JP4872419B2 - Method for producing polysilane-modified silicon fine particles and method for forming silicon film - Google Patents

Method for producing polysilane-modified silicon fine particles and method for forming silicon film Download PDF

Info

Publication number
JP4872419B2
JP4872419B2 JP2006104866A JP2006104866A JP4872419B2 JP 4872419 B2 JP4872419 B2 JP 4872419B2 JP 2006104866 A JP2006104866 A JP 2006104866A JP 2006104866 A JP2006104866 A JP 2006104866A JP 4872419 B2 JP4872419 B2 JP 4872419B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
polysilane
fine particles
film
silicon fine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006104866A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007277038A (en
Inventor
由利子 貝野
隆広 亀井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP2006104866A priority Critical patent/JP4872419B2/en
Publication of JP2007277038A publication Critical patent/JP2007277038A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4872419B2 publication Critical patent/JP4872419B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Silicon Compounds (AREA)

Description

本発明は、ポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法およびシリコン膜の形成方法に関し、特に、塗布法または浸漬法によりシリコン膜を形成するための成膜材料となるポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法およびシリコン膜の形成方法に関する。   The present invention relates to a method for producing polysilane-modified silicon fine particles and a method for forming a silicon film, and in particular, a method for producing polysilane-modified silicon fine particles to be a film forming material for forming a silicon film by a coating method or a dipping method, and a silicon film It relates to a forming method.

従来、アモルファスシリコン(以下「a−Si」という)膜やポリシリコン(以下「poly−Si」という)膜の形成方法としては、水素化珪素ガスを用いた熱化学的気相成長(Chemical Vapor Deposition(CVD))法、プラズマCVD法、光CVD法、蒸着法、スパッタ法等が利用されている。一般には、a−Si膜ではプラズマCVD法が用いられ(非特許文献1参照)、poly−Si膜では熱CVD法が広く用いられている(非特許文献2参照)。   Conventionally, as a method for forming an amorphous silicon (hereinafter referred to as “a-Si”) film or a polysilicon (hereinafter referred to as “poly-Si”) film, thermochemical vapor deposition using silicon hydride gas (Chemical Vapor Deposition) is used. (CVD)) method, plasma CVD method, photo CVD method, vapor deposition method, sputtering method and the like are used. In general, the plasma CVD method is used for the a-Si film (see Non-Patent Document 1), and the thermal CVD method is widely used for the poly-Si film (see Non-Patent Document 2).

a−Si膜の形成に最も多用されているプラズマCVD法では、グロー放電により原料ガスのシラン(SiH4)、ジシラン(Si26)を分解し、a−Siの薄膜を基板上に成長させている。基板には結晶シリコン、ガラス、耐熱プラスチックなどが用いられ、通常400℃以下で成長できる。大面積のものが比較的低コストで作成できることが大きな強みになる。poly−Si膜に関しては、上述の方法で作ったa−Si膜に対し、パルス発振のエキシマレーザーを約25nsの間隔で照射し、a−Si膜を加熱・溶解させて、これを冷やして再度結晶化を起こして、poly−Si膜を形成させている。 In the plasma CVD method, which is most frequently used to form an a-Si film, silane (SiH 4 ) and disilane (Si 2 H 6 ) are decomposed by glow discharge, and an a-Si thin film is grown on the substrate. I am letting. For the substrate, crystalline silicon, glass, heat-resistant plastic or the like is used, and it can be grown usually at 400 ° C. or lower. A big advantage is that large-area products can be produced at relatively low cost. As for the poly-Si film, the a-Si film made by the above-mentioned method is irradiated with a pulsed excimer laser at intervals of about 25 ns, the a-Si film is heated and dissolved, cooled, and then again. Crystallization is caused to form a poly-Si film.

また、高次の水素化珪素を用いたCVD法としては、高次水素化珪素ガスを大気圧以上の圧力下で熱分解する方法(特許文献1参照)、環状水素化珪素ガスを熱分解する方法(特許文献2参照)、分岐水素化珪素を用いる方法(特許文献3参照)、トリシラン以上の高次の水素化珪素ガスを480℃以下で熱CVDを行う方法(特許文献4参照)等が提案されている。   Further, as a CVD method using higher-order silicon hydride, a method in which high-order silicon hydride gas is thermally decomposed under a pressure higher than atmospheric pressure (see Patent Document 1), and cyclic silicon hydride gas is thermally decomposed. A method (see Patent Document 2), a method using branched silicon hydride (see Patent Document 3), a method of performing thermal CVD of trisilane or higher silicon hydride gas at 480 ° C. or lower (see Patent Document 4), etc. Proposed.

しかし、CVD法によりシリコン膜を形成する場合には、気相反応を用いることから気相中で粒子が発生するため、成膜装置の汚染、これによるデバイスの歩留まり低下等の問題がある。また、原料をガス状で用いるため、表面に凹凸のある基体上には良好なステップカバレージを持つ膜が得られ難く、膜形成速度が低いためスループットが低い、という問題もある。特にプラズマCVD法においては、高周波発生装置等、複雑で高価な装置が必要となるだけでなく、高価な高真空装置が必要である。   However, when a silicon film is formed by a CVD method, since a gas phase reaction is used, particles are generated in the gas phase, which causes problems such as contamination of a film forming apparatus and a decrease in device yield. In addition, since the raw material is used in a gaseous state, it is difficult to obtain a film having good step coverage on a substrate having an uneven surface, and there is a problem that the throughput is low because the film formation speed is low. In particular, in the plasma CVD method, not only a complicated and expensive apparatus such as a high-frequency generator is required, but also an expensive high vacuum apparatus is necessary.

一方、上述したようなCVD法とは別に、高価な装置を必要としない塗布法によるシリコン膜の形成が検討されている。このようなシリコン膜の形成方法の一例として、液体状の水素化珪素を基体上に塗布した後昇温し、昇温過程を含む熱履歴を経させることにより塗布膜内で分解反応させるシリコン膜の形成方法が報告されている(特許文献5参照)。また、基体上に、単結晶シリコンを粉砕したシリコン微粒子と液体状の水素化珪素を混合してなる組成物を塗布し、得られた塗膜を加熱してポリシリコン膜を形成する方法も報告されている(特許文献6参照)。   On the other hand, apart from the CVD method as described above, formation of a silicon film by a coating method that does not require an expensive apparatus has been studied. As an example of a method for forming such a silicon film, a silicon film that is heated after being coated with liquid silicon hydride and then subjected to a decomposition reaction in the coating film through a thermal history including a temperature rising process. Has been reported (see Patent Document 5). Also reported is a method of applying a composition comprising a mixture of silicon fine particles obtained by pulverizing single crystal silicon and liquid silicon hydride on a substrate, and heating the resulting coating to form a polysilicon film. (See Patent Document 6).

Spear,W.E,「Solid State Com.」, 1975年, Vol.17, p.1193Spear, W.E, `` Solid State Com. '', 1975, Vol. 17, p. 1193 Kern,W,「Journal of Vacuum Science and Technology」, 1977年, Vol.14(5), p.1082Kern, W, `` Journal of Vacuum Science and Technology '', 1977, Vol. 14 (5), p.1082 特公平5−469号公報Japanese Patent Publication No. 5-469 特公平4−62703号公報Japanese Examined Patent Publication No. 4-62703 特開昭60−26665号公報JP 60-26665 A 特公平5−56852号公報Japanese Patent Publication No. 5-56852 特許第3517934号公報Japanese Patent No. 3517934 特開2005−332913号公報JP-A-2005-332913

しかし、特許文献5に記載されたシリコン膜の形成方法では、液体状の水素化珪素の取り扱いに複雑な装置が必要になる難点を有するほか、シリコン膜の膜厚の制御が困難である。また、特許文献6に記載されたシリコン膜の形成方法では、単結晶シリコンを粉砕した微粒子を用いることで、微粒子表面の酸化膜を除去する作業が煩雑であり、欠陥のない均一な連続膜とすることが難しい。また、液体状の水素化珪素とシリコン微粒子とを混合してシリコン膜を形成しているため、成膜時にシリコン微粒子と水素化珪素の界面に欠陥が生じ易い、という問題がある。   However, the method for forming a silicon film described in Patent Document 5 has a difficulty in requiring a complicated apparatus for handling liquid silicon hydride, and it is difficult to control the thickness of the silicon film. In addition, in the method for forming a silicon film described in Patent Document 6, the work of removing the oxide film on the surface of the fine particles is complicated by using fine particles obtained by pulverizing single crystal silicon, and a uniform continuous film having no defects is obtained. Difficult to do. Further, since the silicon film is formed by mixing liquid silicon hydride and silicon fine particles, there is a problem that defects are likely to occur at the interface between the silicon fine particles and the silicon hydride during film formation.

本発明は、大掛かりな設備を必要とせずに、シリコン膜を形成するための成膜材料として、ポリシラン修飾シリコン微粒子を製造する方法およびこのポリシラン修飾シリコン微粒子を用いたシリコン膜の形成方法を提供することを目的とする。   The present invention provides a method for producing polysilane-modified silicon fine particles as a film forming material for forming a silicon film without requiring large-scale equipment, and a method for forming a silicon film using the polysilane-modified silicon fine particles. For the purpose.

上述したような目的を達成するために、本発明におけるポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法は、末端がシリルアニオン化されたポリシランを含む液に、シリコン微粒子を添加することで、シリコン微粒子の表面にポリシランを結合させたポリシラン修飾シリコン微粒子を製造することを特徴としている。   In order to achieve the above-described object, the method for producing polysilane-modified silicon fine particles according to the present invention includes adding a silicon fine particle to a liquid containing a polysilane having a silyl anion at the terminal, thereby forming a polysilane on the surface of the silicon fine particle. It is characterized by producing polysilane-modified silicon fine particles bonded with.

このようなポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法によれば、末端がシリルアニオン化されたポリシランを含む液に、シリコン微粒子を添加してポリシラン修飾シリコン微粒子を製造することで、例えば塗布法によりシリコン膜を形成するための成膜材料を生成することが可能となる。   According to such a method for producing polysilane-modified silicon fine particles, by adding silicon fine particles to a liquid containing polysilane having a terminal silyl anion to produce polysilane-modified silicon fine particles, for example, a silicon film is formed by a coating method. A film forming material for forming can be generated.

また、本発明のシリコン膜の形成方法は、基体の表面にシリコン膜を形成する方法において、シリコン微粒子の表面にポリシランが結合したポリシラン修飾シリコン微粒子を含む液と基体の表面とを接触させた状態で、光照射または熱処理を行うことで、基体の表面にシリコン膜を形成することを特徴としている。   The method for forming a silicon film of the present invention is a method in which a silicon film is formed on the surface of a substrate, wherein the liquid containing polysilane-modified silicon fine particles bonded with polysilane on the surface of the silicon fine particles is in contact with the surface of the substrate. Thus, a silicon film is formed on the surface of the substrate by light irradiation or heat treatment.

このようなシリコン膜の形成方法によれば、ポリシラン修飾シリコン微粒子を含む液と基体の表面とを接触させた状態で、光照射または熱処理を行うことで、ポリシラン修飾シリコン微粒子のポリシランがアモルファスシリコンまたは多結晶シリコンとなる。また、一般にシリコン微粒子は単結晶シリコンまたは多結晶シリコンで構成される。これにより、塗布法により、基体の表面にシリコン膜を形成することが可能となる。さらに、ポリシラン修飾シリコン微粒子を用いてシリコン膜を形成することで、シリコン膜の最小限の膜厚が、ポリシラン修飾シリコン微粒子の径である程度規定されるため、膜厚の制御が容易である。   According to such a silicon film forming method, the polysilane of the polysilane-modified silicon fine particles is converted into amorphous silicon or by performing light irradiation or heat treatment in a state where the liquid containing the polysilane-modified silicon fine particles is in contact with the surface of the substrate. It becomes polycrystalline silicon. In general, the silicon fine particles are composed of single crystal silicon or polycrystalline silicon. Thereby, a silicon film can be formed on the surface of the substrate by a coating method. Further, by forming the silicon film using the polysilane-modified silicon fine particles, the minimum film thickness of the silicon film is regulated to some extent by the diameter of the polysilane-modified silicon fine particles, so that the film thickness can be easily controlled.

以上、説明したように、本発明のポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法およびこのポリシラン修飾シリコン微粒子を用いたシリコン膜の形成方法によれば、塗布法によりシリコン膜を形成することができるため、シリコン膜の形成工程が簡略化されるだけでなく、表面形状に凹凸を有する基体にも、十分に表面被覆を行うことができる。さらに、形成されるシリコン膜の膜厚の制御が容易であるため、膜厚の制御されたシリコン膜を再現性よく形成することができる。   As described above, according to the method for producing polysilane-modified silicon fine particles and the method for forming a silicon film using the polysilane-modified silicon fine particles of the present invention, the silicon film can be formed by a coating method. In addition to simplifying the formation process, the substrate having a rough surface can be sufficiently coated with the surface. Furthermore, since it is easy to control the thickness of the silicon film to be formed, a silicon film with a controlled thickness can be formed with high reproducibility.

以下、本発明のポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法およびポリシラン修飾シリコン微粒子を用いたシリコン膜の形成方法における実施の形態の一例について詳細に説明する。   Hereinafter, an example of an embodiment of the method for producing polysilane-modified silicon fine particles and the method for forming a silicon film using the polysilane-modified silicon fine particles of the present invention will be described in detail.

(ポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法)
本実施形態のポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法について、図1の模式的な工程図を用いて説明する。図1(a)に示すように、シリコン化合物を含む溶媒に還元剤を添加して反応させることで、末端がシリルアニオン化されたポリシラン11を生成する。ここでは、例えばアルゴン(Ar)等の不活性ガス雰囲気下で、予め溶存酸素がAr置換され、水分濃度が10ppm以下のテトラヒドロフラン(THF)からなる溶媒中に、リチウム(Li)からなる還元剤を添加する。次いで、0℃でArバブリングおよび攪拌した状態で、この還元剤が添加された溶媒に、液状のジフェニルジクロロシランからなるシリコン化合物を滴下し、滴下終了後、Liが完全に消失するまで、攪拌する。その後、未反応のLiを除去することにより、ポリジフェニルシランからなるポリシラン11のLi付加体が生成される。このポリシラン11の末端はシリルアニオン化されている。上記合成法により得られるポリシラン11のSi数は主として5個の直鎖状分子であり、Si数が4〜7の範囲で生成される。
(Method for producing polysilane-modified silicon fine particles)
A method for producing the polysilane-modified silicon fine particles of the present embodiment will be described with reference to the schematic process chart of FIG. As shown in FIG. 1 (a), a reducing agent is added to a solvent containing a silicon compound and reacted to produce polysilane 11 having a terminal converted to a silyl anion. Here, for example, a reducing agent made of lithium (Li) is added in a solvent made of tetrahydrofuran (THF) having a water concentration of 10 ppm or less under an inert gas atmosphere such as argon (Ar), in which dissolved oxygen is previously substituted with Ar. Added. Next, with Ar bubbling and stirring at 0 ° C., a silicon compound composed of liquid diphenyldichlorosilane is dropped into the solvent to which the reducing agent has been added, and stirring is performed until Li completely disappears after the dropping is completed. . Thereafter, unreacted Li is removed to produce a Li adduct of polysilane 11 composed of polydiphenylsilane. The terminal of this polysilane 11 is silyl anionized. The Si number of the polysilane 11 obtained by the above synthesis method is mainly 5 linear molecules, and the Si number is generated in the range of 4-7.

なお、ここでは、ポリシラン11の一端がシリルアニオン化された例について図示するが、ポリシラン11の両端がシリルアニオン化されていてもよく、これらが混在していてもよい。   Here, an example in which one end of the polysilane 11 is converted into a silyl anion is illustrated, but both ends of the polysilane 11 may be converted into a silyl anion, or these may be mixed.

また、ここでは、ジフェニルジクロロシランからなるシリコン化合物から、ポリシラン11を合成し、末端をシリルアニオン化する例について説明したが、本発明はこれに限定されず、例えばLiからなる還元剤が添加された例えばTHFからなる溶媒に、ポリシラン11を例えばTHFに溶解させた液を添加することで、ポリシラン11のLi付加体を形成し、ポリシラン11の末端をシリルアニオン化してもよい。この場合のように、初めからポリシランを用いる場合、このポリシランは環状であっても鎖状であってもよい。   In addition, here, an example in which polysilane 11 is synthesized from a silicon compound composed of diphenyldichlorosilane and a terminal is converted to a silyl anion has been described. However, the present invention is not limited thereto, and for example, a reducing agent composed of Li is added. Alternatively, a Li adduct of polysilane 11 may be formed by adding a solution obtained by dissolving polysilane 11 in THF, for example, to a solvent composed of THF, and the terminal of polysilane 11 may be converted into a silyl anion. As in this case, when polysilane is used from the beginning, the polysilane may be cyclic or chain-like.

さらに、ここでは、末端がシリルアニオン化されたポリシラン11として、側鎖にフェニル基を有する直鎖状のポリジフェニルシランを例にとり説明するが、本発明はこれに限定されず、一般式(1)に示すように、主骨格がSiで構成されたポリシラン11であれば、特に限定されるものではない。

Figure 0004872419
Furthermore, here, as the polysilane 11 having a terminal silyl anion, a linear polydiphenylsilane having a phenyl group in the side chain will be described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the general formula (1 As long as it is polysilane 11 whose main skeleton is composed of Si, as shown in FIG.
Figure 0004872419

ここで、上記一般式(1)に示すR、R’としては、水素、炭素、酸素、窒素、硫黄、りん、ホウ素、ハロゲン等の原子、またはヒドロキシル基、置換もしくは無置換のカルボニル基、置換もしくは無置換のエステル基、置換もしくは無置換のアルキル基、置換もしくは無置換のアルケニル基、置換もしくは無置換のアルコキシル基、置換もしくは無置換のアリール基、置換もしくは無置換の複素環基、シアノ基、ニトロ基、アミノ基、アミド基、チオール基等の置換基が挙げられる。また、nは2以上の正の整数とし、RとR’とは同一であっても異なっていてもよい。   Here, R and R ′ shown in the general formula (1) include atoms such as hydrogen, carbon, oxygen, nitrogen, sulfur, phosphorus, boron, and halogen, a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted carbonyl group, and a substituted group. Or an unsubstituted ester group, a substituted or unsubstituted alkyl group, a substituted or unsubstituted alkenyl group, a substituted or unsubstituted alkoxyl group, a substituted or unsubstituted aryl group, a substituted or unsubstituted heterocyclic group, a cyano group , A nitro group, an amino group, an amide group, a substituent such as a thiol group. N is a positive integer of 2 or more, and R and R ′ may be the same or different.

次に、シリコン微粒子12を用意する。ここで、シリコン微粒子12としては、既成品を用いても、結晶性シリコンを粉砕したものを用いてもよく、合成法により製造してもよい。ただし、合成法により製造されるシリコン微粒子12は、結晶性シリコンを粉砕したシリコン微粒子を用いる場合と比較して、溶媒に分散させたままの状態で、上述したポリシラン11と結合させることができるため、シリコン微粒子12の表面に付着した酸素膜を除去する必要がなく、好ましい。さらに、後述するように、シリコン微粒子12の合成過程で、シリコン微粒子の表面が塩素(Cl)等で修飾されるため、後工程で、上述した末端がシリルアニオン化されたポリシラン11をシリコン微粒子12の表面に結合させる際、Clとシリル基の置換反応により容易に結合させることができ、好ましい。   Next, silicon fine particles 12 are prepared. Here, as the silicon fine particles 12, an existing product, a crushed crystalline silicon, or a synthetic method may be used. However, since the silicon fine particles 12 produced by the synthesis method can be bonded to the above-described polysilane 11 in a state of being dispersed in a solvent as compared with the case where silicon fine particles obtained by pulverizing crystalline silicon are used. It is not necessary to remove the oxygen film adhering to the surface of the silicon fine particles 12, which is preferable. Further, as will be described later, since the surface of the silicon fine particles is modified with chlorine (Cl) or the like in the process of synthesizing the silicon fine particles 12, the polysilane 11 having the above-mentioned terminal silyl anion is converted into the silicon fine particles 12 in a later step. When bonding to the surface, it can be easily bonded by a substitution reaction of Cl and silyl groups, which is preferable.

ここでは、合成法によりシリコン微粒子12を製造することとする。この場合には、例えば、Ar等の不活性ガス雰囲気下で、Arバブリングにより溶存酸素をAr置換した水分濃度10ppm以下の1,2−ジメトキシエタンからなる溶媒に、ナフタレンとナトリウムとを添加し、攪拌する。溶媒中にナフタレンとナトリウムを添加することで、ナフタレンとナトリウムの錯体が生成され、還元剤として作用する。一方、溶存酸素をAr置換した水分濃度10ppm以下の1,2−ジメトキシエタンからなる溶媒に、四塩化ケイ素(SiCl4)からなるシリコン化合物を溶解させる。 Here, the silicon fine particles 12 are manufactured by a synthesis method. In this case, for example, naphthalene and sodium are added to a solvent composed of 1,2-dimethoxyethane having a water concentration of 10 ppm or less in which the dissolved oxygen is substituted with Ar by bubbling under an inert gas atmosphere such as Ar. Stir. By adding naphthalene and sodium into the solvent, a complex of naphthalene and sodium is generated and acts as a reducing agent. On the other hand, a silicon compound made of silicon tetrachloride (SiCl 4 ) is dissolved in a solvent made of 1,2-dimethoxyethane having a water concentration of 10 ppm or less in which dissolved oxygen is substituted with Ar.

次いで、四塩化ケイ素(SiCl4)を溶解させた1,2−ジメトキシエタンを、ナフタレンとナトリウムが添加された1,2−ジメトキシエタンに滴下し、例えば12時間反応させる。その後、未反応のナフタレン、ナトリウム、および生成した塩化ナトリウムを除去し、表面にClが結合した単結晶のシリコン微粒子12を生成する。この方法によれば、シリコン微粒子12は1nm〜20nmの径で形成されるが、シリコン微粒子12としては、1nm〜10μm程度の径のものを用いることが可能である。なお、シリコン微粒子12の表面に結合させる原子は、Clに限定されるものではなく、臭素(Br)等の他のハロゲン原子であってもよい。また、上記とは違う合成法により多結晶のシリコン微粒子12を製造してもよい。 Next, 1,2-dimethoxyethane in which silicon tetrachloride (SiCl 4 ) is dissolved is dropped into 1,2-dimethoxyethane to which naphthalene and sodium are added, and is reacted for, for example, 12 hours. Thereafter, unreacted naphthalene, sodium, and generated sodium chloride are removed, and single crystal silicon fine particles 12 having Cl bonded to the surface are generated. According to this method, the silicon fine particles 12 are formed with a diameter of 1 nm to 20 nm, but the silicon fine particles 12 having a diameter of about 1 nm to 10 μm can be used. The atoms bonded to the surface of the silicon fine particles 12 are not limited to Cl, and may be other halogen atoms such as bromine (Br). Further, the polycrystalline silicon fine particles 12 may be manufactured by a synthesis method different from the above.

次に、このシリコン微粒子12が1,2−ジメトキシエタンからなる溶媒に分散された液と、上述したポリジフェニルシランのLi付加体のTHF溶液とを混合し、十分に反応させた後、冷水が充填された容器内に滴下する。これにより、図1(b)に示すように、シリコン微粒子12の表面のClと、ポリジフェニルシランからなる末端がシリルアニオン化されたポリシラン11との置換反応により、ポリシラン11の一端がシリコン微粒子12の表面に共有結合により結合したポリシラン修飾シリコン微粒子13が沈殿物として生じる。その後、この沈殿物を例えばシクロヘキサンからなる溶剤で洗浄する。   Next, a liquid in which the silicon fine particles 12 are dispersed in a solvent made of 1,2-dimethoxyethane and the above-described THF solution of the polydiphenylsilane Li adduct are mixed and sufficiently reacted. Drip into the filled container. As a result, as shown in FIG. 1 (b), one end of the polysilane 11 has a silicon fine particle 12 due to a substitution reaction between Cl on the surface of the silicon fine particle 12 and a polysilane 11 made of polydiphenylsilane having a terminal silyl anionized. Polysilane-modified silicon fine particles 13 that are covalently bonded to the surface of the film are formed as precipitates. Thereafter, the precipitate is washed with a solvent composed of, for example, cyclohexane.

なお、ここでは、シリコン微粒子12に直鎖状のポリシラン11の一端が結合した例について図示したが、本発明はこれに限定されず、上述したように、ポリシラン11の両端がシリルアニオン化される場合には、ポリシラン11の両端がシリコン微粒子12の表面に結合してもよい。   Although an example in which one end of the linear polysilane 11 is bonded to the silicon fine particle 12 is illustrated here, the present invention is not limited to this, and as described above, both ends of the polysilane 11 are converted into silyl anions. In some cases, both ends of the polysilane 11 may be bonded to the surface of the silicon fine particles 12.

ここで、上述したような工程により得られた、シリコン微粒子12の表面にポリジフェニルシランからなるポリシラン11が結合したポリシラン修飾シリコン微粒子13を、後述するシリコン膜の成膜材料として用いてもよい。また、側鎖として、フェニル基以外の置換基または原子を有するポリシラン11が結合したシリコン微粒子12もシリコン膜の成膜材料として用いることが可能である。   Here, the polysilane-modified silicon fine particles 13 obtained by the above-described steps and having the polysilane 11 made of polydiphenylsilane bonded to the surface of the silicon fine particles 12 may be used as a film forming material for the silicon film described later. Further, silicon fine particles 12 to which a polysilane 11 having a substituent or atom other than a phenyl group as a side chain is bonded can also be used as a film forming material for a silicon film.

次いで、上記ポリシラン修飾シリコン微粒子13に水素化処理を行う。この場合には、例えば予め溶存酸素をAr置換した水分濃度10ppm以下の例えばトルエンからなる溶媒に、上述したポリジフェニルシランからなるポリシラン11が表面に結合したポリシラン修飾シリコン微粒子13と塩化アルミニウムからなる塩素化触媒を添加し、塩化水素ガスバブリングを行うことで、フェニル基を塩素化する。続いて、この溶媒中の溶存塩化水素をArバブリングで十分に置換した後、水素化アルミニウムリチウム/エーテル溶液を滴下し、約12時間反応させる。次いで、この溶液を濾過することで、未反応の水素化アルミニウムリチウムおよび反応後のその塩等を取り除き、濾液を蒸留により精製し、不純物を除去する。   Next, the polysilane-modified silicon fine particles 13 are subjected to hydrogenation treatment. In this case, for example, chlorine containing aluminum polychloride and polysilane-modified silicon fine particles 13 having the polysilane 11 made of polydiphenylsilane bonded to the surface thereof in a solvent made of, for example, toluene having a water concentration of 10 ppm or less in which dissolved oxygen is previously substituted with Ar. A phenyl group is chlorinated by adding a hydrogenation catalyst and carrying out hydrogen chloride gas bubbling. Subsequently, the dissolved hydrogen chloride in the solvent is sufficiently replaced by Ar bubbling, and then a lithium aluminum hydride / ether solution is dropped and reacted for about 12 hours. Next, this solution is filtered to remove unreacted lithium aluminum hydride and its salt after the reaction, and the filtrate is purified by distillation to remove impurities.

これにより、図1(c)に示すように、ポリジフェニルシランが表面に結合したポリシラン修飾シリコン微粒子13(前記図1(b)参照)のフェニル基が全て水素化され、水素化ポリシラン(水素化珪素)11’を有するポリシラン修飾シリコン微粒子(水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子)14が生成される。ここでは、上記蒸留により精製することで、単離した水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14が濃縮された状態のトルエンの分散液を得ることとするが、溶媒を全て揮発させてもよい。また、上記水素化処理により、シリコン微粒子12の表面に結合したClが残存していたとしても、このClも水素化される。生成された水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14は、後述するシリコン膜の形成方法の成膜材料として用いられる。   As a result, as shown in FIG. 1 (c), all the phenyl groups of the polysilane-modified silicon fine particles 13 (see FIG. 1 (b)) having polydiphenylsilane bonded to the surface thereof are all hydrogenated, and hydrogenated polysilane (hydrogenated) Polysilane-modified silicon fine particles (hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles) 14 having (silicon) 11 'are generated. Here, by purifying by distillation, a toluene dispersion in which the isolated hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14 are concentrated is obtained. However, all of the solvent may be volatilized. Further, even if Cl bonded to the surface of the silicon fine particles 12 remains by the hydrogenation treatment, this Cl is also hydrogenated. The produced hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14 are used as a film forming material in a silicon film forming method described later.

また、水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14の径は、シリコン微粒子12とシリコン微粒子12の表面に結合される水素化ポリシラン11’の鎖長により規定される。このため、初めから鎖長の制御されたポリシランを用いてシリルアニオン化させることで、水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14の径の制御を容易に行うことができる。   The diameter of the hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14 is defined by the chain length of the silicon fine particles 12 and the hydrogenated polysilane 11 ′ bonded to the surface of the silicon fine particles 12. For this reason, the diameter of the hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14 can be easily controlled by making polysilyl having a controlled chain length into a silyl anion from the beginning.

以上、説明したように、このようなポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法によれば、末端がシリルアニオン化されたポリシラン11を含む液に、シリコン微粒子12を添加してポリシラン修飾シリコン微粒子13を製造し、その後水素化処理を行うことで、水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14が製造される。これにより、例えば塗布法によりシリコン膜を形成するための成膜材料を得ることができる。   As described above, according to such a method for producing polysilane-modified silicon fine particles, polysilane-modified silicon fine particles 13 are produced by adding silicon fine particles 12 to a liquid containing polysilane 11 having a terminal silyl anion. Then, hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14 are produced by performing a hydrogenation process. Thereby, for example, a film forming material for forming a silicon film can be obtained by a coating method.

また、本実施形態のポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法によれば、合成法によりシリコン微粒子12を製造するため、合成法のみでポリシラン修飾シリコン微粒子13および水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14を製造することが可能である。   Further, according to the method for producing the polysilane-modified silicon fine particles of the present embodiment, since the silicon fine particles 12 are produced by the synthesis method, the polysilane-modified silicon fine particles 13 and the hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14 can be produced only by the synthesis method. Is possible.

なお、本実施形態では、ポリジフェニルシランが表面に結合したポリシラン修飾シリコン微粒子13を製造した後、水素化処理を行うことで、フェニル基を水素に置換し、水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14を製造する例について説明したが、初めから、水素化ポリシラン(水素化珪素)をシリルアニオン化し、表面がClで修飾されたシリコン微粒子12の表面に結合させてもよい。ただし、上記水素化処理を行うことで、シリコン微粒子12の表面も水素化されるため、Clの残存が防止できることから、ポリジフェニルシランが表面に結合したポリシラン修飾シリコン微粒子13を製造した後に、水素化処理を行うことで、水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14を製造する方が好ましい。   In the present embodiment, after producing polysilane-modified silicon fine particles 13 having polydiphenylsilane bonded to the surface, hydrogenation is performed to replace the phenyl group with hydrogen, thereby producing hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14. However, from the beginning, hydrogenated polysilane (silicon hydride) may be converted into a silyl anion and bonded to the surface of the silicon fine particle 12 whose surface is modified with Cl. However, since the surface of the silicon fine particles 12 is also hydrogenated by performing the above hydrogenation treatment, it is possible to prevent Cl from remaining. Therefore, after the polysilane-modified silicon fine particles 13 having polydiphenylsilane bonded to the surfaces are produced, It is preferable to manufacture the hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14 by performing a hydration treatment.

(シリコン膜の形成方法)
次に、上述した水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14を用いたシリコン膜の形成方法について、図2を用いて説明する。まず、図2(a)に示すように、水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14を例えばトルエンからなる溶媒に分散させる。この際、上述したポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法では、トルエンに分散された濃縮された状態の水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14が得られるため、上記溶媒により適宜濃度を調整する。この分散液を、例えばガラス基板からなる基板(基体)21上に塗布し、塗布膜22を形成する。この際、この塗布膜22の最小限の膜厚は、水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14の径によりある程度規定される。
(Method for forming silicon film)
Next, a method for forming a silicon film using the hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14 will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 2A, hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14 are dispersed in a solvent made of, for example, toluene. At this time, in the above-described method for producing the polysilane-modified silicon fine particles, concentrated hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14 dispersed in toluene are obtained. Therefore, the concentration is appropriately adjusted with the solvent. This dispersion is applied onto a substrate (base) 21 made of, for example, a glass substrate to form a coating film 22. At this time, the minimum film thickness of the coating film 22 is defined to some extent by the diameter of the hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14.

ここで、水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14を分散させる溶媒としては、上述したトルエンの他に、n−ペンタン、n−へキサン、n−ヘプタン、n−オクタン、デカン、ドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、スチレン、ジシクロペンタン、ベンゼン、キシレン、クメン、デュレン、インデン、テトラヒドロナフタレン、デカヒドロナフタレン、スクワラン等の炭化水素系溶媒、ジエチルエーテル、ジプロピルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、エチレングリコールエチルメチルエーテル、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、テトラヒドロフランテトラヒドロピラン、1,2−ジエトキシエタン、ビス(2−メトキシエチル)エーテル、p−ジオキサン、THF等のエーテル系溶媒、および、プロピレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルホルムアミド、アセトニトリル、ジメチルスルホキシド、塩化メチレン、クロロホルムなどの極性溶媒を挙げることができる。これらのうち、上述した分散液の安定性の点で、炭化水素系溶媒が好ましい。これらの溶媒は、単独でもまたは2種以上の混合物としても使用できる。   Here, as a solvent in which the hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14 are dispersed, in addition to toluene described above, n-pentane, n-hexane, n-heptane, n-octane, decane, dodecane, cyclohexane, cyclooctane, Hydrocarbon solvents such as styrene, dicyclopentane, benzene, xylene, cumene, durene, indene, tetrahydronaphthalene, decahydronaphthalene, squalane, diethyl ether, dipropyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol ethyl Methyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, diethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol methyl ethyl ether, tetrahydrofuran tetrahydropyran, 1,2 Ether solvents such as diethoxyethane, bis (2-methoxyethyl) ether, p-dioxane, THF, and propylene carbonate, γ-butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylformamide, acetonitrile, dimethyl sulfoxide, chloride Examples include polar solvents such as methylene and chloroform. Of these, hydrocarbon solvents are preferred from the viewpoint of the stability of the dispersion described above. These solvents can be used alone or as a mixture of two or more.

次いで、上記塗布膜22が形成された状態の基板21を加熱する。熱処理を行うことで、水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14の表面に結合した水素化ポリシラン11’(前記図1(c)参照)がアモルファスシリコンまたはポリシリコンに変化する。この熱処理は120℃〜1000℃の範囲で行い、上記水素化ポリシラン11’からアモルファスシリコンを形成する場合には、120℃以上550℃より低い温度、ポリシリコンを形成する場合には、550℃以上の温度で行うこととする。ここでは、上記水素化ポリシラン11’をアモルファスシリコン23’に変化させることとし、例えば450℃で基板21を加熱する。この際、単結晶シリコンで構成されるシリコン微粒子12は残存するため、図2(b)に示すように、結晶性のシリコン微粒子12がアモルファスシリコン23’中に含有された状態のシリコン膜23が形成される。   Next, the substrate 21 on which the coating film 22 is formed is heated. By performing the heat treatment, the hydrogenated polysilane 11 ′ (see FIG. 1C) bonded to the surface of the hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14 changes to amorphous silicon or polysilicon. This heat treatment is performed in the range of 120 ° C. to 1000 ° C. When forming amorphous silicon from the hydrogenated polysilane 11 ′, the temperature is 120 ° C. or higher and lower than 550 ° C., and when forming polysilicon, 550 ° C. or higher. It will be performed at the temperature of. Here, the hydrogenated polysilane 11 ′ is changed to amorphous silicon 23 ′, and the substrate 21 is heated at 450 ° C., for example. At this time, since the silicon fine particles 12 composed of single crystal silicon remain, as shown in FIG. 2B, the silicon film 23 in a state where the crystalline silicon fine particles 12 are contained in the amorphous silicon 23 ′ is formed. It is formed.

この際、上記熱処理とともに、塗布膜22に向けて光Vを照射する。これにより、水素化ポリシラン11’からアモルファスシリコン23’が形成される反応が促進されるため、好ましい。ここで、光Vの光源としては、例えば水銀キセノンランプを用いることとする。また光Vの照射波長範囲としては200nm以上450nm以下であることが好ましく、200nm以上320nmより小さい波長の光と、320nm以上450nm以下の波長の光の両方を照射することがさらに好ましい。200nm以上320nmより小さい波長の光を照射することで、水素化ポリシラン部分のSi−Si結合およびSi−H結合が切断される。また、320nm以上450nm以下の波長の光を照射することで、上記Si−Si結合およびSi−H結合が再結合し、アモルファスシリコン23’が形成される。   At this time, the light V is irradiated toward the coating film 22 together with the heat treatment. This is preferable because the reaction of forming amorphous silicon 23 'from hydrogenated polysilane 11' is promoted. Here, as the light source of the light V, for example, a mercury xenon lamp is used. Further, the irradiation wavelength range of the light V is preferably 200 nm or more and 450 nm or less, and more preferably both light having a wavelength of 200 nm or more and less than 320 nm and light having a wavelength of 320 nm or more and 450 nm or less are irradiated. By irradiating light with a wavelength of 200 nm or more and less than 320 nm, the Si—Si bond and Si—H bond of the hydrogenated polysilane portion are cut. Moreover, by irradiating light with a wavelength of 320 nm or more and 450 nm or less, the Si—Si bond and the Si—H bond are recombined to form amorphous silicon 23 ′.

この光Vの照射は、基板21上に塗布膜22(前記図2(a)参照)を形成した後に行ってもよく、基板21上に塗布する前に、ポリシラン修飾シリコン微粒子14が分散された状態の分散液に対して行ってもよい。また、分散液の段階で光Vを照射し、基板21上に塗布膜22を形成した後、さらに光Vを塗布膜に向けて照射してもよい。   The irradiation with the light V may be performed after the coating film 22 (see FIG. 2A) is formed on the substrate 21, and the polysilane-modified silicon fine particles 14 are dispersed before coating on the substrate 21. You may perform with respect to the dispersion liquid of a state. In addition, after the light V is irradiated at the stage of the dispersion to form the coating film 22 on the substrate 21, the light V may be further irradiated toward the coating film.

さらに、光Vとして、レーザ光を照射してもよい。この場合には、レーザ光の照射が熱処理を兼ねるため、上記熱処理の温度は120℃程度でよい。   Further, laser light may be irradiated as the light V. In this case, since the laser beam irradiation also serves as a heat treatment, the temperature of the heat treatment may be about 120 ° C.

なお、ここでは、上記塗布膜22が形成された状態の基板21に、熱処理と光Vの照射を両方行う例について説明するが、上記熱処理のみでもシリコン膜23は形成される。また、上記光Vの照射エネルギーが高い場合には、光Vの照射のみでポリシラン修飾シリコン微粒子14の水素化ポリシラン11’からアモルファスシリコン23’を形成し、シリコン膜23を形成することも可能である。この場合には、基板21上に塗布膜22を形成した後、熱処理を行わずに光Vの照射のみを行う。また、光Vの照射のみでシリコン膜23が形成される場合には、塗布法に限らず、浸漬法によりシリコン膜23を形成することが可能となる。例えば、上記波長範囲の光の透過率が高い、石英からなるセルに、ポリシラン修飾シリコン微粒子14が分散された分散液を充填し、石英ガラス越しに例えばスポットUV照射器を用いて光Vを照射すると、セルの内壁における光Vの照射領域のみに上記シリコン膜23が形成される。ただし、上述したように、熱処理と光Vの照射の両方を行う方が、シリコン膜23を確実に形成することができるため、好ましい。   Here, an example in which both the heat treatment and the light V irradiation are performed on the substrate 21 on which the coating film 22 is formed will be described. However, the silicon film 23 is formed only by the heat treatment. Further, when the irradiation energy of the light V is high, it is possible to form the amorphous silicon 23 ′ from the hydrogenated polysilane 11 ′ of the polysilane-modified silicon fine particles 14 only by the irradiation of the light V to form the silicon film 23. is there. In this case, after the coating film 22 is formed on the substrate 21, only the irradiation with the light V is performed without performing heat treatment. When the silicon film 23 is formed only by irradiation with the light V, the silicon film 23 can be formed not only by the coating method but also by the dipping method. For example, a cell made of quartz having a high light transmittance in the above wavelength range is filled with a dispersion liquid in which polysilane-modified silicon fine particles 14 are dispersed, and light V is irradiated through the quartz glass using, for example, a spot UV irradiator. Then, the silicon film 23 is formed only in the irradiation region of the light V on the inner wall of the cell. However, as described above, it is preferable to perform both the heat treatment and the irradiation with the light V because the silicon film 23 can be reliably formed.

上述したように、基板21上の塗布膜22に熱処理と光照射を行うことで生成されたシリコン膜23は、シリコン微粒子12に結合した水素化ポリシラン11’からシリコン微粒子12を覆う状態でアモルファスシリコン23’が形成されるため、アモルファスシリコン23’とシリコン微粒子12の界面に欠陥が生じ難い。   As described above, the silicon film 23 generated by performing heat treatment and light irradiation on the coating film 22 on the substrate 21 is amorphous silicon in a state where the silicon fine particles 12 are covered with the hydrogenated polysilane 11 ′ bonded to the silicon fine particles 12. Since 23 ′ is formed, defects are unlikely to occur at the interface between the amorphous silicon 23 ′ and the silicon fine particles 12.

また、上記シリコン膜23は、水素化ポリシラン11’の鎖長が長くシリコン微粒子12の径がシリコン膜23の膜厚に対して小さい場合には、アモルファスシリコン膜の性質を示す。一方、水素化ポリシラン11’の鎖長が短く、形成されるシリコン膜23の膜厚に対して、シリコン微粒子12の径が大きい場合には、アモルファスシリコンと結晶性シリコンが混在した膜の性質を示す。   The silicon film 23 exhibits the properties of an amorphous silicon film when the chain length of the hydrogenated polysilane 11 ′ is long and the diameter of the silicon fine particles 12 is smaller than the film thickness of the silicon film 23. On the other hand, when the chain length of the hydrogenated polysilane 11 ′ is short and the diameter of the silicon fine particles 12 is larger than the thickness of the formed silicon film 23, the characteristics of the film in which amorphous silicon and crystalline silicon are mixed are obtained. Show.

次いで、図2(b)を用いて説明した、このシリコン膜23が形成された状態の基板21に、550℃以上1000℃以下の熱処理を行う。ここでは、例えば1000℃の熱処理を行うこととする。これにより、図2(c)に示すように、上記アモルファスシリコン23’(前記図2(b)参照)は結晶化され、ポリシリコン24’となり、ポリシリコン24’中に結晶性のシリコン微粒子12が含有されることで、ポリシリコン膜24が形成される。   Next, heat treatment at 550 ° C. or more and 1000 ° C. or less is performed on the substrate 21 on which the silicon film 23 is formed, which has been described with reference to FIG. Here, for example, heat treatment at 1000 ° C. is performed. As a result, as shown in FIG. 2C, the amorphous silicon 23 ′ (see FIG. 2B) is crystallized to become polysilicon 24 ′, and crystalline silicon fine particles 12 in the polysilicon 24 ′. As a result, the polysilicon film 24 is formed.

なお、ここでは、シリコン膜23が形成された状態の基板21に、さらに熱処理を行うことでポリシリコン膜24を形成したが、図2(a)を用いて説明した塗布膜22が形成された状態の基板21に、550℃以上1000℃以下の熱処理と上述した波長範囲の光Vを照射しても、ポリシリコン膜24が形成される。この場合には、ポリシラン修飾シリコン微粒子14の水素化ポリシラン11’が、上記熱処理によりポリシリコン24’に変化する。   Here, the polysilicon film 24 is formed by further performing heat treatment on the substrate 21 on which the silicon film 23 is formed, but the coating film 22 described with reference to FIG. 2A is formed. Even when the substrate 21 in the state is irradiated with the heat treatment at 550 ° C. or more and 1000 ° C. or less and the light V in the wavelength range described above, the polysilicon film 24 is formed. In this case, the hydrogenated polysilane 11 ′ of the polysilane-modified silicon fine particles 14 is changed to polysilicon 24 ′ by the heat treatment.

以上説明したように、本実施形態のシリコン膜の形成方法によれば、ポリシラン修飾シリコン微粒子14を含む分散液を基板21上に塗布して塗布膜22を形成し、光Vの照射および450℃の熱処理を行うことで、ポリシラン修飾シリコン微粒子14の水素化ポリシラン11’がアモルファスシリコン23’になる。よって、アモルファスシリコン23’中にシリコン微粒子12を含有してなるシリコン膜23が形成される。また、このシリコン膜23が形成された基板21に1000℃の熱処理を行うことで、ポリシリコン膜24を形成することができる。以上のようにして形成されたシリコン膜23、ポリシリコン膜24は、最小限の膜厚が、ポリシラン修飾シリコン微粒子14の径である程度規定されるため、膜厚の制御が容易である。得られたシリコン膜は、LSI、薄膜トランジスタ、光電変換装置および感光体用途でのシリコン膜に好適に利用される。   As described above, according to the silicon film forming method of the present embodiment, the dispersion liquid containing the polysilane-modified silicon fine particles 14 is applied on the substrate 21 to form the coating film 22, irradiated with the light V and 450 ° C. By performing this heat treatment, the hydrogenated polysilane 11 ′ of the polysilane-modified silicon fine particles 14 becomes amorphous silicon 23 ′. Therefore, the silicon film 23 containing the silicon fine particles 12 in the amorphous silicon 23 'is formed. Further, the polysilicon film 24 can be formed by performing a heat treatment at 1000 ° C. on the substrate 21 on which the silicon film 23 is formed. Since the minimum film thickness of the silicon film 23 and the polysilicon film 24 formed as described above is regulated to some extent by the diameter of the polysilane-modified silicon fine particles 14, the film thickness can be easily controlled. The obtained silicon film is suitably used as a silicon film for LSIs, thin film transistors, photoelectric conversion devices and photoreceptors.

なお、上記実施形態では、水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14を用いたシリコン膜の形成方法について説明したが、ポリシランの側鎖が水素以外の原子または置換基であったとしても、本発明は適用可能である。例えば、図1(b)を用いて説明したポリジフェニルシランがシリコン微粒子12に結合したポリシラン修飾シリコン微粒子13を用いても、シリコン膜23は形成される。この場合には、ポリシラン修飾シリコン微粒子13を溶媒中に分散させた分散液を基板上に塗布し、塗布膜を形成する。次いで、この塗布膜が形成された状態の基板に、光照射または熱処理を行う。この際、レーザ光照射により、光照射と熱処理とを兼ねて行うことが有効であり、これにより、ポリシランの側鎖部分(ここではフェニル基)が分解、蒸発する。ただし、この場合には、シリコン膜23中に、側鎖由来の原子または置換基が残存する場合もあり、これらが残存しても構わない。   In the above embodiment, the silicon film forming method using the hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14 has been described. However, the present invention is applicable even if the side chain of the polysilane is an atom other than hydrogen or a substituent. It is. For example, even if the polysilane-modified silicon fine particles 13 in which the polydiphenylsilane described with reference to FIG. 1B is bonded to the silicon fine particles 12 are used, the silicon film 23 is formed. In this case, a dispersion liquid in which the polysilane-modified silicon fine particles 13 are dispersed in a solvent is applied onto the substrate to form a coating film. Next, light irradiation or heat treatment is performed on the substrate on which the coating film is formed. At this time, it is effective to perform both light irradiation and heat treatment by laser light irradiation, whereby the side chain portion (here, phenyl group) of polysilane is decomposed and evaporated. However, in this case, atoms or substituents derived from the side chain may remain in the silicon film 23, and these may remain.

上述した実施形態の実施例について、具体的に説明する。ここでは、図1を用いて説明した実施形態と同様の方法によりポリシラン修飾シリコン微粒子を製造する方法およびこのポリシラン修飾シリコン微粒子を用いたシリコン膜の形成方法の例について説明する。   An example of the above-described embodiment will be specifically described. Here, an example of a method for producing polysilane-modified silicon fine particles by the same method as the embodiment described with reference to FIG. 1 and a method for forming a silicon film using the polysilane-modified silicon fine particles will be described.

(実施例1)
まず、Arグローブボックス内で、滴下ロートおよびバブリング用キャピラリー、排気管を取り付け、攪拌子を入れた容量300mlの4つ口マントルフラスコに、予めArバブリングで溶存酸素をAr置換した水分濃度10ppm以下のTHF150mlとLiを添加した。次に、0℃でArバブリングおよび攪拌した状態で、上記滴下ロートより、液状のジフェニルジクロロシランからなるシリコン化合物を40ml添加し、滴下終了後、リチウムが完全に消失するまで、12時間攪拌を続けた。その後、未反応物と副生成物を除去し、図1(a)に示すように、末端がシリルアニオン化されたポリシラン11を得た。
Example 1
First, in an Ar glove box, a dropping funnel, a bubbling capillary, and an exhaust pipe were attached, and a 300 ml four-necked mantle flask containing a stirrer was preliminarily substituted with Ar by bubbling Ar with a water concentration of 10 ppm or less. 150 ml of THF and Li were added. Next, with Ar bubbling and stirring at 0 ° C., 40 ml of silicon compound composed of liquid diphenyldichlorosilane was added from the dropping funnel, and stirring was continued for 12 hours until the lithium disappeared completely after the dropping. It was. Thereafter, unreacted substances and by-products were removed, and as shown in FIG. 1 (a), polysilane 11 having a terminal converted to silyl anion was obtained.

一方、Arグローブボックス内で、滴下ロートを取り付け、攪拌子を入れた3つ口フラスコに、予めArバブリングで溶存酸素をAr置換した水分濃度10ppm以下の1,2−ジメトキシエタン70ml、ナフタレン3gとナトリウム0.7gを添加し、攪拌した。一方、予めArバブリングで溶存酸素をAr置換した水分濃度10ppm以下の1,2−ジメトキシエタンに四塩化ケイ素(SiCl4)を溶解させた。 On the other hand, in an Ar glove box, a dropping funnel was attached, and a 3-neck flask containing a stirrer was preliminarily replaced with Ar by bubbling Ar to 70 ppm 1,2-dimethoxyethane having a water concentration of 10 ppm or less, 3 g of naphthalene, Sodium 0.7g was added and stirred. On the other hand, silicon tetrachloride (SiCl 4 ) was dissolved in 1,2-dimethoxyethane having a water concentration of 10 ppm or less in which dissolved oxygen was substituted with Ar by Ar bubbling in advance.

次いで、上記滴下ロートより、四塩化ケイ素(SiCl4)を溶解させた上記1,2−ジメトキシエタンを、攪拌した状態のナフタレンとナトリウムが添加された1,2−ジメトキシエタンに滴下し、そのまま12時間反応させた。その後、ナフタレン、ナトリウム、塩化ナトリウムを除去することで、表面にClが結合したシリコン微粒子12を生成した。 Next, from the dropping funnel, the 1,2-dimethoxyethane in which silicon tetrachloride (SiCl 4 ) was dissolved was dropped into 1,2-dimethoxyethane to which naphthalene and sodium were added in a stirred state, and 12 Reacted for hours. Thereafter, by removing naphthalene, sodium, and sodium chloride, silicon fine particles 12 having Cl bonded to the surface were generated.

次に、このシリコン微粒子12が分散された1,2−ジメトキシエタンと、上述したシリルアニオン化されたポリジフェニルシランのLi付加体をTHFに溶解させた溶液とを混合し、十分に反応させた後、冷水が充填されたビーカー内に滴下すると沈殿物が得られた。これを回収し、沈殿物をシクロヘキサンで洗浄し、IR、1H−NMR、29Si−NMRで分析したところ、ポリジフェニルシランが表面に結合したポリシラン修飾シリコン微粒子12が得られることが確認された。   Next, 1,2-dimethoxyethane in which the silicon fine particles 12 are dispersed and the above-described solution in which the silyl anionized Li-adduct of polydiphenylsilane is dissolved in THF are mixed and sufficiently reacted. Thereafter, when the solution was dropped into a beaker filled with cold water, a precipitate was obtained. This was recovered, and the precipitate was washed with cyclohexane and analyzed by IR, 1H-NMR, and 29Si-NMR. As a result, it was confirmed that polysilane-modified silicon fine particles 12 having polydiphenylsilane bonded to the surface were obtained.

次いで、Arバブリングで溶存酸素をAr置換した水分濃度10ppm以下のトルエンに、上述したポリジフェニルシランが表面に結合したポリシラン修飾シリコン微粒子12と塩化アルミニウムを添加し、塩化水素ガスバブリングを行った。続いて、トルエン中の溶存塩化水素をArバブリングで十分に置換した後、水素化アルミニウムリチウム/エーテル溶液を滴下し、12時間反応させた。次いで、この溶液を濾過し、蒸留により反応生成物の精製を行った。精製された反応生成物を1H−NMR、29Si−NMRより分析したところ、フェニル基が全て水素化された水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14が生成されることが確認された。   Next, the above-described polysilane-modified silicon fine particles 12 having polydiphenylsilane bonded to the surface and aluminum chloride were added to toluene having a water concentration of 10 ppm or less in which dissolved oxygen was substituted with Ar by Ar bubbling, and hydrogen chloride gas bubbling was performed. Subsequently, dissolved hydrogen chloride in toluene was sufficiently replaced by Ar bubbling, and then a lithium aluminum hydride / ether solution was dropped and reacted for 12 hours. The solution was then filtered and the reaction product was purified by distillation. When the purified reaction product was analyzed by 1H-NMR and 29Si-NMR, it was confirmed that hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14 in which all phenyl groups were hydrogenated were generated.

(実施例2)
実施形態で図2(a)〜(b)を用いて説明したように、実施例1で得られた水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子14を基板21上に塗布し、塗布膜22を形成した後、塗布膜22が形成された状態の基板21に450℃の熱処理を行うとともに、塗布膜22に向けて実施形態と同様に照射波長領域200nm〜450nmの光Vを照射した。これにより、基板21の表面に金属光沢を持つ黄色〜褐色の膜が形成された。この膜の光学バンドギャップを測定したところ、1.8eVであり、また、ラマンスペクトルでは、480cm-1付近にアモルファスシリコンに帰属されるブロードなピークが観測され、510cm-1付近に結晶性シリコンに帰属されるシャープなピークが観測された。
(Example 2)
As described in the embodiment with reference to FIGS. 2A to 2B, the hydrogenated polysilane-modified silicon fine particles 14 obtained in Example 1 are applied on the substrate 21 to form the coating film 22. The substrate 21 on which the coating film 22 was formed was heat-treated at 450 ° C., and the coating film 22 was irradiated with light V in an irradiation wavelength region of 200 nm to 450 nm as in the embodiment. As a result, a yellow-brown film having a metallic luster was formed on the surface of the substrate 21. Measurement of the optical band gap of the film is 1.8 eV, also, in the Raman spectrum, a broad peak assignable to amorphous silicon is observed near 480 cm -1, the crystalline silicon in the vicinity of 510 cm -1 An attributed sharp peak was observed.

(実施例3)
実施形態で図2(c)を用いて説明したように、実施例1で得られたシリコン膜23が形成された状態の基板21に1000℃の熱処理を行った。この膜の光学バンドギャップを測定したところ、1.7eVであり、また、ラマンスペクトルでは、510cm-1付近にポリシリコンに帰属されるシャープなピークが観測された。
(Example 3)
As described in the embodiment with reference to FIG. 2C, the substrate 21 on which the silicon film 23 obtained in Example 1 was formed was subjected to heat treatment at 1000 ° C. When the optical band gap of this film was measured, it was 1.7 eV, and in the Raman spectrum, a sharp peak attributed to polysilicon was observed in the vicinity of 510 cm −1 .

本発明のポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法に係る実施形態を説明するための模式的な工程図である。It is a typical process drawing for explaining an embodiment concerning a manufacturing method of polysilane modification silicon particulates of the present invention. 本発明のシリコン膜の形成方法に係る実施形態を説明するための製造工程断面図である。It is manufacturing process sectional drawing for demonstrating embodiment which concerns on the formation method of the silicon film of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

11…ポリシラン、11’…水素化ポリシラン、12…シリコン微粒子、13…ポリシラン修飾シリコン微粒子、14…水素化ポリシラン修飾シリコン微粒子、21…基板、23…シリコン膜、V…光   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Polysilane, 11 '... Hydrogenated polysilane, 12 ... Silicon fine particle, 13 ... Polysilane modified silicon fine particle, 14 ... Hydrogenated polysilane modified silicon fine particle, 21 ... Substrate, 23 ... Silicon film, V ... Light

Claims (9)

末端がシリルアニオン化されたポリシランを含む液に、シリコン微粒子を添加することで、当該シリコン微粒子の表面に前記ポリシランを結合させたポリシラン修飾シリコン微粒子を製造する
ことを特徴とするポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法。
A polysilane-modified silicon fine particle characterized by producing polysilane-modified silicon fine particles in which the polysilane is bonded to the surface of the silicon fine particle by adding silicon fine particles to a liquid containing polysilane having a terminal silyl anion. Production method.
請求項1記載のポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法において、
前記シリコン微粒子は表面にハロゲン原子が結合されており、このハロゲン原子を末端がシリルアニオン化された前記ポリシランに置換することで、前記ポリシラン修飾シリコン微粒子を製造する
ことを特徴とするポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法。
In the manufacturing method of the polysilane modification silicon fine particles according to claim 1,
The silicon fine particle has a halogen atom bonded to the surface thereof, and the polysilane-modified silicon fine particle is produced by substituting the halogen atom with the polysilane having an end converted to a silyl anion. Manufacturing method.
請求項1記載のポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法において、
合成法により製造された前記シリコン微粒子を用いる
ことを特徴とするポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法。
In the manufacturing method of the polysilane modification silicon fine particles according to claim 1,
A method for producing polysilane-modified silicon fine particles, wherein the silicon fine particles produced by a synthesis method are used.
請求項1記載のポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法において、
前記ポリシランは、ポリジフェニルシランで構成されており、
前記シリコン微粒子の表面に前記ポリジフェニルシランを結合させて前記ポリシラン修飾シリコン微粒子を製造した後、当該シリコン微粒子に結合された前記ポリジフェニルシランのフェニル基を水素化する
ことを特徴とするポリシラン修飾シリコン微粒子の製造方法。
In the manufacturing method of the polysilane modification silicon fine particles according to claim 1,
The polysilane is composed of polydiphenylsilane,
The polysilane modified silicon, wherein the polydiphenylsilane is bonded to the surface of the silicon particle to produce the polysilane modified silicon particle, and then the phenyl group of the polydiphenylsilane bonded to the silicon particle is hydrogenated. A method for producing fine particles.
基体の表面にシリコン膜を形成する方法において、
シリコン微粒子の表面にポリシランが結合したポリシラン修飾シリコン微粒子を含む液と前記基体の表面とを接触させた状態で、光照射または熱処理を行うことで、当該基体の表面にシリコン膜を形成する
ことを特徴とするシリコン膜の形成方法。
In a method of forming a silicon film on the surface of a substrate,
Forming a silicon film on the surface of the substrate by performing light irradiation or heat treatment in a state in which the surface of the substrate is in contact with a liquid containing polysilane-modified silicon particles in which polysilane is bonded to the surface of the silicon particles. A method for forming a silicon film.
請求項5記載のシリコン膜の形成方法において、
前記基体の表面に前記ポリシラン修飾シリコン微粒子を含む液を塗布して塗布膜を形成し、当該塗布膜が形成された状態の前記基体に、前記光照射または前記熱処理を行うことで、当該基体の表面に前記シリコン膜を形成する
ことを特徴とするシリコン膜の形成方法。
The method of forming a silicon film according to claim 5,
A liquid containing the polysilane-modified silicon fine particles is applied to the surface of the base to form a coating film, and the light irradiation or the heat treatment is performed on the base in a state where the coating film is formed. A method of forming a silicon film, comprising forming the silicon film on a surface.
請求項5記載のシリコン膜の形成方法において、
前記光照射と前記熱処理の両方を行うことで、前記基体の表面に前記シリコン膜を形成する
ことを特徴とするシリコン膜の形成方法。
The method of forming a silicon film according to claim 5,
The silicon film is formed on the surface of the substrate by performing both the light irradiation and the heat treatment.
請求項5記載のシリコン膜の形成方法において、
前記ポリシランは水素化珪素である
ことを特徴とするシリコン膜の形成方法。
The method of forming a silicon film according to claim 5,
The method of forming a silicon film, wherein the polysilane is silicon hydride.
請求項5記載のシリコン膜の形成方法において、
前記シリコン膜は、アモルファスシリコン膜、ポリシリコン膜または結晶性シリコンとアモルファスシリコンとが混在した膜である
ことを特徴とするシリコン膜の形成方法。
The method of forming a silicon film according to claim 5,
The method for forming a silicon film, wherein the silicon film is an amorphous silicon film, a polysilicon film, or a film in which crystalline silicon and amorphous silicon are mixed.
JP2006104866A 2006-04-06 2006-04-06 Method for producing polysilane-modified silicon fine particles and method for forming silicon film Expired - Fee Related JP4872419B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006104866A JP4872419B2 (en) 2006-04-06 2006-04-06 Method for producing polysilane-modified silicon fine particles and method for forming silicon film

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006104866A JP4872419B2 (en) 2006-04-06 2006-04-06 Method for producing polysilane-modified silicon fine particles and method for forming silicon film

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007277038A JP2007277038A (en) 2007-10-25
JP4872419B2 true JP4872419B2 (en) 2012-02-08

Family

ID=38678891

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006104866A Expired - Fee Related JP4872419B2 (en) 2006-04-06 2006-04-06 Method for producing polysilane-modified silicon fine particles and method for forming silicon film

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4872419B2 (en)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4518284B2 (en) * 2008-04-21 2010-08-04 ソニー株式会社 Method for producing polysilane-modified silicon fine wire and method for forming silicon film
JP5540307B2 (en) * 2009-02-20 2014-07-02 独立行政法人物質・材料研究機構 Method for producing organic molecular film-coated nanoparticles
JP6028238B2 (en) * 2011-02-08 2016-11-16 小川 一文 Semiconductor fine particle film, diode, photoelectric conversion element, and manufacturing method thereof
JP2012164898A (en) * 2011-02-08 2012-08-30 Kagawa Univ Semiconductor fine particle film, diode, photoelectric conversion element and manufacturing method therefor
DE102011085078A1 (en) * 2011-10-24 2013-04-25 Siemens Ag Method for manufacturing silicon layer on substrate in photovoltaic cell in laboratory, involves utilizing agent to form amorphous or part-crystalline silicon after heating layer at temperature below silicon melting temperature

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3517934B2 (en) * 1994-03-24 2004-04-12 昭和電工株式会社 Method of forming silicon film
JPH07267622A (en) * 1994-03-30 1995-10-17 Osaka Gas Co Ltd Hybrid material from polycrystalline silicon material and silicon or germanium compound and production thereof
JPH1179727A (en) * 1997-08-29 1999-03-23 Sharp Corp Formation of silicon film
JP2003171556A (en) * 2001-12-10 2003-06-20 Jsr Corp Method for forming silicon film and composition therefor
JP2005332913A (en) * 2004-05-19 2005-12-02 Jsr Corp Method for forming silicon film for solar battery, and solar battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007277038A (en) 2007-10-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5013128B2 (en) Methods and compositions for silicon film formation
TWI272274B (en) High order silane composition, and method of forming silicon film using the composition
JP5604044B2 (en) Higher order silane composition and method for producing substrate with film
JP4872419B2 (en) Method for producing polysilane-modified silicon fine particles and method for forming silicon film
JP4016419B2 (en) Silicon film forming composition and silicon film forming method
JP4518284B2 (en) Method for producing polysilane-modified silicon fine wire and method for forming silicon film
JP4305513B2 (en) Higher order silane composition, method for manufacturing substrate with film, electro-optical device and electronic device
JP2006270042A (en) Forming method of silicon-containing film
JP4462394B2 (en) Silicon film pattern forming method
US20150329680A1 (en) Method for producing hydrosilanes containing carbon
KR100933503B1 (en) Manufacturing method of amorphous silicon thin film
JP4867102B2 (en) Method for forming polycrystalline silicon film and composition therefor
WO2010032673A1 (en) Nickel-containing film‑formation material, and nickel-containing film‑fabrication method
JP4748288B2 (en) Composition containing spiro [4.4] nonasilane
JP2005120029A (en) Method of purifying silane compound
JP2009259958A (en) Formation method of silicon film
JP2005223138A (en) Process for depositing silicon film and process for fabricating device using silicon film deposition process
JP4617795B2 (en) Method for forming silicon film
KR20060094026A (en) Method for forming a silicon-containing film
JP4246042B2 (en) Method for forming silicon thin film
JP2001055444A (en) Production of silicon polymer
JP2005163084A (en) Method of depositing silicon thin film
JP2007154276A (en) Method for forming metal-containing film
JPH05320170A (en) Organic gold complex and production of gold thin film using the same

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20090302

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20091021

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821

Effective date: 20091026

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20091106

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111017

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111025

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111107

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141202

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141202

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees