JP2019175950A - Semiconductor substrate with passivation layer, solar battery element and solar battery - Google Patents

Semiconductor substrate with passivation layer, solar battery element and solar battery Download PDF

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Keiko Kizawa
桂子 木沢
野尻 剛
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剛 野尻
麻理 清水
Mari Shimizu
麻理 清水
剛 早坂
Takeshi Hayasaka
剛 早坂
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Abstract

To provide a semiconductor substrate with passivation layer excellent in a passivation effect, and a solar battery element with passivation layer excellent in passivation effect and excellent in power generation performance and a solar battery.SOLUTION: The semiconductor substrate with passivation layer includes: a semiconductor substrate 1; a passivation layer 5 which is provided at least a part of at least one surface of the semiconductor substrate 1 and contains Bi; and a silicon nitride film formed on the passivation layer 5. An average thickness of all of the passivation layer 5 and the silicon nitride film is 10 nm to 1000 nm.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、パッシベーション層付半導体基板、太陽電池素子、及び太陽電池に関する。   The present invention relates to a semiconductor substrate with a passivation layer, a solar cell element, and a solar cell.

従来のシリコン太陽電池素子の製造工程の一例について説明する。
まず、光閉じ込め効果を促して高効率化を図るよう、テクスチャー構造を形成したp型シリコン基板を準備し、続いてオキシ塩化リン(POCl)、窒素、及び酸素の混合ガス雰囲気において800℃〜900℃で数十分間の処理を行って、p型シリコン基板の表面に一様にn型拡散層を形成する。
An example of 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, A process for several tens of minutes is performed at 900 ° C. to uniformly form an n-type diffusion layer on the surface of the p-type silicon substrate.

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、p型シリコン基板の受光面のみならず、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、裏面の全体又は一部に、アルミニウム粉末、バインダー等を含むアルミニウムペーストを付与し、これを熱処理(焼成)することで、アルミニウム電極を形成し、且つn型拡散層をp型拡散層に変換することでオーミックコンタクトを得ている。 In this conventional method, since phosphorus is diffused using a mixed gas, n-type diffusion layers are formed not only on the light-receiving surface of the p-type silicon substrate 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, an aluminum paste containing aluminum powder, a binder, etc. is applied to the whole or a part of the back surface, and this is heat-treated (fired) to form an aluminum electrode, and an n-type diffusion layer is formed as a p + -type diffusion. Ohmic contact is obtained by converting into layers.

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。そこで、アルミニウム電極のシート抵抗を下げるため、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。さらに、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、シリコン基板上にアルミニウム電極を形成するための熱処理(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する。この大きな内部応力は、結晶粒界のダメージ、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. Therefore, in order to reduce the sheet resistance of the aluminum electrode, 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 for forming the aluminum electrode on the silicon substrate. This large internal stress causes crystal grain boundary damage, crystal defect growth and warpage.

この問題を解決するために、アルミニウムペーストの付与量を減らし、アルミニウム電極の厚み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付与量を減らすと、p型シリコン半導体基板の表面から内部に拡散するアルミニウムの量が不十分となる。その結果、所望のBSF(Back Surface Field)効果(p型拡散層の存在により生成キャリアの収集効率が向上する効果)を達成できず、太陽電池の特性が低下するという問題が生じる場合がある。 In order to solve this problem, there is a method of reducing the amount of aluminum paste applied and reducing the thickness of the aluminum electrode. 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, a desired BSF (Back Surface Field) effect (an effect of improving the collection efficiency of generated carriers due to the presence of the p + -type diffusion layer) cannot be achieved, and there may be a problem that the characteristics of the solar cell deteriorate. .

上記に関連して、シリコン基板の受光面とは反対の面(以下、「裏面」ともいう)の一部に、アルミニウムペーストを付与して部分的に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)。
裏面にポイントコンタクト構造を有する太陽電池の場合、アルミニウム電極を形成していないシリコン基板の表面において、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膜等を設けることが提案されている(例えば、特許文献2参照)。このようなSiO膜を設けることによるパッシベーション効果は、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作用により奏される。
In relation to the above, an aluminum paste is applied to a part of the surface opposite to the light receiving surface of the silicon substrate (hereinafter also referred to as “back surface”) to partially form a p + -type diffusion layer and an aluminum electrode. A point contact technique has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
In the case of a solar cell having a point contact structure on the back surface, it is necessary to suppress the recombination rate of minority carriers on the surface of the silicon substrate on which no aluminum electrode is formed.
For this purpose, it has been proposed to provide a SiO 2 film or the like as a back surface passivation layer (see, for example, Patent Document 2). The passivation effect by providing such a SiO 2 film is exhibited by the action of terminating the dangling bonds of silicon atoms in the back surface layer portion of the silicon substrate and reducing the surface state density that causes 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、負の固定電荷をもつ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)。 As another method for suppressing recombination of minority carriers, there is a method of reducing the minority carrier density by an electric field that generates a fixed charge 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).

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), 113703-1〜113703-7

非特許文献1に記載のパッシベーション層は、負の固定電荷による電界効果で太陽電池基板中での少数キャリアの再結合を抑制することを目的としている。キャリアの再結合を抑制するためにはより大きな負の固定電荷を有するパッシベーション層が求められる。   The passivation layer described in Non-Patent Document 1 is intended to suppress minority carrier recombination in the solar cell substrate by an electric field effect due to negative fixed charges. In order to suppress carrier recombination, a passivation layer having a larger negative fixed charge is required.

本発明の一態様は、上記事情に鑑みてなされたものであり、パッシベーション効果に優れるパッシベーション層を有するパッシベーション層付半導体基板を提供することを課題とする。また、本発明の一態様は、パッシベーション効果に優れるパッシベーション層を有し、且つ、発電性能に優れる太陽電池素子及び太陽電池を提供することを課題とする。   One embodiment of the present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a semiconductor substrate with a passivation layer having a passivation layer that has an excellent passivation effect. Another object of one embodiment of the present invention is to provide a solar cell element and a solar cell that have a passivation layer that has an excellent passivation effect and that have excellent power generation performance.

上記課題を解決するための具体的な手段には、以下の実施態様が含まれる。   Specific means for solving the above problems include the following embodiments.

<1> 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、Biを含有するパッシベーション層と、
前記パッシベーション層上に設けられる窒化ケイ素膜と、を有し、
前記パッシベーション層及び前記窒化ケイ素膜の合計の平均厚みが10nm〜1000nmであるパッシベーション層付半導体基板。
<2> 前記パッシベーション層が、Alをさらに含有する、<1>に記載のパッシベーション層付半導体基板。
<3> 前記パッシベーション層におけるBiの含有率が、1質量%〜90質量%である、<1>又は<2>に記載のパッシベーション層付半導体基板。
<4> 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、Biを含有するパッシベーション層と、
前記パッシベーション層上に設けられる窒化ケイ素膜と、
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、を有し、
前記パッシベーション層及び前記窒化ケイ素膜の合計の平均厚みが10nm〜1000nmである太陽電池素子。
<5> <4>に記載の太陽電池素子と、前記太陽電池素子の電極上に配置される配線材料と、を有する太陽電池。
<1> a semiconductor substrate;
A passivation layer provided on at least part of at least one surface of the semiconductor substrate and containing Bi;
A silicon nitride film provided on the passivation layer,
A semiconductor substrate with a passivation layer, wherein the total average thickness of the passivation layer and the silicon nitride film is 10 nm to 1000 nm.
<2> The semiconductor substrate with a passivation layer according to <1>, wherein the passivation layer further contains Al.
<3> The semiconductor substrate with a passivation layer according to <1> or <2>, wherein the Bi content in the passivation layer is 1% by mass to 90% by mass.
<4> a semiconductor substrate having a pn junction in which a p-type layer and an n-type layer are pn-junction;
A passivation layer provided on at least part of at least one surface of the semiconductor substrate and containing Bi;
A silicon nitride film provided on the passivation layer;
An electrode disposed on at least one of the p-type layer and the n-type layer,
The solar cell element whose total average thickness of the said passivation layer and the said silicon nitride film is 10 nm-1000 nm.
<5> A solar cell having the solar cell element according to <4> and a wiring material disposed on an electrode of the solar cell element.

本発明の一態様によれば、パッシベーション効果に優れるパッシベーション層を有するパッシベーション層付半導体基板を提供することができる。また、本発明の一態様によれば、パッシベーション効果に優れるパッシベーション層を有し、且つ、発電性能に優れる太陽電池素子及び太陽電池を提供することができる。   According to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a semiconductor substrate with a passivation layer including a passivation layer that has an excellent passivation effect. Further, according to one embodiment of the present invention, it is possible to provide a solar cell element and a solar cell that have a passivation layer that is excellent in a passivation effect and that are excellent in power generation performance.

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. 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. 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. 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 a solar cell element. 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示す概略平面図である。It is a schematic plan view which shows an example of the formation pattern of the passivation layer in a back surface. 裏面におけるパッシベーション層の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 of the passivation layer in a back surface. 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. 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. 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 a solar cell element.

以下、本発明の実施形態について説明する。但し、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態において、その構成要素(要素ステップ等も含む)は、特に明示した場合を除き、必須ではない。数値及びその範囲についても同様であり、本発明を制限するものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described. However, the present invention is not limited to the following embodiments. In the following embodiments, the components (including element steps and the like) are not essential unless otherwise specified. The same applies to numerical values and ranges thereof, and the present invention is not limited thereto.

本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲には、「〜」の前後に記載される数値がそれぞれ最小値及び最大値として含まれる。
本明細書中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本明細書中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。
本明細書において組成物中の各成分の含有率又は含有量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計の含有率又は含有量を意味する。
本明細書において組成物中の各成分の粒子径は、組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。
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。また、本明細書において「層」を「膜」と称することがある。
本明細書において「工程」との語には、他の工程から独立した工程に加え、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、当該工程も含まれる。
In the present specification, the numerical ranges indicated by using “to” include numerical values described before and after “to” as the minimum value and the maximum value, respectively.
In the numerical ranges described stepwise in this specification, the upper limit value or the lower limit value described in one numerical range may be replaced with the upper limit value or the lower limit value of another numerical range. Good. Further, in the numerical ranges described in this specification, the upper limit value or the lower limit value of the numerical range may be replaced with the values shown in the examples.
In the present specification, the content rate or content of each component in the composition is such that when there are a plurality of substances corresponding to each component in the composition, the plurality of kinds present in the composition unless otherwise specified. It means the total content or content of substances.
In the present specification, the particle diameter of each component in the composition is a mixture of the plurality of types of particles present in the composition unless there is a specific indication when there are a plurality of types of particles corresponding to each component in the composition. Means the value of.
In this specification, the term “layer” includes a configuration formed in a part in addition to a configuration formed in the entire surface when observed as a plan view. Further, in this specification, “layer” may be referred to as “film”.
In this specification, the term “process” includes a process that is independent of other processes and includes the process if the purpose of the process is achieved even if it cannot be clearly distinguished from the other processes. It is.

本明細書におけるパッシベーション層とは、半導体基板中で発生したキャリアの再結合を抑制する効果(以下、パッシベーション効果と呼ぶことがある)を有する層を指す。パッシベーション効果は、半導体表面の欠陥(ダングリングボンド)を終端する方法、固定電荷によりバンドを曲げる方法等のいずれの方法に起因するものであってもよい。
本明細書において、「パッシベーション層及び窒化ケイ素膜の合計の平均厚み」は、半導体基板の一方の面におけるパッシベーション層及び窒化ケイ素膜の合計の平均厚みをいう。半導体基板の両方の面にパッシベーション層及び窒化ケイ素膜が設けられている場合には、半導体基板の各面ごとにパッシベーション層及び窒化ケイ素膜の合計の平均厚みが算出される。
The passivation layer in this specification refers to a layer having an effect of suppressing recombination of carriers generated in a semiconductor substrate (hereinafter sometimes referred to as a passivation effect). The passivation effect may be caused by any method such as a method of terminating a defect (dangling bond) on a semiconductor surface, a method of bending a band by a fixed charge, or the like.
In this specification, “the total average thickness of the passivation layer and the silicon nitride film” refers to the total average thickness of the passivation layer and the silicon nitride film on one surface of the semiconductor substrate. When the passivation layer and the silicon nitride film are provided on both surfaces of the semiconductor substrate, the total average thickness of the passivation layer and the silicon nitride film is calculated for each surface of the semiconductor substrate.

<パッシベーション層付半導体基板>
本実施形態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、Biを含有するパッシベーション層と、前記パッシベーション層上に設けられる窒化ケイ素膜と、を有し、前記パッシベーション層及び前記窒化ケイ素膜の合計の平均厚みが10nm〜1000nmである。以下、各構成部材について説明する。
<Semiconductor substrate with passivation layer>
The semiconductor substrate with a passivation layer of the present embodiment includes a semiconductor substrate, a passivation layer containing Bi provided on at least a part of at least one surface of the semiconductor substrate, and a silicon nitride film provided on the passivation layer. The total average thickness of the passivation layer and the silicon nitride film is 10 nm to 1000 nm. Hereinafter, each component will be described.

(パッシベーション層)
パッシベーション層は、半導体基板の少なくとも一方の面の少なくとも一部に設けられる。そして、パッシベーション層は、Biを含有する。
パッシベーション層付半導体基板がBiを含むパッシベーション層を有することで、キャリアのライフタイムが長くなり、優れたパッシベーション効果を示す。この理由は、以下のように考えることができる。Biを含むパッシベーション層は、負の固定電荷を有することができ、これにより、半導体基板との界面近辺で電界が発生し、少数キャリアの濃度を低下させることができる。結果的に、半導体基板との界面でのキャリア再結合が抑制され、キャリアのライフタイムが長くなり、優れたパッシベーション効果が得られると考えられる。
(Passivation layer)
The passivation layer is provided on at least a part of at least one surface of the semiconductor substrate. The passivation layer contains Bi.
Since the semiconductor substrate with a passivation layer has a passivation layer containing Bi, the lifetime of the carrier is increased, and an excellent passivation effect is exhibited. The reason for this can be considered as follows. The passivation layer containing Bi can have a negative fixed charge, whereby an electric field is generated in the vicinity of the interface with the semiconductor substrate, and the concentration of minority carriers can be reduced. As a result, it is considered that carrier recombination at the interface with the semiconductor substrate is suppressed, the lifetime of carriers is increased, and an excellent passivation effect is obtained.

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)

なお、実効ライフタイムがより長いことは、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、発電性能が向上する傾向にある。   Note that a longer effective lifetime indicates that the minority carrier recombination rate is slower. In addition, power generation performance tends to be improved by configuring a solar cell element using a semiconductor substrate having a long effective lifetime.

また、本実施形態のパッシベーション層付半導体基板は、パッシベーション層がBiを含むことで、その後の製造工程において高温、真空等の環境下に置かれてもパッシベーション効果が保持されやすくなる。この理由は、以下のように考えることができる。Biを含むパッシベーション層は、高温、真空等の環境下でも構造が変わりづらい状態になっていると考えられる。そのため、本実施形態のパッシベーション層付半導体基板を用いて、例えば太陽電池を作製しても、所望のパッシベーション効果を有する状態が維持されると考えられる。   In addition, since the passivation layer-containing semiconductor substrate according to the present embodiment includes Bi, the passivation effect is easily maintained even when the semiconductor substrate is placed in an environment such as high temperature and vacuum in the subsequent manufacturing process. The reason for this can be considered as follows. The passivation layer containing Bi is considered to be in a state in which the structure is difficult to change even under an environment such as high temperature and vacuum. Therefore, even if a solar cell is manufactured using the semiconductor substrate with a passivation layer of this embodiment, for example, it is considered that a state having a desired passivation effect is maintained.

パッシベーション層におけるBiの含有率は、必要に応じて適宜選択することができる。
パッシベーション効果、及びパッシベーション効果の保持の観点から、パッシベーション層におけるBiの含有率は、例えば、1質量%〜90質量%であることが好ましく、10質量%〜85質量%であることがより好ましく、15質量%〜80質量%であることがさらに好ましい。
The content of Bi in the passivation layer can be appropriately selected as necessary.
From the viewpoint of maintaining the passivation effect and the passivation effect, the Bi content in the passivation layer is, for example, preferably 1% by mass to 90% by mass, more preferably 10% by mass to 85% by mass, More preferably, it is 15 mass%-80 mass%.

パッシベーション層は、Bi以外のその他の金属元素をさらに含んでいてもよい。その他の金属元素としては、Alが挙げられる。パッシベーション層がAlをさらに含むことにより、パッシベーション効果がさらに向上する傾向にある。この理由は、以下のように考えることができる。Alを含むパッシベーション層は、負の固定電荷を有することができる。これにより、半導体基板との界面近辺で電界が発生し、少数キャリアの濃度を低下させることができる。結果的に、半導体基板との界面でのキャリア再結合が抑制され、優れたパッシベーション効果が得られると考えられる。さらに、パッシベーション層がBiとともにAlを含有することによって、パッシベーション効果が、高温、真空等の環境下に置かれても保持されやすくなる傾向にある。   The passivation layer may further contain other metal elements other than Bi. Examples of other metal elements include Al. When the passivation layer further contains Al, the passivation effect tends to be further improved. The reason for this can be considered as follows. The passivation layer containing Al can have a negative fixed charge. Thereby, an electric field is generated in the vicinity of the interface with the semiconductor substrate, and the concentration of minority carriers can be reduced. As a result, it is considered that carrier recombination at the interface with the semiconductor substrate is suppressed and an excellent passivation effect is obtained. Furthermore, when the passivation layer contains Al together with Bi, the passivation effect tends to be maintained even when placed in an environment such as high temperature or vacuum.

パッシベーション層がAlを含有する場合、パッシベーション効果の観点から、パッシベーション層におけるAlの含有率は、例えば、1質量%〜90質量%であることが好ましく、5質量%〜85質量%であることがより好ましく、10質量%〜80質量%であることがさらに好ましい。   When the passivation layer contains Al, the content of Al in the passivation layer is, for example, preferably 1% by mass to 90% by mass and preferably 5% by mass to 85% by mass from the viewpoint of the passivation effect. More preferably, it is more preferably 10% by mass to 80% by mass.

また、パッシベーション層がAlを含有する場合、パッシベーション効果及びパッシベーション効果の保持の観点から、BiとAlの合計質量に対するBiの含有率は、例えば、30質量%〜99質量%であることが好ましく、40質量%〜95質量%であることがより好ましく、50質量%〜90質量%であることがさらに好ましく、60質量%〜90質量%であることが特に好ましい。   Further, when the passivation layer contains Al, the content of Bi with respect to the total mass of Bi and Al is preferably 30% by mass to 99% by mass, for example, from the viewpoint of maintaining the passivation effect and the passivation effect. It is more preferably 40% by mass to 95% by mass, further preferably 50% by mass to 90% by mass, and particularly preferably 60% by mass to 90% by mass.

また、その他の金属元素として、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種の元素(以下、「元素M」ともいう。)が挙げられる。
元素Mとしては、パッシベーション効果、後述するパッシベーション層形成用組成物を調製する際の作業性、及びパッシベーション層形成用組成物のパターン形成性の観点から、Nb、Ta、及びYからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、Nbであることがより好ましい。
In addition, as the other metal element, at least one element selected from the group consisting of Nb, Ta, V, Y, and Hf (hereinafter, also referred to as “element M 1 ”) can be given.
As the element M 1, passivation effect, workability in preparing the later-described passivation layer forming composition, and from the viewpoint of pattern formability of the passivation layer forming composition, Nb, Ta, and from the group consisting of Y It is preferably at least one selected, and more preferably Nb.

パッシベーション層が元素Mを含む場合、元素Mの含有率は、必要に応じて適宜選択することができる。パッシベーション効果の観点から、パッシベーション層中における元素Mの含有率は、例えば、0.1質量%〜80質量%であることが好ましく、0.5質量%〜75質量%であることがより好ましく、1質量%〜70質量%であることがさらに好ましい。 If the passivation layer comprises an element M 1, the content of the element M 1 can be selected as needed. From the viewpoint of the passivation effect, the content of the element M 1 in the passivation layer is, for example, preferably 0.1% by mass to 80% by mass, and more preferably 0.5% by mass to 75% by mass. More preferably, it is 1 mass%-70 mass%.

また、パッシベーション層がAl及び元素Mからなる群より選択される少なくとも1種を含有する場合、パッシベーション効果及びパッシベーション効果の保持の観点から、BiとAlと元素Mの合計質量に対するBiの含有率は、例えば、30質量%〜99質量%であることが好ましく、40質量%〜95質量%であることがより好ましく、50質量%〜90質量%であることがさらに好ましく、60質量%〜90質量%であることが特に好ましい。
Biの含有率を上記範囲内とすることで、パッシベーション効果及びパッシベーション効果の保持性が向上する傾向にある。
Further, when containing at least one passivation layer is selected from the group consisting of Al and the element M 1, from the viewpoint of retention of the passivation effect and passivation effect, containing Bi to the total mass of Bi and Al and the element M 1 The rate is, for example, preferably 30% by mass to 99% by mass, more preferably 40% by mass to 95% by mass, further preferably 50% by mass to 90% by mass, and 60% by mass to 90% by mass is particularly preferred.
By setting the Bi content in the above range, the passivation effect and the retention of the passivation effect tend to be improved.

パッシベーション層は、Bi、Al及び元素M以外のその他の金属元素を含んでいてもよい。
Bi、Al及び元素M以外のその他の金属元素としては、例えば、Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ti、B、Zr、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、及びPbからなる群より選択される少なくとも1種の元素(以下、「元素M」ともいう。)が挙げられる。元素Mとしては、太陽電池素子を構成した場合の発電性能の観点から、Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ti、B、Zr、Mo、Co、Zn、及びPbからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、Ti及びZrからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素であることがより好ましく、Zrがさらに好ましい。
Passivation layer, Bi, may contain other metal elements other than Al and the element M 1.
Examples of other metal elements other than Bi, Al, and element M 1 include, for example, Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ti, B, Zr, Cr, Mo, W, Mn, Fe, And at least one element selected from the group consisting of Co, Ni, Cu, Zn, and Pb (hereinafter also referred to as “element M 2 ”). As the element M 2, from the viewpoint of the power generation performance of the case where the solar cell element, Li, Na, K, Mg , Ca, Sr, Ba, La, Ti, B, Zr, Mo, Co, Zn, and Pb It is preferably at least one selected from the group consisting of, more preferably at least one metal element selected from the group consisting of Ti and Zr, and even more preferably Zr.

パッシベーション層が元素Mを含む場合、元素Mの含有率は、必要に応じて適宜選択することができる。パッシベーション効果の観点から、パッシベーション層中における元素Mの含有率は、例えば、0.1質量%〜80質量%であることが好ましく、0.5質量%〜75質量%であることがより好ましく、1質量%〜70質量%であることがさらに好ましい。 If the passivation layer comprises an element M 2, the content of the element M 2 may be selected as needed. From the viewpoint of the passivation effect, the content of the element M 2 in the passivation layer is preferably, for example, 0.1% by mass to 80% by mass, and more preferably 0.5% by mass to 75% by mass. More preferably, it is 1 mass%-70 mass%.

また、パッシベーション効果の観点から、Biの質量に対する元素Mの含有率は、例えば、90質量%以下であることが好ましく、85質量%以下であることがより好ましく、80質量%以下であることがさらに好ましい。 From the viewpoint of the passivation effect, the content of the element M 2 with respect to the mass of Bi is, for example, preferably 90% by mass or less, more preferably 85% by mass or less, and 80% by mass or less. Is more preferable.

なお、パッシベーション層中におけるBi、及び必要に応じて含まれるその他の金属元素の含有率は、エネルギー分散型X線分光法(EDX)、二次イオン質量分析法(SIMS)、又は高周波誘導結合プラズマ質量分析法(ICP−MS)によって測定することができる。例えば、以下の測定方法により、各元素の含有率を測定することができる。まず、パッシベーション層を酸又はアルカリ水溶液に溶解し、この溶液を霧状にしてArプラズマに導入する。次いで、励起された元素が基底状態に戻る際に放出される光を分光して波長及び強度を測定する。そして、得られた波長から元素の定性を行い、得られた強度から定量を行う。   In addition, the content of Bi in the passivation layer and other metal elements included as necessary is determined by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), secondary ion mass spectrometry (SIMS), or high frequency inductively coupled plasma. It can be measured by mass spectrometry (ICP-MS). For example, the content of each element can be measured by the following measurement method. First, the passivation layer is dissolved in an acid or alkaline aqueous solution, and this solution is atomized and introduced into Ar plasma. Next, the wavelength and intensity are measured by dispersing light emitted when the excited element returns to the ground state. Then, the element is qualitatively determined from the obtained wavelength, and quantified from the obtained intensity.

また、パッシベーション効果の観点から、パッシベーション層はSiを含有してもよい。パッシベーション層がSiを含むことで、パッシベーション効果の低減が抑えられる傾向にある。その理由は明らかではないが、以下のように考えることができる。   Further, from the viewpoint of the passivation effect, the passivation layer may contain Si. When the passivation layer contains Si, reduction of the passivation effect tends to be suppressed. The reason is not clear, but can be considered as follows.

パッシベーション層中において、Siは、通常、酸化物の形態で存在する。このとき、結晶度、生成方向等の違いに起因し、酸化物は複数の相として存在し、隣り合う相の間に界面が生じる場合がある。パッシベーション層中の相は、透過型電子顕微鏡の画像から観察できる場合がある。   In the passivation layer, Si is usually present in the form of an oxide. At this time, the oxide exists as a plurality of phases due to differences in crystallinity, generation direction, and the like, and an interface may be formed between adjacent phases. The phase in the passivation layer may be observable from a transmission electron microscope image.

このように、パッシベーション層には複数の相が存在し、相と相との界面が存在している場合がある。この界面では、外部に存在するパッシベーション効果を阻害する物質(水素原子等)の物質の侵入速度が、相内よりも速いことが想定される。この現象は、物質の拡散速度が、移動媒体中の緻密性に依存するため生じる。相の内部はその物質で満たされていることから外部からの水素原子等の侵入速度が遅い。一方、相の界面では、材質の変化に伴って原子サイズでの空隙、欠陥等が存在することから、水素原子等が侵入しやすいといえる。そのため、外部に存在する水素原子等は界面を伝って基板まで達して拡散され、結果、パッシベーション効果が低減することが考えられる。   Thus, there are cases where a plurality of phases exist in the passivation layer and an interface between the phases exists. At this interface, it is assumed that the penetration rate of substances (such as hydrogen atoms) that inhibit the passivation effect existing outside is faster than that in the phase. This phenomenon occurs because the diffusion rate of the substance depends on the density in the moving medium. Since the inside of the phase is filled with the substance, the penetration rate of hydrogen atoms and the like from the outside is slow. On the other hand, it can be said that hydrogen atoms and the like easily enter since there are voids, defects and the like in atomic size with the change of material at the phase interface. For this reason, hydrogen atoms and the like existing outside may be diffused by reaching the substrate through the interface, and as a result, the passivation effect may be reduced.

ここで、Siを含むパッシベーション層においては、Siが相間の界面に偏在しやすいと推察される。これは、ケイ素原子の原子半径が、相内を移動しやすい大きさであること、また、界面に存在するのに適した大きさであること、によるものと考えられる。界面に存在するケイ素原子は、界面の空隙、欠陥等を埋めると考えられ、外部からの水素原子等の侵入速度を低下させ、その結果、充分なパッシベーション効果が得られると推察される。   Here, in the passivation layer containing Si, it is guessed that Si tends to be unevenly distributed at the interface between phases. This is considered to be due to the fact that the atomic radius of the silicon atom is a size that is easy to move in the phase and that it is suitable for existing at the interface. The silicon atoms present at the interface are considered to fill the voids, defects, etc. at the interface, and the penetration rate of hydrogen atoms and the like from the outside is reduced, and as a result, it is assumed that a sufficient passivation effect is obtained.

一般に、パッシベーション層上に窒化ケイ素膜を形成した場合、熱処理(焼成)によって窒化ケイ素膜に含まれる水素原子がパッシベーション層中に侵入しやすくなり、充分なパッシベーション効果が得られにくい。これは、侵入した水素原子によって、電荷が消失したり、界面準位が増加したりするためであると推測される。しかし、パッシベーション層上に窒化ケイ素膜を形成した場合であっても、パッシベーション層がSiを含むと、上記効果により、充分なパッシベーション効果が得られる。   In general, when a silicon nitride film is formed on a passivation layer, hydrogen atoms contained in the silicon nitride film are likely to enter the passivation layer by heat treatment (firing), and it is difficult to obtain a sufficient passivation effect. This is presumably because the charge disappears or the interface state increases due to the invading hydrogen atom. However, even when a silicon nitride film is formed on the passivation layer, if the passivation layer contains Si, a sufficient passivation effect can be obtained by the above effect.

パッシベーション層がSiを含む場合、Siの含有率は、必要に応じて適宜選択することができる。パッシベーション効果の観点から、パッシベーション層中におけるSiの含有率は、例えば、0.01質量%〜40質量%であることが好ましく、0.1質量%〜35質量%であることがより好ましく、0.5質量%〜30質量%であることがさらに好ましい。   When the passivation layer contains Si, the Si content can be selected as appropriate. From the viewpoint of the passivation effect, the Si content in the passivation layer is, for example, preferably 0.01% by mass to 40% by mass, more preferably 0.1% by mass to 35% by mass, and 0 More preferably, the content is 5% by mass to 30% by mass.

パッシベーション層中のSiの含有率は、エネルギー分散型X線分光法(EDX)、二次イオン質量分析法(SIMS)、X線光電子分光法(XPS)、又は高周波誘導結合プラズマ質量分析法(ICP−MS)により測定することができる。   The Si content in the passivation layer is determined by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), secondary ion mass spectrometry (SIMS), X-ray photoelectron spectroscopy (XPS), or high frequency inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP). -MS).

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みは、500nm以下とすることができ、1nm〜500nmであることが好ましく、5nm〜300nmであることがより好ましく、10nm〜250nmであることがさらに好ましく、15nm〜200nmであることが特に好ましい。   The thickness of the passivation layer is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. For example, the average thickness of the passivation layer can be 500 nm or less, preferably 1 nm to 500 nm, more preferably 5 nm to 300 nm, still more preferably 10 nm to 250 nm, and more preferably 15 nm to 200 nm. It is particularly preferred.

パッシベーション層の平均厚みは、自動エリプソメータ(例えば、ファイブラボ株式会社、MARY−102)を用いて常法により、9点の厚みを測定し、その算術平均値として算出される。   The average thickness of the passivation layer is calculated as an arithmetic average value obtained by measuring the thickness of nine points by an ordinary method using an automatic ellipsometer (for example, FIBRabo Inc., MARY-102).

なお、パッシベーション層は、パッシベーション効果に加えて、他の効果を有していてもよい。具体的に他の効果としては、半導体の表面を保護する保護層としての効果、所望の屈折率を有する反射防止膜としての効果等が挙げられる。   In addition to the passivation effect, the passivation layer may have other effects. Specifically, other effects include an effect as a protective layer for protecting the surface of the semiconductor, an effect as an antireflection film having a desired refractive index, and the like.

(半導体基板)
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。半導体基板としては、例えば、シリコン、ゲルマニウム等の基板に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。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。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。
(Semiconductor substrate)
It does not restrict | limit especially as a semiconductor substrate, According to the objective, it can select suitably from what is normally used. As the semiconductor substrate, for example, a substrate made of silicon, germanium, or the like, doped (diffused) with p-type impurities or n-type impurities can be used. Among 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, a semiconductor substrate in which the surface on which the passivation layer is formed is a p-type layer is preferable. 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 a thing.

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。半導体基板の平均厚みは、例えば、50μm〜1000μmとすることができ、75μm〜750μmであることが好ましい。   The thickness in particular of a semiconductor substrate is not restrict | limited, According to the objective, it can select suitably. The average thickness of the semiconductor substrate can be, for example, 50 μm to 1000 μm, and preferably 75 μm to 750 μm.

パッシベーション層付半導体基板を太陽電池素子に適用する場合、パッシベーション層は、太陽電池素子の受光面側及び裏面側のいずれに設けてもよい。
また、Biを含むパッシベーション層は、p型層である、p型半導体基板の裏面側及びn型半導体基板の受光面側におけるパッシベーション層に好適である。これは、Biを含むパッシベーション層が負の固定電荷を持つためである。
When the semiconductor substrate with a passivation layer is applied to a solar cell element, the passivation layer may be provided on either the light receiving surface side or the back surface side of the solar cell element.
Moreover, the passivation layer containing Bi is suitable for a passivation layer on the back surface side of the p-type semiconductor substrate and the light-receiving surface side of the n-type semiconductor substrate, which are p-type layers. This is because the passivation layer containing Bi has a negative fixed charge.

(窒化ケイ素膜)
本実施形態のパッシベーション層付半導体基板は、パッシベーション層上に設けられる窒化ケイ素膜を有する。パッシベーション層上に窒化ケイ素膜を設けることによって、窒化ケイ素膜上にアルミニウム電極ペーストを用いてアルミニウム電極を形成した場合であっても、アルミニウム原子がパッシベーション層に浸入することを防ぎ、十分なパッシベーション効果が得られる傾向にある。
(Silicon nitride film)
The semiconductor substrate with a passivation layer of this embodiment has a silicon nitride film provided on the passivation layer. By providing a silicon nitride film on the passivation layer, even when an aluminum electrode is formed on the silicon nitride film using an aluminum electrode paste, aluminum atoms are prevented from entering the passivation layer, and a sufficient passivation effect is obtained. Tends to be obtained.

窒化ケイ素膜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。窒化ケイ素膜の平均厚みは、例えば、500nm以下であることが好ましく、10nm〜400nmであることがより好ましく、15nm〜300nmであることがさらに好ましく、20nm〜250nmであることが特に好ましい。窒化ケイ素膜の平均厚みは、パッシベーション層と同様にして算出される。   The thickness of the silicon nitride film is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. The average thickness of the silicon nitride film is, for example, preferably 500 nm or less, more preferably 10 nm to 400 nm, still more preferably 15 nm to 300 nm, and particularly preferably 20 nm to 250 nm. The average thickness of the silicon nitride film is calculated in the same manner as the passivation layer.

なお、本実施形態のパッシベーション層付半導体基板は、例えば、後述のように、半導体基板の少なくとも一方の面の少なくとも一部に、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した後、組成物層を熱処理してパッシベーション層を形成し、パッシベーション層を形成した後、プラズマCVD(PECVD)等によりパッシベーション層上に窒化ケイ素膜を形成することで製造することができる。   In addition, the semiconductor substrate with a passivation layer of the present embodiment is formed, for example, after a composition layer is formed by applying a composition for forming a passivation layer to at least a part of at least one surface of the semiconductor substrate as described later. The composition layer can be heat-treated to form a passivation layer, and after forming the passivation layer, a silicon nitride film can be formed on the passivation layer by plasma CVD (PECVD) or the like.

(パッシベーション層と窒化ケイ素膜との関係)
本実施形態では、パッシベーション層及び窒化ケイ素膜の合計の平均厚みが10nm〜1000nmとされる。パッシベーション層及び窒化ケイ素膜の合計の平均厚みが10nmより薄いと、パッシベーション層上にアルミニウム電極ペーストを用いてアルミニウム電極を積層する工程で、パッシベーション層にアルミニウム原子が浸入し、パッシベーション効果が低下する場合がある。また、パッシベーション層及び窒化ケイ素膜の合計の平均厚みが1000nmより厚い場合には、パッシベーション層及び窒化ケイ素膜の少なくとも一方に微細な亀裂が発生しやすく、パッシベーション効果の低下、ウエハの反り等が生じやすくなる場合がある。
パッシベーション層及び窒化ケイ素膜の合計の平均厚みは、25nm〜800nmであることが好ましく、50nm〜600nmであることがより好ましく、75nm〜500nmであることがさらに好ましい。
パッシベーション層の平均厚みと窒化ケイ素膜の平均厚みとの比率(パッシベーション層/窒化ケイ素膜)は、0.01〜100であることが好ましく、0.02〜50であることがより好ましく、0.05〜10であることがさらに好ましい。なお、半導体基板におけるパッシベーション層の設けられていない側の面にも反射防止膜等として窒化ケイ素膜が設けられている場合、パッシベーション層の設けられていない側の面に設けられた窒化ケイ素膜の厚みは、パッシベーション層の平均厚みと窒化ケイ素膜の平均厚みとの比率の算出に際して考慮しない。
(Relationship between passivation layer and silicon nitride film)
In this embodiment, the total average thickness of the passivation layer and the silicon nitride film is 10 nm to 1000 nm. When the average thickness of the passivation layer and the silicon nitride film is less than 10 nm, the aluminum layer penetrates into the passivation layer using the aluminum electrode paste on the passivation layer, and the passivation effect is reduced. There is. In addition, when the total average thickness of the passivation layer and the silicon nitride film is larger than 1000 nm, at least one of the passivation layer and the silicon nitride film is liable to generate fine cracks, resulting in a decrease in the passivation effect and warping of the wafer. It may be easier.
The total average thickness of the passivation layer and the silicon nitride film is preferably 25 nm to 800 nm, more preferably 50 nm to 600 nm, and even more preferably 75 nm to 500 nm.
The ratio of the average thickness of the passivation layer to the average thickness of the silicon nitride film (passivation layer / silicon nitride film) is preferably 0.01 to 100, more preferably 0.02 to 50, and More preferably, it is 05-10. In the case where a silicon nitride film is provided as an antireflection film or the like on the surface of the semiconductor substrate where the passivation layer is not provided, the silicon nitride film provided on the surface where the passivation layer is not provided is provided. The thickness is not considered when calculating the ratio between the average thickness of the passivation layer and the average thickness of the silicon nitride film.

<パッシベーション層形成用組成物>
パッシベーション層形成用組成物としては、熱処理により、Biを含むパッシベーション層を形成可能なものであれば特に制限されない。中でも、付与性、並びに形成されるパッシベーション層の緻密性及びパッシベーション効果の観点から、下記一般式(I)で表されるビスマス化合物(以下、「式(I)化合物」ともいう。)を含有するパッシベーション層形成用組成物(以下、「特定パッシベーション層形成用組成物」ともいう。)を用いることが好ましい。特定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さらに含有していてもよい。
<Composition for forming a passivation layer>
The composition for forming a passivation layer is not particularly limited as long as it can form a passivation layer containing Bi by heat treatment. Among these, from the viewpoints of impartability, the denseness of the formed passivation layer and the passivation effect, a bismuth compound represented by the following general formula (I) (hereinafter also referred to as “compound of formula (I)”) is contained. It is preferable to use a composition for forming a passivation layer (hereinafter also referred to as “specific composition for forming a passivation layer”). The composition for forming a specific passivation layer may further contain other components as necessary.

Bi(OR (I) Bi (OR 1 ) m (I)

一般式(I)中、Rはそれぞれ独立してアルキル基、アリール基又はアシル基を表す。mは3又は5を表す。 In general formula (I), each R 1 independently represents an alkyl group, an aryl group, or an acyl group. m represents 3 or 5.

(式(I)化合物)
特定パッシベーション層形成用組成物は、一般式(I)で表される化合物(式(I)化合物)を含む。特定パッシベーション層形成用組成物は、式(I)化合物を1種含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
特定パッシベーション層形成用組成物が式(I)化合物を含むことで、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簡便な手法で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。
(Compound of formula (I))
The composition for specific passivation layer formation contains the compound (formula (I) compound) represented by general formula (I). The composition for specific passivation layer formation may contain 1 type of compounds of a formula (I), and may contain 2 or more types.
When the composition for forming a specific passivation layer contains the compound of formula (I), a passivation layer having an excellent passivation effect can be formed by a simple technique. The reason can be considered as follows.

式(I)化合物を含有する特定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酸化ビスマス(Bi又はBi)は、ビスマス原子又は酸素原子の欠陥を有し、大きな負の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界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得られると考えられる。 Bismuth oxide (Bi 2 O 3 or Bi 2 O 5 ) formed by heat-treating (firing) the composition for forming a specific passivation layer containing the compound of formula (I) has defects of bismuth atoms or oxygen atoms. However, it is considered that a large negative fixed charge is likely to be generated. This fixed charge generates an electric field in the vicinity of the interface of the semiconductor substrate, so that 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 obtained. It is done.

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)で観察し、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って確認することができる。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。さらに、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, regarding the state of the passivation layer that generates a fixed charge on the semiconductor substrate, a cross section of the semiconductor substrate is observed with a scanning transmission electron microscope (STEM), and electron energy loss spectroscopy (EELS, Electron) is observed. This can be confirmed by examining the binding mode in the analysis of Energy Loss Spectroscopy. Further, 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 the CV method (Capacitance Voltage measurement).

なお、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、CV法から得られるその表面準位密度が、ALD法又はCVD法で形成される酸化アルミニウム層に比べて、大きな値となる場合がある。しかし、特定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、電界効果が大きいため、少数キャリアの濃度が低下して表面ライフタイムτが大きくなる。そのため、表面準位密度は相対的に問題にはならない。 In addition, the passivation layer formed from the composition for forming a passivation layer may have a larger surface state density obtained by the CV method than the aluminum oxide layer formed by the ALD method or the CVD method. is there. However, since the passivation layer formed from the composition for forming the specific passivation layer has a large electric field effect, the minority carrier concentration decreases and the surface lifetime τ s increases. Therefore, the surface state density is not a relative problem.

また、式(I)化合物を含有する特定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パッシベーション層は、高温、真空等の環境下に置かれてもパッシベーション効果が保持されやすい傾向にある。   In addition, the passivation layer formed by heat-treating (firing) the composition for forming a specific passivation layer containing the compound of formula (I) can easily maintain the passivation effect even when placed in an environment such as high temperature and vacuum. There is a tendency.

一般式(I)において、Rはそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基又はアシル基を表す。mは3又は5を表し、mは3であることが好ましい。 In the general formula (I), each R 1 independently represents an alkyl group, an aryl group, or an acyl group. m represents 3 or 5, and m is preferably 3.

はそれぞれ独立に、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基又は炭素数1〜10のアシル基が好ましい。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 1 is preferably independently an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, or an acyl group having 1 to 10 carbon atoms. The alkyl group represented by R 1 may be linear or branched.

で表されるアルキル基及びアリール基は、それぞれ、置換基を有していても、無置換であってもよく、無置換であることが好ましい。
アルキル基の置換基としては、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。アリール基の置換基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、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。
Each of the alkyl group and aryl group represented by R 1 may have a substituent or may be unsubstituted, and is preferably unsubstituted.
Examples of the substituent for the alkyl group include an amino group, a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, and a nitro group. Examples of the substituent for the aryl group include a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, an amino group, a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, and a nitro group.

で表されるアシル基は、カルボニル基部分と、アルキル基部分、アリール基部分又はカルボニル基部分の炭素原子に直接結合する水素原子と、を含む。Rで表されるアシル基におけるアルキル基部分は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。Rで表されるアシル基におけるアルキル基部分及びアリール基部分は、置換基を有していても、無置換であってもよく、無置換であることが好ましい。Rで表されるアシル基におけるアルキル基部分の置換基としては、フェニル基、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。Rで表されるアシル基におけるアリール基部分の置換基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、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。
なお、Rで表されるアルキル基及びアリール基の炭素数には、置換基の炭素数は含まれないものとする。
The acyl group represented by R 1 includes a carbonyl group moiety and a hydrogen atom directly bonded to a carbon atom of the alkyl group moiety, aryl group moiety or carbonyl group moiety. The alkyl group moiety in the acyl group represented by R 1 may be linear or branched. The alkyl group part and the aryl group part in the acyl group represented by R 1 may have a substituent, may be unsubstituted, and are preferably unsubstituted. Examples of the substituent of the alkyl group moiety in the acyl group represented by R 1 include a phenyl group, an amino group, a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, and a nitro group. Examples of the substituent of the aryl group moiety in the acyl group represented by R 1 include a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, an amino group, a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, and a nitro group.
The carbon number of the alkyl group and aryl group represented by R 1 does not include the carbon number of the substituent.

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、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、n−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、フェニル基等を挙げることができる。
で表されるアシル基として具体的には、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基、2−エチルヘキサノイル基等を挙げることができる。
中でもRは、保存安定性の観点から、アシル基であることが好ましい。
Specific examples of the alkyl group represented by R 1 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, and n-hexyl group. N-octyl group, 2-ethylhexyl group, 3-ethylhexyl group and the like.
Specific examples of the aryl group represented by R 1 include a phenyl group.
Specific examples of the acyl group represented by R 1 include a formyl group, an acetyl group, a benzoyl group, and a 2-ethylhexanoyl group.
Among these, R 1 is preferably an acyl group from the viewpoint of storage stability.

式(I)化合物の状態は、25℃において固体であっても液体であってもよい。パッシベーション層形成用組成物の保存安定性、及び必要に応じて含まれる水、酸化アルミニウム前駆体又は一般式(III)で表される化合物との混合性の観点から、式(I)化合物は、25℃において液体であることが好ましい。   The state of the compound of formula (I) may be solid or liquid at 25 ° C. From the viewpoint of the storage stability of the composition for forming a passivation layer and the miscibility with water, an aluminum oxide precursor or a compound represented by the general formula (III) contained as necessary, the compound of the formula (I) is: It is preferably liquid at 25 ° C.

式(I)化合物は、具体的には、酢酸ビスマス(III)、トリスヘキサン酸ビスマス、トリス(2−エチルヘキサン酸)ビスマス、トリスオクタン酸ビスマス、トリス(2,2−ジメチルオクタン酸)ビスマス、トリスネオデカン酸ビスマス、ビスマスイソプロポキシド等が挙げられる。中でも、式(I)化合物としては、トリス(2−エチルヘキサン酸)ビスマスが好ましい。   The compound of formula (I) is specifically bismuth acetate (III), bismuth trishexanoate, bismuth tris (2-ethylhexanoate), bismuth trisoctanoate, bismuth tris (2,2-dimethyloctanoate), Examples thereof include bismuth trisneodecanoate and bismuth isopropoxide. Among them, as the compound of formula (I), tris (2-ethylhexanoic acid) bismuth is preferable.

また式(I)化合物は、調製したものでも、市販品でもよい。市販品としては、例えば、アヅマックス株式会社のトリス(2−エチルヘキサン酸)ビスマス等を挙げることができる。   The compound of formula (I) may be prepared or commercially available. As a commercial item, the tris (2-ethylhexanoic acid) bismuth etc. of an AMAX Co., Ltd. can be mentioned, for example.

式(I)化合物の調製には、ビスマス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、さら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 compound of formula (I) is prepared by reacting a bismuth halide 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. 63-227593). Known manufacturing methods such as Japanese Patent Laid-Open No. 3-291247 and Japanese Patent Laid-Open No. 3-291247) can be used.

式(I)化合物は、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ていてもよい。キレート構造を形成した化合物としては、トリス(ヘキサフルオロアセチルアセトナト)ビスマス、ビスマストリス(2,2,6,6−テトラメチル−3,5−ヘプタンジオナート)等が挙げられる。   The compound of formula (I) may form a chelate structure by mixing with a compound having a specific structure having two carbonyl groups described later. Examples of the compound having a chelate structure include tris (hexafluoroacetylacetonato) bismuth and bismuth tris (2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedionate).

式(I)化合物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 compound of formula (I) 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.

特定パッシベーション層形成用組成物に含まれる式(I)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。式(I)化合物の含有率は、パッシベーション効果の観点から、特定パッシベーション層形成用組成物の総質量に対して、例えば、1質量%〜80質量%であることが好ましく、3質量%〜50質量%であることがより好ましく、5質量%〜30質量%であることがさらに好ましく、7質量%〜20質量%であることが特に好ましい。   The content rate of the compound of Formula (I) contained in the composition for specific passivation layer formation can be suitably selected as needed. From the viewpoint of the passivation effect, the content of the compound of formula (I) is, for example, preferably 1% by mass to 80% by mass with respect to the total mass of the specific passivation layer forming composition, and 3% by mass to 50%. More preferably, it is more preferably 5% by mass to 30% by mass, and particularly preferably 7% by mass to 20% by mass.

特定パッシベーション層形成用組成物は、Bi源として、式(I)化合物のほかにBiの酸化物を含んでいてもよい。Bi源としてのビスマス化合物の総質量に対する式(I)化合物の含有率は、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることがさらに好ましく、98質量%以上であることが特に好ましい。   The composition for forming the specific passivation layer may contain a Bi oxide in addition to the compound of formula (I) as a Bi source. The content of the compound of formula (I) with respect to the total mass of the bismuth compound as the Bi source is preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and further preferably 95% by mass or more. It is preferably 98% by mass or more.

特定パッシベーション層形成用組成物が後述する酸化アルミニウム前駆体を含む場合、式(I)化合物の含有率は特に制限されない。中でも、式(I)化合物と、酸化アルミニウム前駆体との総質量に対する式(I)化合物の含有率は、例えば、0.5質量%〜90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%であることがさらに好ましく、3質量%〜70質量%であることが特に好ましい。
式(I)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。また式(I)化合物の含有率を90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。
When the composition for specific passivation layer formation contains the aluminum oxide precursor mentioned later, the content rate of a formula (I) compound is not restrict | limited in particular. Among them, the content of the compound of the formula (I) with respect to the total mass of the compound of the formula (I) and the aluminum oxide precursor is, for example, preferably 0.5% by mass to 90% by mass, and 1% by mass to 75%. More preferably, it is more preferably 2% by mass to 70% by mass, and particularly preferably 3% by mass to 70% by mass.
By setting the content of the compound of formula (I) 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 content rate of a compound of Formula (I) into 90 mass% or less.

(水)
特定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。また、特定パッシベーション層形成用組成物は、式(I)化合物の加水分解物を含んでいてもよい。式(I)化合物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が見出されている。そのメカニズムは明確ではないものの、以下のように考えることができる。
(water)
The composition for forming a specific passivation layer may contain water. Moreover, the composition for specific passivation layer formation may contain the hydrolyzate of the compound of formula (I). It has been found that the action of water on the compound of formula (I) improves the thixotropy of the composition. Although the mechanism is not clear, it can be considered as follows.

式(I)化合物に対して水を作用させることで、式(I)化合物の加水分解物が形成され、式(I)化合物の加水分解物は、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し、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。   By allowing water to act on the compound of formula (I), a hydrolyzate of the compound of formula (I) is formed, and the hydrolyzate of the compound of formula (I) is considered to form a network between 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 viscosity ratio at the high shear rate and the low shear rate of the composition for forming a passivation layer, that is, the thixotropy, is improved, and the thixotropy necessary for pattern formation is expressed.

パッシベーション層形成用組成物は、式(I)化合物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所望の形状で所望の位置に選択的に形成することができるようになる。そのため、水を含む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。   In the composition for forming a passivation layer, the thixotropy is improved by allowing water to act on the compound of formula (I), and the composition for forming a passivation layer is applied to a semiconductor substrate. Shape stability is further improved, and a passivation layer can be selectively formed at a desired position in a desired shape. Therefore, in the composition for forming a passivation layer containing water, in order to express desired thixotropy, at least one of a thixotropic agent and a resin to be described later (hereinafter, at least one of the thixotropic agent and the resin may be referred to as a thixotropic agent). 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揮散する場合がある。また、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)工程を経てもチキソ剤が揮散せずパッシベーション層中に残存することがある。残存したチキソ剤がパッシベーション層の特性の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 organic matter, the thixotropic agent may be thermally decomposed and volatilized from the passivation layer through a degreasing process. is there. Further, a thermal decomposition product such as a thixotropic agent may remain in the passivation layer as an impurity even after the degreasing process, 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 may not be volatilized and remain in the passivation layer even after a heat treatment (firing) step. . The remaining thixotropic agent may cause deterioration of the properties of the passivation layer.

一方、水を含むパッシベーション層形成用組成物においては、水が式(I)化合物に作用することで、水又は式(I)化合物の加水分解物がチキソ剤として振る舞うと考えられる。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揮散しやすい。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傾向がある。   On the other hand, in the composition for forming a passivation layer containing water, it is considered that water or a hydrolyzate of the compound of formula (I) behaves as a thixotropic agent when water acts on the compound of formula (I). Water is more easily volatilized from the passivation layer than a conventional thixotropic agent or the like in a heat treatment (firing) step or the like performed when the passivation layer is formed using the composition for forming a passivation layer. For this reason, there is a tendency that the passivation effect of the passivation layer is less likely to be lowered due to the presence of the residue in the passivation layer.

以上のように、パッシベーション層形成用組成物が水を含むことで、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。また、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。   As described above, when the composition for forming a passivation layer contains water, it is possible to form a passivation layer having excellent pattern forming properties and excellent passivation effect by a simple method. Moreover, a passivation layer having a desired shape can be formed by using a composition for forming a passivation layer having excellent pattern formability. 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。式(I)化合物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 the compound of formula (I), water is preferably a liquid.

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、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、パッシベーション層形成用組成物の総質量に対して、例えば、0.01質量%以上であることが好ましく、0.03質量%以上であることがより好ましく、0.05質量%以上であることがさらに好ましく、0.1質量%以上であることが特に好ましい。
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、パッシベーション層形成用組成物の総質量に対して、例えば、80質量%以下であることが好ましく、70質量%以下であることがより好ましく、60質量%以下であることがさらに好ましく、50質量%以下であることが特に好ましい。
The content of water contained in the composition for forming a passivation layer can be appropriately selected as necessary.
From the viewpoint of imparting thixotropy to the composition for forming a passivation layer, the water content is preferably, for example, 0.01% by mass or more with respect to the total mass of the composition for forming a passivation layer. The content is more preferably 03% by mass or more, further preferably 0.05% by mass or more, and particularly preferably 0.1% by mass or more.
Moreover, it is preferable that the content rate of water is 80 mass% or less with respect to the total mass of the composition for passivation layer formation from a viewpoint of pattern formation property and a passivation effect, for example, and it is 70 mass% or less. Is more preferably 60% by mass or less, and particularly preferably 50% by mass or less.

パッシベーション層形成用組成物中で式(I)化合物に作用した水の量は、式(I)化合物から遊離したアルコール又はカルボン酸の量から算出できる。式(I)化合物に水が作用する際、式(I)化合物からアルコール又はカルボン酸が遊離する。この遊離したアルコール又はカルボン酸の量は水が作用した式(I)化合物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又はカルボン酸の量を測定することで、式(I)化合物に作用した水の量が算出できる。遊離したアルコール又はカルボン酸の量の測定は、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 compound of formula (I) in the composition for forming a passivation layer can be calculated from the amount of alcohol or carboxylic acid liberated from the compound of formula (I). When water acts on the compound of formula (I), alcohol or carboxylic acid is liberated from the compound of formula (I). The amount of this free alcohol or carboxylic acid is proportional to the number of functional groups of the compound of formula (I) to which water has acted. Therefore, by measuring the amount of the liberated alcohol or carboxylic acid, the amount of water acting on the compound of formula (I) can be calculated. Measurement of the amount of liberated alcohol or carboxylic acid can be confirmed using, for example, gas chromatography mass spectrometry (GC-MS).

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又はカルボン酸の含有率は、例えば、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%であることがさらに好ましい。   The content of the alcohol or carboxylic acid contained in the composition for forming a passivation layer is, for example, preferably 0.5% by mass to 70% by mass, more preferably 1% by mass to 60% by mass. It is further more preferable that it is mass%-50 mass%.

また、パッシベーション層形成用組成物は、式(I)化合物の少なくとも1種の加水分解物を含んでいてもよく、必要に応じて、後述する酸化アルミニウム前駆体の少なくとも1種の加水分解物を含んでいてもよく、後述する式(III)化合物の少なくとも1種の加水分解物を含んでいてもよい。
なお、式(I)化合物の加水分解物には、式(I)化合物の加水分解物の脱水縮合物が含まれていてもよく、酸化アルミニウム前駆体の加水分解物には、酸化アルミニウム前駆体の加水分解物の脱水縮合物が含まれていてもよく、式(III)化合物の加水分解物には、式(III)化合物の加水分解物の脱水縮合物が含まれていてもよい。
The composition for forming a passivation layer may contain at least one hydrolyzate of the compound of formula (I), and if necessary, contains at least one hydrolyzate of an aluminum oxide precursor described later. It may contain, and may contain at least 1 sort (s) of hydrolyzate of the formula (III) compound mentioned later.
The hydrolyzate of the compound of formula (I) may contain a dehydration condensate of the hydrolyzate of the compound of formula (I), and the hydrolyzate of the aluminum oxide precursor includes an aluminum oxide precursor. The hydrolyzate of the hydrolyzate of formula (III) may be contained, and the hydrolyzate of the compound of formula (III) may contain the dehydration condensate of the hydrolyzate of the compound of formula (III).

水を含むパッシベーション層形成用組成物において、式(I)化合物の含有率は、パッシベーション層形成用組成物中における式(I)化合物及び式(I)化合物の加水分解物の合計の含有率である。また、水を含むパッシベーション層形成用組成物において、後述する酸化アルミニウム前駆体の含有率は、パッシベーション層形成用組成物中における酸化アルミニウム前駆体及び酸化アルミニウム前駆体の加水分解物の合計の含有率である。さらに、水を含むパッシベーション層形成用組成物において、後述する式(III)化合物の含有率は、パッシベーション層形成用組成物中における式(III)化合物及び式(III)化合物の加水分解物の合計の含有率である。さらに、水を含むパッシベーション層形成用組成物において、ケイ素化合物の含有率は、パッシベーション層形成用組成物中におけるケイ素化合物及びケイ素化合物の加水分解物の合計の含有率である。   In the composition for forming a passivation layer containing water, the content of the compound of formula (I) is the total content of the compound of formula (I) and the hydrolyzate of the compound of formula (I) in the composition for forming a passivation layer. is there. Further, in the composition for forming a passivation layer containing water, the content of the aluminum oxide precursor described later is the total content of the aluminum oxide precursor and the hydrolyzate of the aluminum oxide precursor in the composition for forming the passivation layer. It is. Furthermore, in the composition for forming a passivation layer containing water, the content of the compound of formula (III) described later is the sum of the compound of formula (III) and the hydrolyzate of the compound of formula (III) in the composition for forming a passivation layer. It is the content rate of. Furthermore, in the composition for forming a passivation layer containing water, the content of the silicon compound is the total content of the silicon compound and the hydrolyzate of the silicon compound in the composition for forming the passivation layer.

(酸化アルミニウム前駆体)
パッシベーション層形成用組成物は、酸化アルミニウム前駆体を含んでいてもよい。酸化アルミニウム前駆体としては、熱処理(焼成)によって、酸化アルミニウムを生成するものであれば特に制限されない。なお、パッシベーション層形成用組成物は、酸化アルミニウム前駆体を1種含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。
(Aluminum oxide precursor)
The composition for forming a passivation layer may contain an aluminum oxide precursor. The aluminum oxide precursor is not particularly limited as long as it can produce aluminum oxide by heat treatment (firing). The composition for forming a passivation layer may contain one type of aluminum oxide precursor or two or more types.

酸化アルミニウム前駆体は、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く、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い。この4配位酸化アルミニウム層に起因して、大きな負の固定電荷を半導体基板との界面近辺に有することができると考えられる。これにより、半導体基板との界面近辺で電界が発生し、少数キャリアの濃度を低下させることができる。結果として、半導体基板との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得られると考えられる。 The aluminum oxide precursor becomes aluminum oxide (Al 2 O 3 ) by heat treatment (firing). At this time, the formed aluminum oxide tends to be in an amorphous state, and a four-coordinate aluminum oxide layer is easily formed in the vicinity of the interface with the semiconductor substrate. It is considered that due to the four-coordinate aluminum oxide layer, a large negative fixed charge can be provided in the vicinity of the interface with the semiconductor substrate. Thereby, an electric field is generated in the vicinity of the interface with the semiconductor substrate, and the concentration of minority carriers can be reduced. As a result, it is considered that the carrier recombination rate at the interface with the semiconductor substrate is suppressed, and an excellent passivation effect is obtained.

上記に加え、式(I)化合物と酸化アルミニウム前駆体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。さらに、式(I)化合物と酸化アルミニウム前駆体とが共存する状態で熱処理(焼成)されることで、式(I)化合物に含まれるビスマス(Bi)とアルミニウム(Al)との複合金属アルコキシドが生成する。これにより、パッシベーション層形成用組成物の反応性、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。
本明細書において、パッシベーション層の緻密性は、透過型電子顕微鏡を用いて、観察画像のコントラストからムラ及びボイドの発生の有無を目視により確認することで評価することができる。パッシベーション層にムラ及びボイドの発生が少ないほど、緻密性が高いといえる。
In addition to the above, by combining the compound of formula (I) and the aluminum oxide precursor, it is considered that the passivation effect becomes higher due to the respective effects in the passivation layer. Further, the composite metal alkoxide of bismuth (Bi) and aluminum (Al) contained in the compound of formula (I) is formed by heat treatment (firing) in the state where the compound of formula (I) and the aluminum oxide precursor coexist. Generate. Thereby, the physical properties such as the reactivity and vapor pressure of the composition for forming a passivation layer 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. .
In this specification, the denseness of the passivation layer can be evaluated by visually confirming the occurrence of unevenness and voids from the contrast of the observed image using a transmission electron microscope. It can be said that the smaller the occurrence of unevenness and voids in the passivation layer, the higher the density.

ここで、4配位酸化アルミニウムの有無は、半導体基板の断面を走査型透過電子顕微鏡(STEM、Scanning Transmission Electron Microscope)で観察し、電子エネルギー損失分光法(EELS、Electron Energy Loss Spectroscopy)により結合様式を分析することによって確認することができる。4配位酸化アルミニウムは、二酸化ケイ素(SiO)の中心がケイ素からアルミニウムに同形置換した構造と考えられ、ゼオライト及び粘土のように二酸化ケイ素と酸化アルミニウムの界面で負の電荷源として形成されることが知られている。 Here, the presence or absence of tetracoordinated aluminum oxide is determined by observing the cross section of the semiconductor substrate with a scanning transmission electron microscope (STEM) and coupling with electron energy loss spectroscopy (EELS). Can be confirmed by analyzing. Tetracoordinated aluminum oxide is considered to be a structure in which the center of silicon dioxide (SiO 2 ) is isomorphously substituted from silicon to aluminum, and is formed as a negative charge source at the interface between silicon dioxide and aluminum oxide like zeolite and clay. It is known.

なお、形成された酸化アルミニウムの状態は、X線回折スペクトル(XRD、X-ray diffraction)を測定することにより確認できる。例えば、XRDが特定の反射パターンを示さないことでアモルファス構造であることが確認できる。   In addition, the state of the formed aluminum oxide can be confirmed by measuring an X-ray diffraction spectrum (XRD, X-ray diffraction). For example, it can be confirmed that the XRD has an amorphous structure by not showing a specific reflection pattern.

酸化アルミニウム前駆体は、液状であっても固体であってもよい。パッシベーション効果と保存安定性の観点から、常温(例えば、25℃)での安定性が良好な酸化アルミニウム前駆体を用いることが望ましい。また、溶媒を用いる場合には、溶媒への溶解性又は分散性が良好な酸化アルミニウム前駆体を用いることが望ましい。このような酸化アルミニウム前駆体を用いることで、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傾向にある。   The aluminum oxide precursor may be liquid or solid. From the viewpoint of the passivation effect and storage stability, it is desirable to use an aluminum oxide precursor that has good stability at room temperature (for example, 25 ° C.). Moreover, when using a solvent, it is desirable to use an aluminum oxide precursor having good solubility or dispersibility in the solvent. By using such an aluminum oxide precursor, the homogeneity of the formed passivation layer is further improved, and a desired passivation effect tends to be stably obtained.

酸化アルミニウム前駆体としては、有機系の酸化アルミニウム前駆体を用いることが好ましく、例えば、下記一般式(II)で表される化合物(以下、「特定アルミニウム化合物」ともいう)が挙げられる。   As the aluminum oxide precursor, an organic aluminum oxide precursor is preferably used, and examples thereof include a compound represented by the following general formula (II) (hereinafter also referred to as “specific aluminum 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0〜3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。ここでR〜R、X及びXのいずれかが複数存在する場合、複数存在する同一の記号で表される基は、それぞれ同一でも異なっていてもよい。 In general formula (II), each R 2 independently represents an alkyl group. n represents an integer of 0 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. Here, when any one of R 2 to R 5 , X 2 and X 3 is present in plural, groups represented by the same plural symbols may be the same or different from each other.

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は、置換基を有していても、無置換であってもよく、無置換であることが好ましい。アルキル基の置換基としては、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。なお、Rで表されるアルキル基の炭素数には、置換基の炭素数は含まれないものとする。 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. The alkyl group represented by R 2 may have a substituent or may be unsubstituted, and is preferably unsubstituted. Examples of the substituent for the alkyl group include an amino group, a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, and a nitro group. Note that the carbon number of the alkyl group represented by R 2 does not include the carbon number of the substituent.

で表されるアルキル基は、保存安定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い。 The alkyl group represented by R 2 is preferably an unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms and is an unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms from the viewpoint of storage stability and a passivation effect. It is more preferable.

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、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、n−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。 Specific examples of the alkyl group represented by R 2 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, and n-hexyl group. N-octyl group, 2-ethylhexyl group, 3-ethylhexyl group and the like.

一般式(II)において、nは0〜3の整数を表す。ゲル化等の不具合の発生を抑制し、経時的な保存安定性を確保する観点から、1〜3の整数であることが好ましく、1又は3であることがより好ましく、溶解度の観点から1であることがさらに好ましい。   In general formula (II), n represents the integer of 0-3. From the viewpoint of suppressing the occurrence of defects such as gelation and ensuring storage stability over time, it is preferably an integer of 1 to 3, more preferably 1 or 3, and 1 from the viewpoint of solubility. More preferably it is.

また一般式(II)における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。 X 2 and X 3 in the general formula (II) 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.

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し、水素原子又は炭素数1〜8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のアルキル基であることがより好ましい。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は、置換基を有していても、無置換であってもよく、無置換であることが好ましい。アルキル基の置換基としては、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。なお、R、R及びRで表されるアルキル基の炭素数には、置換基の炭素数は含まれないものとする。 R 3 , R 4 and R 5 in the general formula (II) each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group, preferably a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, and preferably a hydrogen atom or carbon number 1 More preferably, it is an alkyl group of ˜4. 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 may have a substituent or may be unsubstituted, and is preferably unsubstituted. Examples of the substituent for the alkyl group include an amino group, a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, and a nitro group. Note that the carbon number of the alkyl group represented by R 3 , R 4, and R 5 does not include the carbon number of the substituent.

中でも保存安定性及びパッシベーション効果の観点から、一般式(II)における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。
また一般式(II)における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 viewpoints of storage stability and a passivation effect, R 3 and R 4 in the general formula (II) are each independently preferably a hydrogen atom or an unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms. Or it is more preferable that it is a C1-C4 unsubstituted alkyl group.
In addition, R 5 in the general formula (II) 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 1 to 4 carbon atoms. It is more preferably an unsubstituted alkyl group.

一般式(II)におけるR、R及び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、プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、n−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。 Specific examples of the alkyl group represented by R 3 , R 4 and R 5 in the general formula (II) include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, an isobutyl group, and a sec-butyl group. , T-butyl group, n-hexyl group, n-octyl group, 2-ethylhexyl group, 3-ethylhexyl group and the like.

特定アルミニウム化合物は、保存安定性及びパッシベーション効果の観点から、一般式(II)におけるnが0であって、Rがそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基である化合物、並びに、一般式(II)におけるnが1〜3の整数であって、Rがそれぞれ独立して炭素数1〜4のアルキル基であって、X及びXの少なくとも一方が酸素原子であって、R及びRがそれぞれ独立して水素原子又は炭素数1〜4のアルキル基であって、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からなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましい。
より好ましくは、特定アルミニウム化合物は、一般式(II)におけるnが0であって、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る化合物、並びに、一般式(II)におけるnが1〜3の整数であって、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って、X及びXの少なくとも一方が酸素原子であって、酸素原子に結合するR又はRが炭素数1〜4のアルキル基であって、X又はXがメチレン基の場合、メチレン基に結合するR又はRが水素原子であって、Rが水素原子である化合物からなる群より選択される少なくとも1種である。
The specific aluminum compound is a compound in which n in the general formula (II) is 0 and R 2 is each independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, from the viewpoint of storage stability and a passivation effect, N in the formula (II) is an integer of 1 to 3, R 2 is independently an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and at least one of X 2 and X 3 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 each independently a hydrogen atom or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms. It is preferable that at least one selected.
More preferably, the specific aluminum compound is a compound in which n in the general formula (II) is 0 and R 2 is each independently an unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, and the general formula (II) 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, , R 5 is at least one selected from the group consisting of compounds each having a hydrogen atom.

特定アルミニウム化合物は、キレート化による保存安定性の観点から、一般式(II)における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。 In the specific aluminum compound, from the viewpoint of storage stability by chelation, n in the general formula (II) 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. A certain compound is preferable.

一般式(II)で表され、nが0である特定アルミニウム化合物(アルミニウムトリアルコキシド)として具体的には、トリメトキシアルミニウム、トリエトキシアルミニウム、トリイソプロポキシアルミニウム、トリsec−ブトキシアルミニウム、モノsec−ブトキシ−ジイソプロポキシアルミニウム、トリtert−ブトキシアルミニウム、トリn−ブトキシアルミニウム等を挙げることができる。   Specific examples of the specific aluminum compound (aluminum trialkoxide) represented by the general formula (II) where n is 0 include trimethoxyaluminum, triethoxyaluminum, triisopropoxyaluminum, trisec-butoxyaluminum, monosec- Examples include butoxy-diisopropoxyaluminum, tritert-butoxyaluminum, and tri-n-butoxyaluminum.

また一般式(II)で表され、nが1〜3の整数である特定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イソプロピレート、アルミニウムメチルアセトアセテートジイソプロピレート、アルミニウムトリス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムモノアセチルアセトネートビス(エチルアセトアセテート)、アルミニウムトリス(アセチルアセトネート)等を挙げることができる。   Specific examples of the specific aluminum compound represented by the general formula (II), where n is an integer of 1 to 3, include aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate, aluminum methyl acetoacetate diisopropylate, aluminum tris (ethyl acetoacetate). ), Aluminum monoacetylacetonate bis (ethylacetoacetate), aluminum tris (acetylacetonate), and the like.

また一般式(II)で表され、nが1〜3の整数である特定アルミニウム化合物は、調製したものでも、市販品でもよい。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、アルミキレートM、アルミキレートD、及びアルミキレートA(W)を挙げることができる。   The specific aluminum compound represented by the general formula (II) and n is an integer of 1 to 3 may be prepared or commercially available. Commercially available products include, for example, trade names of Kawaken Fine Chemical Co., Ltd., ALCH, ALCH-50F, ALCH-75, ALCH-TR, ALCH-TR-20, aluminum chelate M, aluminum chelate D, and aluminum chelate A (W). Can be mentioned.

また一般式(II)で表され、nが1〜3の整数である特定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、特定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 specific aluminum 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 alkoxy group of the aluminum trialkoxide is substituted with a compound having a 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 part of the aluminum alkoxide structure with the aluminum chelate structure, the stability of the specific aluminum 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.

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、反応性及び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。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、アセト酢酸イソプロピル、アセト酢酸イソブチル、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、アセト酢酸イソペンチル、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、マロン酸ジイソプロピル、マロン酸ジ−n−ブチル、マロン酸ジ−t−ブチル、マロン酸ジ−n−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、イソ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、イソ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 is preferably 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. . Specific examples of the compound having a specific structure having two carbonyl groups include acetylacetone, 3-methyl-2,4-pentanedione, 2,3-pentanedione, 3-ethyl-2,4-pentanedione, and 3-butyl. -2,4-pentanedione, 2,2,6,6-tetramethyl-3,5-heptanedione, 2,6-dimethyl-3,5-heptanedione, 6-methyl-2,4-heptanedione, etc. Β-diketone compound; methyl acetoacetate, ethyl acetoacetate, n-propyl acetoacetate, isopropyl acetoacetate, isobutyl acetoacetate, n-butyl acetoacetate, t-butyl acetoacetate, n-pentyl acetoacetate, isopentyl acetoacetate, N-hexyl acetoacetate, n-octyl acetoacetate, n-heptyl acetoacetate, 3-pentyl acetoacetate, 2-acetate Ethyl luheptanoate, ethyl 2-methylacetoacetate, ethyl 2-butylacetoacetate, ethyl hexylacetoacetate, ethyl 4,4-dimethyl-3-oxovalerate, ethyl 4-methyl-3-oxovalerate, ethyl 2-ethylacetoacetate Methyl 4-methyl-3-oxovalerate, ethyl 3-oxohexanoate, ethyl 3-oxovalerate, methyl 3-oxovalerate, methyl 3-oxohexanoate, ethyl 3-oxoheptanoate, 3-oxo Β-ketoester compounds such as methyl heptanoate and methyl 4,4-dimethyl-3-oxovalerate; dimethyl malonate, diethyl malonate, di-n-propyl malonate, diisopropyl malonate, di-n-butyl malonate Di-t-butyl malonate, di-n-hexyl malonate, t-butylethyl malonate, methylmalonate And malonic acid diesters such as diethyl acetate, diethyl ethylmalonate, diethyl isopropylmalonate, diethyl n-butylmalonate, diethyl sec-butylmalonate, diethyl isobutylmalonate, diethyl 1-methylbutylmalonate, etc. it can.

特定アルミニウム化合物がアルミニウムキレート構造を有する場合、アルミニウムキレート構造の数は1〜3であれば特に制限されない。中でも、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。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。   When the specific aluminum compound has an aluminum chelate structure, the number of aluminum chelate structures is not particularly limited as long as it is 1 to 3. Among these, 1 or 3 is preferable from the viewpoint of storage stability, and 1 is more preferable from the viewpoint of solubility. 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.

特定アルミニウム化合物は、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イソプロピレート及びトリイソ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種を含むことが好ましく、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレートを含むことがより好ましい。   The specific aluminum compound is at least one selected from the group consisting of aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate and triisopropoxyaluminum from the viewpoint of the passivation effect and compatibility with the solvent contained as necessary. Preferably, it contains aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate, and more preferably.

特定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及び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 aluminum chelate structure and the presence of the alkoxide structure in the specific aluminum 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.

酸化アルミニウム前駆体が特定アルミニウム化合物を含む場合、酸化アルミニウム前駆体中の特定アルミニウム化合物の含有率は、例えば、80質量%以上であることが好ましく、90質量%以上であることがより好ましく、95質量%以上であることがさらに好ましい。   When the aluminum oxide precursor contains a specific aluminum compound, the content of the specific aluminum compound in the aluminum oxide precursor is, for example, preferably 80% by mass or more, more preferably 90% by mass or more, and 95 More preferably, it is at least mass%.

パッシベーション層形成用組成物が酸化アルミニウム前駆体を含む場合、パッシベーション層形成用組成物中の酸化アルミニウム前駆体の含有率は、必要に応じて適宜選択することができる。酸化アルミニウム前駆体の含有率は、保存安定性及び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の総質量に対して、例えば、0.1質量%〜60質量%であることが好ましく、0.5質量%〜55質量%であることがより好ましく、1質量%〜50質量%であることがさらに好ましく、1質量%〜45質量%であることが特に好ましい。   When the composition for forming a passivation layer contains an aluminum oxide precursor, the content of the aluminum oxide precursor in the composition for forming a passivation layer can be appropriately selected as necessary. The content of the aluminum oxide precursor is preferably, for example, 0.1% by mass to 60% by mass with respect to the total mass of the composition for forming a passivation layer from the viewpoint of storage stability and a passivation effect. More preferably, it is 5 mass%-55 mass%, It is more preferable that it is 1 mass%-50 mass%, It is especially preferable that it is 1 mass%-45 mass%.

パッシベーション層形成用組成物が酸化アルミニウム前駆体を含む場合、酸化アルミニウム前駆体の含有率は特に制限されない。中でも、式(I)化合物と、酸化アルミニウム前駆体との総質量に対する酸化アルミニウム前駆体の含有率は、例えば、10質量%〜99.5質量%であることが好ましく、25質量%〜99質量%であることがより好ましく、30質量%〜98質量%であることがさらに好ましく、30質量%〜97質量%であることが特に好ましい。
酸化アルミニウム前駆体の含有率を10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。また酸化アルミニウム前駆体の含有率を99.5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。
When the composition for forming a passivation layer contains an aluminum oxide precursor, the content of the aluminum oxide precursor is not particularly limited. Especially, it is preferable that the content rate of the aluminum oxide precursor with respect to the total mass of a compound of a formula (I) and an aluminum oxide precursor is 10 mass%-99.5 mass%, for example, 25 mass%-99 mass%. %, More preferably 30% by mass to 98% by mass, and particularly preferably 30% by mass to 97% by mass.
By setting the content of the aluminum oxide precursor to 10% 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 because the content rate of an aluminum oxide precursor shall be 99.5 mass% or less.

(一般式(III)で表される化合物)
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、「式(III)化合物」ともいう)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式(III)化合物を含むことで、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。なお、パッシベーション層形成用組成物は、式(III)化合物を1種含んでいてもよく、2種以上含んでいてもよい。パッシベーション層形成用組成物が式(III)化合物を含有することで、より大きな負の固定電荷を発現するようになり、さらにパッシベーション効果を向上させることができる傾向にある。また、式(III)化合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)すると、屈折率の大きな複合酸化物を生成することが可能になる傾向がある。屈折率の大きな複合酸化物をパッシベーション層とする太陽電池素子を作成した場合、パッシベーション層と半導体基板との界面で、太陽光が裏面に抜けずに再入射して発電性能が向上する傾向がある。
(Compound represented by formula (III))
The composition for forming a passivation layer may contain a compound represented by the following general formula (III) (hereinafter also referred to as “compound of formula (III)”). When the composition for forming a passivation layer contains the compound of formula (III), a passivation layer having an excellent passivation effect can be formed. In addition, the composition for formation of a passivation layer may contain 1 type of compounds of Formula (III), and may contain 2 or more types. When the composition for forming a passivation layer contains the compound of the formula (III), a larger negative fixed charge is developed, and the passivation effect tends to be further improved. Moreover, when the composition for forming a passivation layer containing the compound of formula (III) is heat-treated (fired), a composite oxide having a large refractive index tends to be generated. When a solar cell element using a composite oxide having a large refractive index as a passivation layer is created, sunlight tends to re-enter the back surface of the passivation layer and the semiconductor substrate without improving the power generation performance. .

(OR (III) M 1 (OR 6 ) l (III)

一般式(III)において、Mは、Nb、Ta、VO、Y及びHfからなる群より選択される少なくとも1種であり、パッシベーション効果、パッシベーション層形成用組成物のパターン形成性、及びパッシベーション層形成用組成物を調製する際の作業性の観点から、MとしてはNb、Ta及びYからなる群より選択される少なくとも1種であることが好ましく、パッシベーション層形成用組成物のチキソ性の観点からNbであることがより好ましい。 In the general formula (III), M 1 is at least one selected from the group consisting of Nb, Ta, VO, Y and Hf, and provides a passivation effect, a pattern forming property of the composition for forming a passivation layer, and a passivation layer. From the viewpoint of workability in preparing the composition for forming, M 1 is preferably at least one selected from the group consisting of Nb, Ta and Y, and the thixotropic property of the composition for forming a passivation layer From the viewpoint, Nb is more preferable.

一般式(III)において、Rはそれぞれ独立に、アルキル基、アリール基、又はアシル基を表し、炭素数1〜8のアルキル基、炭素数6〜14のアリール基又は炭素数1〜10のアシル基が好ましく、炭素数1〜8のアルキル基がより好ましく、炭素数1〜4のアルキル基がさらに好ましい。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。 In General Formula (III), each R 6 independently represents an alkyl group, an aryl group, or an acyl group, and is an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group having 6 to 14 carbon atoms, or an alkyl group having 1 to 10 carbon atoms. An acyl group is preferable, an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms is more preferable, and an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable. The alkyl group represented by R 6 may be linear or branched.

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、無置換であってもよく、無置換であることが好ましい。アルキル基の置換基としては、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、アリール基の置換基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、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。 The alkyl group and aryl group represented by R 6 may have a substituent or may be unsubstituted, and is preferably unsubstituted. Examples of the substituent of the alkyl group include an amino group, a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, and a nitro group. Examples of the substituent of the aryl group include a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, an amino group, a hydroxy group, A carboxy group, a sulfo group, a nitro group, etc. are mentioned.

で表されるアシル基は、カルボニル基部分と、アルキル基部分及びアリール基部分の少なくとも一方と、を含む。Rで表されるアシル基におけるアルキル基部分は直鎖状であっても分岐鎖状であってもよい。Rで表されるアシル基におけるアルキル基部分及びアリール基部分は、置換基を有していても、無置換であってもよく、無置換であることが好ましい。Rで表されるアシル基におけるアルキル基部分の置換基としては、フェニル基、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、Rで表されるアシル基におけるアリール基部分の置換基としては、メチル基、エチル基、イソプロピル基、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。
なお、Rで表されるアルキル基、アリール基及びアシル基の炭素数には、置換基の炭素数は含まれないものとする。
The acyl group represented by R 6 includes a carbonyl group portion and at least one of an alkyl group portion and an aryl group portion. The alkyl group moiety in the acyl group represented by R 6 may be linear or branched. The alkyl group part and the aryl group part in the acyl group represented by R 6 may have a substituent, may be unsubstituted, or are preferably unsubstituted. Examples of the substituent of the alkyl group moiety in the acyl group represented by R 6 include a phenyl group, an amino group, a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, and a nitro group, and an aryl group in the acyl group represented by R 6. Examples of the substituent of the group part include a methyl group, an ethyl group, an isopropyl group, an amino group, a hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, and a nitro group.
The number of carbon atoms of the substituent is not included in the number of carbon atoms of the alkyl group, aryl group, and acyl group represented by R 6 .

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、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、sec−ブチル基、t−ブチル基、n−ヘキシル基、n−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、フェニル基等を挙げることができる。
で表されるアシル基として具体的には、ホルミル基、アセチル基、ベンゾイル基、2−エチルヘキサノイル基等を挙げることができる。
中でもRは、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。
Specific examples of the alkyl group represented by R 6 include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, isobutyl group, sec-butyl group, t-butyl group, and n-hexyl group. N-octyl group, 2-ethylhexyl group, 3-ethylhexyl group and the like.
Specific examples of the aryl group represented by R 6 include a phenyl group.
Specific examples of the acyl group represented by R 6 include formyl group, acetyl group, benzoyl group, and 2-ethylhexanoyl group.
Among these, R 6 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 the passivation effect.

一般式(III)において、lはMの価数を表す。MがNbである場合にはlが5であることが好ましく、MがTaである場合にはlが5であることが好ましく、MがVOである場合にはlが3であることが好ましく、MがYである場合にはlが3であることが好ましく、MがHfである場合にはlが4であることが好ましい。 In the general formula (III), l represents the valence of M 1. L is preferably 5 when M 1 is Nb, l is preferably 5 when M 1 is Ta, and l is 3 when M 1 is VO. Preferably, when M 1 is Y, l is preferably 3, and when M 1 is Hf, l is preferably 4.

式(III)化合物としては、Mが、Nb、Ta及びYからなる群より選択される少なくとも1種であり、Rが炭素数1〜4の無置換のアルキル基であることが好ましく、MがNbであり、Rが炭素数1〜4の無置換のアルキル基である化合物がより好ましい。 As the compound of formula (III), M 1 is at least one selected from the group consisting of Nb, Ta and Y, and R 6 is preferably an unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms, A compound in which M 1 is Nb and R 5 is an unsubstituted alkyl group having 1 to 4 carbon atoms is more preferable.

式(III)化合物は、常温(25℃)で固体であっても液体であってもよい。パッシベーション層形成用組成物の保存安定性、式(I)化合物と酸化アルミニウム前駆体との混合性の観点から、式(III)化合物は、常温(25℃)で液体であることが好ましい。   The compound of formula (III) may be solid or liquid at normal temperature (25 ° C.). From the viewpoint of the storage stability of the composition for forming a passivation layer and the miscibility between the compound of formula (I) and the aluminum oxide precursor, the compound of formula (III) is preferably liquid at room temperature (25 ° C.).

がアルキル基である式(III)化合物は、具体的には、ニオブメトキシド、ニオブエトキシド、ニオブイソプロポキシド、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、ニオブイソブトキシド、タンタルメトキシド、タンタルエトキシド、タンタルイソプロポキシド、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、タンタルイソブトキシド、イットリウムメトキシド、イットリウムエトキシド、イットリウムイソプロポキシド、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、イットリウムイソブトキシド、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、バナジウムオキシイソプロポキシド、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、バナジウムオキシイソブトキシド、ハフニウムメトキシド、ハフニウムエトキシド、ハフニウムイソプロポキシド、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、ハフニウムイソ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、ニオブn−ブトキシド、タンタルエトキシド、タンタルn−プロポキシド、タンタルn−ブトキシド、イットリウムイソプロポキシド、及びイットリウムn−ブトキシドが好ましい。 Specific examples of the compound of formula (III) in which R 6 is an alkyl group include niobium methoxide, niobium ethoxide, niobium isopropoxide, niobium n-propoxide, niobium n-butoxide, niobium t-butoxide, niobium iso Butoxide, Tantalum methoxide, Tantalum ethoxide, Tantalum isopropoxide, Tantalum n-propoxide, Tantalum n-butoxide, Tantalum t-butoxide, Tantalum isobutoxide, Yttrium methoxide, Yttrium ethoxide, Yttrium isopropoxide, Yttrium n -Propoxide, yttrium n-butoxide, yttrium t-butoxide, yttrium isobutoxide, vanadium oxymethoxide, vanadium oxyethoxide, vanadium oxyisopropoxide, vanadium oxy Si-propoxide, vanadium oxy n-butoxide, vanadium oxy t-butoxide, vanadium oxyisobutoxide, hafnium methoxide, hafnium ethoxide, hafnium isopropoxide, hafnium n-propoxide, hafnium n-butoxide, hafnium t- Butoxide, hafnium isobutoxide, and the like, among which niobium ethoxide, niobium n-propoxide, niobium n-butoxide, tantalum ethoxide, tantalum n-propoxide, tantalum n-butoxide, yttrium isopropoxide, and yttrium n-Butoxide is preferred.

がアリール基である式(III)化合物は、具体的には、ニオブフェノキシド、タンタルフェノキシド、イットリウムフェノキシド、ハフニウムフェノキシド等を挙げることができる。 Specific examples of the compound of formula (III) in which R 6 is an aryl group include niobium phenoxide, tantalum phenoxide, yttrium phenoxide, hafnium phenoxide and the like.

がアシル基である式(III)化合物は、ギ酸ニオブ、酢酸ニオブ、2−エチルヘキサン酸ニオブ、酢酸タンタル、2−エチルヘキサン酸タンタル、ギ酸イットリウム、酢酸イットリウム、2−エチルヘキサン酸イットリウム、ギ酸ハフニウム、酢酸ハフニウム、2−エチルヘキサン酸ハフニウム等を挙げることができる。 Compounds of formula (III) in which R 6 is an acyl group are niobium formate, niobium acetate, niobium 2-ethylhexanoate, tantalum acetate, tantalum 2-ethylhexanoate, yttrium formate, yttrium acetate, yttrium 2-ethylhexanoate, Examples include hafnium formate, hafnium acetate, and hafnium 2-ethylhexanoate.

また、式(III)化合物は、調製したものでも、市販品でもよい。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、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)トリエトキシドオキシド、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ニオブ、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が挙げられる。   The compound of formula (III) may be prepared or commercially available. 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. , Penta-sec-butoxy niobium, pentamethoxy tantalum, pentaethoxy tantalum, penta-i-propoxy tantalum, penta-n-propoxy tantalum, penta-i-butoxy tantalum, penta-n-butoxy tantalum, penta-sec-butoxy tantalum Penta-t-butoxytantalum, vanadium (V) trimethoxide oxide, vanadium (V) triethoxide oxide, vanadium (V) tri-i-propoxide oxide, vanadium (V) tri-n-propoxide oxide, vanadium( ) 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, pentaethoxyniobium, pentaethoxy tantalum, pentaboxy tantalum, yttrium-n-butoxide from Hokuko Chemical Co., Ltd. , Hafnium-tert-butoxide, vanadium oxytriethoxide, vanadium oxytrinormal propoxide, vanadium oxytrinormal butoxide, vanadium oxy from Nichia Corporation Triisobutoxide include vanadium oxy-tri secondary butoxide and the like.

式(III)化合物の調製には、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、さら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。 In the preparation of the compound of formula (III), a halide of a specific metal (M 1 ) and an alcohol are reacted in the presence of an inert organic solvent, and ammonia or amines are added in order to further extract halogen ( Known manufacturing methods such as JP-A-63-227593 and JP-A-3-291247) can be used.

式(III)化合物は、式(I)化合物と同様に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。   The compound of formula (III) may be contained in the composition for forming a passivation layer as a compound in which a chelate structure is formed by mixing with a compound having a specific structure having two carbonyl groups in the same manner as the compound of formula (I). .

式(III)化合物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 compound of formula (III) 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.

パッシベーション層形成用組成物に含まれる式(III)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。式(III)化合物の含有率は、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の総質量に対して、例えば、0.1質量%〜50質量%であることが好ましく、0.5質量%〜30質量%であることがより好ましく、1質量%〜20質量%であることがさらに好ましく、1質量%〜10質量%であることが特に好ましい。   The content of the compound of formula (III) contained in the composition for forming a passivation layer can be appropriately selected as necessary. From the viewpoint of the passivation effect, the content of the compound of formula (III) is preferably, for example, 0.1% by mass to 50% by mass with respect to the total mass of the composition for forming a passivation layer, and 0.5% by mass. % To 30% by mass is more preferable, 1% to 20% by mass is further preferable, and 1% to 10% by mass is particularly preferable.

(ケイ素化合物)
パッシベーション層形成用組成物はケイ素化合物を含んでいてもよい。ケイ素化合物は、パッシベーション層形成用組成物中の式(I)化合物、酸化アルミニウム前駆体、式(III)化合物、樹脂、液状媒体等と物理的若しくは化学的な相互作用又は化学結合することで、パッシベーション層形成用組成物の表面張力を制御することができる。これにより、塗膜である組成物層の厚みムラが抑えられ、形成されるパッシベーション層の厚みのバラつきが抑えられる。また、パッシベーション層形成用組成物の熱処理物層(焼成物層)中のボイドの発生が抑えられ、パッシベーション層の緻密性が向上し、均質なパッシベーション層が形成されることから、優れたパッシベーション効果が得られる。
(Silicon compound)
The composition for forming a passivation layer may contain a silicon compound. The silicon compound is physically or chemically interacted or chemically bonded with the compound of formula (I), the aluminum oxide precursor, the compound of formula (III), the resin, the liquid medium, etc. in the composition for forming a passivation layer, The surface tension of the composition for forming a passivation layer can be controlled. Thereby, the thickness nonuniformity of the composition layer which is a coating film is suppressed, and the variation in the thickness of the passivation layer formed is suppressed. In addition, the generation of voids in the heat-treated product layer (baked product layer) of the passivation layer forming composition is suppressed, the density of the passivation layer is improved, and a uniform passivation layer is formed. Is obtained.

ケイ素化合物は、分子内にケイ素原子が含まれていれば特に制限されない。ケイ素化合物としては、パッシベーション層形成用組成物の調製の容易性の観点から、ケイ素原子に酸素原子が結合する化合物であることが好ましい。ケイ素原子に酸素原子が結合する化合物は、有機化合物及び無機化合物からなる群より選択される少なくとも1種と複合体を形成していてもよい。
ケイ素化合物として、具体的には、シリコンアルコキシド、シリケート化合物、シロキサン結合を有する化合物である、シリコーンオイル、シロキサン樹脂等を挙げることができ、中でも、シリコンアルコキシド、シリケート化合物及びシリコーンオイルが好ましい。シリコーンオイルは、シロキサン結合を有する化合物と他の化合物との共重合体であってもよい。シリコンアルコキシド及びシリケート化合物は、オリゴマーであってもよい。
The silicon compound is not particularly limited as long as it contains a silicon atom in the molecule. The silicon compound is preferably a compound in which an oxygen atom is bonded to a silicon atom from the viewpoint of easy preparation of the composition for forming a passivation layer. The compound in which an oxygen atom is bonded to a silicon atom may form a complex with at least one selected from the group consisting of an organic compound and an inorganic compound.
Specific examples of the silicon compound include silicon alkoxides, silicate compounds, and silicone oils and siloxane resins that are compounds having a siloxane bond. Among these, silicon alkoxides, silicate compounds, and silicone oils are preferable. The silicone oil may be a copolymer of a compound having a siloxane bond and another compound. The silicon alkoxide and silicate compound may be oligomers.

シリケート化合物のオリゴマーとしては、下記一般式(IV)で表される化合物が挙げられる。
Sik−1(RO)2(k+1) (IV)
一般式(IV)中、Rは炭素数1〜8のアルキル基又は炭素数1〜8のアシル基を表す。kは1〜10の整数を表す。シリケート化合物としては、メチルシリケート、エチルシリケート、イソプロピルシリケート、n−プロピルシリケート、n−ブチルシリケート、n−ペンチルシリケート、アセチルシリケート等が挙げられる。
Examples of the oligomer of the silicate compound include compounds represented by the following general formula (IV).
Si k O k-1 (R 7 O) 2 (k + 1) (IV)
In general formula (IV), R 7 represents an alkyl group having 1 to 8 carbon atoms or an acyl group having 1 to 8 carbon atoms. k represents an integer of 1 to 10. Examples of the silicate compound include methyl silicate, ethyl silicate, isopropyl silicate, n-propyl silicate, n-butyl silicate, n-pentyl silicate, acetyl silicate and the like.

また、シリケート化合物の市販品としては、扶桑化学工業株式会社、多摩化学工業株式会社、コルコート株式会社等から市販されているものが挙げられる。
メチルシリケート及びそのオリゴマーの具体例としては、扶桑化学工業株式会社又はコルコート株式会社のメチルシリケート51、コルコート株式会社のメチルシリケート53A等が挙げられる。エチルシリケート及びそのオリゴマーの具体例としては、多摩化学工業株式会社又はコルコート株式会社のシリケート40、多摩化学工業株式会社のエチルシリケート45、コルコート株式会社のエチルシリケート28、エチルシリケート48等が挙げられる。その他のシリケート及びそのオリゴマーの具体例としては、コルコート株式会社のN−プロピルシリケート、N−ブチルシリケート等が挙げられる。
Moreover, as a commercial item of a silicate compound, what is marketed from Fuso Chemical Industry Co., Ltd., Tama Chemical Industry Co., Ltd., Colcoat Co., Ltd., etc. is mentioned.
Specific examples of methyl silicate and its oligomer include methyl silicate 51 from Fuso Chemical Industry Co., Ltd. or Colcoat Corporation, methyl silicate 53A from Colcoat Corporation, and the like. Specific examples of ethyl silicate and its oligomer include silicate 40 of Tama Chemical Co., Ltd. or Colcoat Co., Ltd., ethyl silicate 45 of Tama Chemical Industry Co., Ltd., ethyl silicate 28 of Colcoat Co., Ltd., ethyl silicate 48 and the like. Specific examples of other silicates and oligomers thereof include N-propyl silicate and N-butyl silicate manufactured by Colcoat Co., Ltd.

熱処理物層(焼成物層)中のボイドの発生を抑え、パッシベーション層の緻密性を向上させる観点からは、ケイ素化合物は、一般式(IV)で表される化合物を含むことが好ましい。一般式(IV)で表される化合物は、シリコンアルコキシドに比べて、熱処理(焼成)における式(I)化合物との反応が緩やかであり、特定の温度状態まで反応が抑えられることが考えられる。これにより、反応が均一的に起こり、熱処理物層(焼成物層)中のボイドの発生が抑えられて、パッシベーション層の緻密性が向上するものと推察される。   From the viewpoint of suppressing generation of voids in the heat-treated product layer (baked product layer) and improving the denseness of the passivation layer, the silicon compound preferably contains a compound represented by the general formula (IV). Compared to silicon alkoxide, the compound represented by the general formula (IV) has a gentle reaction with the compound of the formula (I) in the heat treatment (firing), and the reaction can be suppressed to a specific temperature state. Thus, it is assumed that the reaction occurs uniformly, the generation of voids in the heat-treated product layer (baked product layer) is suppressed, and the denseness of the passivation layer is improved.

パッシベーション層形成用組成物の表面張力を低下させ、印刷性を向上させる観点からは、シリケート化合物としては、エチルシリケート化合物及びエチルシリケート化合物のオリゴマーが好ましい。   From the viewpoint of reducing the surface tension of the composition for forming a passivation layer and improving the printability, the silicate compound is preferably an ethyl silicate compound or an oligomer of an ethyl silicate compound.

シリケート化合物が有する複数のRO基は、それぞれ同一であっても異なっていてもよい。RO基は、メトキシ基及びエトキシ基を含むことが好ましい。シリケート化合物がメトキシ基とエトキシ基とを有する場合、メトキシ基の当量数とエトキシ基の当量数の比(メトキシ基/エトキシ基)は、例えば、30/70〜70/30であることが好ましく、40/60〜60/40であることがより好ましく、45/55〜55/45であることがさらに好ましく、メトキシ基の当量数とエトキシ基の当量数は、等量に近いことが特に好ましい。メトキシ基とエトキシ基とを約等量で有するシリケート化合物としては、例えば、コルコート株式会社のEMS−485が挙げられる。 The plurality of R 7 O groups possessed by the silicate compound may be the same or different. The R 7 O group preferably contains a methoxy group and an ethoxy group. When the silicate compound has a methoxy group and an ethoxy group, the ratio of the equivalent number of methoxy groups to the equivalent number of ethoxy groups (methoxy group / ethoxy group) is preferably, for example, 30/70 to 70/30, It is more preferably 40/60 to 60/40, further preferably 45/55 to 55/45, and the number of equivalents of methoxy group and the number of equivalents of ethoxy group are particularly preferably close to equivalent. Examples of the silicate compound having methoxy group and ethoxy group in approximately equal amounts include EMS-485 manufactured by Colcoat Co., Ltd.

シリケート化合物は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。また、シリケート化合物は、必要に応じて、水、触媒、液状媒体等と併用してもよい。   A silicate compound may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. The silicate compound may be used in combination with water, a catalyst, a liquid medium, or the like, if necessary.

シリコンアルコキシドは、ケイ素原子とケイ素原子に結合しているアルコキシ基とを有していれば、特に制限されない。シリコンアルコキシドの具体例としては、下記一般式(V)で表される化合物を挙げることができる。   The silicon alkoxide is not particularly limited as long as it has a silicon atom and an alkoxy group bonded to the silicon atom. Specific examples of the silicon alkoxide include compounds represented by the following general formula (V).

8A Si(OR8B4−n (V) R 8A n Si (OR 8B ) 4-n (V)

一般式(V)中、R8Aは、アルキル基又はアリール基を示し、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、R8Bは、炭素数1〜6の飽和若しくは不飽和の炭化水素基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基で置換された炭素数1〜6の炭化水素基を示す。nは1〜3を表し、1又は2が好ましい。 In the general formula (V), R 8A represents an alkyl group or an aryl group, the alkyl group and the aryl group may have a substituent, and R 8B is a saturated or unsaturated group having 1 to 6 carbon atoms. A hydrocarbon group or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms is shown. n represents 1-3 and 1 or 2 is preferable.

一般式(V)におけるR8Aで表されるアルキル基は、炭素数が1〜6であることが好ましく、1〜4であることがより好ましく、1〜3であることがさらに好ましい。一般式(V)におけるR8Aで表されるアリール基は、炭素数が6〜14であることが好ましく、フェニル基であることがより好ましい。 The alkyl group represented by R 8A in the general formula (V) preferably has 1 to 6 carbon atoms, more preferably 1 to 4 carbon atoms, and still more preferably 1 to 3 carbon atoms. The aryl group represented by R 8A in formula (V) preferably has 6 to 14 carbon atoms, and more preferably a phenyl group.

一般式(V)において、R8Aで表されるアルキル基又はアリール基が有していてもよい置換基としては、フッ素原子、(メタ)アクリロキシ基、ビニル基、エポキシ基、スチリル基、アミノ基等が挙げられる。アミノ基はさらに置換基を有していてもよく、置換基を有するアミノ基を有するアルキル基としては、N−(2−アミノエチル)−3−アミノプロピル基、N−フェニル−3−アミノプロピル基等が挙げられる。 In the general formula (V), examples of the substituent that the alkyl group or aryl group represented by R 8A may have include a fluorine atom, a (meth) acryloxy group, a vinyl group, an epoxy group, a styryl group, and an amino group. Etc. The amino group may further have a substituent, and examples of the alkyl group having an amino group having a substituent include N- (2-aminoethyl) -3-aminopropyl group and N-phenyl-3-aminopropyl. Groups and the like.

一般式(V)におけるR8Bは、炭素数1〜6の飽和若しくは不飽和の炭化水素基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基で置換された炭素数1〜6の炭化水素基を示す。
上記一般式(V)におけるR8Bで表される炭素数1〜6の飽和又は不飽和の炭化水素基としては、メチル基、エチル基、n−プロピル基、イソプロピル基、n−ブチル基、イソブチル基、t−ブチル基、アミル基、シクロヘキシル基等が挙げられる。
R 8B in General Formula (V) represents a C 1-6 hydrocarbon group substituted with a C 1-6 saturated or unsaturated hydrocarbon group or a C 1-6 alkoxy group.
Examples of the saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms represented by R 8B in the general formula (V) include a methyl group, an ethyl group, an n-propyl group, an isopropyl group, an n-butyl group, and isobutyl. Group, t-butyl group, amyl group, cyclohexyl group and the like.

また、一般式(V)におけるR8Bで表される、炭素数1〜6のアルコキシ基で置換された炭素数1〜6の炭化水素基としては、メトキシメチル基、メトキシエチル基、エトキシメチル基、エトキシエチル基、メトキシプロピル基、エトキシプロピル基、プロポキシプロピル基等が挙げられる。 Moreover, as a C1-C6 hydrocarbon group substituted by the C1-C6 alkoxy group represented by R <8B> in general formula (V), a methoxymethyl group, a methoxyethyl group, an ethoxymethyl group Ethoxyethyl group, methoxypropyl group, ethoxypropyl group, propoxypropyl group and the like.

印刷性及びパッシベーション層の緻密性の向上の観点からは、シリコンアルコキシドは、シランカップリング剤を含むことが好ましい。シランカップリング剤は、一分子中に、ケイ素原子と、アルコキシ基と、アルコキシ基以外の有機官能基とを有する化合物であれば、特に制限されない。シランカップリング剤は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。シリコンアルコキシドとしては、例えば、シランカップリング剤を含む以下の(a)〜(g)の化合物が挙げられる。
(a)3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等の(メタ)アクリロキシ基を有するシリコンアルコキシド
(b)3−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、3−グリシドキシプロピルメチルジメトキシシラン、2−(3,4−エポキシシクロヘキシル)エチルトリメトキシシラン等のエポキシ基又はグリシドキシ基を有するシリコンアルコキシド
(c)N−2−(アミノエチル)3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン等のアミノ基を有するシリコンアルコキシド
(d)3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン等のメルカプト基を有するシリコンアルコキシド
(e)メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、n−プロピルトリメトキシシラン、n−プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、オクチルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシラン、1,6−ビス(トリメトキシシリル)ヘキサン等のアルキル基を有するシリコンアルコキシド
(f)フェニルトリメトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン等のフェニル基を有するシリコンアルコキシド
(g)トリフルオロプロピルトリメトキシシラン等のトリフルオロアルキル基を有するシリコンアルコキシド
From the viewpoint of improving the printability and the denseness of the passivation layer, the silicon alkoxide preferably contains a silane coupling agent. The silane coupling agent is not particularly limited as long as it is a compound having a silicon atom, an alkoxy group, and an organic functional group other than the alkoxy group in one molecule. A silane coupling agent may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together. Examples of the silicon alkoxide include the following compounds (a) to (g) containing a silane coupling agent.
(A) 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, 3-methacryloxypropyltriethoxysilane, etc. Silicon alkoxide having (meth) acryloxy group (b) Epoxy group such as 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropylmethyldimethoxysilane, 2- (3,4-epoxycyclohexyl) ethyltrimethoxysilane Or a silicon alkoxide having a glycidoxy group (c) N-2- (aminoethyl) 3-aminopropyltrimethoxysilane, N-2- (aminoethyl) -3-aminopropylmethyldimethoxysilane, 3-aminopro Silicon alkoxide having amino group such as rutriethoxysilane (d) Silicon alkoxide having mercapto group such as 3-mercaptopropyltrimethoxysilane (e) Methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane Alkyl groups such as n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, octyltriethoxysilane, decyltrimethoxysilane, 1,6-bis (trimethoxysilyl) hexane (F) Silicon alkoxide having a phenyl group such as phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, etc. (g) Trifluoropropyltrimethoxysila Silicon alkoxide having a trifluoroalkyl group such

シリコンアルコキシドは、アクリロキシ基、メタクリロキシ基、エポキシ基、アルキル基、又はトリフルオロアルキル基を有するシリコンアルコキシドを含むことが好ましい。
また、シリコンアルコキシドは、必要に応じて、水、触媒、液状媒体等と併用してもよい。
The silicon alkoxide preferably includes a silicon alkoxide having an acryloxy group, a methacryloxy group, an epoxy group, an alkyl group, or a trifluoroalkyl group.
Silicon alkoxide may be used in combination with water, a catalyst, a liquid medium, or the like, if necessary.

シリコーンオイルとしては特に制限されない。シリコーンオイルとして具体的には、ジメチルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アルキル変性シリコーンオイル、ポリエーテル変性シリコーンオイル、アルコール変性シリコーンオイル、フッ素変性シリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、メルカプト変性シリコーンオイル、エポキシ変性シリコーンオイル、カルボキシ変性シリコーンオイル、高級脂肪酸変性シリコーンオイル、カルナバ変性シリコーンオイル、アミド変性シリコーンオイル、ラジカル反応性基含有シリコーンオイル、末端反応性シリコーンオイル、イオン性基含有シリコーンオイル等が挙げられる。   The silicone oil is not particularly limited. Specific examples of the silicone oil include dimethyl silicone oil, methyl hydrogen silicone oil, methylphenyl silicone oil, alkyl-modified silicone oil, polyether-modified silicone oil, alcohol-modified silicone oil, fluorine-modified silicone oil, amino-modified silicone oil, and mercapto. Modified silicone oil, epoxy modified silicone oil, carboxy modified silicone oil, higher fatty acid modified silicone oil, carnauba modified silicone oil, amide modified silicone oil, radical reactive group containing silicone oil, terminal reactive silicone oil, ionic group containing silicone oil Etc.

パッシベーション層形成用組成物がケイ素化合物を含有する場合、ケイ素化合物の含有率は、パッシベーション層形成用組成物の総質量に対して、例えば、0.01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%以上であることがさらに好ましい。ケイ素化合物の含有率が0.01質量%以上であると、パッシベーション層形成組成物の表面張力を低下させ、塗布性及び印刷性が向上する傾向にある。   When the composition for forming a passivation layer contains a silicon compound, the content of the silicon compound is preferably, for example, 0.01% by mass or more with respect to the total mass of the composition for forming a passivation layer. The content is more preferably at least 05 mass%, further preferably at least 0.1 mass%. When the content of the silicon compound is 0.01% by mass or more, the surface tension of the passivation layer forming composition is lowered, and the coatability and printability tend to be improved.

また、パッシベーション層形成用組成物がケイ素化合物を含有する場合、ケイ素化合物の含有率は、パッシベーション層形成用組成物の総質量に対して、例えば、35質量%以下であることが好ましく、30質量%以下であることがより好ましく、20質量%以下であることがさらに好ましく、10質量%以下であることが特に好ましい。ケイ素化合物の含有率が35質量%以下であると、パッシベーション効果がより十分に得られる傾向にある。   When the composition for forming a passivation layer contains a silicon compound, the content of the silicon compound is preferably 35% by mass or less, for example, with respect to the total mass of the composition for forming a passivation layer, 30% by mass. % Or less, more preferably 20% by mass or less, and particularly preferably 10% by mass or less. It exists in the tendency for the passivation effect to be more fully acquired as the content rate of a silicon compound is 35 mass% or less.

パッシベーション層形成用組成物がケイ素化合物を含有する場合、パッシベーション層形成用組成物中のケイ素原子の含有率は、0.001質量%〜15質量%であることが好ましく、0.01質量%〜10質量%であることがより好ましく、0.05質量%〜5質量%であることがさらに好ましい。   When the composition for forming a passivation layer contains a silicon compound, the content of silicon atoms in the composition for forming a passivation layer is preferably 0.001% by mass to 15% by mass, and 0.01% by mass to It is more preferably 10% by mass, and further preferably 0.05% by mass to 5% by mass.

(樹脂)
パッシベーション層形成用組成物は、樹脂をさらに含有してもよい。パッシベーション層形成用組成物が樹脂を含有することで、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所望の形状で所望の位置に選択的に形成することができる。
(resin)
The composition for forming a passivation layer may further contain a resin. When the composition for forming a passivation layer contains a resin, the shape stability of the composition layer formed by applying the composition for forming a passivation layer on a semiconductor substrate is further improved, and the passivation layer is formed in a desired shape. It can be selectively formed at a desired position.

樹脂の種類は特に制限されない。樹脂は、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ものが好ましい。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種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
本明細書において「(メタ)アクリル」はアクリル及びメタクリルの少なくとも一方を意味し、「(メタ)アクリレート」はアクリレート及びメタクリレートの少なくとも一方を意味する。
The type of resin is not particularly limited. The resin is preferably a resin whose viscosity can be adjusted within a range in which a satisfactory pattern can be formed when the composition for forming a passivation layer is applied onto 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 may be used alone or in combination of two or more.
In this specification, “(meth) acryl” means at least one of acryl and methacryl, and “(meth) acrylate” means at least one of acrylate and methacrylate.

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。   From the viewpoint of storage stability and pattern formation, it is preferable to use a neutral resin having no acidic or basic functional group, from the viewpoint of easily adjusting viscosity and thixotropy even when the content is small. It is more preferable to use a cellulose derivative.

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。樹脂の重量平均分子量は、保存安定性とパターン形成性の観点から、例えば、1,000〜10,000,000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。なお、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。   The molecular weight of these resins is not particularly limited, and is preferably adjusted 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, for example, 1,000 to 10,000,000, more preferably 1,000 to 5,000,000, from the viewpoints of storage stability and pattern formability. . 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).

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に対して、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%であることがさらに好ましく、0.5質量%〜15質量%であることが特に好ましい。   When the composition for forming a passivation layer 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 with respect to 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.

なお、パッシベーション層形成用組成物が水を含有する場合、チキソ性が向上することから、樹脂を含有させなくてもよい。そこで、パッシベーション層形成用組成物が水を含有する場合の、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%以下であることが好ましく、0.2質量%以下であることがより好ましく、0.1質量%以下であることがさらに好ましく、実質的に樹脂を含有しないことが特に好ましい。   In addition, when the composition for formation of a passivation layer contains water, since thixotropy improves, it is not necessary to contain resin. Therefore, when the composition for forming a passivation layer contains water, the content of the resin contained in the composition for forming a passivation layer is preferably 0.5% by mass or less, and 0.2% by mass or less. More preferably, it is more preferably 0.1% by mass or less, and it is particularly preferable that the resin is substantially not contained.

(高沸点材料)
パッシベーション層形成用組成物は、樹脂と共に又は樹脂に代わる材料として、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、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で形状が維持できるよう、高沸点材料は、粘度が高いことが好ましい。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)
The composition for forming a passivation layer may use a high boiling point material 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. Moreover, it is preferable that the high boiling point material has a high viscosity so that the shape can be maintained after the composition for forming a passivation layer is applied to the semiconductor substrate. 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、例えば、「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、半導体基板上に付与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, for example, 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 application on the semiconductor substrate.

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に対して、例えば、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%であることがさらに好ましい。   When the composition for forming a passivation layer contains a high-boiling material, the content of the high-boiling material is preferably, for example, 3% by mass to 95% by mass with respect to the total mass of the composition for forming a passivation layer. More preferably, it is 5 mass%-90 mass%, and it is further more preferable that it is 7 mass%-80 mass%.

(液状媒体)
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傾向にある。
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。液状媒体としては、式(I)化合物、必要に応じて添加される酸化アルミニウム前駆体及び式(III)化合物を溶解して均一な溶液となり得る液状媒体を含むことが好ましく、有機溶剤の少なくとも1種を含むことがより好ましい。本明細書において、液状媒体とは、室温(25℃)において液体の状態の媒体をいい、但し、水を除く。
(Liquid medium)
The composition for forming a passivation layer 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 is further improved, and a more uniform passivation layer tends to be formed.
It does not restrict | limit especially as a liquid medium, It can select suitably as needed. The liquid medium preferably includes a liquid medium capable of dissolving the compound of formula (I), an aluminum oxide precursor added if necessary, and the compound of formula (III) to form a uniform solution, and at least one of the organic solvents. More preferably it contains a seed. In this specification, a liquid medium means a medium in a liquid state at room temperature (25 ° C.), except for water.

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、メチルイソプロピルケトン、メチル−n−ブチルケトン、メチルイソブチルケトン、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、ジイソブチルケトン、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、ジイソプロピルエーテル、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、酢酸イソプロピル、酢酸n−ブチル、酢酸イソブチル、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、酢酸イソアミル、プロピオン酸エチル、プロピオン酸n−ブチル、プロピオン酸イソアミル、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、イソプロパノール、n−ブタノール、イソブタノール、sec−ブタノール、t−ブタノール、n−ペンタノール、イソペンタノール、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、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;クレゾール等のフェノール系溶剤;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種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。   Specific examples of the liquid medium include acetone, methyl ethyl ketone, methyl-n-propyl ketone, methyl isopropyl ketone, methyl n-butyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl n-pentyl ketone, methyl n-hexyl ketone, diethyl ketone, Ketone solvents such as di-n-propyl ketone, diisobutyl ketone, trimethylnonanone, cyclohexanone, cyclopentanone, methylcyclohexanone, 2,4-pentanedione, acetonylacetone; diethyl ether, methyl ethyl ether, methyl-n-propyl Ether, diisopropyl ether, tetrahydrofuran, methyltetrahydrofuran, dioxane, dimethyldioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene Recall 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 Recall 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 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, dip Lopylene 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 Tetrapropylene glycol methyl-n-hexyl A Ether solvents such as tetrapropylene glycol di-n-butyl ether; methyl acetate, ethyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, sec-butyl acetate, n-pentyl acetate, sec-acetate Pentyl, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethylhexyl acetate, 2- (2-butoxyethoxy) ethyl acetate, 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 ether acetate, dipropylene glycol ethyl ether acetate, glycol diacetate, methoxytrie acetate Lenglycol, isoamyl acetate, ethyl propionate, n-butyl propionate, isoamyl propionate, diethyl oxalate, di-n-butyl oxalate, 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 acetate, propylene glycol ethyl ether acetate, propylene glycol propyl ether acetate, γ-butyrolactone, γ- Ester solvents such as valerolactone; acetonitrile, N-methylpyrrolidinone, N-ethylpyrrolidinone, Nn-propylpyrrolidinone Aprotic polar solvents such as N, Nn-butylpyrrolidinone, Nn-hexylpyrrolidinone, N-cyclohexylpyrrolidinone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethylsulfoxide; methylene chloride, chloroform, Hydrophobic organic solvents such as dichloroethane, benzene, toluene, xylene, hexane, octane, ethylbenzene, 2-ethylhexanoic acid; methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, t-butanol N-pentanol, isopentanol, 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 solvents such as alcohol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, benzyl alcohol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol; Phenol solvents; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene 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 monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, Examples include glycol monoether solvents such as dipropylene glycol monoethyl ether and tripropylene glycol monomethyl ether; terpene solvents such as terpinene, terpineol, myrcene, alloocimene, limonene, dipentene, pinene, carvone, oximene, and ferrandolene. These liquid media may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

中でも液状媒体は、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, and is selected from the group consisting of a terpene solvent, from the viewpoint of impartability to a semiconductor substrate and pattern formation. More preferably, at least one kind is included.

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、パッシベーション層形成用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に対して、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 rate of the liquid medium may be 5% by mass to 98% by mass with respect to the total mass of the composition for forming a passivation layer, from the viewpoint of impartability of the composition for forming a passivation layer and pattern forming properties. Preferably, it is 10 mass%-95 mass%.

(酸性化合物及び塩基性化合物)
特定パッシベーション層形成用組成物は、酸性化合物及び塩基性化合物の少なくとも一方をさらに含有してもよい。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は、酸性化合物又は塩基性化合物の含有率は、例えば、パッシベーション層形成用組成物の総質量に対して、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。
(Acid compounds and basic compounds)
The specific passivation layer forming composition may further contain at least one of an acidic compound and 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, for example, relative to the total mass of the composition for forming a passivation layer Each of them is preferably 1% by mass or less, and more preferably 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; 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.

(その他の金属化合物)
特定パッシベーション層形成用組成物は、式(I)化合物、必要に応じて含まれる酸化アルミニウム前駆体、式(III)化合物、及びケイ素化合物に加えて、Bi、Al、Nb、Ta、V、Y、及びHf以外の金属元素を含むその他の金属化合物をさらに含有していてもよい。その他の金属化合物としては、例えば、Bi、Al、Nb、Ta、V、Y、及びHf以外の金属元素を含む金属アルコキシド、キレート錯体等の金属錯体、及び有機金属化合物が挙げられる。その他の金属化合物は、1種を単独で用いても2種以上を併用してもよい。特定パッシベーション層形成用組成物がその他の金属化合物を含有することで、より大きな負の固定電荷を発現するようになり、さらにパッシベーション効果を向上させることができる傾向にある。また、その他の金属化合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)すると、屈折率の大きな複合酸化物を生成することが可能になる傾向がある。屈折率の大きな複合酸化物をパッシベーション層とする太陽電池素子を作成した場合、パッシベーション層と半導体基板との界面で、太陽光が裏面に抜けずに再入射して発電性能が向上する傾向がある。
(Other metal compounds)
The specific passivation layer-forming composition comprises Bi, Al, Nb, Ta, V, Y in addition to the compound of formula (I), an aluminum oxide precursor contained as necessary, a compound of formula (III), and a silicon compound. , And other metal compounds containing metal elements other than Hf may be further contained. Examples of other metal compounds include metal alkoxides containing metal elements other than Bi, Al, Nb, Ta, V, Y, and Hf, metal complexes such as chelate complexes, and organometallic compounds. Another metal compound may be used individually by 1 type, or may use 2 or more types together. When the composition for forming a specific passivation layer contains another metal compound, a larger negative fixed charge is developed, and the passivation effect tends to be further improved. Moreover, when the composition for forming a passivation layer containing another metal compound is heat-treated (fired), a composite oxide having a large refractive index tends to be generated. When a solar cell element using a composite oxide having a large refractive index as a passivation layer is created, sunlight tends to re-enter the back surface of the passivation layer and the semiconductor substrate without improving the power generation performance. .

その他の金属化合物は、式(I)化合物、必要に応じて含まれる酸化アルミニウム前駆体、式(III)化合物及びケイ素化合物の反応性の観点から、金属アルコキシドを含むことが好ましい。金属アルコキシドは、金属の原子とアルコールとが反応して得られた化合物であれば特に制限されない。金属アルコキシドの具体例としては、下記一般式(VI)で表される化合物が挙げられる。
(OR) (VI)
The other metal compound preferably contains a metal alkoxide from the viewpoint of the reactivity of the compound of formula (I), the aluminum oxide precursor contained as necessary, the compound of formula (III) and the silicon compound. The metal alkoxide is not particularly limited as long as it is a compound obtained by reacting a metal atom with an alcohol. Specific examples of the metal alkoxide include compounds represented by the following general formula (VI).
M 2 (OR 9 ) t (VI)

上記一般式(VI)において、Mは1〜7の価数を有する金属元素(但し、Bi、Al、Nb、Ta、V、Y、及びHfを除く)を表す。具体的に、Mとしては、Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ti、B、Zr、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、及びPbからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素が挙げられる。このうち、太陽電池素子を構成した場合の発電性能の観点から、Mは、Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、La、Ti、B、Zr、Mo、Co、Zn、及びPbからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素であることが好ましく、Ti及びZrからなる群より選択される少なくとも1種の金属元素であることがより好ましく、Zrがさらに好ましい。 In the general formula (VI), M 2 represents a metal element having a valence of 1 to 7 (excluding Bi, Al, Nb, Ta, V, Y, and Hf). Specifically, as the M 2, Li, Na, K , Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ti, B, Zr, Cr, Mo, W, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Zn, and Examples thereof include at least one metal element selected from the group consisting of Pb. Among these, from the viewpoint of power generation performance when a solar cell element is configured, M 2 is Li, Na, K, Mg, Ca, Sr, Ba, La, Ti, B, Zr, Mo, Co, Zn, and It is preferably at least one metal element selected from the group consisting of Pb, more preferably at least one metal element selected from the group consisting of Ti and Zr, and even more preferably Zr.

上記一般式(VI)において、Rは炭素数1〜6の飽和若しくは不飽和の炭化水素基、又は炭素数1〜6のアルコキシ基で置換された炭素数1〜6の炭化水素基を表す。tはMの価数を表す。 In the above general formula (VI), R 9 represents a saturated or unsaturated hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms, or a hydrocarbon group having 1 to 6 carbon atoms substituted with an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms. . t represents the valence of M 2.

上記一般式(VI)においてRで表される基としては、上記一般式(V)においてR8Bで表される基と同様の基が挙げられる。 Examples of the group represented by R 9 in the general formula (VI) include the same groups as those represented by R 8B in the general formula (V).

特定パッシベーション層形成用組成物は、式(I)化合物と、必要に応じて含まれる、酸化アルミニウム前駆体、式(III)化合物、ケイ素化合物、及びその他の金属化合物の少なくともいずれか1つとの反応物を含んでもよい。このような反応物を得るために、特定パッシベーション層形成用組成物に、水を添加してもよい。例えば、必要に応じて含まれる、酸化アルミニウム前駆体、式(III)化合物、ケイ素化合物及びその他の金属化合物が、それぞれアルコキシドの場合、水を添加することで加水分解が進行し、チキソ性が高まり、パッシベーション層形成用組成物の印刷性を向上させることができる。   The composition for forming a specific passivation layer comprises a reaction between a compound of formula (I) and at least one of an aluminum oxide precursor, a compound of formula (III), a silicon compound, and another metal compound, which is included as necessary. You may include things. In order to obtain such a reactant, water may be added to the specific passivation layer forming composition. For example, when the aluminum oxide precursor, the compound of formula (III), the silicon compound and other metal compounds, which are included as required, are alkoxides, hydrolysis proceeds by adding water, and thixotropy increases. The printability of the composition for forming a passivation layer can be improved.

(その他の成分)
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さらに含んでもよい。
その他の成分としては、例えば、チキソ剤(水、式(I)化合物の加水分解物、酸化アルミニウム前駆体の加水分解物及び式(III)化合物の加水分解物を除く)、濡れ性向上剤、レベリング剤、界面活性剤、可塑剤、充填剤、消泡剤、安定剤、酸化防止剤、及び香料が挙げられる。
パッシベーション層形成用組成物がその他の成分を含有する場合、その他の成分の含有量は特に制限されず、パッシベーション層形成用組成物の総量100質量部に対して、例えば、各成分をそれぞれ0.01質量部〜20質量部程度で使用してもよい。その他の成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
(Other ingredients)
The composition for forming a passivation layer may further contain other components usually used in the field as necessary, in addition to the components described above.
Other components include, for example, thixotropic agents (excluding water, hydrolyzate of compound of formula (I), hydrolyzate of aluminum oxide precursor and hydrolyzate of compound of formula (III)), wettability improver, Examples include leveling agents, surfactants, plasticizers, fillers, antifoaming agents, stabilizers, antioxidants, and perfumes.
When the composition for forming a passivation layer contains other components, the content of the other components is not particularly limited. For example, each component may be added in an amount of 0.1% relative to 100 parts by mass of the total composition for forming a passivation layer. You may use by about 01 mass part-20 mass parts. Other components may be used individually by 1 type, and may use 2 or more types together.

また、その他の成分としては、少なくとも1種のチキソ剤を含むことが好ましい。少なくとも1種のチキソ剤を含むことで、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組成物層が形成された領域に、所望の形状で所望の位置に選択的に形成することができる。   Further, as other components, it is preferable to include at least one thixotropic agent. By including at least one kind of thixotropic agent, the shape stability of the composition layer formed by applying the composition for forming a passivation layer on a semiconductor substrate was further improved, and the composition layer was formed as a passivation layer. The region can be selectively formed at a desired position in a desired shape.

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。ポリアルキレングリコール化合物の具体例としては、下記一般式(VII)で表される化合物が挙げられる。   Examples of thixotropic agents include fatty acid amides, polyalkylene glycol compounds, organic fillers, and inorganic fillers. Specific examples of the polyalkylene glycol compound include compounds represented by the following general formula (VII).

10−(O−R11−O−R12 ・・・(VII) R < 10 > -(O-R < 11 > ) n- O-R < 12 > ... (VII)

一般式(VII)中、R10及びR12はそれぞれ独立に水素原子又はアルキル基を示し、R11はアルキレン基を示す。nは3以上の任意の整数である。なお、複数存在する(O−R11)におけるR11は同一であっても異なっていてもよい。 In general formula (VII), R 10 and R 12 each independently represent a hydrogen atom or an alkyl group, and R 11 represents an alkylene group. n is an arbitrary integer of 3 or more. Incidentally, R 11 may be different even with the same in the presence of a plurality of (O-R 11).

脂肪酸アミドの具体例としては、下記一般式(VIII)、(IX)、(X)及び(XI)で表される化合物が挙げられる。   Specific examples of the fatty acid amide include compounds represented by the following general formulas (VIII), (IX), (X) and (XI).

13CONH・・・・(VIII)
13CONH−R14−NHCOR13・・・・(IX)
13NHCO−R14−CONHR13・・・・(X)
13CONH−R14−N(R15・・・・(XI)
R 13 CONH 2 ... (VIII)
R 13 CONH—R 14 —NHCOR 13 ... (IX)
R 13 NHCO—R 14 —CONHR 13 ... (X)
R 13 CONH—R 14 —N (R 15 ) 2 ... (XI)

一般式(VIII)、(IX)、(X)及び(XI)中、R13及びR15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、R14は炭素数1〜10のアルキレン基を示す。R13及びR15は同一であっても異なっていてもよい。 In the general formulas (VIII), (IX), (X) and (XI), R 13 and R 15 each independently represent an alkyl group or alkenyl group having 1 to 30 carbon atoms, and R 14 represents 1 to 10 carbon atoms. Represents an alkylene group. R 13 and R 15 may be the same or different.

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.

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。
本実施形態において、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 this embodiment, the volume average particle diameter of the filler can be measured by a laser diffraction scattering method.

(物性値)
特定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、特定パッシベーション層形成用組成物の粘度は、0.01Pa・s〜10000Pa・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、特定パッシベーション層形成用組成物の粘度は、0.1Pa・s〜1000Pa・sとすることが好ましい。
なお、本明細書において、粘度は、回転式せん断粘度計を用いて、25℃、せん断速度1.0s−1の条件で測定される。
(Physical property value)
The viscosity of the composition for forming a specific passivation layer 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 specific passivation layer can be 0.01 Pa · s to 10000 Pa · s. Especially, it is preferable that the viscosity of the composition for specific passivation layer formation shall be 0.1 Pa.s-1000 Pa.s from a viewpoint of pattern formation.
In the present specification, the viscosity is measured using a rotary shear viscometer under conditions of 25 ° C. and a shear rate of 1.0 s −1 .

特定パッシベーション層形成用組成物のせん断粘度は特に制限されず、特定パッシベーション層形成用組成物がチキソ性を有していることが好ましい。中でも、パターン形成性の観点から、せん断速度1.0s−1におけるせん断粘度ηを、せん断速度10s−1におけるせん断粘度ηで除して算出されるチキソ比(η/η)が、例えば、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。
また、特定パッシベーション層形成用組成物が樹脂の代わりに高沸点材料を含有する場合、パターン形成性の観点から、せん断速度1.0s−1におけるせん断粘度ηを、せん断速度1000s−1におけるせん断粘度ηで除して算出されるチキソ比(η/η)が、例えば、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。
なお、本明細書において、せん断粘度は、コーンプレート(直径50mm、コーン角1°)を装着した回転式のせん断粘度計を用いて、温度25℃で測定される。
The shear viscosity of the composition for forming a specific passivation layer is not particularly limited, and the composition for forming a specific passivation layer preferably has thixotropy. Among them, from the viewpoint of pattern formability, shear viscosity eta 1 at a shear rate of 1.0 s -1, thixotropic index is calculated by dividing the shear viscosity eta 2 at a shear rate of 10s -1 (η 1 / η 2 ) is For example, it is preferably 1.05 to 100, and more preferably 1.1 to 50.
Also, if a particular passivation layer forming composition containing high-boiling material in place of the resin, from the viewpoint of pattern formability, shear viscosity eta 1 at a shear rate of 1.0 s -1, shear at a shear rate of 1000 s -1 The thixo ratio (η 1 / η 3 ) calculated by dividing by the viscosity η 3 is, for example, preferably 1.05 to 100, and more preferably 1.1 to 50.
In this specification, the shear viscosity is measured at a temperature of 25 ° C. using a rotary shear viscometer equipped with a cone plate (diameter 50 mm, cone angle 1 °).

(特定パッシベーション層形成用組成物の調製方法)
特定パッシベーション層形成用組成物の調製方法は特に制限されない。例えば、式(I)化合物と、必要に応じて含まれる水、酸化アルミニウム前駆体、式(III)化合物、ケイ素化合物、樹脂、液状媒体等の他の成分とを、通常用いられる混合方法で混合することで調製することができる。また、樹脂を液状媒体に溶解した後、これと式(I)化合物等とを混合することで、特定パッシベーション層形成用組成物を調製してもよい。
(Method for preparing composition for forming specific passivation layer)
The method for preparing the composition for forming the specific passivation layer is not particularly limited. For example, the compound of the formula (I) and other components such as water, an aluminum oxide precursor, a compound of the formula (III), a silicon compound, a resin, a liquid medium, etc., contained as necessary are mixed by a commonly used mixing method. Can be prepared. Moreover, after dissolving resin in a liquid medium, you may prepare the composition for specific passivation layer formation by mixing this, a compound (I), etc.

さらに、特定アルミニウム化合物は、アルミニウムアルコキシドと、アルミニウムとキレートを形成可能な化合物とを混合して調製してもよい。その際、適宜液状媒体を用いてもよく、加熱処理を行ってもよい。このようにして調製した特定アルミニウム化合物と、式(I)化合物と、必要に応じて、式(III)化合物、ケイ素化合物、樹脂等を含む溶液とを混合して、特定パッシベーション層形成用組成物を調製してもよい。   Furthermore, the specific aluminum compound may be prepared by mixing an aluminum alkoxide and a compound capable of forming a chelate with aluminum. At that time, a liquid medium may be used as appropriate, and heat treatment may be performed. A composition for forming a specific passivation layer is prepared by mixing the specific aluminum compound thus prepared, the compound of formula (I), and, if necessary, a solution containing the compound of formula (III), a silicon compound, a resin and the like. May be prepared.

なお、特定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、示差熱−熱重量同時測定装置(TG/DTA)等の熱分析、核磁気共鳴(NMR)、赤外分光法(IR)等のスペクトル分析、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、ゲル浸透クロマトグラフィー(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。   In addition, the component contained in the composition for specific passivation layer formation, and content of each component are thermal analysis, such as a differential thermal-thermogravimetry simultaneous measurement apparatus (TG / DTA), nuclear magnetic resonance (NMR), infrared. It can be confirmed using spectral analysis such as spectroscopy (IR), chromatographic analysis such as high performance liquid chromatography (HPLC), gel permeation chromatography (GPC) and the like.

<パッシベーション層付半導体基板の製造方法>
本実施形態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、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、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、前記パッシベーション層上に窒化ケイ素膜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は、必要に応じてその他の工程をさらに有していてもよい。
パッシベーション層形成用組成物としては、前述の特定パッシベーション層形成用組成物が好ましい。特定パッシベーション層形成用組成物を用いることで、緻密性が高く、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、所望の形状に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 manufacturing a semiconductor substrate with a passivation layer according to this embodiment includes a step of forming a composition layer by applying a composition for forming a passivation layer to at least a part of at least one surface of the semiconductor substrate, A step of forming a passivation layer by heat treatment (firing), and a step of forming a silicon nitride film on the passivation layer.
The manufacturing method of the semiconductor substrate with a passivation layer may further include other steps as necessary.
As the composition for forming a passivation layer, the above-mentioned composition for forming a specific passivation layer is preferable. By using the composition for forming a specific passivation layer, a passivation layer having a high density and an excellent passivation effect can be formed in a desired shape by a simple method.

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、前述のパッシベーション層付半導体基板で説明したものを用いることができる。   As the semiconductor substrate to which the composition for forming a passivation layer is applied, those described in the above-described semiconductor substrate with a passivation layer can be used.

パッシベーション層付半導体基板の製造方法は、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さらに有することが好ましい。すなわち、半導体基板上に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、半導体基板の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傾向にある。
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洗浄等を例示することができる。例えば、アンモニア水と過酸化水素水との混合溶液に半導体基板を浸漬し、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、半導体基板を洗浄することできる。洗浄時間は、例えば、10秒間〜10分間であることが好ましく、30秒間〜5分間であることがより好ましい。
It is preferable that the manufacturing method of the semiconductor substrate with a passivation layer further has the process of providing alkaline aqueous solution on a semiconductor substrate before the process of forming a composition layer. That is, it is preferable to wash the surface of the semiconductor substrate with an alkaline aqueous solution before applying the composition for forming a passivation layer 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 tends to be further improved.
As a method for cleaning with an alkaline aqueous solution, generally known RCA cleaning and the like can be exemplified. For example, the semiconductor substrate can be cleaned by immersing the semiconductor substrate in a mixed solution of ammonia water and hydrogen peroxide water and treating at 60 ° C. to 80 ° C. to remove organic substances and particles. The washing time is preferably, for example, 10 seconds to 10 minutes, and more preferably 30 seconds to 5 minutes.

半導体基板上に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は特に制限されない。例えば、公知の付与方法を用いて、半導体基板上に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、例えば、浸漬法、印刷法、スピンコート法、ディスペンサー法、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、及びインクジェット法を挙げることができる。これらの中でも、パターン形成性の観点から、スクリーン印刷法等の印刷法及びインクジェット法が好ましく、スクリーン印刷法がより好ましい。   The method for forming the composition layer by applying the composition for forming a passivation layer on the semiconductor substrate is not particularly limited. For example, the method of providing the composition for forming a passivation layer on a semiconductor substrate can be mentioned using a known application method. Specific examples include an immersion method, a printing method, a spin coating method, a dispenser method, a brush coating method, a spray method, a doctor blade method, a roll coating method, and an ink jet method. Among these, from the viewpoint of pattern formation, a printing method such as a screen printing method and an ink jet method are preferable, and a screen printing method is more preferable.

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、後述する所望の厚みとなるように適宜調整することができる。例えば、パッシベーション層形成用組成物の液状媒体含有率を調整することによって、パッシベーション層の平均厚みの調整が可能である。液状媒体含有率を高くすることで、パッシベーション層の平均厚みが薄くなる傾向にある。液状媒体含有率を低くすることで、パッシベーション層の平均厚みが厚くなる傾向にある。
また、スクリーン印刷法によりパッシベーション層形成用組成物を付与する場合、スクリーン版のメッシュ数、線径、紗厚、オープニング等を変更することによって膜厚調整することが可能である。さらに、パッシベーション層形成用組成物の液状媒体含有率及び形成方法の両方を調整して、膜厚調整することもできる。
The application amount of the composition for forming a passivation layer 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 be a desired thickness described later. For example, the average thickness of the passivation layer can be adjusted by adjusting the liquid medium content of the composition for forming a passivation layer. By increasing the liquid medium content, the average thickness of the passivation layer tends to be reduced. By reducing the liquid medium content, the average thickness of the passivation layer tends to increase.
In addition, when the composition for forming a passivation layer is applied by screen printing, it is possible to adjust the film thickness by changing the number of meshes, the wire diameter, the thickness, the opening, etc. of the screen plate. Furthermore, the film thickness can be adjusted by adjusting both the liquid medium content and the forming method of the composition for forming a passivation layer.

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、組成物層に由来する熱処理物(焼成物)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。   A passivation layer can be formed on a semiconductor substrate by heat-treating (baking) the composition layer formed with the composition for forming a passivation layer to form a heat-treated product (baked product) derived from the composition layer. it can.

パッシベーション層形成用組成物として前述の特定パッシベーション層形成用組成物を用いる場合、組成物層の熱処理(焼成)条件としては、例えば、組成物層に含まれる式(I)化合物、必要に応じて含まれる、酸化アルミニウム前駆体、式(III)化合物等をその熱処理物(焼成物)である酸化ビスマス(Bi)、酸化アルミニウム(Al)等に変換可能な条件が挙げられる。 When the above-mentioned composition for forming a specific passivation layer is used as the composition for forming a passivation layer, the heat treatment (firing) conditions of the composition layer include, for example, the compound of formula (I) contained in the composition layer, if necessary Examples of the conditions include the aluminum oxide precursor, the compound of formula (III), and the like that can be converted into bismuth oxide (Bi 2 O 3 ), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and the like that are heat-treated products (baked products). .

中でも、パッシベーション層形成用組成物が酸化アルミニウム前駆体を含有する場合、特定の結晶構造を持たないアモルファス状のAlを含む層を形成可能な熱処理(焼成)条件であることが好ましい。パッシベーション層がアモルファス状のAlを含む層で構成されることで、パッシベーション層により効果的に負電荷を持たせることができ、より優れたパッシベーション効果を得ることができる。 Especially, when the composition for forming a passivation layer contains an aluminum oxide precursor, it is preferable that the heat treatment (firing) conditions are such that a layer containing amorphous Al 2 O 3 having no specific crystal structure can be formed. When the passivation layer is composed of a layer containing amorphous Al 2 O 3 , the passivation layer can effectively have a negative charge, and a more excellent passivation effect can be obtained.

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観点からは、熱処理(焼成)温度は、例えば、300℃〜900℃であることが好ましく、400℃〜900℃であることが好ましく、450℃〜800℃であることがさらに好ましい。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。熱処理(焼成)時間は、例えば、30秒〜10時間であることが好ましく、1分〜5時間であることがより好ましい。   From the viewpoint of effectively giving a fixed charge to the passivation layer and obtaining a more excellent passivation effect, the heat treatment (firing) temperature is preferably 300 ° C. to 900 ° C., for example, 400 ° C. to 900 ° C. Is preferable, and it is more preferable that it is 450 to 800 degreeC. The heat treatment (firing) time can be appropriately selected according to the heat treatment (firing) temperature and the like. The heat treatment (firing) time is, for example, preferably 30 seconds to 10 hours, and more preferably 1 minute to 5 hours.

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、パッシベーション層の平均厚みは、500nm以下とすることができ、1nm〜500nmであることが好ましく、5nm〜300nmであることがより好ましく、10nm〜250nmであることがさらに好ましく、15nm〜200nmであることが特に好ましい。   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 average thickness of the passivation layer can be 500 nm or less, preferably 1 nm to 500 nm, more preferably 5 nm to 300 nm, still more preferably 10 nm to 250 nm, and more preferably 15 nm to 200 nm. It is particularly preferred.

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半導体基板に付与して組成物層を形成した後、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、組成物層を乾燥処理する工程をさら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、より厚みの揃ったパッシベーション層が形成される傾向にある。   A method for manufacturing a semiconductor substrate with a passivation layer is obtained by applying a composition for forming a passivation layer to a semiconductor substrate to form a composition layer, and then forming the composition layer before the step of forming the passivation layer by heat treatment (firing). You may have further the process of drying. By having a process of drying the composition layer, a passivation layer having a more uniform thickness tends to 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有され得る水及び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℃〜600℃で5秒間〜60分間の加熱処理とすることができ、40℃〜450℃で30秒間〜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。   The step of drying the composition layer is not particularly limited as long as at least a part of water and the liquid medium that can be contained in the composition for forming a passivation layer can be removed. The drying treatment can be, for example, a heat treatment at 30 ° C. to 600 ° C. for 5 seconds to 60 minutes, and is preferably a heat treatment at 40 ° C. to 450 ° C. for 30 seconds 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有する場合、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形成される組成物層を脱脂処理する工程をさら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。   In the case where the composition for forming a passivation layer contains a resin, the method for producing a semiconductor substrate with a passivation layer includes the step of forming a passivation layer by applying a composition for forming a passivation layer and then forming a passivation layer by heat treatment (firing). You may further have the process of degreasing the composition layer formed from the composition for layer formation. 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有され得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、30℃〜600℃で5秒間〜60分間の加熱処理とすることができ、40℃〜450℃で30秒間〜40分間の加熱処理であることが好ましい。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 a part of the resin that can be contained in the composition for forming a passivation layer can be removed. The degreasing treatment can be, for example, a heat treatment at 30 ° C. to 600 ° C. for 5 seconds to 60 minutes, and is preferably a heat treatment at 40 ° C. to 450 ° C. for 30 seconds to 40 minutes. The degreasing treatment is preferably performed in the presence of oxygen, and more preferably performed in the atmosphere.

また、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後に、パッシベーション層上に窒化ケイ素膜を形成する工程を有する。
窒化ケイ素膜を形成する方法は特に制限されず、プラズマCVD(PECVD)等の公知の方法を用いることができる。
The method for manufacturing a semiconductor substrate with a passivation layer includes a step of forming a silicon nitride film on the passivation layer after a step of forming the passivation layer by heat treatment (firing) after applying the composition for forming a passivation layer. .
The method for forming the silicon nitride film is not particularly limited, and a known method such as plasma CVD (PECVD) can be used.

プラズマCVD法では、プラズマ反応室内にパッシベーション層を形成された半導体基板を配置し、反応室内を窒化ケイ素膜形成ガス雰囲気とし、放電を行うことにより半導体基板におけるパッシベーション層の表面に窒化ケイ素膜を成長させる。プラズマCVD法には、高周波プラズマCVD法、マイクロ波プラズマCVD法、直流プラズマCVD法等があり、特に限定されない。
窒化ケイ素膜形成ガスは、雰囲気ガスと、膜化原料ガスとしての反応ガスとを含む。雰囲気ガスとしては、水素(H)、アルゴン(Ar)等の一般的な雰囲気ガスを用いることができる。反応ガスは、珪素化合物ガス及び窒素化合物ガスを含む。珪素化合物ガスとしては、水素化ケイ素(シラン)、四塩化珪素(SiCl)、四フッ化珪素(SiF)、トリクロルシリコン(SiHCl)、テトラメチルシリコン(TMS、Si(CH等を用いる。また、窒素化合物ガスとしては、窒素ガス、アンモニア等を用いる。
In the plasma CVD method, a semiconductor substrate on which a passivation layer is formed is placed in a plasma reaction chamber, a silicon nitride film forming gas atmosphere is placed in the reaction chamber, and a silicon nitride film is grown on the surface of the passivation layer in the semiconductor substrate by discharging. Let The plasma CVD method includes a high frequency plasma CVD method, a microwave plasma CVD method, a direct current plasma CVD method, and the like, and is not particularly limited.
The silicon nitride film forming gas includes an atmospheric gas and a reaction gas as a film forming raw material gas. As the atmospheric gas, a general atmospheric gas such as hydrogen (H 2 ) or argon (Ar) can be used. The reaction gas includes a silicon compound gas and a nitrogen compound gas. Examples of the silicon compound gas include silicon hydride (silane), silicon tetrachloride (SiCl 4 ), silicon tetrafluoride (SiF 4 ), trichlorosilicon (SiHCl 3 ), tetramethyl silicon (TMS, Si (CH 3 ) 4, and the like. In addition, nitrogen gas, ammonia, or the like is used as the nitrogen compound gas.

パッシベーション層上に形成される窒化ケイ素膜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。窒化ケイ素膜の平均厚みは、例えば、500nm以下であることが好ましく、10nm〜400nmであることがより好ましく、15nm〜300nmであることがさらに好ましく、20nm〜250nmであることが特に好ましい。
窒化ケイ素膜の平均厚みは、パッシベーション層と同様にして算出される。
The thickness of the silicon nitride film formed on the passivation layer is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. The average thickness of the silicon nitride film is, for example, preferably 500 nm or less, more preferably 10 nm to 400 nm, still more preferably 15 nm to 300 nm, and particularly preferably 20 nm to 250 nm.
The average thickness of the silicon nitride film is calculated in the same manner as the passivation layer.

パッシベーション層及び窒化ケイ素膜の合計の平均厚みは、25nm〜800nmであることが好ましく、50nm〜600nmであることがより好ましく、75nm〜500nmであることがさらに好ましい。
パッシベーション層の平均厚みと窒化ケイ素膜の平均厚みとの比率(パッシベーション層/窒化ケイ素膜)は、0.01〜100であることが好ましく、0.02〜50であることがより好ましく、0.05〜10であることがさらに好ましい。
The total average thickness of the passivation layer and the silicon nitride film is preferably 25 nm to 800 nm, more preferably 50 nm to 600 nm, and even more preferably 75 nm to 500 nm.
The ratio of the average thickness of the passivation layer to the average thickness of the silicon nitride film (passivation layer / silicon nitride film) is preferably 0.01 to 100, more preferably 0.02 to 50, and More preferably, it is 05-10.

<太陽電池素子>
本実施形態の太陽電池素子は、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、Biを含有するパッシベーション層と、前記パッシベーション層上に設けられる窒化ケイ素膜と、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、を有し、前記パッシベーション層及び前記窒化ケイ素膜の合計の平均厚みが10nm〜1000nmである。太陽電池素子は、必要に応じてその他の構成要素をさらに有していてもよい。
本実施形態の太陽電池素子は、Biを含むパッシベーション層を有することで、発電性能に優れる。
<Solar cell element>
The solar cell element of the present embodiment includes a semiconductor substrate having a pn junction formed by pn junction of a p-type layer and an n-type layer, and at least part of at least one surface of the semiconductor substrate, and contains Bi A passivation layer, a silicon nitride film provided on the passivation layer, and an electrode disposed on at least one of the p-type layer and the n-type layer, and the passivation layer and the silicon nitride The total average thickness of the film is 10 nm to 1000 nm. The solar cell element may further include other components as necessary.
The solar cell element of this embodiment is excellent in power generation performance by having a passivation layer containing Bi.

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。半導体基板としては、前述のパッシベーション層付半導体基板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。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、発電性能の観点からp型層であることが好ましい。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。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受光面であることが好ましい。 It does not restrict | limit especially as a semiconductor substrate, According to the objective, it can select suitably from what is normally used. As a semiconductor substrate, what was demonstrated by the semiconductor substrate with a passivation layer mentioned above can be used, and what can be used conveniently is also the same. The surface of the semiconductor substrate on which the passivation layer is provided may be a p-type layer or an n-type layer. Among these, a p-type layer is preferable from the viewpoint of power generation performance. 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 a thing. The surface of the semiconductor substrate on which the passivation layer is provided is preferably a light receiving surface in the solar cell element.

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。半導体基板の平均厚みは、例えば、50μm〜1000μmとすることができ、75μm〜750μmであることが好ましい。   The thickness in particular of a semiconductor substrate is not restrict | limited, According to the objective, it can select suitably. The average thickness of the semiconductor substrate can be, for example, 50 μm to 1000 μm, and preferably 75 μm to 750 μm.

また、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。パッシベーション層の平均厚みは、例えば、500nm以下とすることができ、1nm〜500nmであることが好ましく、5nm〜300nmであることがより好ましく、10nm〜250nmであることがさらに好ましく、15nm〜200nmであることが特に好ましい。   Further, the thickness of the passivation layer formed on the semiconductor substrate is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. The average thickness of the passivation layer can be, for example, 500 nm or less, preferably 1 nm to 500 nm, more preferably 5 nm to 300 nm, still more preferably 10 nm to 250 nm, and more preferably 15 nm to 200 nm. It is particularly preferred.

本実施形態の太陽電池素子は、パッシベーション層上に窒化ケイ素膜を有する。窒化ケイ素膜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。窒化ケイ素膜の平均厚みは、例えば、500nm以下であることが好ましく、10nm〜400nmであることがより好ましく、15nm〜300nmであることがさらに好ましく、20nm〜250nmであることが特に好ましい。   The solar cell element of this embodiment has a silicon nitride film on the passivation layer. The thickness of the silicon nitride film is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. The average thickness of the silicon nitride film is, for example, preferably 500 nm or less, more preferably 10 nm to 400 nm, still more preferably 15 nm to 300 nm, and particularly preferably 20 nm to 250 nm.

パッシベーション層及び窒化ケイ素膜の合計の平均厚みは10nm〜1000nmとされ、25nm〜800nmであることが好ましく、50nm〜600nmであることがより好ましく、75nm〜500nmであることがさらに好ましい。
パッシベーション層の平均厚みと窒化ケイ素膜の平均厚みとの比率(パッシベーション層/窒化ケイ素膜)は、0.01〜100であることが好ましく、0.02〜50であることがより好ましく、0.05〜10であることがさらに好ましい。
The total average thickness of the passivation layer and the silicon nitride film is 10 nm to 1000 nm, preferably 25 nm to 800 nm, more preferably 50 nm to 600 nm, and still more preferably 75 nm to 500 nm.
The ratio of the average thickness of the passivation layer to the average thickness of the silicon nitride film (passivation layer / silicon nitride film) is preferably 0.01 to 100, more preferably 0.02 to 50, and More preferably, it is 05-10.

太陽電池素子の形状及び大きさは特に制限されない。太陽電池素子の形状及び大きさは、例えば、一辺が125mm〜156mmの正方形であることが好ましい。   The shape and size of the solar cell element are not particularly limited. The shape and size of the solar cell element is preferably a square having a side of 125 mm to 156 mm, for example.

<太陽電池素子の製造方法>
本実施形態の太陽電池素子の製造方法は、p型層及びn型層が接合されてなる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、本実施形態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、前記パッシベーション層上に窒化ケイ素膜を形成する工程と、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。そして、パッシベーション層及び窒化ケイ素膜の合計の平均厚みが10nm〜1000nmとされる。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さらに有していてもよい。
<Method for producing solar cell element>
The method for manufacturing a solar cell element of this embodiment is for forming a passivation layer of this embodiment on at least a part of at least one surface of a semiconductor substrate having a pn junction part formed by joining a p-type layer and an n-type layer. Applying a composition to form a composition layer, heat-treating (sintering) the composition layer to form a passivation layer, forming a silicon nitride film on the passivation layer, and disposing an electrode on at least one of the p-type layer and the n-type layer. And the total average thickness of a passivation layer and a silicon nitride film shall be 10 nm-1000 nm. The method for manufacturing a solar cell element may further include other steps as necessary.

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であってもよく、窒化ケイ素膜を形成する工程の後であってもよい。   The step of disposing the electrode on at least one of the p-type layer and the n-type layer may be before the step of forming the passivation layer by heat treatment (firing) after applying the composition for forming a passivation layer. It may be after the step of forming the silicon nitride film.

パッシベーション層形成用組成物としては、前述の特定パッシベーション層形成用組成物が好ましい。特定パッシベーション層形成用組成物を用いることで、緻密性が高く、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、発電性能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。また、特定パッシベーション層形成用組成物を用いることで、電極が形成された半導体基板上に所望の形状となるようにパッシベーション層を形成することができ、太陽電池素子の生産性に優れる。   As the composition for forming a passivation layer, the above-mentioned composition for forming a specific passivation layer is preferable. By using the composition for forming a specific passivation layer, a solar cell element having a high density and a passivation layer having an excellent passivation effect and having excellent power generation performance can be produced by a simple method. Moreover, by using the composition for forming a specific passivation layer, the passivation layer can be formed on the semiconductor substrate on which the electrode is formed so as to have a desired shape, and the productivity of the solar cell element is excellent.

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.

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。発電性能の観点から、半導体基板の面は、p型層であることが好ましい。
特定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、前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 on which the passivation layer is provided may be a p-type layer or an n-type layer. From the viewpoint of power generation performance, the surface of the semiconductor substrate is preferably a p-type layer.
The details of the method for forming a passivation layer using the composition for forming a specific passivation layer 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.

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。パッシベーション層の平均厚みは、例えば、500nm以下とすることができ、1nm〜500nmであることが好ましく、5nm〜300nmであることがより好ましく、10nm〜250nmであることがさらに好ましく、15nm〜200nmであることが特に好ましい。   The thickness of the passivation layer formed on the semiconductor substrate is not particularly limited and can be appropriately selected depending on the purpose. The average thickness of the passivation layer can be, for example, 500 nm or less, preferably 1 nm to 500 nm, more preferably 5 nm to 300 nm, still more preferably 10 nm to 250 nm, and more preferably 15 nm to 200 nm. It is particularly preferred.

本実施形態の太陽電池素子の製造方法は、パッシベーション層上に窒化ケイ素膜を形成する工程を有する。窒化ケイ素膜を形成する方法は特に制限されず、プラズマCVD(PECVD)等の公知の方法を用いることができ、その詳細は上述のとおりである。   The method for manufacturing a solar cell element according to this embodiment includes a step of forming a silicon nitride film on the passivation layer. The method for forming the silicon nitride film is not particularly limited, and a known method such as plasma CVD (PECVD) can be used, and details thereof are as described above.

窒化ケイ素膜の厚みは、目的に応じて適宜選択することができる。窒化ケイ素膜の平均厚みは、例えば、500nm以下であることが好ましく、10nm〜400nmであることがより好ましく、15nm〜300nmであることがさらに好ましく、20nm〜250nmであることが特に好ましい。   The thickness of the silicon nitride film can be appropriately selected according to the purpose. The average thickness of the silicon nitride film is, for example, preferably 500 nm or less, more preferably 10 nm to 400 nm, still more preferably 15 nm to 300 nm, and particularly preferably 20 nm to 250 nm.

パッシベーション層及び窒化ケイ素膜の合計の平均厚みは10nm〜1000nmとされ、25nm〜800nmであることが好ましく、50nm〜600nmであることがより好ましく、75nm〜500nmであることがさらに好ましい。
パッシベーション層の平均厚みと窒化ケイ素膜の平均厚みとの比率(パッシベーション層/窒化ケイ素膜)は、0.01〜100であることが好ましく、0.02〜50であることがより好ましく、0.05〜10であることがさらに好ましい。
The total average thickness of the passivation layer and the silicon nitride film is 10 nm to 1000 nm, preferably 25 nm to 800 nm, more preferably 50 nm to 600 nm, and still more preferably 75 nm to 500 nm.
The ratio of the average thickness of the passivation layer to the average thickness of the silicon nitride film (passivation layer / silicon nitride film) is preferably 0.01 to 100, more preferably 0.02 to 50, and More preferably, it is 05-10.

以下、図面を参照しながら、本実施形態の太陽電池素子の製造方法について説明するが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。なお、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。また、実質的に同一の機能を有する部材には全図面を通じて同じ符号を付し、重複する説明は省略する場合がある。   Hereinafter, although the manufacturing method of the solar cell element of this embodiment is demonstrated, referring drawings, this invention is not limited to these examples. In addition, the magnitude | size of the member in each figure is notional, The relative relationship of the magnitude | size between members is not limited to this. Moreover, the same code | symbol is attached | subjected to the member which has the substantially same function through all the drawings, and the overlapping description may be abbreviate | omitted.

図1は、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。   FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of a method for producing a solar cell element having a passivation layer. 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の表面にアルカリエッチング等を施し、表面に凹凸(テクスチャー構造ともいう)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。なお、アルカリエッチングには、NaOHとIPA(イソ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. 1 (2), the surface of the p-type semiconductor substrate 1 is subjected to alkali etching or the like to form irregularities (also referred to as a texture structure) 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 (isopropyl 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み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, and p A pn junction is formed at the boundary with the mold 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℃で数十分間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(おもて面)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 treatment for 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, as shown in FIG. 1 (3), in addition to the light receiving surface (front surface), n + type is also applied to the back surface and side surfaces (not shown). A diffusion layer 2 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。さらに裏面については、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、プラズマCVD(PECVD)法等によって、窒化ケイ素等の反射防止膜4を厚み90nm前後で設ける。 Then, as shown in FIG. 1 (6), an antireflection film 4 made of silicon nitride or the like is provided on the n + -type diffusion layer 2 on the light-receiving surface by a plasma CVD (PECVD) method or the like with a thickness of about 90 nm.

また、裏面については、NaOH等のアルカリ水溶液を用いて裏面の凸凹を平坦化してもよい。   Moreover, about the back surface, you may planarize the unevenness | corrugation of a back surface using alkaline aqueous solutions, such as NaOH.

次いで、図1(7)に示すように、裏面の一部にパッシベーション層形成用組成物をスクリーン印刷法等にて付与した後、乾燥後に300℃〜900℃で熱処理(焼成)を行い、パッシベーション層5を形成する。さらに、その後、プラズマCVD(PECVD)法等によって、不図示の窒化ケイ素膜をパッシベーション層5上に設ける。   Next, as shown in FIG. 1 (7), after a passivation layer forming composition is applied to a part of the back surface by a screen printing method or the like, heat treatment (baking) is performed at 300 ° C. to 900 ° C. after drying. Layer 5 is formed. Further, thereafter, a silicon nitride film (not shown) is provided on the passivation layer 5 by a plasma CVD (PECVD) method or the like.

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、ドット状の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(La)及びドット間隔(Lb)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(La)及びドット間隔(Lb)は任意に設定でき、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、Laが5μm〜2mmでLbが10μm〜3mmであることが好ましく、Laが10μm〜1.5mmでLbが20μm〜2.5mmであることがより好ましく、Laが20μm〜1.3mmでLbが30μm〜2mmであることがさらに好ましい。   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 formation pattern of the passivation layer shown in FIG. 5, as can be seen from FIGS. 7 and 8, the passivation layer 5 on the back surface is a dot-like pattern except for the portion where the back surface output extraction electrode 7 is formed in a later step. Formed with. The pattern of the dot-shaped openings is defined by the dot diameter (La) and the dot interval (Lb), and is preferably arranged regularly. The dot diameter (La) and dot interval (Lb) can be arbitrarily set, and from the viewpoint of suppressing the passivation effect and recombination of minority carriers, it is preferable that La is 5 μm to 2 mm and Lb is 10 μm to 3 mm. It is more preferable that Lb is 10 μm to 1.5 mm and Lb is 20 μm to 2.5 mm, and it is more preferable that La is 20 μm to 1.3 mm and Lb 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(La)及びドット間隔(Lb)が、より規則正しく配列する。このことから、少数キャリアの再結合が効果的に抑制され、太陽電池素子の発電性能が向上する。   In the case where the composition for forming a passivation layer has an excellent pattern forming property, the dot diameter (La) and the dot interval (Lb) are more regularly arranged in the pattern of the dot-like openings. For this reason, recombination of minority carriers is effectively suppressed, and the power generation performance of the solar cell element is improved.

また、裏面におけるパッシベーション層の形成パターンの別の一例を概略平面図として示す。図9は、図5のA部を拡大した概略平面図である。図10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9及び図10に示すように、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、ライン状にp型半導体基板1が露出したパターンで形成される。このライン状開口部のパターンは、ライン幅(Lc)及びライン間隔(Ld)で規定され、規則正しく配列していることが好ましい。ライン幅(Lc)及びライン間隔(Ld)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、例えば、Lcが1μm〜300μmでLdが500μm〜5000μmであることが好ましく、Lcが10μm〜200μmでLdが600μm〜3000μmであることがより好ましく、Lcが30μm〜150μmでLdが700μm〜2500μmであることがさらに好ましい。   Moreover, another example of the formation pattern of the passivation layer in the back surface is shown as a schematic plan view. FIG. 9 is an enlarged schematic plan view of a portion A in FIG. FIG. 10 is an enlarged schematic plan view of a portion B in FIG. In the case of the formation pattern of the passivation layer shown in FIG. 5, as shown in FIGS. 9 and 10, the passivation layer 5 on the back surface is p-type in a line shape except for a portion where the back surface output extraction electrode 7 is formed in a later step. The semiconductor substrate 1 is formed with an exposed pattern. The pattern of the line openings is defined by the line width (Lc) and the line interval (Ld), and is preferably arranged regularly. The line width (Lc) and the line interval (Ld) can be arbitrarily set, but from the viewpoint of suppressing the passivation effect and minority carrier recombination, for example, it is preferable that Lc is 1 μm to 300 μm and Ld is 500 μm to 5000 μm. More preferably, Lc is 10 μm to 200 μm and Ld is 600 μm to 3000 μm, and Lc is 30 μm to 150 μm and Ld is 700 μm to 2500 μm.

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、このライン状開口部のパターンは、ライン幅(Lc)及びライン間隔(Ld)が、より規則正しく配列する。このことから、少数キャリアの再結合が効果的に抑制され、太陽電池素子の発電性能が向上する。   When the composition for forming a passivation layer has an excellent pattern forming property, the line width (Lc) and the line interval (Ld) are more regularly arranged in the pattern of the line-shaped openings. For this reason, recombination of minority carriers is effectively suppressed, and the power generation performance 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(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付与し、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、全面にパッシベーション層形成用組成物を付与し、熱処理(焼成)した後に、レーザー、フォトリソグラフィ等により、開口部のパッシベーション層を選択的に除去し、開口部を形成することもできる。また、開口部のようにパッシベーション層形成用組成物を付与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所望の位置に選択的に付与することもできる。   Here, the passivation layer having a desired shape is formed by applying the composition for forming a passivation layer to a portion where the passivation layer is to be formed (portion other than the opening) and heat-treating (sintering). On the other hand, the passivation layer forming composition is applied to the entire surface, and after heat treatment (firing), the passivation layer in the opening can be selectively removed by laser, photolithography, or the like to form the opening. . Further, the passivation layer forming composition can be selectively applied to a desired position by masking with a mask material in advance on a portion where the composition for forming the passivation layer is not applied, such as an opening.

窒化ケイ素膜の形成パターンはパッシベーション層5の形成パターンと同様とされる。窒化ケイ素膜の形成パターンをパッシベーション層5の形成パターンと同様とする方法は特に限定されるものではない。例えば、窒化ケイ素膜をパッシベーション層5の全面に形成した後、パッシベーション層5の形成パターンに応じて窒化ケイ素膜をレーザー、フォトリソグラフィ等により選択的に除去する方法が挙げられる。   The formation pattern of the silicon nitride film is the same as the formation pattern of the passivation layer 5. A method for making the formation pattern of the silicon nitride film the same as the formation pattern of the passivation layer 5 is not particularly limited. For example, after the silicon nitride film is formed on the entire surface of the passivation layer 5, the silicon nitride film is selectively removed by laser, photolithography or the like according to the formation pattern of the passivation layer 5.

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付与する。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(発電性能)の観点から、受光面出力取出し電極9の本数を3本以上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 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 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 performance), the number of light receiving surface output extraction electrodes 9 may be three or more.

一方、図1(8)に示すように、裏面には、ガラス粒子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付与する。図11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 particles and a silver electrode paste containing glass particles are applied to the back surface by screen printing or the like. FIG. 11 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付与した後は、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 each of the light receiving surface and the back surface, 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、ドット状又はライン状のパッシベーション層5が形成されなかった部分から、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p型半導体基板1中に拡散することで、p型拡散層10が形成される。特に、前述の特定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, the rear surface, the portion where the passivation layer 5 of the dot-like or line-like is not formed, by heat treatment (sintering), that the aluminum in the aluminum electrode paste diffuses into the p-type semiconductor substrate 1, p + -type A diffusion layer 10 is formed. In particular, by using the above-mentioned composition for forming a specific passivation layer, a passivation layer having an excellent passivation effect can be formed by a simple method, and a solar cell element having excellent power generation performance can be manufactured.

図2は、太陽電池素子の製造方法の他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、さら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 schematically showing another example of a method for manufacturing a solar cell element. After the n + -type diffusion layer 2 on the back surface is removed by etching treatment, the back surface is further removed. The solar cell element can be manufactured in the same manner as in FIG. 1 except that is flattened. For planarization, 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、太陽電池素子の製造方法の他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。この方法では、p型半導体基板1にテクスチャー構造、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 schematically showing another example of a method for manufacturing a solar cell element. In this method, the process up to the step of forming the texture structure, the n + -type diffusion layer 2 and the antireflection film 4 on the p-type semiconductor substrate 1 (FIGS. 3 (19) to (24)) is the same as the method of FIG. is there.

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付与した後、乾燥後に300℃〜900℃で熱処理(焼成)を行い、パッシベーション層5を形成する。さらに、その後、プラズマCVD(PECVD)法等によって、不図示の窒化ケイ素膜をパッシベーション層5上に設ける。なお、窒化ケイ素膜の形成パターンはパッシベーション層5の形成パターンと同様とされる。
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他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、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開口部が配列されている。
After forming the antireflection film 4, as shown in FIG. 3 (25), the composition for forming a passivation layer is applied, and after drying, heat treatment (baking) is performed at 300 to 900 ° C. to form the passivation layer 5 To do. Further, thereafter, a silicon nitride film (not shown) is provided on the passivation layer 5 by a plasma CVD (PECVD) method or the like. The formation pattern of the silicon nitride film is the same as the formation pattern of the passivation layer 5.
FIG. 6 shows a schematic plan view of another example of the formation pattern of the passivation layer on the back surface. In the formation pattern of the passivation layer shown in FIG. 6, openings are arranged on the entire back surface, and 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又はライン状の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、p型半導体基板1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), boron or aluminum is diffused from the portion where the dot-like or line-like passivation layer 5 is not formed on the back surface, and the p + -type diffusion layer 10 is formed. 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 gas diffusion method 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 p-type semiconductor substrate 1. Therefore, 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、アルミニウムペーストを裏面全面又は開口部に付与し、これを450℃〜900℃で熱処理(焼成)し、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, an aluminum paste is applied to the entire back surface or the opening, and this is heat-treated (fired) at 450 ° C. to 900 ° C., and aluminum is formed from the opening. The p + -type diffusion layer 10 can be formed by diffusing, and then a heat-treated product layer (baked product layer) made of an aluminum paste on the p + -type diffusion layer 10 can be etched with hydrochloric acid or the like.

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付与し、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法等にて付与する。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11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 a screen printing method or the like. To do. 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付与した後は、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と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, and 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, on the light receiving surface, the light receiving surface electrode and the n + -type diffusion layer 2 are electrically connected, and on the back surface, the back surface collecting aluminum electrode 11 and the back surface output extraction electrode 7 formed by vapor deposition are electrically connected. Connected.

なお、図1〜3では、裏面にパッシベーション層5及び不図示の窒化ケイ素膜を形成した後に、裏面集電用アルミニウム電極6又は11を形成する方法を示したが、裏面集電用アルミニウム電極6又は11の形成後にパッシベーション層5及び不図示の窒化ケイ素膜を形成してもよい。   1 to 3 show a method of forming the back surface collecting aluminum electrode 6 or 11 after forming the passivation layer 5 and the silicon nitride film (not shown) on the back surface, the back surface collecting aluminum electrode 6 is shown. Alternatively, the passivation layer 5 and a silicon nitride film (not shown) may be formed after the formation of 11.

また、図1〜3では、裏面にパッシベーション層5を形成する方法を示したが、p型半導体基板1の裏面に加えて、側面にも前述の特定パッシベーション層形成用組成物を付与し、これを熱処理(焼成)することで、p型半導体基板1の側面(エッジ)にもパッシベーション層5をさらに形成してもよい(図示せず)。これにより、発電性能により優れる太陽電池素子を製造することができる。
また、裏面にパッシベーション層5を形成せず、側面のみに前述の特定パッシベーション層形成用組成物を付与し、熱処理(焼成)してパッシベーション層5を形成してもよい。この場合、その後、プラズマCVD(PECVD)法等によって、不図示の窒化ケイ素膜をパッシベーション層5上に設ける。特定パッシベーション層形成用組成物は、側面のような結晶欠陥が多い場所に使用すると、その効果が特に大きい。
1 to 3 show the method of forming the passivation layer 5 on the back surface, the above-described composition for forming the specific passivation layer is also applied to the side surface in addition to the back surface of the p-type semiconductor substrate 1. The passivation layer 5 may be further formed on the side surface (edge) of the p-type semiconductor substrate 1 by heat-treating (sintering) (not shown). Thereby, the solar cell element which is more excellent in power generation performance can be manufactured.
Alternatively, the passivation layer 5 may be formed by applying the above-mentioned composition for forming a specific passivation layer only to the side surface and forming a heat treatment (firing) without forming the passivation layer 5 on the back surface. In this case, thereafter, a silicon nitride film (not shown) is provided on the passivation layer 5 by a plasma CVD (PECVD) method or the like. When the composition for forming a specific passivation layer is used in a place with many crystal defects such as side surfaces, the effect is particularly great.

図1〜3では、半導体基板としてp型半導体基板1を用いた例を示したが、n型半導体基板を用いた場合も、上記に準じて発電性能に優れる太陽電池素子を製造することができる。   Although FIGS. 1-3 showed the example using the p-type semiconductor substrate 1 as a semiconductor substrate, also when using an n-type semiconductor substrate, the solar cell element excellent in electric power generation performance can be manufactured according to the above. .

<太陽電池>
本実施形態の太陽電池は、本実施形態の太陽電池素子と、前記太陽電池素子の電極上に配置される配線材料と、を有する。太陽電池は、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、さらに封止材で封止されて構成されていてもよい。配線材料及び封止材としては特に制限されず、当業界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。太陽電池の大きさは特に制限されない。太陽電池の大きさは、例えば、0.5m〜3mであることが好ましい。
<Solar cell>
The solar cell of this embodiment has the solar cell element of this embodiment, and the wiring material arrange | positioned on the electrode of the said solar cell element. The solar cell may be configured by connecting a plurality of solar cell elements via a wiring material and sealing with a sealing material as necessary. The wiring material and the sealing material are not particularly limited, and can be appropriately selected from those usually used in the industry. The size of the solar cell is not particularly limited. The size of the solar cell, for example, is preferably 0.5m 2 ~3m 2.

以下、実施例により本発明を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。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example demonstrates this invention concretely, this invention is not limited to these Examples.

<実施例1>
(パッシベーション層形成用組成物1の調製)
トリス(2−エチルヘキサン酸)ビスマス(アヅマックス株式会社、構造式:Bi(ОCOCH(C)C)、分子量:638.6)、アルミニウムエチルアセトアセテートジイソプロピレート(川研ファインケミカル株式会社、商品名:ALCH)、シリケート剤(多摩化学工業株式会社、商品名:シリケート40、Si40と略記することがある)、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)及び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、又はMTPHと略記することがある)を混合して5分間混練した後、純水を加えてさらに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。パッシベーション層形成用組成物1に占める各成分の含有率は、表1に記載のとおりとした。表1において、「トリス(2−エチルヘキサン酸)ビスマス」を「2−エチルヘキサン酸ビスマス」と記す。
<Example 1>
(Preparation of composition 1 for forming a passivation layer)
Tris (2-ethylhexanoic acid) bismuth (Amax Co., Ltd., structural formula: Bi (OCOCH (C 2 H 5 ) C 4 H 9 ) 3 , molecular weight: 638.6), aluminum ethyl acetoacetate diisopropylate (Kawaken) Fine Chemical Co., Ltd., trade name: ALCH), silicate agent (Tama Chemical Co., Ltd., trade name: silicate 40, sometimes abbreviated as Si40), terpineol (Nippon Terpene Chemical Co., Ltd., sometimes abbreviated as TPO) And isobornylcyclohexanol (may be abbreviated as Nippon Terpene Chemical Co., Ltd., tersolve or MTPH) and kneaded for 5 minutes, and then added with pure water and further kneaded for 5 minutes to form a passivation layer forming composition. Product 1 was prepared. The content of each component in the composition 1 for forming a passivation layer was as shown in Table 1. In Table 1, “tris (2-ethylhexanoic acid) bismuth” is referred to as “bisethyl 2-ethylhexanoate”.

(太陽電池素子の作製)
単結晶p型半導体基板(156mm角、厚み180μm)を用意し、アルカリエッチングにより、受光面及び裏面にテクスチャー構造を形成した。次いでオキシ塩化リン(POCl)、窒素及び酸素の混合ガス雰囲気において、900℃の温度で20分間処理し、受光面、裏面及び側面にn型拡散層を形成した。その後、サイドエッチングを行い、側面のリンシリケートガラス(PSG)層及びn型拡散層を除去し、フッ酸を含むエッチング溶液を用いて受光面及び裏面のPSG層を除去した。さらに、裏面については別途エッチング処理を行い、裏面のn型拡散層を除去した。その後、受光面のn型拡散層上に窒化ケイ素からなる反射防止膜をプラズマCVD(PECVD)により90nmの厚みとなるように形成した。
(Production of solar cell element)
A single crystal p-type semiconductor substrate (156 mm square, 180 μm thick) was prepared, and texture structures were formed on the light receiving surface and the back surface by alkali etching. Next, in a mixed gas atmosphere of phosphorus oxychloride (POCl 3 ), nitrogen and oxygen, treatment was performed at a temperature of 900 ° C. for 20 minutes to form n + -type diffusion layers on the light receiving surface, the back surface, and the side surface. Thereafter, side etching was performed to remove the side silicate glass (PSG) layer and the n + -type diffusion layer, and the PSG layer on the light-receiving surface and the back surface was removed using an etching solution containing hydrofluoric acid. Further, the back surface was separately etched to remove the n + -type diffusion layer on the back surface. Thereafter, an antireflection film made of silicon nitride was formed on the n + -type diffusion layer on the light receiving surface so as to have a thickness of 90 nm by plasma CVD (PECVD).

調製したパッシベーション層形成用組成物1を、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、メッシュ数500のスクリーン版でp型半導体基板の裏面全面に付与した後、400℃の温度で5分間加熱し、乾燥処理した。
次いで、p型半導体基板をチューブ炉(MT―12x43−A型、光洋サーモシステム株式会社)を用いて、窒素ガス4L/min、酸素ガス4L/min吹込、最高温度800℃、保持時間10分間の条件で熱処理(焼成)を行い、パッシベーション層1を形成した。また、ライフタイム測定器(Sinton Instrument社製WCT−120)を用いてパッシベーション層上に窒化ケイ素膜を形成する前のp型半導体基板のライフタイム1(LT1)を測定した。
After applying the prepared composition 1 for forming a passivation layer to the entire back surface of the p-type semiconductor substrate with a screen plate having a mesh number of 500 using a screen printer (Neurong Seimitsu Kogyo Co., Ltd., LZ-0913), 400 The mixture was heated at a temperature of 5 ° C. for 5 minutes and dried.
Next, using a tube furnace (MT-12x43-A type, Koyo Thermo System Co., Ltd.), the p-type semiconductor substrate was blown with nitrogen gas 4 L / min, oxygen gas 4 L / min, maximum temperature 800 ° C., holding time 10 minutes. Heat treatment (firing) was performed under the conditions to form the passivation layer 1. Moreover, the lifetime 1 (LT1) of the p-type semiconductor substrate before forming a silicon nitride film on a passivation layer was measured using the lifetime measuring device (WCT-120 by Sinton Instrument).

その後、パッシベーション層上に窒化ケイ素膜をプラズマCVD(PECVD)により100nmの厚みとなるように形成した。その後、ライフタイム測定器(Sinton Instrument社、WCT−120)を用いてパッシベーション層上に窒化ケイ素膜を形成した後のp型半導体基板のライフタイム2(LT2)を測定し、CVD処理前後のライフタイム保持率を下記式から算出した。
LT保持率=(LT2/LT1)×100
後述する実施例4の測定値を100.0とし、作製したp型半導体基板のライフタイム測定値を相対値に換算して比較した。結果を表1に示す。
Thereafter, a silicon nitride film was formed on the passivation layer by plasma CVD (PECVD) to a thickness of 100 nm. Thereafter, the lifetime 2 (LT2) of the p-type semiconductor substrate after the silicon nitride film is formed on the passivation layer is measured using a lifetime measuring device (Sinton Instrument, WCT-120), and the life before and after the CVD process is measured. Time retention was calculated from the following formula.
LT retention ratio = (LT2 / LT1) × 100
The measured value of Example 4 described later was set to 100.0, and the lifetime measured value of the fabricated p-type semiconductor substrate was converted into a relative value for comparison. The results are shown in Table 1.

開口部のパターン形成は、図5、図9、及び図10に示すパターン状となるように行った。具体的には、裏面出力取出し電極(図11の符号7)が形成される部分の領域に、ライン状開口部ではパッシベーション層及び窒化ケイ素膜を除去するようレーザーで開口した。このライン状開口部のパターンは、ライン幅(Lc)を100μm、ライン間隔(Ld)を2.0mmとした。
ライン間隔(Ld)は、各ラインの中心間の距離である。
The pattern of the opening was formed so as to have the pattern shown in FIG. 5, FIG. 9, and FIG. Specifically, a line-shaped opening was opened with a laser so as to remove the passivation layer and the silicon nitride film in the region where the back surface output extraction electrode (reference numeral 7 in FIG. 11) was formed. This line-shaped opening pattern had a line width (Lc) of 100 μm and a line interval (Ld) of 2.0 mm.
The line interval (Ld) is the distance between the centers of the lines.

次いで、p型半導体基板の受光面に市販の銀電極ペースト(PV−17F、デュポン社)をスクリーン印刷法にて図4に示す電極パターンとなるように付与した。電極パターンは、120μm幅の受光面集電用電極と、1.5mm幅の受光面出力取出し電極とから構成されており、熱処理(焼成)後の厚みが20μmとなるように印刷条件(スクリーン版のメッシュ、印刷速度、及び印圧)を適宜調整した。これを150℃で1分間加熱し、溶媒を蒸散させることで乾燥処理を行った。   Next, a commercially available silver electrode paste (PV-17F, DuPont) was applied to the light-receiving surface of the p-type semiconductor substrate so as to have the electrode pattern shown in FIG. 4 by screen printing. The electrode pattern is composed of a light receiving surface collecting electrode having a width of 120 μm and a light receiving surface output extraction electrode having a width of 1.5 mm, and printing conditions (screen plate) so that the thickness after heat treatment (firing) is 20 μm. , Mesh, printing speed, and printing pressure) were appropriately adjusted. This was heated at 150 ° C. for 1 minute to dry the solvent by evaporating.

一方、裏面には、市販のアルミニウム電極ペースト(PVG−AD−02、PVG Solutions株式会社)及び市販の銀電極ペースト(PV−505、デュポン社)をスクリーン印刷法にて図11に示す電極パターンとなるように付与した。銀電極ペーストからなる裏面出力取出し電極のパターンは、123mm×4mmで構成した。   On the other hand, on the back side, a commercially available aluminum electrode paste (PVG-AD-02, PVG Solutions, Inc.) and a commercially available silver electrode paste (PV-505, DuPont) and the electrode pattern shown in FIG. It was given to become. The pattern of the back surface output extraction electrode made of silver electrode paste was constituted by 123 mm × 4 mm.

なお、銀電極ペースト及びアルミニウム電極ペーストの印刷条件(スクリーン版のメッシュ、印刷速度、及び印圧)は、熱処理(焼成)後の裏面出力取出し電極(銀電極、図11の符号7)及び裏面集電用電極(アルミニウム電極、図11の符号6)の厚みがそれぞれ20μmとなるように、適宜調整した。各電極ペーストの付与後、150℃で1分間加熱し、溶媒を蒸散させることで乾燥処理を行った。   The printing conditions (screen plate mesh, printing speed, and printing pressure) of the silver electrode paste and the aluminum electrode paste were as follows: the back surface output extraction electrode (silver electrode, symbol 7 in FIG. 11) and the back surface collection after heat treatment (firing). The thickness of the electric electrode (aluminum electrode, symbol 6 in FIG. 11) was adjusted as appropriate so as to be 20 μm. After application of each electrode paste, drying was performed by heating at 150 ° C. for 1 minute to evaporate the solvent.

続いて、トンネル炉(1列搬送W/Bトンネル炉、株式会社ノリタケカンパニーリミテド)を用いて大気雰囲気下、最高温度820℃、保持時間10秒間の条件で熱処理(焼成)を行って、所望の電極が形成された太陽電池素子1を作製した。   Subsequently, heat treatment (firing) was performed using a tunnel furnace (single-line transport W / B tunnel furnace, Noritake Co., Ltd.) under atmospheric conditions at a maximum temperature of 820 ° C. and a holding time of 10 seconds. The solar cell element 1 in which the electrode was formed was produced.

(発電性能の評価)
作製した太陽電池素子1の発電性能の評価は、擬似太陽光(WXS−155S−10、株式会社ワコム電創)と、電圧−電流(I−V)評価測定器(I−V CURVE TRACER MP−180、英弘精機株式会社)との測定装置を組み合わせて行った。太陽電池素子としての発電性能を示すJsc(短絡電流)、Voc(開放電圧)、F.F.(曲線因子)、及びη(変換効率)は、それぞれJIS−C−8913(2005年度)及びJIS−C−8914(2005年度)に準拠して測定を行って得られたものである。得られた測定値を、後述の実施例4で作製した太陽電池素子4の測定値を100.0とした相対値に換算した。結果を表1に示す。
(Evaluation of power generation performance)
Evaluation of the power generation performance of the produced solar cell element 1 includes pseudo-sunlight (WXS-155S-10, Wacom Denso Co., Ltd.) and a voltage-current (IV) evaluation measuring instrument (IV CURVE TRACER MP- 180, Hidehiro Seiki Co., Ltd.). Jsc (short-circuit current), Voc (open voltage), F. F. (Curve factor) and η (conversion efficiency) are obtained by measuring in accordance with JIS-C-8913 (2005) and JIS-C-8914 (2005), respectively. The obtained measured value was converted into a relative value with the measured value of the solar cell element 4 produced in Example 4 described later as 100.0. The results are shown in Table 1.

<実施例2>
窒化ケイ素膜をプラズマCVD(PECVD)により10nmの厚みに形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池素子2を作製し、発電性能の評価を行った。結果を表1に示す。
<Example 2>
A solar cell element 2 was produced and the power generation performance was evaluated in the same manner as in Example 1 except that the silicon nitride film was formed to a thickness of 10 nm by plasma CVD (PECVD). The results are shown in Table 1.

<実施例3>
実施例1において、トリス(2−エチルヘキサン酸)ビスマス、ALCH、Si40、TPО、及びテルソルブを混合して5分間混練した後、純水を加えてさらに5分間混練し、パッシベーション層形成用組成物2を調製した。パッシベーション層形成用組成物2において、各成分の含有率は、表1に記載のとおりとした。
そして、パッシベーション層形成用組成物1の代わりにパッシベーション層形成用組成物2を用いたこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池素子3を作製し、発電性能の評価を行った。結果を表1に示す。
<Example 3>
In Example 1, tris (2-ethylhexanoic acid) bismuth, ALCH, Si40, TPO, and tersolve were mixed and kneaded for 5 minutes, and then pure water was added and further kneaded for 5 minutes to form a passivation layer forming composition. 2 was prepared. In composition 2 for forming a passivation layer, the content of each component was as shown in Table 1.
And the solar cell element 3 was produced similarly to Example 1 except having used the composition 2 for formation of a passivation layer instead of the composition 1 for formation of a passivation layer, and the power generation performance was evaluated. The results are shown in Table 1.

<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1をメッシュ数500のスクリーン版の代わりにメッシュ数250のスクリーン版を用いて基板裏面に付与した後、400℃の温度で5分間加熱し乾燥処理をした後に、再度、パッシベーション層形成用組成物1を重ねて付与した後に乾燥処理して、パッシベーション層形成用組成物1を合計で2回付与したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池素子4を作製し、発電性能の評価を行った。結果を表1に示す。
<Example 4>
In Example 1, composition 1 for forming a passivation layer 1 was applied to the back surface of the substrate using a screen plate having a mesh number of 250 instead of a screen plate having a mesh number of 500, and then heated at a temperature of 400 ° C. for 5 minutes for drying treatment. After that, the solar cell was applied in the same manner as in Example 1 except that the composition 1 for forming a passivation layer was applied again and then dried, and the composition 1 for forming a passivation layer 1 was applied twice in total. Element 4 was fabricated and power generation performance was evaluated. The results are shown in Table 1.

<比較例1>
実施例1において、トリス(2−エチルヘキサン酸)ビスマス、ALCH、Si40、TPО、及びテルソルブを混合して5分間混練した後、純水を加えてさらに5分間混練し、パッシベーション層形成用組成物3を調製した。パッシベーション層形成用組成物3における各成分の含有率は、表1に記載のとおりとした。
パッシベーション層形成用組成物3を用い、窒化ケイ素膜をプラズマCVD(PECVD)により3nmの厚みに形成したこと以外は実施例1と同様にして、太陽電池素子C1を作製し、発電性能の評価を行った。結果を表1に示す。
<Comparative Example 1>
In Example 1, tris (2-ethylhexanoic acid) bismuth, ALCH, Si40, TPO, and tersolve were mixed and kneaded for 5 minutes, and then pure water was added and further kneaded for 5 minutes to form a passivation layer forming composition. 3 was prepared. The content rate of each component in the composition 3 for forming a passivation layer was as shown in Table 1.
A solar cell element C1 was produced in the same manner as in Example 1 except that the passivation layer forming composition 3 was used and a silicon nitride film was formed to a thickness of 3 nm by plasma CVD (PECVD), and the power generation performance was evaluated. went. The results are shown in Table 1.

<比較例2>
パッシベーション層形成用組成物1を基板裏面に付与し、400℃の温度で5分間加熱し乾燥処理をした後に、再度、パッシベーション層形成用組成物1を重ねて付与した後に乾燥処理して、パッシベーション層形成用組成物1を合計で4回付与したこと、及び、窒化ケイ素膜をプラズマCVD(PECVD)により500nmの厚みに形成したこと以外は実施例4と同様にして、太陽電池素子C2を作製し、発電性能の評価を行った。結果を表1に示す。
<Comparative example 2>
After applying the passivation layer forming composition 1 to the back surface of the substrate, heating it at a temperature of 400 ° C. for 5 minutes for drying treatment, applying the passivation layer forming composition 1 again and then applying drying treatment, the passivation treatment is performed. A solar cell element C2 was produced in the same manner as in Example 4 except that the layer forming composition 1 was applied four times in total and the silicon nitride film was formed to a thickness of 500 nm by plasma CVD (PECVD). Then, the power generation performance was evaluated. The results are shown in Table 1.

実施例1〜4及で作製したp型半導体基板のCVD処理前後のライフタイムは、比較例1〜2より高かった。実施例1〜4では、CVD処理によるパッシベーション層にダメージがなく、パッシベーション層及び窒化ケイ素膜に亀裂などの発生がなく、パッシベーション効果が維持されたためと考えられる。   The lifetimes of the p-type semiconductor substrates produced in Examples 1 to 4 and before and after the CVD treatment were higher than those of Comparative Examples 1 and 2. In Examples 1 to 4, it is considered that the passivation layer by the CVD process was not damaged, the passivation layer and the silicon nitride film were not cracked, and the passivation effect was maintained.

実施例1〜4で作製した太陽電池素子1〜4の性能は比較例1〜2で作製した太陽電池素子C1〜C2より高かった。これは、CVD処理及びアルミニウム電極形成によるパッシベーション層へのダメージが生じなかったため、十分なパッシベーション特性を有するパッシベーション層が得られたためであると考えられる。   The performance of the solar cell elements 1 to 4 produced in Examples 1 to 4 was higher than that of the solar cell elements C1 to C2 produced in Comparative Examples 1 to 2. This is considered to be because a passivation layer having sufficient passivation characteristics was obtained because damage to the passivation layer due to CVD treatment and aluminum electrode formation did not occur.

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 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

Claims (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、Biを含有するパッシベーション層と、
前記パッシベーション層上に設けられる窒化ケイ素膜と、を有し、
前記パッシベーション層及び前記窒化ケイ素膜の合計の平均厚みが10nm〜1000nmであるパッシベーション層付半導体基板。
A semiconductor substrate;
A passivation layer provided on at least part of at least one surface of the semiconductor substrate and containing Bi;
A silicon nitride film provided on the passivation layer,
A semiconductor substrate with a passivation layer, wherein the total average thickness of the passivation layer and the silicon nitride film is 10 nm to 1000 nm.
前記パッシベーション層が、Alをさらに含有する、請求項1に記載のパッシベーション層付半導体基板。   The semiconductor substrate with a passivation layer according to claim 1, wherein the passivation layer further contains Al. 前記パッシベーション層におけるBiの含有率が、1質量%〜90質量%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付半導体基板。   The semiconductor substrate with a passivation layer according to claim 1 or 2, wherein a Bi content in the passivation layer is 1 mass% to 90 mass%. 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、Biを含有するパッシベーション層と、
前記パッシベーション層上に設けられる窒化ケイ素膜と、
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、を有し、
前記パッシベーション層及び前記窒化ケイ素膜の合計の平均厚みが10nm〜1000nmである太陽電池素子。
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 provided on at least part of at least one surface of the semiconductor substrate and containing Bi;
A silicon nitride film provided on the passivation layer;
An electrode disposed on at least one of the p-type layer and the n-type layer,
The solar cell element whose total average thickness of the said passivation layer and the said silicon nitride film is 10 nm-1000 nm.
請求項4に記載の太陽電池素子と、前記太陽電池素子の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 which has a solar cell element of Claim 4, and the wiring material arrange | positioned on the electrode of the said solar cell element.
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