種を含有してもよい。
(Compound represented by formula (II))
The composition for forming a passivation layer of the present invention may contain at least one compound represented by the following general formula (II) (hereinafter also referred to as “organoaluminum compound”).

一般式(II)中、Rはそれぞれ独立してアルキル基を表す。nは1〜3の整数を表す。X及びXはそれぞれ独立して酸素原子又はメチレン基を表す。R、R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基を表す。 In general formula (II), each R 2 independently represents an alkyl group. n represents an integer of 1 to 3. X 2 and X 3 each independently represent an oxygen atom or a methylene group. R 3 , R 4 and R 5 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group.

本発明のパッシベーション層形成用組成物が上記有機アルミニウム化合物を含むことで、パッシベーション効果を更に向上させることができる。これは、以下のようにして考えることができる。   The passivation effect can be further improved because the composition for forming a passivation layer of the present invention contains the organoaluminum compound. This can be considered as follows.

前記有機アルミニウム化合物は、アルミニウムアルコキシド、アルミニウムキレート等と呼ばれる化合物を包含し、アルミニウムアルコキシド構造に加えてアルミニウムキレート構造を有していることが好ましい。また、Nippon Seramikkusu Kyokai Gakujutsu Ronbunshi, vol.97, pp369−399(1989)にも記載されているように、前記有機アルミニウム化合物は熱処理(焼成)により酸化アルミニウム(Al)となる。このとき、形成された酸化アルミニウムはアモルファス状態となりやすいため、4配位酸化アルミニウム層が半導体基板との界面付近に形成されやすく、4配位酸化アルミニウムに起因する大きな負の固定電荷を持つことができると考えられる。このとき、固定電荷を持つ、ニオブアルコキシド又はその加水分解物由来の酸化物と複合化することで、結果として優れたパッシベーション効果を有するパッシベーション層を形成することができるものと考えられる。 The organoaluminum compound includes compounds called aluminum alkoxide, aluminum chelate and the like, and preferably has an aluminum chelate structure in addition to the aluminum alkoxide structure. Also, Nippon Seramikkusu Kyokai Gakujutsu Ronbunshi, vol. 97, pp 369-399 (1989), the organoaluminum compound becomes aluminum oxide (Al 2 O 3 ) by heat treatment (firing). At this time, since the formed aluminum oxide is likely to be in an amorphous state, a four-coordinate aluminum oxide layer is easily formed in the vicinity of the interface with the semiconductor substrate, and has a large negative fixed charge caused by the four-coordinate aluminum oxide. It is considered possible. At this time, it is considered that a passivation layer having an excellent passivation effect can be formed by compounding with niobium alkoxide having a fixed charge or an oxide derived from a hydrolyzate thereof.

上記に加え、本発明のようにニオブアルコキシド又はその加水分解物と有機アルミニウム化合物とを組み合わせることで、パッシベーション層内でそれぞれの効果により、パッシベーション効果がより高くなると考えられる。更に、ニオブアルコキシド又はその加水分解物と有機アルミニウム化合物が混合された状態で熱処理(焼成)されることで、ニオブアルコキシドに含まれるニオブ(Nb)とアルミニウム(Al)との複合金属アルコキシドとしての反応性、及び蒸気圧等の物理特性が改善され、熱処理物(焼成物)としてのパッシベーション層の緻密性が向上し、結果としてパッシベーション効果がより高くなると考えられる。   In addition to the above, by combining niobium alkoxide or a hydrolyzate thereof and an organoaluminum compound as in the present invention, it is considered that the passivation effect becomes higher due to the respective effects in the passivation layer. Furthermore, the reaction as a composite metal alkoxide of niobium (Nb) and aluminum (Al) contained in niobium alkoxide by heat treatment (firing) in a state where niobium alkoxide or its hydrolyzate and organoaluminum compound are mixed. And physical properties such as vapor pressure are improved, the denseness of the passivation layer as a heat-treated product (baked product) is improved, and as a result, the passivation effect is considered to be higher.

一般式(II)において、Rはそれぞれ独立してアルキル基を表し、炭素数1〜8のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜4のアルキル基であることがより好ましい。Rで表されるアルキル基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。Rで表されるアルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、3−エチルヘキシル基等を挙げることができる。中でもRで表されるアルキル基は、保存安定性とパッシベーション効果の観点から、炭素数1〜8の無置換のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜4の無置換のアルキル基であることがより好ましい。 In formula (II), R 2 represents an alkyl group independently, preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. The alkyl group represented by R 2 may be linear or branched. Specific examples of the alkyl group represented by R 2 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, Examples include a hexyl group, an octyl group, a 2-ethylhexyl group, and a 3-ethylhexyl group. Among them, the alkyl group represented by R 2 is preferably an unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms from the viewpoint of storage stability and a passivation effect, and is an unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. More preferably.

一般式(II)において、nは1〜3の整数を表わす。nは保存安定性の観点から、1又は3であることが好ましく、溶解度の観点から1であることがより好ましい。
またX及びXはそれぞれ独立して酸素原子又はメチレン基を表す。保存安定性の観点から、X及びXの少なくとも一方は酸素原子であることが好ましい。
一般式(II)におけるR、R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基を表す。R、R及びRで表されるアルキル基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。R、R及びRで表されるアルキル基としては、炭素数1〜8のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜4のアルキル基であることがより好ましい。具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、3−エチルヘキシル基等を挙げることができる。
In general formula (II), n represents an integer of 1 to 3. n is preferably 1 or 3 from the viewpoint of storage stability, and more preferably 1 from the viewpoint of solubility.
X 2 and X 3 each independently represent an oxygen atom or a methylene group. From the viewpoint of storage stability, at least one of X 2 and X 3 is preferably an oxygen atom.
R 3 , R 4 and R 5 in the general formula (II) each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group. The alkyl group represented by R 3 , R 4 and R 5 may be linear or branched. The alkyl group represented by R 3 , R 4 and R 5 is preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and more preferably an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. Specifically, methyl group, ethyl group, propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, hexyl group, octyl group, 2-ethylhexyl group, A 3-ethylhexyl group etc. can be mentioned.

中でも保存安定性とパッシベーション効果の観点から、R及びRはそれぞれ独立して、水素原子又は炭素数1〜8の無置換のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素数1〜4の無置換のアルキル基であることがより好ましい。
またRは、保存安定性及びパッシベーション効果の観点から、水素原子又は炭素数1〜8の無置換のアルキル基であることが好ましく、水素原子又は炭素数1〜4の無置換のアルキル基であることがより好ましい。
Among these, from the viewpoint of storage stability and a passivation effect, R 3 and R 4 are each independently preferably a hydrogen atom or an unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and preferably a hydrogen atom or 1 to 4 carbon atoms. The unsubstituted alkyl group is more preferable.
R 5 is preferably a hydrogen atom or an unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms from the viewpoint of storage stability and a passivation effect, and is a hydrogen atom or an unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. More preferably.

有機アルミニウム化合物は、保存安定性の観点から、nが1〜3の整数であり、Rがそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基である化合物であることが好ましい。 From the viewpoint of storage stability, the organoaluminum compound is preferably a compound in which n is an integer of 1 to 3, and R 5 is independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms.

有機アルミニウム化合物は、保存安定性とパッシベーション効果の観点から、nが1〜3の整数であり、Rがそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基であり、X及びXの少なくとも一方が酸素原子であり、R及びRがそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であり、Rが水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基である化合物であることが好ましい。有機アルミニウム化合物は、nが1〜3の整数であり、Rがそれぞれ独立して炭素数1〜4の無置換のアルキル基であり、X及びXの少なくとも一方が酸素原子であり、前記酸素原子に結合するR又はRが炭素数1〜4のアルキル基であり、X又はXがメチレン基の場合、前記メチレン基に結合するR又はRが水素原子であり、Rが水素原子である化合物であることがより好ましい。 From the viewpoint of storage stability and passivation effect, the organoaluminum compound is an integer from 1 to 3, R 2 is each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and at least X 2 and X 3 One is an oxygen atom, R 3 and R 4 are each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and R 5 is a compound that is a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. It is preferable. In the organoaluminum compound, n is an integer of 1 to 3, R 2 is each independently an unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and at least one of X 2 and X 3 is an oxygen atom, When R 3 or R 4 bonded to the oxygen atom is an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms and X 2 or X 3 is a methylene group, R 3 or R 4 bonded to the methylene group is a hydrogen atom. More preferably, R 5 is a hydrogen atom.

また一般式(II)で表され、nが1〜3の整数である有機アルミニウム化合物として具体的には、アルミニウムエチルアセトアセテートジi−プロピレート、トリス(エチルアセトアセテート)アルミニウム等を挙げることができる。   Specific examples of the organoaluminum compound represented by the general formula (II) where n is an integer of 1 to 3 include aluminum ethyl acetoacetate di i-propylate and tris (ethyl acetoacetate) aluminum. .

また一般式(II)で表され、nが1〜3の整数である有機アルミニウム化合物は、調製したものを用いても、市販品を用いてもよい。市販品としては例えば、川研ファインケミカル株式会社の商品名、ALCH、ALCH−50F、ALCH−75、ALCH−TR、ALCH−TR−20等を挙げることができる。   Moreover, as the organoaluminum compound represented by the general formula (II) and n being an integer of 1 to 3, a prepared product or a commercially available product may be used. Examples of commercially available products include Kawaken Fine Chemical Co., Ltd. trade names, ALCH, ALCH-50F, ALCH-75, ALCH-TR, ALCH-TR-20, and the like.

また一般式(II)で表され、nが1〜3の整数である有機アルミニウム化合物は、アルミニウムトリアルコキシドと、後述の2つのカルボニル基を有する特定構造の化合物とを混合することで調製することができる。また市販されているアルミニウムキレート化合物を用いてもよい。
アルミニウムトリアルコキシドと、2つのカルボニル基を有する特定構造の化合物とを混合すると、アルミニウムトリアルコキシドのアルコキシド基の少なくとも一部が特定構造の化合物と置換して、アルミニウムキレート構造を形成する。このとき必要に応じて、液状媒体が存在してもよく、加熱処理、触媒の添加等を行ってもよい。アルミニウムアルコキシド構造の少なくとも一部がアルミニウムキレート構造に置換されることで、有機アルミニウム化合物の加水分解及び重合反応に対する安定性が向上し、これを含むパッシベーション層形成用組成物の保存安定性がより向上する。
The organoaluminum compound represented by the general formula (II) and n is an integer of 1 to 3 is prepared by mixing an aluminum trialkoxide and a compound having a specific structure having two carbonyl groups described later. Can do. A commercially available aluminum chelate compound may also be used.
When an aluminum trialkoxide and a compound having a specific structure having two carbonyl groups are mixed, at least a part of the alkoxide group of the aluminum trialkoxide is substituted with the compound having the specific structure to form an aluminum chelate structure. At this time, if necessary, a liquid medium may be present, and heat treatment, addition of a catalyst, and the like may be performed. By replacing at least a part of the aluminum alkoxide structure with the aluminum chelate structure, the stability of the organoaluminum compound to hydrolysis and polymerization reaction is improved, and the storage stability of the composition for forming a passivation layer containing this is further improved. To do.

前記2つのカルボニル基を有する特定構造の化合物としては、反応性と保存安定性の観点から、β−ジケトン化合物、β−ケトエステル化合物及びマロン酸ジエステル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。前記2つのカルボニル基を有する特定構造の化合物として具体的には、アセチルアセトン、3−メチル−2,4−ペンタンジオン、2,3−ペンタンジオン、3−エチル−2,4−ペンタンジオン、3−ブチル−2,4−ペンタンジオン、2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオン、2,6−ジメチル−3,5−ヘプタンジオン、6−メチル−2,4−ヘプタンジオン等のβ−ジケトン化合物、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、アセト酢酸n−プロピル、アセト酢酸i−プロピル、アセト酢酸i−ブチル、アセト酢酸n−ブチル、アセト酢酸t−ブチル、アセト酢酸n−ペンチル、アセト酢酸i−ペンチル、アセト酢酸n−ヘキシル、アセト酢酸n−オクチル、アセト酢酸n−ヘプチル、アセト酢酸3−ペンチル、2−アセチルヘプタン酸エチル、2−メチルアセト酢酸エチル、2−ブチルアセト酢酸エチル、ヘキシルアセト酢酸エチル、4,4−ジメチル−3−オキソ吉草酸エチル、4−メチル−3−オキソ吉草酸エチル、2−エチルアセト酢酸エチル、4−メチル−3−オキソ吉草酸メチル、3−オキソヘキサン酸エチル、3−オキソ吉草酸エチル、3−オキソ吉草酸メチル、3−オキソヘキサン酸メチル、3−オキソヘプタン酸エチル、3−オキソヘプタン酸メチル、4,4−ジメチル−3−オキソ吉草酸メチル等のβ−ケトエステル化合物、マロン酸ジメチル、マロン酸ジエチル、マロン酸ジn−プロピル、マロン酸ジi−プロピル、マロン酸ジn−ブチル、マロン酸ジ−t−ブチル、マロン酸ジヘキシル、マロン酸t−ブチルエチル、メチルマロン酸ジエチル、エチルマロン酸ジエチル、i−プロピルマロン酸ジエチル、n−ブチルマロン酸ジエチル、sec−ブチルマロン酸ジエチル、i−ブチルマロン酸ジエチル、1−メチルブチルマロン酸ジエチル等のマロン酸ジエステルなどを挙げることができる。   The compound having a specific structure having two carbonyl groups may be at least one selected from the group consisting of a β-diketone compound, a β-ketoester compound, and a malonic acid diester from the viewpoint of reactivity and storage stability. preferable. Specific examples of the compound having a specific structure having the two carbonyl groups include acetylacetone, 3-methyl-2,4-pentanedione, 2,3-pentanedione, 3-ethyl-2,4-pentanedione, 3- Butyl-2,4-pentanedione, 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedione, 2,6-dimethyl-3,5-heptanedione, 6-methyl-2,4-heptanedione Β-diketone compounds such as methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, n-propyl acetoacetate, i-propyl acetoacetate, i-butyl acetoacetate, n-butyl acetoacetate, t-butyl acetoacetate, n-pentyl acetoacetate I-pentyl acetoacetate, n-hexyl acetoacetate, n-octyl acetoacetate, n-heptyl acetoacetate, 3-pentyl acetoacetate, 2- Ethyl cetyl heptanoate, ethyl 2-methylacetoacetate, ethyl 2-butylacetoacetate, ethyl hexylacetoacetate, ethyl 4,4-dimethyl-3-oxovalerate, ethyl 4-methyl-3-oxovalerate, 2-ethylacetoacetate Ethyl, methyl 4-methyl-3-oxovalerate, ethyl 3-oxohexanoate, ethyl 3-oxovalerate, methyl 3-oxovalerate, methyl 3-oxohexanoate, ethyl 3-oxoheptanoate, 3- Β-ketoester compounds such as methyl oxoheptanoate, methyl 4,4-dimethyl-3-oxovalerate, dimethyl malonate, diethyl malonate, di-n-propyl malonate, di-i-propyl malonate, di-n malonate -Butyl, di-t-butyl malonate, dihexyl malonate, t-butylethyl malonate, methylmalonic acid Examples include malonic acid diesters such as ethyl, diethyl ethylmalonate, diethyl i-propylmalonate, diethyl n-butylmalonate, diethyl sec-butylmalonate, diethyl i-butylmalonate, diethyl 1-methylbutylmalonate, etc. be able to.

アルミニウムキレート構造の数は、例えばアルミニウムトリアルコキシドと、2つのカルボニル基を有する特定構造の化合物とを混合する比率を適宜調整することで制御することができる。また市販のアルミニウムキレート化合物から所望の構造を有する化合物を適宜選択してもよい。   The number of aluminum chelate structures can be controlled, for example, by appropriately adjusting the ratio of mixing aluminum trialkoxide and a compound having a specific structure having two carbonyl groups. Moreover, you may select suitably the compound which has a desired structure from a commercially available aluminum chelate compound.

有機アルミニウム化合物のうち、パッシベーション効果及び必要に応じて含有される溶剤との相溶性の観点から、具体的にはアルミニウムエチルアセトアセテートジi−プロピレート及びトリi−プロポキシアルミニウムからなる群より選ばれる少なくとも1種を用いることが好ましく、アルミニウムエチルアセトアセテートジi−プロピレートを用いることがより好ましい。   Among organoaluminum compounds, from the viewpoint of the passivation effect and compatibility with the solvent contained as necessary, specifically, at least selected from the group consisting of aluminum ethyl acetoacetate di i-propylate and tri i-propoxy aluminum One type is preferably used, and aluminum ethyl acetoacetate di i-propylate is more preferably used.

有機アルミニウム化合物におけるアルミニウムキレート構造の存在は、通常用いられる分析方法で確認することができる。例えば、赤外分光スペクトル、核磁気共鳴スペクトル、融点等を用いて確認することができる。   The presence of the aluminum chelate structure in the organoaluminum compound can be confirmed by a commonly used analytical method. For example, it can be confirmed using an infrared spectrum, a nuclear magnetic resonance spectrum, a melting point, or the like.

有機アルミニウム化合物は、液状であっても固体であってもよく、特に制限はない。パッシベーション効果と保存安定性の観点から、常温(25℃)での安定性、及び溶解性又は分散性が良好な有機アルミニウム化合物を用いることで、形成されるパッシベーション層の均質性がより向上し、所望のパッシベーション効果を安定的に得ることができる。   The organoaluminum compound may be liquid or solid and is not particularly limited. From the viewpoint of the passivation effect and storage stability, the homogeneity of the formed passivation layer is further improved by using an organoaluminum compound having good stability at room temperature (25 ° C.) and solubility or dispersibility. A desired passivation effect can be stably obtained.

本発明のパッシベーション層形成用組成物において、有機アルミニウム化合物を含む場合、有機アルミニウム化合物の含有率は特に制限されない。中でも、ニオブアルコキシド又はその加水分解物と有機アルミニウム化合物との総含有率を100質量%としたときの有機アルミニウム化合物の含有率が、0.5質量%〜80質量%であることが好ましく、1質量%〜75質量%であることがより好ましく、2質量%〜70質量%であることが更に好ましく、3質量%〜70質量%であることが特に好ましい。
有機アルミニウム化合物の含有率を0.5質量%以上とすることで、パッシベーション効果が向上する傾向にある。また有機アルミニウム化合物を80質量%以下とすることで、パッシベーション層形成用組成物の保存安定性が向上する傾向にある。
In the composition for forming a passivation layer of the present invention, when an organoaluminum compound is included, the content of the organoaluminum compound is not particularly limited. Especially, it is preferable that the content rate of an organoaluminum compound when the total content rate of niobium alkoxide or its hydrolyzate, and an organoaluminum compound is 100 mass% is 0.5 mass%-80 mass%. More preferably, it is more preferably from 75% by weight to 75% by weight, even more preferably from 2% to 70% by weight, and particularly preferably from 3% to 70% by weight.
By setting the content of the organoaluminum compound to 0.5% by mass or more, the passivation effect tends to be improved. Moreover, it exists in the tendency for the storage stability of the composition for passivation layer formation to improve by making an organoaluminum compound 80 mass% or less.

本発明のパッシベーション層形成用組成物において、有機アルミニウム化合物を含む場合、パッシベーション層形成用組成物中の有機アルミニウム化合物の含有率は、必要に応じて適宜選択することができる。有機アルミニウム化合物の含有率は、保存安定性とパッシベーション効果の観点から、パッシベーション層形成用組成物中に0.1質量%〜60質量%とすることができ、0.5質量%〜55質量%であることが好ましく、1質量%〜50質量%であることがより好ましく、1質量%〜45質量%であることが更に好ましい。   When the composition for forming a passivation layer of the present invention contains an organoaluminum compound, the content of the organoaluminum compound in the composition for forming a passivation layer can be appropriately selected as necessary. The content of the organoaluminum compound can be 0.1% by mass to 60% by mass in the composition for forming a passivation layer, and 0.5% by mass to 55% by mass from the viewpoint of storage stability and a passivation effect. It is preferable that it is 1 mass%-50 mass%, and it is still more preferable that it is 1 mass%-45 mass%.

本発明のパッシベーション層形成用組成物は、下記一般式(III)で表される化合物(以下、「特定金属アルコキシド」という)の少なくとも1種を含有してもよい。   The composition for forming a passivation layer of the present invention may contain at least one compound represented by the following general formula (III) (hereinafter referred to as “specific metal alkoxide”).

M(OR (III)
[一般式(III)中、MはAl、Ta、VO、Y及びHfからなる群より選択される少なくとも1種を表す。Rはそれぞれ独立してアルキル基又はアリール基を表す。mは1〜5の整数を表す。]
M (OR 1 ) m (III)
[In General Formula (III), M represents at least one selected from the group consisting of Al, Ta, VO, Y, and Hf. R 1 independently represents an alkyl group or an aryl group. m represents an integer of 1 to 5. ]

一般式(III)において、Rはそれぞれ独立に、アルキル基又はアリール基を表し、炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数6〜14のアリール基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜4のアルキル基が更に好ましい。Rで表されるアルキル基は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。
で表されるアルキル基として具体的には、メチル基、エチル基、n−プロピル基、i−プロピル基、n−ブチル基、i−ブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、ヘキシル基、オクチル基、2−エチルヘキシル基、3−エチルヘキシル基等を挙げることができる。
で表されるアリール基として具体的には、フェニル基を挙げることができる。
で表されるアルキル基及びアリール基は、置換基を有していてもよく、前記置換基としては、メチル基、エチル基、i−プロピル基、アミノ基、ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基、ニトロ基等が挙げられる。
中でもRは、水との反応性及びパッシベーション効果の観点から、炭素数1〜8の無置換のアルキル基であることが好ましく、炭素数1〜4の無置換のアルキル基であることがより好ましく、エチル基であることがさらに好ましい。
In the general formula (III), each R 1 independently represents an alkyl group or an aryl group, preferably an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, and an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Are more preferable, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable. The alkyl group represented by R 1 may be linear or branched.
Specific examples of the alkyl group represented by R 1 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, i-propyl group, n-butyl group, i-butyl group, sec-butyl group, t-butyl group, Examples include a hexyl group, an octyl group, a 2-ethylhexyl group, and a 3-ethylhexyl group.
Specific examples of the aryl group represented by R 1 include a phenyl group.
The alkyl group and aryl group represented by R 1 may have a substituent, and examples of the substituent include methyl group, ethyl group, i-propyl group, amino group, hydroxy group, carboxy group, sulfo group. Group, nitro group and the like.
Among these, R 1 is preferably an unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and more preferably an unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, from the viewpoint of reactivity with water and a passivation effect. Preferably, it is an ethyl group.

一般式(III)において、mは1〜5の整数を表す。ここで、水との反応性の観点から、MがAlである場合にはmが3であることが好ましく、MがTaである場合にはmが5であることが好ましく、MがVOである場合にはmが3であることが好ましく、MがYである場合にはmが3であることが好ましく、MがHfである場合にはmが4であることが好ましい。   In general formula (III), m represents the integer of 1-5. Here, from the viewpoint of reactivity with water, m is preferably 3 when M is Al, m is preferably 5 when M is Ta, and M is VO. In some cases, m is preferably 3, m is preferably 3 when M is Y, and m is preferably 4 when M is Hf.

特定金属アルコキシドの状態は、常温(25℃)において固体であっても液体であってもよい。本発明のパッシベーション層形成用組成物の保存安定性、水との混合性及びニオブアルコキシド又は有機アルミニウム化合物との混合性の観点から、特定金属アルコキシドは、25℃において液体であることが好ましい。   The state of the specific metal alkoxide may be solid or liquid at normal temperature (25 ° C.). From the viewpoint of storage stability of the composition for forming a passivation layer of the present invention, miscibility with water, and miscibility with niobium alkoxide or an organoaluminum compound, the specific metal alkoxide is preferably liquid at 25 ° C.

特定金属アルコキシドとして具体的には、アルミニウムメトキシド、アルミニウムエトキシド、アルミニウムi−プロポキシド、アルミニウムn−プロポキシド、アルミニウムn−ブトキシド、アルミニウムt−ブトキシド、アルミニウムi−ブトキシド、タンタルメトキシド、タンタルエトキシド、タンタルi−プロポキシド、タンタルn−プロポキシド、タンタルn−ブトキシド、タンタルt−ブトキシド、タンタルi−ブトキシド、イットリウムメトキシド、イットリウムエトキシド、イットリウムi−プロポキシド、イットリウムn−プロポキシド、イットリウムn−ブトキシド、イットリウムt−ブトキシド、イットリウムi−ブトキシド、バナジウムオキシメトキシド、バナジウムオキシエトキシド、バナジウムオキシi−プロポキシド、バナジウムオキシn−プロポキシド、バナジウムオキシn−ブトキシド、バナジウムオキシt−ブトキシド、バナジウムオキシi−ブトキシド、ハフニウムメトキシド、ハフニウムエトキシド、ハフニウムi−プロポキシド、ハフニウムn−プロポキシド、ハフニウムn−ブトキシド、ハフニウムt−ブトキシド、ハフニウムi−ブトキシド等を挙げることができる。   Specific examples of the specific metal alkoxide include aluminum methoxide, aluminum ethoxide, aluminum i-propoxide, aluminum n-propoxide, aluminum n-butoxide, aluminum t-butoxide, aluminum i-butoxide, tantalum methoxide, and tantalum ethoxy. Tantalum i-propoxide, tantalum n-propoxide, tantalum n-butoxide, tantalum t-butoxide, tantalum i-butoxide, yttrium methoxide, yttrium ethoxide, yttrium i-propoxide, yttrium n-propoxide, yttrium n-butoxide, yttrium t-butoxide, yttrium i-butoxide, vanadium oxymethoxide, vanadium oxyethoxide, vanadium oxy i-pro Oxide, vanadium oxy n-propoxide, vanadium oxy n-butoxide, vanadium oxy t-butoxide, vanadium oxy i-butoxide, hafnium methoxide, hafnium ethoxide, hafnium i-propoxide, hafnium n-propoxide, hafnium n- Examples include butoxide, hafnium t-butoxide, hafnium i-butoxide, and the like.

特定金属アルコキシドは、調製したものを用いても、市販品を用いてもよい。市販品としては、例えば、高純度化学研究所株式会社のペンタメトキシタンタル、ペンタエトキシタンタル、ペンタ−i−プロポキシタンタル、ペンタ−n−プロポキシタンタル、ペンタ−i−ブトキシタンタル、ペンタ−n−ブトキシタンタル、ペンタ−sec−ブトキシタンタル、ペンタ−t−ブトキシタンタル、バナジウム(V)トリメトキシドオキシド、バナジウム(V)トリエトキシオキシド、バナジウム(V)トリ−i−プロポキシドオキシド、バナジウム(V)トリ−n−プロポキシドオキシド、バナジウム(V)トリ−i−ブトキシドオキシド、バナジウム(V)トリ−n−ブトキシドオキシド、バナジウム(V)トリ−sec−ブトキシドオキシド、バナジウム(V)トリ−t−ブトキシドオキシド、トリ−i−プロポキシイットリウム、トリ−n−ブトキシイットリウム、テトラメトキシハフニウム、テトラエトキシハフニウム、テトラ−i−プロポキシハフニウム、テトラ−t−ブトキシハフニウム、北興化学工業株式会社のペンタエトキシタンタル、ペンタブトキシタンタル、イットリウム−n−ブトキシド、ハフニウム−tert−ブトキシド、日亜化学工業株式会社のバナジウムオキシトリエトキシド、バナジウムオキシトリノルマルプロポキシド、バナジウムオキシトリノルマルブトキシド、バナジウムオキシトリイソブトキシド、バナジウムオキシトリセカンダリーブトキシド等を挙げることができる。   As the specific metal alkoxide, a prepared product or a commercially available product may be used. Examples of commercially available products include pentamethoxy tantalum, pentaethoxy tantalum, penta-i-propoxy tantalum, penta-n-propoxy tantalum, penta-i-butoxy tantalum, penta-n-butoxy tantalum manufactured by High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd. Penta-sec-butoxy tantalum, penta-t-butoxy tantalum, vanadium (V) trimethoxide oxide, vanadium (V) triethoxy oxide, vanadium (V) tri-i-propoxide oxide, vanadium (V) tri- n-propoxide oxide, vanadium (V) tri-i-butoxide oxide, vanadium (V) tri-n-butoxide oxide, vanadium (V) tri-sec-butoxide oxide, vanadium (V) tri-t-butoxide oxide, Tri-i-propoxy Yttrium, tri-n-butoxy yttrium, tetramethoxy hafnium, tetraethoxy hafnium, tetra-i-propoxy hafnium, tetra-t-butoxy hafnium, Hokuko Chemical Industries, Ltd. pentaethoxy tantalum, pentaboxy tantalum, yttrium n-butoxide , Hafnium-tert-butoxide, vanadium oxytriethoxide, vanadium oxytrinormal propoxide, vanadium oxytrinormal butoxide, vanadium oxytriisobutoxide, vanadium oxytriisobutoxide, vanadium oxytrisecondary butoxide from Nichia Corporation .

特定金属アルコキシドの調製には、特定の金属(M)のハロゲン化物とアルコールとを不活性有機溶媒の存在下で反応させ、更にハロゲンを引き抜くためにアンモニア又はアミン類を添加する方法(特開昭63−227593号公報及び特開平3−291247号公報)等、既知の製法を用いることができる。   The specific metal alkoxide is prepared by reacting a halide of a specific metal (M) with an alcohol in the presence of an inert organic solvent, and further adding ammonia or amines to extract the halogen (Japanese Patent Laid-Open No. Sho). 63-227593 and JP-A-3-291247) can be used.

特定金属アルコキシドの一部は、ニオブアルコキシドと同様に、2つのカルボニル基を有する特定構造の化合物と混合することでキレート構造を形成した化合物として本発明のパッシベーション層形成用組成物に含まれていてもよい。   A part of the specific metal alkoxide is contained in the composition for forming a passivation layer of the present invention as a compound in which a chelate structure is formed by mixing with a compound having a specific structure having two carbonyl groups, like niobium alkoxide. Also good.

特定金属アルコキシドにおけるアルコキシド構造の存在は、通常用いられる分析方法で確認することができる。例えば、赤外分光スペクトル、核磁気共鳴スペクトル、融点等を用いて確認することができる。   The presence of the alkoxide structure in the specific metal alkoxide can be confirmed by a commonly used analytical method. For example, it can be confirmed using an infrared spectrum, a nuclear magnetic resonance spectrum, a melting point, or the like.

特定金属アルコキシドは、特定金属アルコキシドの加水分解物としてパッシベーション層形成用組成物に含まれていてもよい。パッシベーション層形成用組成物に含まれる特定金属アルコキシド又はその加水分解物の含有率は、必要に応じて適宜選択することができる。水との反応性及びパッシベーション効果の観点からは、パッシベーション層形成用組成物中に0.1質量%〜80質量%とすることができ、0.5質量%〜70質量%であることが好ましく、1質量%〜60質量%であることがより好ましく、1質量%〜50質量%であることが更に好ましい。   The specific metal alkoxide may be contained in the composition for forming a passivation layer as a hydrolyzate of the specific metal alkoxide. The content rate of the specific metal alkoxide or its hydrolyzate contained in the composition for forming a passivation layer can be appropriately selected as necessary. From the viewpoint of the reactivity with water and the passivation effect, the composition for forming a passivation layer can be 0.1% by mass to 80% by mass, and preferably 0.5% by mass to 70% by mass. The content is more preferably 1% by mass to 60% by mass, and further preferably 1% by mass to 50% by mass.

なお、本発明において特定金属アルコキシドの加水分解物とは、特定金属アルコキシドに水を添加することで得られる特定金属アルコキシドの加水分解の分解産物をいい、特定金属アルコキシドの加水分解物中には、水と反応していない特定金属アルコキシドが残存していてもよいし、特定金属アルコキシドと反応していない水が残存していてもよい。   In the present invention, the hydrolyzate of the specific metal alkoxide refers to a hydrolysis product of the hydrolysis of the specific metal alkoxide obtained by adding water to the specific metal alkoxide. In the hydrolyzate of the specific metal alkoxide, The specific metal alkoxide that has not reacted with water may remain, or water that has not reacted with the specific metal alkoxide may remain.

(液状媒体)
本発明のパッシベーション層形成用組成物は液状媒体(溶媒又は分散媒)を含んでいてもよい。パッシベーション層形成用組成物が液状媒体を含有することで、粘度の調整がより容易になり、付与性がより向上すると共により均一なパッシベーション層を形成することができる。前記液状媒体としては特に制限されず、必要に応じて適宜選択することができる。中でもニオブアルコキシド及び必要に応じて添加される有機アルミニウム化合物又は特定金属アルコキシドを溶解して均一な溶液を与えることができる液状媒体が好ましく、有機溶剤の少なくとも1種を含むことがより好ましい。液状媒体とは、室温(25℃)において液体の状態の媒体をいう。
(Liquid medium)
The composition for forming a passivation layer of the present invention may contain a liquid medium (solvent or dispersion medium). When the composition for forming a passivation layer contains a liquid medium, the viscosity can be easily adjusted, the impartability can be further improved, and a more uniform passivation layer can be formed. The liquid medium is not particularly limited and can be appropriately selected as necessary. Among these, a liquid medium capable of dissolving niobium alkoxide and an organoaluminum compound or a specific metal alkoxide added as necessary to give a uniform solution is preferable, and more preferably containing at least one organic solvent. A liquid medium means a medium in a liquid state at room temperature (25 ° C.).

液状媒体として具体的には、アセトン、メチルエチルケトン、メチル−n−プロピルケトン、メチルi−プロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチルi−ブチルケトン、メチル−n−ペンチルケトン、メチル−n−ヘキシルケトン、ジエチルケトン、ジn−プロピルケトン、ジi−ブチルケトン、トリメチルノナノン、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、メチルシクロヘキサノン、2,4−ペンタンジオン、アセトニルアセトン等のケトン溶剤、ジエチルエーテル、メチルエチルエーテル、メチル−n−プロピルエーテル、ジi−プロピルエーテル、テトラヒドロフラン、メチルテトラヒドロフラン、ジオキサン、ジメチルジオキサン、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、エチレングリコールジn−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールジn−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチルエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル等のエーテル溶剤、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸i−プロピル、酢酸n−ブチル、酢酸i−ブチル、酢酸sec−ブチル、酢酸n−ペンチル、酢酸sec−ペンチル、酢酸3−メトキシブチル、酢酸メチルペンチル、酢酸2−エチルブチル、酢酸2−エチルヘキシル、酢酸2−(2−ブトキシエトキシ)エチル、酢酸ベンジル、酢酸シクロヘキシル、酢酸メチルシクロヘキシル、酢酸ノニル、アセト酢酸メチル、アセト酢酸エチル、酢酸ジエチレングリコールメチルエーテル、酢酸ジエチレングリコールモノエチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールメチルエーテル、酢酸ジプロピレングリコールエチルエーテル、ジ酢酸グリコール、酢酸メトキシトリエチレングリコール、酢酸i−アミル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸i−アミル、シュウ酸ジエチル、シュウ酸ジ−n−ブチル、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸n−ブチル、乳酸n−アミル、エチレングリコールメチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールエチルエーテルプロピオネート、エチレングリコールメチルエーテルアセテート、エチレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールプロピルエーテルアセテート、γ−ブチロラクトン、γ−バレロラクトン等のエステル溶剤、アセトニトリル、N−メチルピロリジノン、N−エチルピロリジノン、N−n−プロピルピロリジノン、N−n−ブチルピロリジノン、N−n−ヘキシルピロリジノン、N−シクロヘキシルピロリジノン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセトアミド、ジメチルスルホキシド等の非プロトン性極性溶剤、塩化メチレン、クロロホルム、ジクロロエタン、ベンゼン、トルエン、キシレン、ヘキサン、オクタン、エチルベンゼン、2−エチルヘキサン酸等の疎水性有機溶剤、メタノール、エタノール、n−プロパノール、i−プロパノール、n−ブタノール、i−ブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、n−ペンタノール、i−ペンタノール、2−メチルブタノール、sec−ペンタノール、t−ペンタノール、3−メトキシブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等のアルコール溶剤、エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノフェニルエーテル、ジエチレングリコールモノメチルエーテル、ジエチレングリコールモノエチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノ−n−ヘキシルエーテル、エトキシトリグリコール、テトラエチレングリコールモノ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジプロピレングリコールモノエチルエーテル、トリプロピレングリコールモノメチルエーテル等のグリコールモノエーテル溶剤、テルピネン、テルピネオール、ミルセン、アロオシメン、リモネン、ジペンテン、ピネン、カルボン、オシメン、フェランドレン等のテルペン溶剤などが挙げられる。これらの液状媒体は1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。   Specific examples of the liquid medium include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl i-propyl ketone, methyl-n-butyl ketone, methyl i-butyl ketone, methyl-n-pentyl ketone, methyl-n-hexyl ketone, Ketone solvents such as diethyl ketone, di-n-propyl ketone, di-butyl ketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, cyclopentanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone, diethyl ether, methyl ethyl ether, methyl -N-propyl ether, di-propyl ether, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, dioxane, dimethyldioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol Cold di-n-propyl ether, ethylene glycol di n-butyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, diethylene glycol methyl n-propyl ether, diethylene glycol methyl n-butyl ether, diethylene glycol di-n-propyl ether, diethylene glycol Di-n-butyl ether, diethylene glycol methyl-n-hexyl ether, triethylene glycol dimethyl ether, triethylene glycol diethyl ether, triethylene glycol methyl ethyl ether, triethylene glycol methyl-n-butyl ether, triethylene glycol di-n-butyl ether, Triethylene glycol Methyl-n-hexyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol diethyl ether, tetraethylene glycol methyl ethyl ether, tetraethylene glycol methyl n-butyl ether, tetraethylene glycol di-n-butyl ether, tetraethylene glycol methyl n- Hexyl ether, tetraethylene glycol di-n-butyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol di-n-propyl ether, propylene glycol di n-butyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, dipropylene Glycol methyl ethyl ether, dipropylene Glycol methyl-n-butyl ether, dipropylene glycol di-n-propyl ether, dipropylene glycol di-n-butyl ether, dipropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol diethyl ether, tripropylene glycol Methyl ethyl ether, tripropylene glycol methyl-n-butyl ether, tripropylene glycol di-n-butyl ether, tripropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tetrapropylene glycol dimethyl ether, tetrapropylene glycol diethyl ether, tetrapropylene glycol methyl ethyl ether, Tetrapropylene glycol methyl-n-butyl ether, tetrap Ether solvents such as pyrene glycol di-n-butyl ether, tetrapropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tetrapropylene glycol di-n-butyl ether, methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, i-propyl acetate, n-acetate Butyl, i-butyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, 2- (2-butoxyethoxy acetate) ) Ethyl, benzyl acetate, cyclohexyl acetate, methyl cyclohexyl acetate, nonyl acetate, methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, diethylene glycol methyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, dipropylene glycol methyl acetate Ether, dipropylene glycol ethyl ether, glycol diacetate, methoxytriethylene glycol acetate, i-amyl acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, i-amyl propionate, diethyl oxalate, di-n-oxalate Butyl, methyl lactate, ethyl lactate, n-butyl lactate, n-amyl lactate, ethylene glycol methyl ether propionate, ethylene glycol ethyl ether propionate, ethylene glycol methyl ether acetate, ethylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol methyl ether Esters such as acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, etc. , Acetonitrile, N-methylpyrrolidinone, N-ethylpyrrolidinone, Nn-propylpyrrolidinone, Nn-butylpyrrolidinone, Nn-hexylpyrrolidinone, N-cyclohexylpyrrolidinone, N, N-dimethylformamide, N, N- Aprotic polar solvents such as dimethylacetamide and dimethylsulfoxide, hydrophobic organic solvents such as methylene chloride, chloroform, dichloroethane, benzene, toluene, xylene, hexane, octane, ethylbenzene, 2-ethylhexanoic acid, methanol, ethanol, n- Propanol, i-propanol, n-butanol, i-butanol, sec-butanol, t-butanol, n-pentanol, i-pentanol, 2-methylbutanol, sec-pentanol, t-pentanol , 3-methoxybutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, n-octanol, 2-ethylhexanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, n-decanol , Sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, benzyl alcohol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene Alcohol solvents such as glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol, ethylene glycol monomethyl ether, Tylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol mono-n-hexyl ether, ethoxytriglycol, tetraethylene glycol mono-n-butyl ether, propylene Glycol monoether solvents such as glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether, terpinene, terpineol, myrcene, aloocimene, limonene, dipentene, pinene, carvone, osymene, ferrolandene, etc. Terpene solvent It is. These liquid media are used alone or in combination of two or more.

中でも前記液状媒体は、半導体基板への付与性及びパターン形成性の観点から、テルペン溶剤、エステル溶剤及びアルコール溶剤からなる群より選ばれる少なくとも1種を含むことが好ましく、テルペン溶剤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。   Among these, the liquid medium preferably contains at least one selected from the group consisting of a terpene solvent, an ester solvent, and an alcohol solvent from the viewpoint of impartability to a semiconductor substrate and pattern formation, and is selected from the group consisting of a terpene solvent. More preferably, it contains at least one selected from the above.

パッシベーション層形成用組成物が液状媒体を含む場合、液状媒体の含有率は、付与性、パターン形成性及び保存安定性を考慮して決定される。例えば、液状媒体の含有率は、組成物の付与性とパターン形成性の観点から、パッシベーション層形成用組成物の総質量中に5質量%〜98質量%であることが好ましく、10質量%〜95質量%であることがより好ましい。   When the composition for forming a passivation layer includes a liquid medium, the content of the liquid medium is determined in consideration of the imparting property, the pattern forming property, and the storage stability. For example, the content of the liquid medium is preferably 5% by mass to 98% by mass in the total mass of the composition for forming a passivation layer, from the viewpoint of the impartability of the composition and the pattern forming property. More preferably, it is 95 mass%.

(樹脂)
本発明のパッシベーション層形成用組成物は、樹脂の少なくとも1種を更に含有してもよい。樹脂を含むことで、本発明のパッシベーション層形成用組成物が半導体基板上に付与されて形成される組成物層の形状安定性がより向上し、パッシベーション層を前記組成物層が形成された領域に、所望の形状で形成することができる。
(resin)
The composition for forming a passivation layer of the present invention may further contain at least one resin. By including a resin, the shape stability of the composition layer formed by applying the composition for forming a passivation layer of the present invention on a semiconductor substrate is further improved, and the region where the composition layer is formed is a passivation layer. In addition, it can be formed in a desired shape.

樹脂の種類は特に制限されない。樹脂は、本発明のパッシベーション層形成用組成物を半導体基板上に付与する際に、良好なパターン形成ができる範囲に粘度調整が可能な樹脂であることが好ましい。樹脂として具体的には、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミド誘導体、ポリビニルアミド、ポリビニルアミド誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド、ポリエチレンオキサイド誘導体、ポリスルホン酸、ポリアクリルアミドアルキルスルホン酸、セルロース、セルロース誘導体(カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルセルロース等のセルロースエーテルなど)、ゼラチン、ゼラチン誘導体、澱粉、澱粉誘導体、アルギン酸ナトリウム、アルギン酸ナトリウム誘導体、キサンタン、キサンタン誘導体、グアーガム、グアーガム誘導体、スクレログルカン、スクレログルカン誘導体、トラガカント、トラガカント誘導体、デキストリン、デキストリン誘導体、(メタ)アクリル酸樹脂、(メタ)アクリル酸エステル樹脂(アルキル(メタ)アクリレート樹脂、ジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート樹脂等)、ブタジエン樹脂、スチレン樹脂、シロキサン樹脂、これらの共重合体などを挙げることができる。これら樹脂は、1種単独で又は2種類以上を組み合わせて使用される。
なお、本発明において(メタ)アクリルとは、アクリル又はメタクリルを表し、(メタ)アクリレートとは、アクリレート又はメタクリレートを表す。
The type of resin is not particularly limited. The resin is preferably a resin whose viscosity can be adjusted within a range where a good pattern can be formed when the composition for forming a passivation layer of the present invention is applied on a semiconductor substrate. Specific examples of the resin include polyvinyl alcohol, polyacrylamide, polyacrylamide derivatives, polyvinylamide, polyvinylamide derivatives, polyvinylpyrrolidone, polyethylene oxide, polyethylene oxide derivatives, polysulfonic acid, polyacrylamide alkylsulfonic acid, cellulose, and cellulose derivatives (carboxymethylcellulose). , Cellulose ethers such as hydroxyethyl cellulose and ethyl cellulose), gelatin, gelatin derivatives, starch, starch derivatives, sodium alginate, sodium alginate derivatives, xanthan, xanthan derivatives, guar gum, guar gum derivatives, scleroglucan, scleroglucan derivatives, tragacanth, Tragacanth derivative, dextrin, dextrin derivative, (meta) Examples include crylic acid resin, (meth) acrylic acid ester resin (alkyl (meth) acrylate resin, dimethylaminoethyl (meth) acrylate resin, etc.), butadiene resin, styrene resin, siloxane resin, and copolymers thereof. . These resins are used singly or in combination of two or more.
In the present invention, (meth) acryl represents acryl or methacryl, and (meth) acrylate represents acrylate or methacrylate.

これらの樹脂のなかでも、保存安定性及びパターン形成性の観点から、酸性及び塩基性の官能基を有さない中性樹脂を用いることが好ましく、含有量が少量の場合においても容易に粘度及びチキソ性を調節できる観点から、セルロース誘導体を用いることがより好ましい。
またこれら樹脂の分子量は特に制限されず、パッシベーション層形成用組成物としての所望の粘度を鑑みて適宜調整することが好ましい。前記樹脂の重量平均分子量は、保存安定性及びパターン形成性の観点から、1000〜10,000,000であることが好ましく、1,000〜5,000,000であることがより好ましい。尚、樹脂の重量平均分子量は、GPC(ゲルパーミエーションクロマトグラフィー)を用いて測定される分子量分布から標準ポリスチレンの検量線を使用して換算して求められる。
Among these resins, from the viewpoint of storage stability and pattern formation, it is preferable to use a neutral resin having no acidic or basic functional group, and even when the content is small, viscosity and From the viewpoint of adjusting the thixotropy, it is more preferable to use a cellulose derivative.
Further, the molecular weight of these resins is not particularly limited, and it is preferable to adjust appropriately in view of the desired viscosity as the composition for forming a passivation layer. The weight average molecular weight of the resin is preferably 1000 to 10,000,000, and more preferably 1,000 to 5,000,000, from the viewpoints of storage stability and pattern formation. In addition, the weight average molecular weight of resin is calculated | required by converting using the analytical curve of a standard polystyrene from the molecular weight distribution measured using GPC (gel permeation chromatography).

本発明のパッシベーション層形成用組成物が樹脂を含有する場合、パッシベーション層形成用組成物中の樹脂の含有率は、必要に応じて適宜選択することができる。例えば、樹脂の含有率は、パッシベーション層形成用組成物の総質量中0.1質量%〜50質量%であることが好ましい。パターン形成をより容易にするようなチキソ性を発現させる観点から、樹脂の含有率は0.2質量%〜25質量%であることがより好ましく、0.5質量%〜20質量%であることが更に好ましく、0.5質量%〜15質量%であることが特に好ましい。
なお、本発明のパッシベーション層形成用組成物はチキソ性に優れるため、樹脂によりチキソ性を発現させる必要性は高くない。そのため、本発明のパッシベーション層形成用組成物に含まれる樹脂の含有率は、0.5質量%以下が好ましく、0.2質量%以下がより好ましく、0.1質量%以下が更に好ましく、実質的に樹脂を含有しないことが特に好ましい。
When the composition for forming a passivation layer of the present invention contains a resin, the content of the resin in the composition for forming a passivation layer can be appropriately selected as necessary. For example, the resin content is preferably 0.1% by mass to 50% by mass in the total mass of the composition for forming a passivation layer. From the viewpoint of expressing thixotropy that facilitates pattern formation, the resin content is more preferably 0.2% by mass to 25% by mass, and 0.5% by mass to 20% by mass. Is more preferable, and it is particularly preferably 0.5% by mass to 15% by mass.
In addition, since the composition for forming a passivation layer of the present invention is excellent in thixotropy, it is not necessary to develop thixotropy with a resin. Therefore, the content of the resin contained in the composition for forming a passivation layer of the present invention is preferably 0.5% by mass or less, more preferably 0.2% by mass or less, still more preferably 0.1% by mass or less, and substantially It is particularly preferable that no resin is contained.

(その他の成分)
本発明のパッシベーション層形成用組成物は、上述した成分に加え、必要に応じて当該分野で通常用いられるその他の成分を更に含むことができる。
本発明のパッシベーション層形成用組成物は、酸性化合物又は塩基性化合物を含有してもよい。パッシベーション層形成用組成物が酸性化合物又は塩基性化合物を含有する場合、保存安定性の観点から、酸性化合物又は塩基性化合物の含有率が、パッシベーション層形成用組成物中にそれぞれ1質量%以下であることが好ましく、0.1質量%以下であることがより好ましい。
酸性化合物としては、ブレンステッド酸及びルイス酸を挙げることができる。具体的には塩酸、硝酸等の無機酸、酢酸等の有機酸などを挙げることができる。また塩基性化合物としては、ブレンステッド塩基及びルイス塩基を挙げることができる。具体的には、塩基性化合物としては、アルカリ金属水酸化物、アルカリ土類金属水酸化物等の無機塩基、トリアルキルアミン、ピリジン等の有機塩基などを挙げることができる。
(Other ingredients)
The composition for forming a passivation layer of the present invention may further contain other components that are usually used in the art as needed, in addition to the components described above.
The composition for forming a passivation layer of the present invention may contain an acidic compound or a basic compound. When the composition for forming a passivation layer contains an acidic compound or a basic compound, from the viewpoint of storage stability, the content of the acidic compound or the basic compound is 1% by mass or less in the composition for forming a passivation layer, respectively. It is preferable that the content is 0.1% by mass or less.
Examples of acidic compounds include Bronsted acid and Lewis acid. Specific examples include inorganic acids such as hydrochloric acid and nitric acid, and organic acids such as acetic acid. Examples of basic compounds include Bronsted bases and Lewis bases. Specifically, examples of the basic compound include inorganic bases such as alkali metal hydroxides and alkaline earth metal hydroxides, and organic bases such as trialkylamine and pyridine.

また、その他の成分としては、例えば、可塑剤、分散剤、界面活性剤、チキソ剤、他の金属アルコキシド化合物及び高沸点材料を挙げることができる。   Examples of other components include plasticizers, dispersants, surfactants, thixotropic agents, other metal alkoxide compounds, and high-boiling materials.

前記チキソ剤としては、脂肪酸アミド、ポリアルキレングリコール化合物、有機フィラー、無機フィラー等が挙げられる。前記ポリアルキレングリコール化合物としては、下記一般式(IV)で表される化合物等が挙げられる。   Examples of the thixotropic agent include fatty acid amides, polyalkylene glycol compounds, organic fillers, and inorganic fillers. Examples of the polyalkylene glycol compound include compounds represented by the following general formula (IV).

−(O−R−O−R ・・・(IV) R 6 — (O—R 8 ) n —O—R 7 (IV)

一般式(IV)中、R及びRはそれぞれ独立に水素原子又はアルキル基を示し、Rはアルキレン基を示す。nは3以上の任意の整数である。尚、複数存在する(O−R)におけるRは同一であっても異なっていてもよい。 In general formula (IV), R 6 and R 7 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group, and R 8 represents an alkylene group. n is an arbitrary integer of 3 or more. Incidentally, R 8 in the presence of a plurality of (O-R 8) may or may not be the same.

前記脂肪酸アミドとしては、例えば、下記一般式(1)、(2)、(3)及び(4)で表される化合物が挙げられる。   Examples of the fatty acid amide include compounds represented by the following general formulas (1), (2), (3) and (4).

CONH・・・・(1)
CONH−R10−NHCOR・・・・(2)
NHCO−R10−CONHR・・・・(3)
CONH−R10−N(R11・・・・(4)
R 9 CONH 2 (1)
R 9 CONH-R 10 -NHCOR 9 (2)
R 9 NHCO-R 10 -CONHR 9 (3)
R 9 CONH—R 10 —N (R 11 ) 2 ... (4)

一般式(1)、(2)、(3)及び(4)中、R及びR11は各々独立に炭素数1〜30のアルキル基又はアルケニル基を示し、R10は炭素数1〜10のアルキレン基を示す。R及びR11は同一であっても異なっていてもよい。 In general formulas (1), (2), (3) and (4), R 9 and R 11 each independently represent an alkyl group or alkenyl group having 1 to 30 carbon atoms, and R 10 represents 1 to 10 carbon atoms. Represents an alkylene group. R 9 and R 11 may be the same or different.

前記有機フィラーとしては、アクリル樹脂、セルロース樹脂、ポリスチレン樹脂等が挙げられる。   Examples of the organic filler include acrylic resin, cellulose resin, and polystyrene resin.

前記無機フィラーとしては、二酸化珪素、水酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、炭化珪素、ガラス等の粒子などが挙げられる。   Examples of the inorganic filler include particles such as silicon dioxide, aluminum hydroxide, aluminum nitride, silicon nitride, aluminum oxide, zirconium oxide, silicon carbide, and glass.

有機フィラー又は無機フィラーの体積平均粒子径は、0.01μm〜50μmであることが好ましい。本発明において、フィラーの体積平均粒子径は、レーザー回折散乱法で測定することができる。   The volume average particle diameter of the organic filler or inorganic filler is preferably 0.01 μm to 50 μm. In the present invention, the volume average particle diameter of the filler can be measured by a laser diffraction scattering method.

他の金属アルコキシド化合物としては、チタンアルコキシド、ジルコニウムアルコキシド、シリコンアルコキシド等が挙げられる。   Examples of other metal alkoxide compounds include titanium alkoxide, zirconium alkoxide, and silicon alkoxide.

(高沸点材料)
本発明のパッシベーション層形成用組成物には、樹脂と共に又は樹脂に替わる材料として、高沸点材料を用いてもよい。高沸点材料は、加熱したときに容易に気化して脱脂処理する必要のない化合物であることが好ましい。また高沸点材料は特に、印刷塗布後に印刷形状が維持できる高粘度の高沸点材料であることが好ましい。これらを満たす材料として、例えばイソボルニルシクロヘキサノールが挙げられる。
(High boiling point material)
In the composition for forming a passivation layer of the present invention, a high boiling point material may be used together with the resin or as a material replacing the resin. The high boiling point material is preferably a compound that is easily vaporized when heated and does not need to be degreased. The high boiling point material is particularly preferably a high boiling point material having a high viscosity capable of maintaining a printed shape after printing and coating. An example of a material that satisfies these conditions is isobornylcyclohexanol.

イソボルニルシクロヘキサノールは、「テルソルブ MTPH」(日本テルペン化学株式会社、商品名)として商業的に入手可能である。イソボルニルシクロヘキサノールは沸点が308℃〜318℃と高く、また組成物層から除去する際には、樹脂のように熱処理(焼成)による脱脂処理を行うまでもなく、加熱により気化させることによって消失させることができる。このため、半導体基板上に塗布した後の乾燥工程で、パッシベーション層形成用組成物中に必要に応じて含まれる溶剤とイソボルニルシクロヘキサノールの大部分を取り除くことができる。   Isobornylcyclohexanol is commercially available as “Telsolve MTPH” (Nippon Terpene Chemical Co., Ltd., trade name). Isobornylcyclohexanol has a high boiling point of 308 ° C. to 318 ° C. When it is removed from the composition layer, it does not need to be degreased by heat treatment (firing) like a resin, but is vaporized by heating. Can be eliminated. For this reason, most of the solvent and isobornyl cyclohexanol contained in the composition for forming a passivation layer as necessary can be removed in the drying step after coating on the semiconductor substrate.

本発明のパッシベーション層形成用組成物が高沸点材料を含有する場合、高沸点材料の含有率は、パッシベーション層形成用組成物の総質量中に3質量%〜95質量%であることが好ましく、5質量%〜90質量%であることがより好ましく、7質量%〜80質量%であることが更に好ましい。   When the composition for forming a passivation layer of the present invention contains a high boiling point material, the content of the high boiling point material is preferably 3% by mass to 95% by mass in the total mass of the composition for forming a passivation layer, More preferably, it is 5 mass%-90 mass%, and it is still more preferable that it is 7 mass%-80 mass%.

また、本発明のパッシベーション層形成用組成物は、Al、Nb、Ta、V、Y及びHfからなる群より選択される少なくとも1種の酸化物(以下「特定酸化物」と称する)を含有してもよい。特定酸化物は、Al、Nb、Ta、V、Y及びHfからなる群より選択される少なくとも1種の金属アルコキシドを熱処理(焼成)して生成する酸化物であることが好ましい。このような特定酸化物を含有するパッシベーション層形成用組成物から形成されたパッシベーション層は、優れたパッシベーション効果が奏されることが期待される。   The composition for forming a passivation layer of the present invention contains at least one oxide selected from the group consisting of Al, Nb, Ta, V, Y, and Hf (hereinafter referred to as “specific oxide”). May be. The specific oxide is preferably an oxide formed by heat treatment (firing) at least one metal alkoxide selected from the group consisting of Al, Nb, Ta, V, Y, and Hf. A passivation layer formed from such a composition for forming a passivation layer containing a specific oxide is expected to exhibit an excellent passivation effect.

本発明のパッシベーション層形成用組成物の粘度は特に制限されず、半導体基板への付与方法等に応じて適宜選択することができる。例えば、パッシベーション層形成用組成物の粘度は0.01Pa・s〜100000Pa・sとすることができる。中でもパターン形成性の観点から、パッシベーション層形成用組成物の粘度は0.1Pa・s〜10000Pa・sであることが好ましい。尚、前記粘度はコーンプレート(直径50mm、コーン角1°)を装着した回転式せん断粘度計を用いて、25℃、せん断速度1.0s−1で測定される。 The viscosity of the composition for forming a passivation layer of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected depending on a method for applying the composition to a semiconductor substrate. For example, the viscosity of the composition for forming a passivation layer can be 0.01 Pa · s to 100,000 Pa · s. Among these, from the viewpoint of pattern formability, the viscosity of the composition for forming a passivation layer is preferably 0.1 Pa · s to 10000 Pa · s. The viscosity is measured at 25 ° C. and a shear rate of 1.0 s −1 using a rotary shear viscometer equipped with a cone plate (diameter 50 mm, cone angle 1 °).

本発明のパッシベーション層形成用組成物のチキソ比は特に制限されず、半導体基板への付与方法等に応じて適宜選択することができる。例えば、せん断速度0.1s−1で測定される粘度η1(Pa・s)を、せん断速度10.0s−1で測定される粘度η2(Pa・s)で除して算出されるチキソ比(η1/η2)が1.05〜100であることが好ましく、1.1〜50であることがより好ましい。尚、せん断粘度は、コーンプレート(直径50mm、コーン角1°)を装着した回転式せん断粘度計を用いて、25℃で測定される。 The thixo ratio of the composition for forming a passivation layer of the present invention is not particularly limited, and can be appropriately selected according to a method for applying to a semiconductor substrate. For example, shear rate 0.1s -1 Viscosity is measured by η1 a (Pa · s), a thixotropic ratio is calculated by dividing the viscosity measured at a shear rate of 10.0s -1 η2 (Pa · s) ( (η1 / η2) is preferably from 1.05 to 100, more preferably from 1.1 to 50. The shear viscosity is measured at 25 ° C. using a rotary shear viscometer equipped with a cone plate (diameter 50 mm, cone angle 1 °).

本発明のパッシベーション層形成用組成物の製造方法には特に制限はない。例えば、ニオブアルコキシドと、水と、必要に応じて含まれる有機アルミニウム化合物、特定金属アルコキシド、液状媒体、樹脂等とを、通常用いられる混合方法で混合することで製造することができる。
尚、本発明のパッシベーション層形成用組成物中に含まれる成分、及び各成分の含有量はTG/DTA等の熱分析、NMR、IR等のスペクトル分析、HPLC、GPC等のクロマトグラフ分析などを用いて確認することができる。
There is no restriction | limiting in particular in the manufacturing method of the composition for passivation layer formation of this invention. For example, it can be manufactured by mixing niobium alkoxide, water, and an organoaluminum compound, a specific metal alkoxide, a liquid medium, a resin, and the like that are included as necessary by a commonly used mixing method.
In addition, the components contained in the composition for forming a passivation layer of the present invention, and the content of each component include thermal analysis such as TG / DTA, spectrum analysis such as NMR and IR, and chromatographic analysis such as HPLC and GPC. Can be confirmed.

<パッシベーション層付半導体基板>
本発明のパッシベーション層付半導体基板は、半導体基板と、前記半導体基板の少なくとも一方の面の少なくとも一部に設けられる、本発明のパッシベーション層形成用組成物の熱処理物であるパッシベーション層とを有する。本発明のパッシベーション層付半導体基板は、本発明のパッシベーション層形成用組成物の熱処理物であるパッシベーション層を有することで優れたパッシベーション効果を示す。
<Semiconductor substrate with passivation layer>
The semiconductor substrate with a passivation layer of the present invention includes a semiconductor substrate and a passivation layer that is a heat treatment product of the composition for forming a passivation layer of the present invention provided on at least a part of at least one surface of the semiconductor substrate. The semiconductor substrate with a passivation layer of the present invention exhibits an excellent passivation effect by having a passivation layer that is a heat-treated product of the composition for forming a passivation layer of the present invention.

半導体基板は特に制限されず、目的に応じて通常用いられるものから適宜選択することができる。前記半導体基板としては、シリコン、ゲルマニウム等にp型不純物又はn型不純物をドープ(拡散)したものが挙げられる。中でもシリコン基板であることが好ましい。また半導体基板は、p型半導体基板であっても、n型半導体基板であってもよい。中でもパッシベーション効果の観点から、パッシベーション層が形成される面がp型層である半導体基板であることが好ましい。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、n型半導体基板又はp型半導体基板上に形成されたものであってもよい。 The semiconductor substrate is not particularly limited, and can be appropriately selected from those usually used according to the purpose. Examples of the semiconductor substrate include those obtained by doping (diffusing) p-type impurities or n-type impurities into silicon, germanium, or the like. Of these, a silicon substrate is preferable. The semiconductor substrate may be a p-type semiconductor substrate or an n-type semiconductor substrate. Among these, from the viewpoint of the passivation effect, it is preferable that the surface on which the passivation layer is formed is a semiconductor substrate having a p-type layer. Even if the p-type layer on the semiconductor substrate is a p-type layer derived from the p-type semiconductor substrate, the p-type layer is formed on the n-type semiconductor substrate or the p-type semiconductor substrate as a p-type diffusion layer or a p + -type diffusion layer. It may be.

また前記半導体基板の厚みは特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、半導体基板の厚みは50μm〜1000μmとすることができ、75μm〜750μmであることが好ましい。   The thickness of the semiconductor substrate is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, the thickness of the semiconductor substrate can be 50 μm to 1000 μm, and preferably 75 μm to 750 μm.

半導体基板上に形成されるパッシベーション層の厚みは特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、5nm〜50μmであることが好ましく、10nm〜30μmであることがより好ましく、15nm〜20μmであることが更に好ましい。
尚、形成されたパッシベーション層の平均厚みは、干渉式膜厚計(例えば、フィルメトリクス社、F20膜厚測定システム)を用いて常法により、3点の厚みを測定し、その算術平均値として算出される。
The thickness of the passivation layer formed on the semiconductor substrate is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. For example, the thickness is preferably 5 nm to 50 μm, more preferably 10 nm to 30 μm, and still more preferably 15 nm to 20 μm.
In addition, the average thickness of the formed passivation layer was measured by measuring the thickness at three points by an ordinary method using an interference film thickness meter (for example, Filmetrics F20 film thickness measurement system), and the arithmetic average value thereof Calculated.

本発明のパッシベーション層付半導体基板は、太陽電池素子、発光ダイオード素子等に適用することができる。例えば、太陽電池素子に適用することで変換効率に優れた太陽電池素子を得ることができる。   The semiconductor substrate with a passivation layer of the present invention can be applied to a solar cell element, a light emitting diode element and the like. For example, the solar cell element excellent in conversion efficiency can be obtained by applying to a solar cell element.

<パッシベーション層付半導体基板の製造方法>
本発明のパッシベーション層付半導体基板の製造方法は、半導体基板の少なくとも一方の面の少なくとも一部に、本発明のパッシベーション層形成用組成物を付与して組成物層を形成する工程と、前記組成物層を熱処理(焼成)してパッシベーション層を形成する工程とを有する。前記製造方法は必要に応じてその他の工程を更に含んでいてもよい。
本発明のパッシベーション層形成用組成物を用いることで、パターン形成性に優れ、優れたパッシベーション効果を有するパッシベーション層を簡便な方法で形成することができる。
<Method for manufacturing semiconductor substrate with passivation layer>
The method for producing a semiconductor substrate with a passivation layer of the present invention comprises a step of forming a composition layer by applying the composition for forming a passivation layer of the present invention to at least a part of at least one surface of a semiconductor substrate, and the composition Forming a passivation layer by heat-treating (baking) the physical layer. The manufacturing method may further include other steps as necessary.
By using the composition for forming a passivation layer of the present invention, a passivation layer having excellent pattern forming properties and an excellent passivation effect can be formed by a simple method.

本発明のパッシベーション層付半導体基板の製造方法は、前記組成物層を形成する工程の前に、半導体基板上にアルカリ水溶液を付与する工程を更に有することが好ましい。すなわち、半導体基板上に本発明のパッシベーション層形成用組成物を付与する前に、半導体基板の表面をアルカリ水溶液で洗浄することが好ましい。アルカリ水溶液で洗浄することで、半導体基板表面に存在する有機物、パーティクル等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。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洗浄等を用いた洗浄方法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して洗浄することができる。洗浄時間は、10秒〜10分間であることが好ましく、30秒〜5分間であることがより好ましい。   The method for producing a semiconductor substrate with a passivation layer of the present invention preferably further includes a step of applying an alkaline aqueous solution on the semiconductor substrate before the step of forming the composition layer. That is, it is preferable to wash the surface of the semiconductor substrate with an alkaline aqueous solution before applying the passivation layer forming composition of the present invention on the semiconductor substrate. By washing with an alkaline aqueous solution, organic substances, particles, and the like present on the surface of the semiconductor substrate can be removed, and the passivation effect is further improved. As a cleaning method using an alkaline aqueous solution, a generally known cleaning method using RCA cleaning or the like can be exemplified. For example, by immersing the semiconductor substrate in a mixed solution of aqueous ammonia and hydrogen peroxide and treating at 60 ° C. to 80 ° C., organic substances and particles can be removed and cleaned. The cleaning time is preferably 10 seconds to 10 minutes, and more preferably 30 seconds to 5 minutes.

半導体基板上に、本発明のパッシベーション層形成用組成物を付与して組成物層を形成する方法には特に制限はない。例えば、公知の塗布方法等を用いて、半導体基板上に本発明のパッシベーション層形成用組成物を付与する方法を挙げることができる。具体的には、浸漬法、スクリーン印刷法、インクジェット法、ディスペンサー法、スピンコート法、刷毛塗り法、スプレー法、ドクターブレード法、ロールコート法等を挙げることができる。これらの中でもパターン形成性及び生産性の観点から、スクリーン印刷法及びインクジェット法等が好ましい。   There is no particular limitation on the method of forming the composition layer by applying the composition for forming a passivation layer of the present invention on a semiconductor substrate. For example, the method of providing the composition for forming a passivation layer of the present invention on a semiconductor substrate can be exemplified using a known coating method or the like. Specific examples include an immersion method, a screen printing method, an inkjet method, a dispenser method, a spin coating method, a brush coating method, a spray method, a doctor blade method, and a roll coating method. Among these, from the viewpoint of pattern formability and productivity, a screen printing method, an inkjet method, and the like are preferable.

本発明のパッシベーション層形成用組成物の付与量は、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、形成されるパッシベーション層の厚みが、所望の厚みとなるように適宜調整することができる。   The application amount of the composition for forming a passivation layer of the present invention can be appropriately selected according to the purpose. For example, the thickness of the passivation layer to be formed can be appropriately adjusted so as to have a desired thickness.

パッシベーション層形成用組成物によって形成された組成物層を熱処理(焼成)して、前記組成物層に由来する熱処理物層(焼成物層)を形成することで、半導体基板上にパッシベーション層を形成することができる。
組成物層の熱処理(焼成)条件は、組成物層に含まれるニオブアルコキシドと、必要に応じて含まれる有機アルミニウム化合物及び特定金属アルコキシドとを、その熱処理物(焼成物)である金属酸化物又は複合酸化物に変換可能であれば特に制限されない。パッシベーション層に効果的に固定電荷を与え、より優れたパッシベーション効果を得るために、具体的には、熱処理(焼成)温度は300℃〜900℃が好ましく、450℃〜800℃がより好ましい。また熱処理(焼成)時間は熱処理(焼成)温度等に応じて適宜選択できる。例えば、0.1時間〜10時間とすることができ、0.2時間〜5時間であることが好ましい。
A passivation layer is formed on a semiconductor substrate by heat-treating (baking) the composition layer formed by the composition for forming a passivation layer to form a heat-treated material layer (fired material layer) derived from the composition layer. can do.
The heat treatment (firing) conditions of the composition layer are the niobium alkoxide contained in the composition layer, the organoaluminum compound and the specific metal alkoxide contained as necessary, the metal oxide or the heat treatment product (firing product) or There is no particular limitation as long as it can be converted into a complex oxide. In order to effectively give a fixed charge to the passivation layer and obtain a more excellent passivation effect, specifically, the heat treatment (firing) temperature is preferably 300 ° C to 900 ° C, more preferably 450 ° C to 800 ° C. The heat treatment (firing) time can be appropriately selected according to the heat treatment (firing) temperature and the like. For example, it can be 0.1 hours to 10 hours, and preferably 0.2 hours to 5 hours.

本発明のパッシベーション層付半導体基板の製造方法は、本発明のパッシベーション層形成用組成物を半導体基板に付与した後、熱処理(焼成)によってパッシベーション層を形成する工程の前に、パッシベーション層形成用組成物からなる組成物層を乾燥処理する工程を更に有していてもよい。組成物層を乾燥処理する工程を有することで、より厚さの揃ったパッシベーション効果を有するパッシベーション層を形成することができる。   In the method for producing a semiconductor substrate with a passivation layer of the present invention, the composition for forming a passivation layer is formed by applying the composition for forming a passivation layer of the present invention to a semiconductor substrate and before forming the passivation layer by heat treatment (firing). You may further have the process of drying the composition layer which consists of a thing. By including the step of drying the composition layer, a passivation layer having a more uniform passivation effect can be formed.

組成物層を乾燥処理する工程は、パッシベーション層形成用組成物に含まれる水の少なくとも一部及びパッシベーション層形成用組成物に含まれていてもよい液状媒体の少なくとも一部を除去することができれば、特に制限されない。乾燥処理は例えば30℃〜250℃で1分間〜60分間の加熱処理とすることができ、40℃〜220℃で3分間〜40分間の加熱処理であることが好ましい。また乾燥処理は、常圧下で行なっても減圧下で行なってもよい。   If the step of drying the composition layer is capable of removing at least a part of water contained in the composition for forming a passivation layer and at least a part of a liquid medium that may be contained in the composition for forming a passivation layer. There is no particular restriction. The drying treatment can be, for example, a heat treatment at 30 ° C. to 250 ° C. for 1 minute to 60 minutes, and is preferably a heat treatment at 40 ° C. to 220 ° C. for 3 minutes to 40 minutes. The drying treatment may be performed under normal pressure or under reduced pressure.

パッシベーション層形成用組成物が樹脂を含む場合、本発明のパッシベーション層付半導体基板の製造方法は、パッシベーション層形成用組成物を付与した後、熱処理(焼成)によってパッシベーション層を形成する工程の前に、パッシベーション層形成用組成物からなる組成物層を脱脂処理する工程を更に有していてもよい。組成物層を脱脂処理する工程を有することで、より均一なパッシベーション効果を有するパッシベーション層を形成することができる。   When the composition for forming a passivation layer contains a resin, the method for manufacturing a semiconductor substrate with a passivation layer according to the present invention provides the composition for forming a passivation layer, and then before the step of forming the passivation layer by heat treatment (firing). The composition layer comprising the composition for forming a passivation layer may further include a step of degreasing the composition layer. By having a step of degreasing the composition layer, a passivation layer having a more uniform passivation effect can be formed.

組成物層を脱脂処理する工程は、パッシベーション層形成用組成物に含まれることがある樹脂の少なくとも一部を除去することができれば、特に制限されない。脱脂処理は例えば250℃〜450℃で10分間〜120分間の熱処理とすることができ、300℃〜400℃で3分間〜60分間の熱処理であることが好ましい。また脱脂処理は、酸素存在下で行うことが好ましく、大気中で行なうことがより好ましい。   The step of degreasing the composition layer is not particularly limited as long as at least part of the resin that may be contained in the composition for forming a passivation layer can be removed. The degreasing treatment can be, for example, a heat treatment at 250 to 450 ° C. for 10 to 120 minutes, preferably a heat treatment at 300 to 400 ° C. for 3 to 60 minutes. The degreasing treatment is preferably performed in the presence of oxygen, and more preferably performed in the air.

<太陽電池素子>
本発明の太陽電池素子は、p型層及びn型層がpn接合されてなるpn接合部を有する半導体基板と、前記半導体基板の少なくとも一方の面の少なくとも一部に設けられる、本発明のパッシベーション層形成用組成物の熱処理物であるパッシベーション層と、前記p型層及び前記n型層の少なくとも一方の層上に配置される電極とを有する。本発明の太陽電池素子は、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。
本発明の太陽電池素子は、本発明のパッシベーション層形成用組成物から形成されたパッシベーション層を有することで、変換効率に優れる。
<Solar cell element>
The solar cell element of the present invention is provided with a semiconductor substrate having a pn junction part in which a p-type layer and an n-type layer are pn-junction, and at least part of at least one surface of the semiconductor substrate. A passivation layer, which is a heat-treated product of the layer forming composition, and an electrode disposed on at least one of the p-type layer and the n-type layer. The solar cell element of the present invention may further include other components as necessary.
The solar cell element of this invention is excellent in conversion efficiency by having the passivation layer formed from the composition for passivation layer formation of this invention.

本発明のパッシベーション層形成用組成物を付与する半導体基板としては特に制限されず、目的に応じて通常用いられるものから適宜選択することができる。前記半導体基板としては、本発明のパッシベーション層付半導体基板の項で説明したものを使用することができ、好適に使用できるものも同様である。本発明のパッシベーション層が設けられる半導体基板の面は、太陽電池素子における裏面であることが好ましい。   It does not restrict | limit especially as a semiconductor substrate which provides the composition for formation of the passivation layer of this invention, According to the objective, it can select suitably from what is normally used. As the semiconductor substrate, those described in the section of the semiconductor substrate with a passivation layer of the present invention can be used, and those that can be suitably used are also the same. It is preferable that the surface of the semiconductor substrate provided with the passivation layer of the present invention is the back surface of the solar cell element.

前記半導体基板上に形成されたパッシベーション層の厚みは特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えばパッシベーション層の平均厚さは、5nm〜200μmであることが好ましく、10nm〜190μmであることがより好ましく、15nm〜180μmであることが更に好ましい。
本発明の太陽電池素子の形状及び大きさに制限はない。例えば、一辺が125mm〜156mmの略正方形であることが好ましい。
The thickness of the passivation layer formed on the semiconductor substrate is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, the average thickness of the passivation layer is preferably 5 nm to 200 μm, more preferably 10 nm to 190 μm, and still more preferably 15 nm to 180 μm.
There is no restriction | limiting in the shape and magnitude | size of the solar cell element of this invention. For example, it is preferable that one side is a substantially square of 125 mm to 156 mm.

<太陽電池素子の製造方法>
本発明の太陽電池素子の製造方法は、p型層及びn型層がpn接合されてなるpn接合部を有する半導体基板の少なくとも一方の面の少なくとも一部に、本発明のパッシベーション層形成用組成物を付与して組成物層を形成する工程と、前記組成物層を熱処理(焼成)して、パッシベーション層を形成する工程と、前記p型層及びn型層の少なくとも一方の層上に、電極を配置する工程と、を有する。本発明の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。
<Method for producing solar cell element>
The method for producing a solar cell element according to the present invention comprises the composition for forming a passivation layer according to the present invention on at least a part of at least one surface of a semiconductor substrate having a pn junction formed by pn junction of a p-type layer and an n-type layer. On the at least one of the p-type layer and the n-type layer, a step of applying a product to form a composition layer, a step of heat-treating (firing) the composition layer to form a passivation layer, Arranging the electrodes. The method for manufacturing a solar cell element of the present invention may further include other steps as necessary.

本発明のパッシベーション層形成用組成物を用いることで、変換効率に優れる太陽電池素子を簡便な方法で製造することができる。   By using the composition for forming a passivation layer of the present invention, a solar cell element excellent in conversion efficiency can be produced by a simple method.

半導体基板におけるp型層及びn型層の少なくとも一方の層上に電極を配置する方法としては、通常用いられる方法を採用することができる。例えば、半導体基板の所望の領域に、銀ペースト、アルミニウムペースト等の電極形成用ペーストを付与し、必要に応じて熱処理(焼成)することで電極を製造することができる。   As a method for disposing the electrode on at least one of the p-type layer and the n-type layer in the semiconductor substrate, a commonly used method can be employed. For example, an electrode can be manufactured by applying a paste for forming an electrode such as a silver paste or an aluminum paste to a desired region of a semiconductor substrate and performing a heat treatment (firing) as necessary.

本発明のパッシベーション層が設けられる半導体基板の面は、p型層であっても、n型層であってもよい。中でも変換効率の観点からp型層であることが好ましい。
本発明のパッシベーション層形成用組成物を用いてパッシベーション層を形成する方法の詳細は、既述のパッシベーション層付半導体基板の製造方法と同様であり、好ましい態様も同様である。
The surface of the semiconductor substrate provided with the passivation layer of the present invention may be a p-type layer or an n-type layer. Among these, a p-type layer is preferable from the viewpoint of conversion efficiency.
The details of the method for forming a passivation layer using the composition for forming a passivation layer of the present invention are the same as the method for manufacturing a semiconductor substrate with a passivation layer described above, and the preferred embodiments are also the same.

次に図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1は、本実施形態に係るパッシベーション層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示したものである。但し、この工程図は、本発明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 showing an example of a method for producing a solar cell element having a passivation layer according to the present embodiment. However, this process diagram does not limit the present invention at all.

図1(1)では、p型半導体基板1をアルカリ水溶液で洗浄し、p型半導体基板1の表面の有機物、パーティクル等を除去する。これにより、パッシベーション効果がより向上する。アルカリ水溶液による洗浄方法としては、一般的に知られるRCA洗浄等を用いる方法が挙げられる。   In FIG. 1A, the p-type semiconductor substrate 1 is washed with an alkaline aqueous solution to remove organic substances, particles, and the like on the surface of the p-type semiconductor substrate 1. Thereby, the passivation effect improves more. As a cleaning method using an alkaline aqueous solution, a method using generally known RCA cleaning and the like can be mentioned.

その後、図1(2)に示すように、p型半導体基板1の表面を、アルカリエッチング等を施し、表面に凹凸(テクスチャともいう)を形成する。これにより、受光面側では太陽光の反射を抑制することができる。尚、アルカリエッチングには、NaOHとIPA(i−プロピルアルコール)とからなるエッチング溶液を使用することができる。   Thereafter, as shown in FIG. 1B, the surface of the p-type semiconductor substrate 1 is subjected to alkali etching or the like to form irregularities (also referred to as texture) on the surface. Thereby, reflection of sunlight can be suppressed on the light receiving surface side. For alkali etching, an etching solution composed of NaOH and IPA (i-propyl alcohol) can be used.

次いで、図1(3)に示すように、p型半導体基板1の表面にリン等を熱的に拡散させることにより、n型拡散層2がサブミクロンオーダーの厚さで形成されるとともに、p型バルク部分との境界にpn接合部が形成される。 Next, as shown in FIG. 1 (3), by thermally diffusing phosphorus or the like on the surface of the p-type semiconductor substrate 1, an n + -type diffusion layer 2 is formed with a thickness on the order of submicrons, A pn junction is formed at the boundary with the p-type bulk portion.

リンを拡散させるための手法としては、例えば、オキシ塩化リン(POCl)、窒素及び酸素の混合ガス雰囲気において、800℃〜1000℃で数十分の処理を行う方法が挙げられる。この方法では、混合ガスを用いてリンの拡散を行うため、図1(3)に示すように、受光面(表面)以外に、裏面及び側面(図示せず)にもn型拡散層2が形成される。またn型拡散層2の上には、PSG(リンシリケートガラス)層3が形成される。そこで、サイドエッチングを行い、側面のPSG層3及びn型拡散層2を除去する。 As a method for diffusing phosphorus, for example, a method of performing several tens of minutes at 800 ° C. to 1000 ° C. in a mixed gas atmosphere of phosphorus oxychloride (POCl 3 ), nitrogen, and oxygen can be cited. In this method, since phosphorus is diffused using a mixed gas, the n + -type diffusion layer 2 is formed not only on the light receiving surface (front surface) but also on the back surface and side surfaces (not shown) as shown in FIG. Is formed. A PSG (phosphosilicate glass) layer 3 is formed on the n + -type diffusion layer 2. Therefore, side etching is performed to remove the side PSG layer 3 and the n + -type diffusion layer 2.

その後、図1(4)に示すように、受光面及び裏面のPSG層3をフッ酸等のエッチング溶液を用いて除去する。更に裏面については、図1(5)に示すように、別途エッチング処理を行い、裏面のn型拡散層2を除去する。 Thereafter, as shown in FIG. 1 (4), the PSG layer 3 on the light receiving surface and the back surface is removed using an etching solution such as hydrofluoric acid. Further, as shown in FIG. 1 (5), the back surface is separately etched to remove the n + -type diffusion layer 2 on the back surface.

そして、図1(6)に示すように、受光面のn型拡散層2上に、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)法等によって、窒化ケイ素等の反射防止膜4を厚さ90nm前後で設ける。 Then, as shown in FIG. 1 (6), an antireflection film 4 such as silicon nitride is formed on the n + -type diffusion layer 2 on the light-receiving surface by a PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) method or the like at a thickness of about 90 nm. Provide.

次いで、図1(7)に示すように、裏面の一部に本発明のパッシベーション層形成用組成物をスクリーン印刷等にて塗布した後、乾燥後に300℃〜900℃の温度で熱処理(焼成)を行い、パッシベーション層5を形成する。   Next, as shown in FIG. 1 (7), the passivation layer forming composition of the present invention is applied to a part of the back surface by screen printing or the like, and then dried (heated) at a temperature of 300 ° C. to 900 ° C. To form a passivation layer 5.

図5に、裏面におけるパッシベーション層の形成パターンの一例を概略平面図として示す。図7は、図5のA部を拡大した概略平面図である。図8は、図5のB部を拡大した概略平面図である。図5に示すパッシベーション層の形成パターンの場合、図7及び図8からも分かるように、裏面のパッシベーション層5は後の工程で裏面出力取出し電極7が形成される部分を除き、ドット状にp型半導体基板1が露出したパターンで形成される。このドット状開口部のパターンは、ドット径(L)及びドット間隔(L)で規定され、規則正しく配列していることが好ましい。ドット径(L)及びドット間隔(L)は任意に設定できるが、パッシベーション効果及び少数キャリアの再結合を抑制する観点から、Lが5μm〜2mmでLが10μm〜3mmであることが好ましく、Lが10μm〜1.5mmでLが20μm〜2.5mmであることがより好ましく、Lが20μm〜1.3mmでLが30μm〜2mmであることが更に好ましい。 In FIG. 5, an example of the formation pattern of the passivation layer in the back surface is shown as a schematic plan view. FIG. 7 is an enlarged schematic plan view of a portion A in FIG. FIG. 8 is an enlarged schematic plan view of a portion B in FIG. In the case of the passivation layer formation pattern shown in FIG. 5, as can be seen from FIGS. 7 and 8, the back surface passivation layer 5 is formed in a dot shape except for the portion where the back surface output extraction electrode 7 is formed in a later step. The pattern semiconductor substrate 1 is formed with an exposed pattern. The pattern of the dot-shaped openings is defined by the dot diameter (L a ) and the dot interval (L b ), and is preferably arranged regularly. Dot diameter (L a) and the dot interval (L b) is can be arbitrarily set, in view of suppressing the recombination of the passivation effect and minority carriers, that L a is L b in 5μm~2mm is 10μm~3mm It is more preferable that L a is 10 μm to 1.5 mm and L b is 20 μm to 2.5 mm, and it is more preferable that L a is 20 μm to 1.3 mm and L b is 30 μm to 2 mm.

パッシベーション層形成用組成物が優れたパターン形成性を有している場合、このドット状開口部のパターンは、ドット径(L)及びドット間隔(L)が、より規則正しく配列する。このことから、少数キャリア再結合抑制により好ましいドット状開口部のパターンが形成でき、太陽電池素子の発電効率が向上する。 In the case where the composition for forming a passivation layer has an excellent pattern forming property, the dot diameter (L a ) and the dot interval (L b ) are more regularly arranged in this dot-like opening pattern. For this reason, a preferable dot-shaped opening pattern can be formed by suppressing minority carrier recombination, and the power generation efficiency of the solar cell element is improved.

ここで、上記ではパッシベーション層を形成したい部位(ドット状開口部以外の部分)にパッシベーション層形成用組成物を塗布し、熱処理(焼成)することで、所望の形状のパッシベーション層を形成している。これに対し、ドット状開口部を含む全面にパッシベーション層形成用組成物を塗布し、熱処理(焼成)後にレーザー、フォトリソグラフィ等により、ドット状開口部のパッシベーション層を選択的に除去することもできる。また、ドット状開口部のようにパッシベーション層形成用組成物を塗布したくない部分に予めマスク材によりマスクすることで、パッシベーション層形成用組成物を選択的に塗布することもできる。   Here, a passivation layer having a desired shape is formed by applying the passivation layer forming composition to a portion where the passivation layer is to be formed (portion other than the dot-shaped opening) and heat-treating (sintering). . On the other hand, the passivation layer forming composition can be applied to the entire surface including the dot-shaped opening, and the passivation layer in the dot-shaped opening can be selectively removed by laser, photolithography, etc. after heat treatment (firing). . Alternatively, the passivation layer forming composition can be selectively applied by previously masking a portion such as a dot-shaped opening where the passivation layer forming composition is not desired to be applied with a mask material.

次いで、図1(8)に示すように、受光面に、ガラス粒子を含む銀電極ペーストをスクリーン印刷等にて塗布する。図4は、太陽電池素子の受光面の一例を示す概略平面図である。図4に示すように、受光面電極は、受光面集電用電極8と受光面出力取出し電極9からなる。受光面積を確保するため、これら受光面電極の形成面積は少なく抑える必要がある。その他、受光面電極の抵抗率及び生産性の観点から、受光面集電用電極8の幅は10μm〜250μmで、受光面出力取出し電極9の幅は100μm〜2mmであることが好ましい。また、図4では受光面出力取出し電極9を2本設けているが、少数キャリアの取出し効率(発電効率)の観点から、受光面出力取出し電極9の本数を3本又は4本とすることもできる。   Next, as shown in FIG. 1 (8), a silver electrode paste containing glass particles is applied to the light receiving surface by screen printing or the like. FIG. 4 is a schematic plan view showing an example of the light receiving surface of the solar cell element. As shown in FIG. 4, the light receiving surface electrode includes a light receiving surface current collecting electrode 8 and a light receiving surface output extraction electrode 9. In order to secure a light receiving area, it is necessary to suppress the formation area of these light receiving surface electrodes. In addition, from the viewpoint of the resistivity and productivity of the light receiving surface electrode, the width of the light receiving surface current collecting electrode 8 is preferably 10 μm to 250 μm, and the width of the light receiving surface output extraction electrode 9 is preferably 100 μm to 2 mm. In FIG. 4, two light receiving surface output extraction electrodes 9 are provided. However, from the viewpoint of minority carrier extraction efficiency (power generation efficiency), the number of light receiving surface output extraction electrodes 9 may be three or four. it can.

一方、図1(8)に示すように、裏面には、ガラス粉末を含むアルミニウム電極ペースト及びガラス粒子を含む銀電極ペーストを、スクリーン印刷等にて塗布する。図9は、太陽電池素子の裏面の一例を示す概略平面図である。裏面出力取出し電極7の幅は特に制限されないが、後の太陽電池の製造工程での配線材料の接続性等の観点から、裏面出力取出し電極7の幅は、100μm〜10mmであることが好ましい。   On the other hand, as shown in FIG. 1 (8), an aluminum electrode paste containing glass powder and a silver electrode paste containing glass particles are applied to the back surface by screen printing or the like. FIG. 9 is a schematic plan view showing an example of the back surface of the solar cell element. Although the width | variety of the back surface output extraction electrode 7 is not restrict | limited in particular, From viewpoints, such as connectivity of the wiring material in the manufacturing process of a later solar cell, it is preferable that the width | variety of the back surface output extraction electrode 7 is 100 micrometers-10 mm.

受光面及び裏面にそれぞれ電極ペーストを塗布した後は、乾燥後に大気中において450℃〜900℃程度の温度で、受光面及び裏面ともに熱処理(焼成)して、受光面に受光面集電用電極8及び受光面出力取出し電極9を、裏面に裏面集電用アルミニウム電極6及び裏面出力取出し電極7を、それぞれ形成する。   After applying the electrode paste to the light receiving surface and the back surface, respectively, after drying, the light receiving surface and the back surface are heat-treated (fired) at a temperature of about 450 ° C. to 900 ° C. in the air, and the light receiving surface collecting electrode is applied to the light receiving surface. 8 and the light receiving surface output extraction electrode 9, and the back surface collecting aluminum electrode 6 and the back surface output extraction electrode 7 are formed on the back surface, respectively.

熱処理(焼成)後、図1(9)に示すように、受光面では、受光面電極を形成する銀電極ペーストに含まれるガラス粒子と、反射防止膜4とが反応(ファイアースルー)して、受光面電極(受光面集電用電極8、受光面出力取出し電極9)とn型拡散層2とが電気的に接続(オーミックコンタクト)される。一方、裏面では、ドット状に半導体基板1が露出した部分(パッシベーション層5が形成されなかった部分)では、熱処理(焼成)により、アルミニウム電極ペースト中のアルミニウムが半導体基板1中に拡散することで、p型拡散層10が形成される。本発明においては、パターン形成性に優れる本発明のパッシベーション層形成用組成物を用いることで、パッシベーション効果に優れたパッシベーション層を簡便な手法で形成でき、発電性能に優れた太陽電池素子を製造することができる。 After heat treatment (firing), as shown in FIG. 1 (9), on the light receiving surface, the glass particles contained in the silver electrode paste forming the light receiving surface electrode react with the antireflection film 4 (fire through), The light-receiving surface electrode (light-receiving surface current collecting electrode 8, light-receiving surface output extraction electrode 9) and the n + -type diffusion layer 2 are electrically connected (ohmic contact). On the other hand, on the back surface, in the portion where the semiconductor substrate 1 is exposed in the form of dots (the portion where the passivation layer 5 is not formed), the aluminum in the aluminum electrode paste diffuses into the semiconductor substrate 1 by heat treatment (firing). , P + -type diffusion layer 10 is formed. In the present invention, by using the composition for forming a passivation layer of the present invention having excellent pattern formability, a passivation layer having excellent passivation effect can be formed by a simple method, and a solar cell element having excellent power generation performance is produced. be able to.

図2は、本実施形態に係るパッシベーション層を有する太陽電池素子の製造方法の他の一例を示す工程図を断面図として示したものであり、裏面のn型拡散層2がエッチング処理によって除去された後に、更に裏面が平坦化されること以外は、図1と同様にして太陽電池素子を製造することができる。平坦化する際は、硝酸、フッ酸及び酢酸の混合溶液又は水酸化カリウム溶液に、半導体基板の裏面を浸す等の手法を用いることができる。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing another example of a method for manufacturing a solar cell element having a passivation layer according to this embodiment, and the n + -type diffusion layer 2 on the back surface is removed by an etching process. After that, the solar cell element can be manufactured in the same manner as in FIG. 1 except that the back surface is further flattened. When flattening, a technique such as immersing the back surface of the semiconductor substrate in a mixed solution of nitric acid, hydrofluoric acid and acetic acid or a potassium hydroxide solution can be used.

図3は、本実施形態に係るパッシベーション層を有する太陽電池素子の製造方法の他の一例を示す工程図を断面図として示したものである。この方法では、半導体基板1にテクスチャ構造、n型拡散層2及び反射防止膜4を形成する工程(図3(19)〜(24))までは、図1の方法と同様である。 FIG. 3 is a cross-sectional view showing a process diagram illustrating another example of a method for manufacturing a solar cell element having a passivation layer according to the present embodiment. This method is the same as the method shown in FIG. 1 until the step of forming the texture structure, the n + -type diffusion layer 2 and the antireflection film 4 on the semiconductor substrate 1 (FIGS. 3 (19) to (24)).

反射防止膜4を形成した後、図3(25)に示すように、パッシベーション層形成用組成物を塗布する。図6に、裏面におけるパッシベーション層の形成パターンの一例を概略平面図として示す。図6に示すパッシベーション層の形成パターンでは、裏面の全面に、ドット状開口部が配列し、後の工程で裏面出力取出し電極が形成される部分にもドット状開口部が配列されている。   After forming the antireflection film 4, as shown in FIG. 3 (25), a composition for forming a passivation layer is applied. In FIG. 6, an example of the formation pattern of the passivation layer in the back surface is shown as a schematic plan view. In the formation pattern of the passivation layer shown in FIG. 6, dot-like openings are arranged on the entire back surface, and dot-like openings are also arranged on the portion where the back-surface output extraction electrode is formed in a later step.

その後、図3(26)に示すように、裏面においてドット状に半導体基板1が露出した部分(パッシベーション層5が形成されなかった部分)から、ホウ素又はアルミニウムを拡散させ、p型拡散層10を形成する。p型拡散層10を形成する際に、ホウ素を拡散させる場合は、三塩化ホウ素(BCl)を含むガス中で、1000℃付近の温度で処理する方法を用いることができる。但し、オキシ塩化リンを用いる場合と同様にガス拡散の手法であることから、基板の受光面、裏面及び側面にp型拡散層10が形成されてしまうため、これを抑制するためにドット状開口部以外の部分をマスキング処理して、ホウ素がp型半導体基板1の不要な部分に拡散するのを防止する等の措置が必要である。 Thereafter, as shown in FIG. 3 (26), from the portion where the semiconductor substrate 1 in a dot shape is exposed (the portion passivation layer 5 is not formed) on the rear surface, to diffuse boron or aluminum, p + -type diffusion layer 10 Form. When boron is diffused when forming the p + -type diffusion layer 10, a method of treating at a temperature around 1000 ° C. in a gas containing boron trichloride (BCl 3 ) can be used. However, since the method of gas diffusion is the same as in the case of using phosphorus oxychloride, the p + -type diffusion layer 10 is formed on the light receiving surface, the back surface, and the side surface of the substrate. It is necessary to take measures such as masking the portions other than the openings to prevent boron from diffusing into unnecessary portions of the p-type semiconductor substrate 1.

また、p型拡散層10を形成する際にアルミニウムを拡散させる場合は、前記アルミニウムペーストをドット状開口部に塗布し、これを450℃〜900℃の温度で熱処理(焼成)し、ドット状開口部からアルミニウムを拡散させてp型拡散層10を形成し、その後p型拡散層10上のアルミニウムペーストからなる熱処理物層(焼成物層)を塩酸等によりエッチングする手法を用いることができる。 In addition, when aluminum is diffused when forming the p + -type diffusion layer 10, the aluminum paste is applied to the dot-shaped opening, and this is heat-treated (fired) at a temperature of 450 ° C. to 900 ° C. It is possible to use a technique in which aluminum is diffused from the opening to form the p + -type diffusion layer 10 and then a heat treatment product layer (baked product layer) made of an aluminum paste on the p + -type diffusion layer 10 is etched with hydrochloric acid or the like. it can.

次いで、図3(27)に示すように、裏面の全面にアルミニウムを物理的に蒸着することで、裏面集電用アルミニウム電極11を形成する。   Next, as shown in FIG. 3 (27), aluminum is physically vapor-deposited on the entire back surface to form the back surface collecting aluminum electrode 11.

その後、図3(28)に示すように、受光面にはガラス粒子を含む銀電極ペーストをスクリーン印刷等にて塗布し、裏面にはガラス粒子を含む銀電極ペーストをスクリーン印刷等にて塗布する。受光面の銀電極ペーストは図4に示す受光面電極の形状に合わせて、裏面の銀電極ペーストは図9に示す裏面電極の形状に合わせて、パターン状に付与する。   Thereafter, as shown in FIG. 3 (28), a silver electrode paste containing glass particles is applied to the light receiving surface by screen printing or the like, and a silver electrode paste containing glass particles is applied to the back surface by screen printing or the like. . The silver electrode paste on the light receiving surface is applied in a pattern according to the shape of the light receiving surface electrode shown in FIG. 4, and the silver electrode paste on the back surface is applied in a pattern according to the shape of the back electrode shown in FIG.

受光面及び裏面にそれぞれ電極ペーストを塗布した後は、乾燥後に大気中450℃〜900℃程度の温度で、受光面及び裏面ともに熱処理(焼成)して、図3(29)に示すように、受光面に受光面集電用電極8及び受光面出力取出し電極9を、裏面に裏面出力取出し電極7を、それぞれ形成する。このとき、受光面では受光面電極とn型拡散層2が電気的に接続され、裏面では、蒸着により形成された裏面集電用アルミニウム電極11と裏面出力取出し電極7とが電気的に接続される。 After applying the electrode paste to each of the light receiving surface and the back surface, after drying, the light receiving surface and the back surface are both heat-treated (fired) at a temperature of about 450 ° C. to 900 ° C. in the atmosphere, as shown in FIG. A light receiving surface collecting electrode 8 and a light receiving surface output extraction electrode 9 are formed on the light receiving surface, and a back surface output extraction electrode 7 is formed on the back surface. At this time, the light receiving surface electrode and the n + -type diffusion layer 2 are electrically connected on the light receiving surface, and the back surface collecting aluminum electrode 11 and the back surface output extraction electrode 7 formed by vapor deposition are electrically connected on the back surface. Is done.

<太陽電池>
本発明の太陽電池は、本発明の太陽電池素子の少なくとも1つを含み、前記太陽電池素子の電極上に配線材料が配置されて構成される。つまり、本発明の太陽電池は、前記太陽電池素子と、前記太陽電池素子の前記電極上に配置される配線材料と、を有する。
本発明の太陽電池は更に必要に応じて、配線材料を介して複数の太陽電池素子が連結され、更に封止材で封止されて構成される。前記配線材料及び封止材としては特に制限されず、当該技術分野で通常用いられているものから適宜選択することができる。
<Solar cell>
The solar cell of the present invention includes at least one of the solar cell elements of the present invention, and is configured by arranging a wiring material on the electrode of the solar cell element. That is, the solar cell of this invention has the said solar cell element and the wiring material arrange | positioned on the said electrode of the said solar cell element.
If necessary, the solar cell of the present invention is constituted by connecting a plurality of solar cell elements via a wiring material and further sealing with a sealing material. The wiring material and the sealing material are not particularly limited, and can be appropriately selected from those usually used in the technical field.

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。尚、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 specified, “%” is based on mass.

(パッシベーション層形成用組成物1の調製)
ペンタエトキシニオブ(北興化学工業株式会社、構造式:Nb(OC、分子量:318.2)を3.663g、アルミニウムエチルアセトアセテートジ−i−プロピレート(川研ファインケミカル株式会社、商品名:ALCH)を3.667g、テルピネオール(日本テルペン化学株式会社、TPOと略記することがある)を11.107g、イソボルニルシクロヘキサノール(日本テルペン化学株式会社、テルソルブと略記することがある)を28.639g混合して5分間混練した後、純水を1.350g加えて更に5分間混練し、パッシベーション層形成用組成物1を調製した。
(Preparation of composition 1 for forming a passivation layer)
3.663 g of pentaethoxyniobium (Hokuko Chemical Co., Ltd., structural formula: Nb (OC 2 H 5 ) 5 , molecular weight: 318.2), aluminum ethyl acetoacetate di-i-propylate (Kawaken Fine Chemical Co., Ltd.) Name: ALCH) 3.667 g, terpineol (Nippon Terpene Chemical Co., Ltd., sometimes abbreviated as TPO) 11.107 g, isobornylcyclohexanol (Nippon Terpene Chemical Co., Ltd., sometimes abbreviated as tersolve) Was mixed and kneaded for 5 minutes, and then 1.350 g of pure water was added and further kneaded for 5 minutes to prepare a composition 1 for forming a passivation layer.

(チキソ性の評価)
上記で調製したパッシベーション層形成用組成物1のせん断粘度を、回転式せん断粘度計(AntonPaar社、MCR301)に、コーンプレート(直径50mm、コーン角1°)を装着し、温度25℃で、せん断速度0.1s−1及び10.0s−1の条件でそれぞれ測定した。
せん断速度が0.1s−1の条件でのせん断粘度(η)は4930Pa・s、せん断速度が10.0s−1の条件でのせん断粘度(η)は55Pa・sとなった。せん断速度が0.1s−1と10.0s−1の場合でのチキソ比(η/η)は89.6となった。
(Evaluation of thixotropy)
The shear viscosity of the composition 1 for forming a passivation layer prepared above was attached to a rotary shear viscometer (AntonPaar, MCR301) with a cone plate (diameter 50 mm, cone angle 1 °) at a temperature of 25 ° C. Measurements were made under conditions of speeds of 0.1 s −1 and 10.0 s −1 , respectively.
The shear viscosity (η 1 ) at a shear rate of 0.1 s −1 was 4930 Pa · s, and the shear viscosity (η 2 ) at a shear rate of 10.0 s −1 was 55 Pa · s. The thixo ratio (η 1 / η 2 ) when the shear rate was 0.1 s −1 and 10.0 s −1 was 89.6.

(パターン形成性の評価)
パッシベーション層形成用組成物のパターン形成性の評価には、半導体基板として、表面がファセット形状の単結晶p型シリコン基板(50mm角、厚さ160μm、以下、シリコン基板Bと呼ぶ)を使用した。シリコン基板Bは、表面がテクスチャ形状の単結晶p型シリコン基板(厚さ180μm)を、基板自動洗浄機(三益半導体工業株式会社、PV−MECH1型)を用いて80℃の30%NaOHで10分間洗浄して表面をファセット形状とした後、純水で10分間洗浄し、温風乾燥して得た。
(Evaluation of pattern formability)
For the evaluation of the pattern formability of the composition for forming a passivation layer, a single crystal p-type silicon substrate (50 mm square, thickness 160 μm, hereinafter referred to as silicon substrate B) having a facet shape was used as a semiconductor substrate. The silicon substrate B is a single crystal p-type silicon substrate (thickness 180 μm) with a textured surface, and 30% NaOH at 80 ° C. using an automatic substrate cleaning machine (Samasu Semiconductor Industry Co., Ltd., PV-MECH1 type). After washing for 10 minutes to make the surface faceted, it was washed with pure water for 10 minutes and dried with warm air.

調製したパッシベーション層形成用組成物1を、シリコン基板Bに、スクリーン印刷法を用いて、ドット状又はライン状パターンの開口部以外の全面に印刷した。スクリーン印刷は、スクリーン印刷機(ニューロング精密工業株式会社、LZ−0913)を用いて行った。   The prepared composition 1 for forming a passivation layer was printed on the entire surface of the silicon substrate B other than the openings of the dot-like or line-like pattern using a screen printing method. Screen printing was performed using a screen printing machine (Neurong Seimitsu Kogyo Co., Ltd., LZ-0913).

評価に用いたドット状開口部のパターンは、ドット径(L)が200μmでドット間隔(L)が0.886mmのパターン、ドット径(L)が150μmでドット間隔(L)が0.664mmのパターン、及びドット径(L)が100μmでドット間隔(L)が0.443mmのパターンの3種類を用意した。また、評価に用いたライン状開口部のパターンは、ライン幅(L)が200μmでライン間隔(L)が1.0mmのパターン、ライン幅(L)が150μmでライン間隔(L)が1.0mmのパターン、及びライン幅(L)が100μmでライン間隔(L)が1.0mmのパターンの3種類を用意した。 The dot-shaped opening pattern used for the evaluation has a dot diameter (L a ) of 200 μm and a dot interval (L b ) of 0.886 mm, a dot diameter (L a ) of 150 μm and a dot interval (L b ) of Three types of patterns were prepared: a 0.664 mm pattern and a dot diameter (L a ) of 100 μm and a dot interval (L b ) of 0.443 mm. Further, the pattern of the line-shaped openings used for the evaluation is a pattern having a line width (L a ) of 200 μm and a line interval (L b ) of 1.0 mm, and a line width (L a ) of 150 μm and a line interval (L b). ) Is a 1.0 mm pattern, and three patterns are prepared: a line width (L a ) of 100 μm and a line interval (L b ) of 1.0 mm.

パッシベーション層形成用組成物1をスクリーン印刷により付与したシリコン基板Bを150℃で5分間加熱し、液状媒体を蒸散させることで乾燥処理した。次いで、シリコン基板Bを700℃の温度で10分間熱処理(焼成)した後、室温(25℃)で放冷した。熱処理(焼成)は、拡散炉(ACCURON CQ−1200、株式会社日立国際電気)を用いて、大気中雰囲気下、最高温度700℃、保持時間10分間の条件で行った。   The silicon substrate B to which the composition 1 for forming a passivation layer was applied by screen printing was heated at 150 ° C. for 5 minutes, and the liquid medium was evaporated to dry the silicon substrate B. Next, the silicon substrate B was heat-treated (fired) at a temperature of 700 ° C. for 10 minutes, and then allowed to cool at room temperature (25 ° C.). The heat treatment (firing) was performed using a diffusion furnace (ACCURON CQ-1200, Hitachi Kokusai Electric Inc.) under conditions of a maximum temperature of 700 ° C. and a holding time of 10 minutes in an air atmosphere.

パターン形成性の評価では、熱処理(焼成)後の基板に形成されるパッシベーション層内のドット状開口部のドット径(L)を測定した。その際、ドット径(L)を10点測定し、その平均値を算出した。
ここで、印刷直後のドット径(L)に対し、熱処理(焼成)後のドット径(L)の変化率が15%未満のものを○、15%以上30%未満のものを△、30%以上のものを×として評価した。評価が○又は△であれば、パッシベーション層形成用組成物のパターン形成性は良好である。
In the evaluation of pattern formability, the dot diameter (L a ) of the dot-shaped opening in the passivation layer formed on the substrate after heat treatment (firing) was measured. At that time, the dot diameter (L a ) was measured at 10 points, and the average value was calculated.
Here, with respect to the dot diameter (L a ) immediately after printing, the change rate of the dot diameter (L a ) after the heat treatment (firing) is less than 15%, and the change rate of 15% or more and less than 30% is Δ, Those with 30% or more were evaluated as x. If evaluation is (circle) or (triangle | delta), the pattern formation property of the composition for passivation layer formation is favorable.

(実効ライフタイムの測定)
実効ライフタイムの測定には、表面がミラー形状の単結晶p型シリコン基板(50mm角、厚さ770μm、以下、シリコン基板Aと呼ぶ)を使用した。調製したパッシベーション層形成用組成物1を、シリコン基板Aに、スクリーン印刷法を用いて全面に印刷した。その後、パッシベーション層形成用組成物1を付与したシリコン基板Aを150℃で5分間加熱し、液状媒体を蒸散させることで乾燥処理した。その後、シリコン基板Aのもう一面にもパッシベーション層形成用組成物1を印刷し、乾燥処理した。次いで、シリコン基板Aを700℃の温度で10分間熱処理(焼成)した後、室温(25℃)で放冷した。熱処理(焼成)は、拡散炉(ACCURON CQ−1200、株式会社日立国際電気)を用いて、大気雰囲気下、最高温度700℃、保持時間10分間の条件で行った。
(Measurement of effective lifetime)
For the measurement of effective lifetime, a single crystal p-type silicon substrate (50 mm square, thickness 770 μm, hereinafter referred to as silicon substrate A) having a mirror shape was used. The prepared composition 1 for forming a passivation layer was printed on the entire surface of the silicon substrate A using a screen printing method. Thereafter, the silicon substrate A provided with the passivation layer forming composition 1 was heated at 150 ° C. for 5 minutes to dry the liquid medium by evaporating. Thereafter, the passivation layer forming composition 1 was printed on the other surface of the silicon substrate A, followed by drying treatment. Next, the silicon substrate A was heat-treated (baked) for 10 minutes at a temperature of 700 ° C. and then allowed to cool at room temperature (25 ° C.). The heat treatment (firing) was performed using a diffusion furnace (ACCURON CQ-1200, Hitachi Kokusai Electric) under the conditions of an atmospheric temperature and a maximum temperature of 700 ° C. and a holding time of 10 minutes.

上記で得られた評価用基板の実効ライフタイムを、ライフタイム測定装置(日本セミラボ株式会社、WT−2000PVN)を用いて、室温(25℃)で反射マイクロ波光導電減衰法により測定した。得られた評価用基板において、パッシベーション層形成用組成物を付与した領域の実効ライフタイムは、1004μsであった。   The effective lifetime of the substrate for evaluation obtained above was measured by a reflected microwave photoconductive decay method at room temperature (25 ° C.) using a lifetime measurement device (Nippon Semi-Lab Co., Ltd., WT-2000PVN). In the obtained evaluation substrate, the effective lifetime of the region to which the passivation layer forming composition was applied was 1004 μs.

<実施例2>
実施例1において、パッシベーション層形成用組成物の成分の配合量を変更した。具体的には、各成分の含有量を、ペンタエトキシニオブ(北興化学工業株式会社、構造式:Nb(OC、分子量:318.2)を3.778g、テルピネオールを8.944g、イソボルニルシクロヘキサノールを32.427g、アルミニウムエチルアセトアセテートジ−i−プロピレートを3.781g、純水を1.392gと変更したこと以外は、実施例1と同様にして、パッシベーション層形成用組成物2を調製した。
その後は、実施例1と同様にして、パッシベーション層形成用組成物2のチキソ性の評価、パターン形成性の評価、及び実効ライフタイムの評価を行った。
<Example 2>
In Example 1, the compounding amount of the components of the composition for forming a passivation layer was changed. Specifically, the content of each component was changed to 3.778 g of pentaethoxyniobium (Hokuko Chemical Co., Ltd., structural formula: Nb (OC 2 H 5 ) 5 , molecular weight: 318.2), and 8.944 g of terpineol. In the same manner as in Example 1, except that 32.427 g of isobornylcyclohexanol, 3.781 g of aluminum ethylacetoacetate di-i-propylate, and 1.392 g of pure water were changed. Composition 2 was prepared.
Thereafter, in the same manner as in Example 1, evaluation of the thixotropy, evaluation of pattern formation, and evaluation of effective lifetime of the composition 2 for forming a passivation layer were performed.

<実施例3>
実施例1において、パッシベーション層形成用組成物の成分の配合量を変更した。具体的には、各成分の含有量を、ペンタエトキシニオブ(北興化学工業株式会社、構造式:Nb(OC、分子量:318.2)を2.518g、テルピネオールを12.278g、イソボルニルシクロヘキサノールを31.986g、アルミニウムエチルアセトアセテートジ−i−プロピレートを2.519g、純水を0.928gと変更したこと以外は、実施例1と同様にして、パッシベーション層形成用組成物3を調製した。
その後は、実施例1と同様にして、パッシベーション層形成用組成物3のチキソ性の評価、パターン形成性の評価、及び実効ライフタイムの評価を行った。
<Example 3>
In Example 1, the compounding amount of the components of the composition for forming a passivation layer was changed. Specifically, the content of each component is 2.518 g of pentaethoxyniobium (Hokuko Chemical Co., Ltd., structural formula: Nb (OC 2 H 5 ) 5 , molecular weight: 318.2), and 12.278 g of terpineol. In the same manner as in Example 1 except that 31.986 g of isobornylcyclohexanol, 2.519 g of aluminum ethyl acetoacetate di-i-propylate and 0.928 g of pure water were changed. Composition 3 was prepared.
Thereafter, in the same manner as in Example 1, evaluation of the thixotropy, evaluation of pattern formation, and evaluation of effective lifetime of the composition 3 for forming a passivation layer were performed.

<実施例4>
実施例1において、パッシベーション層形成用組成物の成分の配合量を変更した。具体的には、各成分の含有量を、ペンタエトキシニオブ(北興化学工業株式会社、構造式:Nb(OC、分子量:318.2)を2.518g、テルピネオールを9.7742g、イソボルニルシクロヘキサノールを34.12g、アルミニウムエチルアセトアセテートジ−i−プロピレートを2.5202g、純水を0.928gと変更したこと以外は、実施例1と同様にして、パッシベーション層形成用組成物4を調製した。
その後は、実施例1と同様にして、パッシベーション層形成用組成物4のチキソ性の評価、パターン形成性の評価、及び実効ライフタイムの評価を行った。
<Example 4>
In Example 1, the compounding amount of the components of the composition for forming a passivation layer was changed. Specifically, the content of each component was 2.518 g of pentaethoxyniobium (Hokuko Chemical Co., Ltd., structural formula: Nb (OC 2 H 5 ) 5 , molecular weight: 318.2), and 9.7742 g of terpineol. In the same manner as in Example 1, except that 34.12 g of isobornylcyclohexanol, 2.5202 g of aluminum ethylacetoacetate di-i-propylate, and 0.928 g of pure water were changed. Composition 4 was prepared.
Thereafter, in the same manner as in Example 1, evaluation of the thixotropy of the composition 4 for forming a passivation layer, evaluation of pattern formation, and evaluation of effective lifetime were performed.

<参考例1>
実施例1におけるパッシベーション層形成用組成物の調製において、パッシベーション層形成用組成物の成分としてペンタエトキシニオブを用いなかった。具体的には、各成分の含有量を、テルピネオールを6.419g、イソボルニルシクロヘキサノールを17.217g、アルミニウムエチルアセトアセテートジ−i−プロピレートを3.268g、純水を1.495と変更したこと以外は、実施例1と同様にして、パッシベーション層形成用組成物R1を調製した。
その後は、実施例1と同様にして、パッシベーション層形成用組成物R1のチキソ性の評価、パターン形成性の評価、及び実効ライフタイムの評価を行った。
<Reference Example 1>
In the preparation of the composition for forming a passivation layer in Example 1, pentaethoxyniobium was not used as a component of the composition for forming a passivation layer. Specifically, the content of each component was changed to 6.419 g of terpineol, 17.217 g of isobornylcyclohexanol, 3.268 g of aluminum ethyl acetoacetate di-i-propylate, and 1.495 of pure water. A composition R1 for forming a passivation layer was prepared in the same manner as in Example 1 except that.
Thereafter, in the same manner as in Example 1, evaluation of the thixotropy of the composition R1 for forming a passivation layer, evaluation of pattern formation, and evaluation of effective lifetime were performed.

<参考例2>
実施例2におけるパッシベーション層形成用組成物の調製において、純水を用いなかった。具体的には、各成分の含有量を、ペンタエトキシニオブ(北興化学工業株式会社、構造式:Nb(OC、分子量:318.2)を2.928g、テルピネオールを6.489g、イソボルニルシクロヘキサノールを17.535g、アルミニウムエチルアセトアセテートジ−i−プロピレートを2.950gと変更したこと以外は、実施例1と同様にして、パッシベーション層形成用組成物R2を調製した。
その後は、実施例1と同様にして、パッシベーション層形成用組成物R2のチキソ性の評価、パターン形成性の評価、及び実効ライフタイムの評価を行った。
<Reference Example 2>
In the preparation of the passivation layer forming composition in Example 2, pure water was not used. Specifically, the content of each component was 2.928 g of pentaethoxyniobium (Hokuko Chemical Co., Ltd., structural formula: Nb (OC 2 H 5 ) 5 , molecular weight: 318.2), and 6.489 g of terpineol. A composition R2 for forming a passivation layer was prepared in the same manner as in Example 1 except that 17.535 g of isobornylcyclohexanol and 2.950 g of aluminum ethylacetoacetate di-i-propylate were changed.
Thereafter, in the same manner as in Example 1, evaluation of the thixotropy, pattern formation, and effective lifetime of the passivation layer forming composition R2 were performed.

<比較例1>
実施例1におけるパッシベーション層形成用組成物の調製において、ペンタエトキシニオブとアルミニウムエチルアセトアセテートジ−i−プロピレートを用いなかった。具体的には、各成分の含有量を、テルピネオールを6.015g、イソボルニルシクロヘキサノールを16.815g、純水を1.423gと変更したこと以外は、実施例1と同様にして、パッシベーション層形成用組成物C1を調製した。
その後は、実施例1と同様にして、パッシベーション層形成用組成物C1のチキソ性の評価、パターン形成性の評価、及び実効ライフタイムの評価を行った。
<Comparative Example 1>
In the preparation of the composition for forming a passivation layer in Example 1, pentaethoxyniobium and aluminum ethyl acetoacetate di-i-propylate were not used. Specifically, passivation was performed in the same manner as in Example 1 except that the content of each component was changed to 6.015 g of terpineol, 16.815 g of isobornylcyclohexanol, and 1.423 g of pure water. A layer forming composition C1 was prepared.
Thereafter, in the same manner as in Example 1, evaluation of the thixotropy, pattern formation, and effective lifetime of the passivation layer forming composition C1 were performed.

実施例1〜4、参考例1〜2、及び比較例1で調製したパッシベーション層形成用組成物の組成を表1に示す。また、実施例1〜4、参考例1〜2、及び比較例1で実施したパッシベーション層形成用組成物のチキソ比、パターン形成性、並びにライフタイムの評価結果を表2に示す。   Table 1 shows the composition of the composition for forming a passivation layer prepared in Examples 1 to 4, Reference Examples 1 to 2, and Comparative Example 1. Table 2 shows the evaluation results of the thixo ratio, pattern formability, and lifetime of the compositions for forming a passivation layer implemented in Examples 1 to 4, Reference Examples 1 to 2, and Comparative Example 1.

実施例1〜4で作製したパッシベーション層形成用組成物は、チキソ比及びパターン形成性が良好であることが分かった。   It was found that the passivation layer forming compositions prepared in Examples 1 to 4 have good thixo ratio and pattern formability.

また、実施例1〜4で評価した実効ライフタイムは比較例1で測定したものを大きく上回っていた。これにより、本発明のパッシベーション層形成用組成物を用いることにより、ニオブアルコキシドに由来する優れたパッシベーション層が形成されることが分かった。   Moreover, the effective lifetime evaluated in Examples 1 to 4 greatly exceeded that measured in Comparative Example 1. Thereby, it was found that an excellent passivation layer derived from niobium alkoxide was formed by using the composition for forming a passivation layer of the present invention.

パッシベーション層形成用組成物のチキソ比は、パッシベーション層形成用組成物としてニオブアルコキシドと、水とを含むものを用いた場合に、相対的に高くなる傾向があった。これは、上述した通り、パッシベーション層形成用組成物中にニオブアルコキシドと、水とを含むことによる効果である。   The thixo ratio of the composition for forming a passivation layer tended to be relatively high when a composition containing niobium alkoxide and water was used as the composition for forming a passivation layer. This is an effect obtained by including niobium alkoxide and water in the composition for forming a passivation layer, as described above.

更に、実効ライフタイムは、パッシベーション層形成用組成物にニオブアルコキシドと有機アルミニウム化合物の両方を含むものを用いた場合に、相対的に高くなる傾向がみられた。これについては、パッシベーション層形成用組成物中にニオブアルコキシドと有機アルミニウム化合物の両方を含むことで、熱処理(焼成)によりニオブアルコキシド由来の金属(ニオブ)とアルミニウムの複合酸化物が形成され、より緻密で大きな負の固定電荷を持つパッシベーション層が形成される等して、パッシベーション効果がより向上したためと考えられる。   Furthermore, when the composition for forming a passivation layer containing both niobium alkoxide and organoaluminum compound was used, the effective lifetime tended to be relatively high. About this, by including both the niobium alkoxide and the organoaluminum compound in the composition for forming the passivation layer, a complex oxide of niobium alkoxide-derived metal (niobium) and aluminum is formed by heat treatment (firing), so that the denser This is probably because the passivation effect is further improved by forming a passivation layer having a large negative fixed charge.

比較例1で作製したシリコン基板Aの実効ライフタイムは、参考例1及び2並びに実施例1〜6に比べて低いことが分かった。これについては、パッシベーション層形成用組成物C1にはニオブアルコキシドが含まれておらず、これを熱処理(焼成)して生成されたパッシベーション層からは、充分なパッシベーション効果が得られなかったためと考えられる。   It turned out that the effective lifetime of the silicon substrate A produced by the comparative example 1 is low compared with the reference examples 1 and 2 and Examples 1-6. This is probably because the passivation layer forming composition C1 does not contain niobium alkoxide, and a sufficient passivation effect was not obtained from the passivation layer formed by heat treatment (firing). .

1:p型半導体基板、2:n型拡散層、3:PSG(リンシリケートガラス)層、4:反射防止膜、5:パッシベーション層、6:アルミニウム電極ペースト、又はこれを熱処理(焼成)した裏面集電用アルミニウム電極、7:裏面出力取出し電極ペースト、又はこれを熱処理(焼成)した裏面出力取出し電極、8:受光面集電用電極ペースト、又はこれを熱処理(焼成)した受光面集電用電極、9:受光面出力取出し電極ペースト、又はこれを熱処理(焼成)した受光面出力取出し電極、10:p型拡散層、11:裏面集電用アルミニウム電極、12:太陽電池素子、13:配線部材、14:封止材、15:バックシート、16:ガラス板。 1: p-type semiconductor substrate, 2: n + -type diffusion layer, 3: PSG (phosphorus silicate glass) layer, 4: antireflection film, 5: passivation layer, 6: aluminum electrode paste, or heat-treated (fired) Back surface collecting aluminum electrode, 7: Back surface output extraction electrode paste, or back surface output extraction electrode obtained by heat treatment (baking), 8: Light receiving surface current collection electrode paste, or light receiving surface current collection obtained by heat treatment (firing) Electrode: 9: light receiving surface output extraction electrode paste, or light receiving surface output extraction electrode obtained by heat treatment (baking), 10: p + type diffusion layer, 11: aluminum electrode for backside current collection, 12: solar cell element, 13 : Wiring member, 14: Sealing material, 15: Back sheet, 16: Glass plate.

Claims (9)

下記一般式(I)で表される化合物と、水と、を含む、パッシベーション層形成用組成物。
Nb(OR (I)
[一般式(I)中、Rはそれぞれ独立してアルキル基又はアリール基を表す。]
A composition for forming a passivation layer, comprising a compound represented by the following general formula (I) and water.
Nb (OR 1 ) 5 (I)
[In General Formula (I), each R 1 independently represents an alkyl group or an aryl group. ]
下記一般式(I)で表される化合物の加水分解物を含む、パッシベーション層形成用組成物。
Nb(OR (I)
[一般式(I)中、Rはそれぞれ独立してアルキル基又はアリール基を表す。]
A composition for forming a passivation layer, comprising a hydrolyzate of a compound represented by the following general formula (I).
Nb (OR 1 ) 5 (I)
[In General Formula (I), each R 1 independently represents an alkyl group or an aryl group. ]
前記一般式(I)で表される化合物におけるRの少なくとも1つがエチル基である、請求項1又は請求項2に記載のパッシベーション層形成用組成物。 The composition for forming a passivation layer according to claim 1 , wherein at least one of R 1 in the compound represented by the general formula (I) is an ethyl group. さらに、下記一般式(II)で表される化合物を含む、請求項1〜請求項3のいずれか1項に記載のパッシベーション層形成用組成物。

[一般式(II)中、Rはそれぞれ独立してアルキル基を表す。nは1〜3の整数を表す。X及びXはそれぞれ独立して酸素原子又はメチレン基を表す。R、R及びRはそれぞれ独立して水素原子又はアルキル基を表す。]
Furthermore, the composition for formation of a passivation layer of any one of Claims 1-3 containing the compound represented with the following general formula (II).

[In General Formula (II), each R 2 independently represents an alkyl group. n represents an integer of 1 to 3. X 2 and X 3 each independently represent an oxygen atom or a methylene group. R 3 , R 4 and R 5 each independently represents a hydrogen atom or an alkyl group. ]
半導体基板と、
前記半導体基板の少なくとも一方の面の少なくとも一部に設けられる、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のパッシベーション層形成用組成物の熱処理物であるパッシベーション層と、
を有するパッシベーション層付半導体基板。
A semiconductor substrate;
A passivation layer, which is a heat treatment product of the composition for forming a passivation layer according to any one of claims 1 to 4, provided on at least a part of at least one surface of the semiconductor substrate,
A semiconductor substrate with a passivation layer.
半導体基板の少なくとも一方の面の少なくとも一部に、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のパッシベーション層形成用組成物を付与して組成物層を形成する工程と、
前記組成物層を熱処理してパッシベーション層を形成する工程と、
を有するパッシベーション層付半導体基板の製造方法。
A step of providing a composition for forming a passivation layer according to any one of claims 1 to 4 on at least a part of at least one surface of a semiconductor substrate to form a composition layer;
Heat-treating the composition layer to form a passivation layer;
The manufacturing method of the semiconductor substrate with a passivation layer which has this.
p型層及びn型層がpn接合されてなるpn接合部を有する半導体基板と、
前記半導体基板の少なくとも一方の面の少なくとも一部に設けられる、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のパッシベーション層形成用組成物の熱処理物であるパッシベーション層と、
前記p型層及び前記n型層の少なくとも一方の層上に配置される電極と、
を有する太陽電池素子。
a semiconductor substrate having a pn junction formed by p-type junction of a p-type layer and an n-type layer;
A passivation layer, which is a heat treatment product of the composition for forming a passivation layer according to any one of claims 1 to 4, provided on at least a part of at least one surface of the semiconductor substrate,
An electrode disposed on at least one of the p-type layer and the n-type layer;
A solar cell element having
p型層及びn型層がpn接合されてなるpn接合部を有する半導体基板の少なくとも一方の面の少なくとも一部に、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のパッシベーション層形成用組成物を付与して組成物層を形成する工程と、
前記組成物層を熱処理して、パッシベーション層を形成する工程と、
前記p型層及びn型層の少なくとも一方の層上に、電極を配置する工程と、
を有する太陽電池素子の製造方法。
5. The passivation layer forming device according to claim 1, wherein at least a part of at least one surface of a semiconductor substrate having a pn junction formed by pn junction of a p-type layer and an n-type layer is formed. Applying the composition to form a composition layer;
Heat-treating the composition layer to form a passivation layer;
Disposing an electrode on at least one of the p-type layer and the n-type layer;
The manufacturing method of the solar cell element which has this.
請求項7に記載の太陽電池素子と、
前記太陽電池素子の前記電極上に配置される配線材料と、
を有する太陽電池。
The solar cell element according to claim 7,
A wiring material disposed on the electrode of the solar cell element;
A solar cell having:
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