JPWO2020116340A1 - Manufacturing method of semiconductor elements and manufacturing method of solar cells - Google Patents

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Abstract

本発明は、選択エミッタ構造を有する太陽電池を、複雑な装置を必要とせず簡便な方法で製造することを可能にし、不純物濃度の面内の均一性に優れた半導体素子の製造方法、および、太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達するための本発明は、半導体基板上に2水準以上の異なる不純物濃度で同じ型の不純物拡散層領域を形成する半導体素子の製造方法であって、うち、少なくとも1水準以上の不純物拡散層領域が、不純物拡散組成物(a)を半導体基板に塗布して部分的に不純物拡散組成物膜(b)を形成する工程とそれを加熱して不純物を半導体基板に拡散させて不純物拡散層領域(c)を形成する工程を含む方法により形成され、不純物拡散組成物(a)が
(a−1)特定の構造を有するシラン化合物の重合体、および
(a−2)不純物拡散成分
を含む半導体素子の製造方法である。
The present invention makes it possible to manufacture a solar cell having a selective emitter structure by a simple method without requiring a complicated device, and a method for manufacturing a semiconductor element having excellent in-plane uniformity of impurity concentration, and An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a solar cell.
The present invention for achieving the above object is a method for manufacturing a semiconductor device that forms an impurity diffusion layer region of the same type on a semiconductor substrate at two or more levels of different impurity concentrations, of which at least one level or more of impurity diffusion. The layer region is a step of applying the impurity diffusion composition (a) to the semiconductor substrate to partially form the impurity diffusion composition film (b) and heating it to diffuse the impurities to the semiconductor substrate to diffuse the impurity diffusion layer. The impurity diffusion composition (a) is formed by a method including a step of forming the region (c), and contains (a-1) a polymer of a silane compound having a specific structure, and (a-2) an impurity diffusion component. This is a method for manufacturing a semiconductor element.

Description

本発明は、半導体素子の製造方法、および、太陽電池の製造方法に関するものであり、特に高効率の半導体素子の製造方法、および、太陽電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor element and a method for manufacturing a solar cell, and particularly relates to a method for manufacturing a highly efficient semiconductor element and a method for manufacturing a solar cell.

従来のpn接合を有する太陽電池の製造においては、例えばシリコン等のp型半導体基板に、n型不純物を拡散してn型拡散層を形成することにより、pn接合を形成する。 In the production of a conventional solar cell having a pn junction, a pn junction is formed by diffusing an n-type impurity into a p-type semiconductor substrate such as silicon to form an n-type diffusion layer.

近年、電極との接触抵抗を低くし、かつ、キャリアの再結合を抑制するために提案された選択エミッタ構造の太陽電池が開示されている(非特許文献1)。例えば、n型シリコン基板をベースとする選択エミッタ構造の太陽電池には、受光面側のp型拡散層において、電極直下に高濃度p型拡散層(p++層)を形成し、電極直下以外の受光面に低濃度から中濃度のp型拡散層(p層)を形成する。選択エミッタ構造を形成するためには、複数回の拡散とマスキングによる部分エッチングとを組み合わせた複雑な工程が必要であることが知られている(特許文献1)。さらに、工程簡略化の目的で複数の不純物濃度の拡散剤をインクジェット法により基板に塗り分け、不純物を拡散する方法(特許文献2)、不純物拡散成分を含んだ塗液を用いて基板上に選択的にパターンを形成し、パターン付き基板をドーピングガス雰囲気下で熱処理をすることで複数の不純物濃度領域を形成する方法(特許文献3、4、5)、不純物拡散成分を含んだ塗液を用いて基板上に選択的にパターンを形成し、熱処理によるパターンからのアウトディフュージョン現象を活用することによって複数の不純物濃度領域を形成する方法(特許文献6、7)などが提案されている。In recent years, a solar cell having a selective emitter structure proposed for lowering the contact resistance with an electrode and suppressing carrier recombination has been disclosed (Non-Patent Document 1). For example, in a solar cell having a selective emitter structure based on an n-type silicon substrate, a high-concentration p-type diffusion layer (p ++ layer) is formed directly under the electrode in the p-type diffusion layer on the light receiving surface side, and other than directly under the electrode. A low-concentration to medium-concentration p-type diffusion layer (p + layer) is formed on the light receiving surface of the above. It is known that in order to form a selective emitter structure, a complicated process combining a plurality of diffusions and partial etching by masking is required (Patent Document 1). Further, for the purpose of simplifying the process, a method of diffusing impurities by separately applying a diffusing agent having a plurality of impurity concentrations to the substrate by an inkjet method (Patent Document 2), and selecting on the substrate using a coating liquid containing an impurity diffusing component. A method of forming a plurality of impurity concentration regions by forming a pattern and heat-treating the patterned substrate in a doping gas atmosphere (Patent Documents 3, 4, 5), and using a coating liquid containing an impurity diffusion component. A method of forming a plurality of impurity concentration regions by selectively forming a pattern on a substrate and utilizing an outdiffusion phenomenon from the pattern by heat treatment (Patent Documents 6 and 7) has been proposed.

特開2004−193350号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-193350 特開2004−221149号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-221149 特開2012−134571号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2012-134571 特開2015−50357号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-50357 特開2006−310368号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2006-310368 特開2017−22350号公報JP-A-2017-22350 特表2002−503390号公報Special Table 2002-503390

E. Lee et. al.、“Exceeding 19% efficient 6 inch screen printed crystalline silicon solar cells with selective emitter”、Renewable Energy、Volume 42(June 2012)、p.95-99E. Lee et. Al., “Exceeding 19% efficient 6 inch screen printed crystalline silicon solar cells with selective emitter”, Renewable Energy, Volume 42 (June 2012), p.95-99

しかし、特許文献1に記載の方法では、選択エミッタ構造を形成するためにパターン形成及びエッチングのための工程が必要となり、工程数が多くなる傾向があった。また、特許文献2に記載のインクジェット法では、複数のヘッドを有する専用の装置が必要であり、各ヘッドからの噴射の制御も複雑となる。また、特許文献3〜5に記載の拡散ペーストは、ペースト膜からの不純物のアウトディフュージョン抑制が不十分であるため、パターン形成部分以外の部分の不純物拡散濃度のバラツキが大きいという課題があった。さらに、特許文献6、7に記載の方法は、アウトディフュージョンの制御が難しく、やはり、パターン形成部分以外の部分の不純物拡散濃度のバラツキが大きいという課題があった。 However, in the method described in Patent Document 1, steps for pattern formation and etching are required to form the selective emitter structure, and the number of steps tends to increase. Further, the inkjet method described in Patent Document 2 requires a dedicated device having a plurality of heads, and control of injection from each head becomes complicated. Further, the diffusion pastes described in Patent Documents 3 to 5 have a problem that the outdiffusion concentration of impurities from the paste film is insufficiently suppressed, so that the diffusion concentration of impurities in the portion other than the pattern forming portion varies widely. Further, the methods described in Patent Documents 6 and 7 have a problem that it is difficult to control out-diffusion, and there is also a large variation in impurity diffusion concentration in a portion other than the pattern-forming portion.

本発明は、上記従来の問題点に鑑みてなされたものであり、選択エミッタ構造を有する太陽電池を、複雑な装置を必要とせず簡便な方法で製造することを可能にし、不純物濃度の面内の均一性に優れた半導体素子の製造方法、および、太陽電池の製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and enables a solar cell having a selective emitter structure to be manufactured by a simple method without requiring a complicated device, and has an in-plane impurity concentration. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor element having excellent uniformity and a method for manufacturing a solar cell.

上記課題を解決するため、本発明の半導体素子の製造方法は以下の構成を有する。すなわち、半導体基板上に2水準以上の異なる不純物濃度で同じ型の不純物拡散層領域を形成する半導体素子の製造方法であって、うち、少なくとも1水準以上の不純物拡散層領域が、不純物拡散組成物(a)を半導体基板に塗布して部分的に不純物拡散組成物膜(b)を形成する工程とそれを加熱して不純物を半導体基板に拡散させて不純物拡散層領域(c)を形成する工程を含む方法により形成され、不純物拡散組成物(a)が
(a−1)下記一般式(1)で示されるシラン化合物の重合体、および
(a−2)不純物拡散成分
を含む半導体素子の製造方法である。
In order to solve the above problems, the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention has the following configuration. That is, it is a method for manufacturing a semiconductor element that forms the same type of impurity diffusion layer region on a semiconductor substrate at two or more levels of different impurity concentrations, of which at least one level or more of the impurity diffusion layer region is an impurity diffusion composition. A step of applying (a) to a semiconductor substrate to partially form an impurity diffusion composition film (b) and a step of heating it to diffuse impurities to the semiconductor substrate to form an impurity diffusion layer region (c). (A-1) Manufacture of a semiconductor element containing (a-1) a polymer of a silane compound represented by the following general formula (1), and (a-2) an impurity diffusion component. The method.

Figure 2020116340
Figure 2020116340

(一般式(1)中、RおよびRは水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のRおよびRはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。lは1〜10000の整数を表す。)(In the general formula (1), R 1 and R 2 are hydroxyl groups, alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms, and acyloxy having 2 to 6 carbon atoms. It represents either a group or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and the plurality of R 1 and R 2 may be the same or different, respectively. L 1 represents an integer of 1 to 10000.)

本発明によれば選択エミッタ構造を有する太陽電池を、複雑な装置を必要とせず簡便な方法で製造することを可能にし、不純物濃度の面内の均一性に優れた半導体素子の製造方法、および、太陽電池の製造方法を提供することができる。 According to the present invention, a solar cell having a selective emitter structure can be manufactured by a simple method without requiring a complicated device, and a method for manufacturing a semiconductor element having excellent in-plane uniformity of impurity concentration, and , A method for manufacturing a solar cell can be provided.

本発明の半導体素子の製造方法の一例を示す工程断面図である。It is a process sectional view which shows an example of the manufacturing method of the semiconductor element of this invention. 本発明の半導体素子の製造方法の別の一例を示す工程断面図である。It is a process sectional view which shows another example of the manufacturing method of the semiconductor element of this invention. 本発明の実施例で用いたスクリーン印刷パターンとシート抵抗値測定箇所を示す図である。It is a figure which shows the screen printing pattern and the sheet resistance value measurement point used in the Example of this invention.

以下、まず、本発明で用いられる不純物拡散組成物(a)、(d)について説明し、ついで、好適な半導体素子(選択エミッター構造)の製造方法について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施の形態は例示であって、本発明はこれらの形態には限られない。
<不純物拡散組成物(a)>
本発明で用いられる不純物拡散組成物(a)は、(a−1)下記一般式(1)で示されるシラン化合物の重合体を必須の成分として含む。
Hereinafter, the impurity diffusion compositions (a) and (d) used in the present invention will be described first, and then a method for producing a suitable semiconductor element (selective emitter structure) will be described with reference to the drawings. The following embodiments are examples, and the present invention is not limited to these embodiments.
<Impurity diffusion composition (a)>
The impurity diffusion composition (a) used in the present invention contains (a-1) a polymer of a silane compound represented by the following general formula (1) as an essential component.

Figure 2020116340
Figure 2020116340

一般式(1)中、RおよびRは水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のRおよびRはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。lは1〜10000の整数を表す。製膜後の膜の強靱性、および、塗膜厚の均一性の観点から好ましくは5〜9000、より好ましくは10〜8000である。In the general formula (1), R 1 and R 2 are hydroxyl groups, alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms, and acyloxy groups having 2 to 6 carbon atoms. , Which represents any of the aryl groups having 6 to 15 carbon atoms, and the plurality of R 1 and R 2 may be the same or different, respectively. l 1 represents an integer of 1 to 10000. From the viewpoint of the toughness of the film after film formation and the uniformity of the coating film thickness, it is preferably 5 to 9000, more preferably 10 to 8000.

一般式(1)のRおよびRにおける炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基はいずれも無置換体、置換体のどちらでもよく、不純物拡散組成物の特性に応じて選択できる。Alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, and carbon number of carbon atoms in R 1 and R 2 of the general formula (1). The aryl groups 6 to 15 may be either unsubstituted or substituted, and can be selected according to the characteristics of the impurity diffusion composition.

炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜6のアシルオキシ基の置換体としては、炭化水素がアミノ基、メルカプト基、水酸基、グリシジル基、グリシジルオキシ基、イソシアネート基に置換された構造が好ましい。置換数は1〜3が好ましく、1がより好ましい。 As a substituent of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and the acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, the hydrocarbon is an amino group, a mercapto group, a hydroxyl group, a glycidyl group, a glycidyloxy group, and the like. A structure substituted with an isocyanate group is preferable. The number of substitutions is preferably 1 to 3, and more preferably 1.

炭素数2〜10のアルケニル基の置換体としては、炭化水素がアミノ基、メルカプト基、水酸基、グリシジル基、グリシジルオキシ基、イソシアネート基、炭素数2〜8のカルボニルオキシアルキル基に置換された構造が好ましい。置換数は1〜3が好ましく、1がより好ましい。 As a substituent of the alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, the hydrocarbon has a structure in which the hydrocarbon is substituted with an amino group, a mercapto group, a hydroxyl group, a glycidyl group, a glycidyloxy group, an isocyanate group, and a carbonyloxyalkyl group having 2 to 8 carbon atoms. Is preferable. The number of substitutions is preferably 1 to 3, and more preferably 1.

炭素数6〜15のアリール基の置換体としては、芳香環に炭素数1〜5のアルキル基、炭素数2〜5のアルケニル基、炭素数1〜5のアルコキシ基、炭素数2〜5のアシルオキシ基、炭素数2〜7のカルボニルオキシアルキル基、アミノ基、メルカプト基、水酸基、グリシジル基、グリシジルオキシ基、イソシアネート基が結合した構造、または、芳香環から炭素数1〜3のアルキル基を介して炭素数2〜5のアシルオキシ基、アミノ基、メルカプト基、水酸基、グリシジル基、グリシジルオキシ基、イソシアネート基が結合した構造が好ましい。置換数は1〜3が好ましく、1がより好ましい。 Examples of the substituent of the aryl group having 6 to 15 carbon atoms include an alkyl group having 1 to 5 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 5 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 5 carbon atoms, and 2 to 5 carbon atoms in the aromatic ring. An acyloxy group, a carbonyloxyalkyl group having 2 to 7 carbon atoms, an amino group, a mercapto group, a hydroxyl group, a glycidyl group, a glycidyloxy group, an isocyanate group bonded structure, or an alkyl group having 1 to 3 carbon atoms from an aromatic ring. A structure in which an acyloxy group, an amino group, a mercapto group, a hydroxyl group, a glycidyl group, a glycidyloxy group, and an isocyanate group having 2 to 5 carbon atoms are bonded to each other is preferable. The number of substitutions is preferably 1 to 3, and more preferably 1.

炭素数1〜6のアルキル基の具体例としては、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、t−ブチル基、n−ヘキシル基、トリフルオロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基、3−グリシドキシプロピル基、3−アミノプロピル基、3−メルカプトプロピル基、3−イソシアネートプロピル基等が挙げられる。 Specific examples of alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms include methyl group, ethyl group, n-propyl group, isopropyl group, n-butyl group, t-butyl group, n-hexyl group, trifluoromethyl group, 3, Examples thereof include a 3,3-trifluoropropyl group, a 3-glycidoxypropyl group, a 3-aminopropyl group, a 3-mercaptopropyl group, and a 3-isocyantic propyl group.

炭素数1〜6のアルコキシ基の具体例としては、メトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、iso−プロポキシ基、n−ブトキシ基、tert−ブトキシ基等が挙げられる。 Specific examples of the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms include a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an iso-propoxy group, an n-butoxy group, a tert-butoxy group and the like.

炭素数2〜10のアルケニル基の具体例としては、ビニル基、3−アクリロキシプロピル基、3−メタクリロキシプロピル基等が挙げられる。 Specific examples of the alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms include a vinyl group, a 3-acryloxypropyl group, a 3-methacryloxypropyl group and the like.

炭素数2〜6のアシルオキシ基の具体例としては、アセチルオキシ基等が挙げられる。 Specific examples of the acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms include an acetyloxy group.

炭素数6〜15のアリール基の具体例としては、フェニル基、トリル基、p−ヒドロキシフェニル基、p−スチリル基、p−メトキシフェニル基、1−(p−ヒドロキシフェニル)エチル基、2−(p−ヒドロキシフェニル)エチル基、4−ヒドロキシ−5−(p−ヒドロキシフェニルカルボニルオキシ)ペンチル基、ナフチル基等が挙げられる。 Specific examples of the aryl group having 6 to 15 carbon atoms include a phenyl group, a tolyl group, a p-hydroxyphenyl group, a p-styryl group, a p-methoxyphenyl group, a 1- (p-hydroxyphenyl) ethyl group, and 2-. Examples thereof include a (p-hydroxyphenyl) ethyl group, a 4-hydroxy-5- (p-hydroxyphenylcarbonyloxy) pentyl group, a naphthyl group and the like.

不純物拡散組成物からのアウトディフュージョンを抑制しやすくするという観点から、R、Rの少なくとも1つは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表していることが好ましい。From the viewpoint of facilitating suppression of outdiffusion from the impurity diffusion composition , at least one of R 1 and R 2 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and 2 to 6 carbon atoms. It is preferable that it represents any of an acyloxy group and an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.

より好ましくは、Rは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、かつ、Rは水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基いずれかを表していることである。More preferably, R 1 represents any one of an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 15 carbon atoms. R 2 represents either a hydroxyl group or an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.

不純物拡散組成物からのアウトディフュージョンを抑制しやすくするという観点から、前記シラン化合物の重合体が、下記一般式(2)で示されるシラン化合物の重合体であることが好ましい。 From the viewpoint of facilitating suppression of outdiffusion from the impurity diffusion composition, the polymer of the silane compound is preferably a polymer of the silane compound represented by the following general formula (2).

Figure 2020116340
Figure 2020116340

一般式(2)中、Rは、炭素数6〜15のアリール基を表し、複数のRはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。Rは水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のRはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。RおよびRは水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基のいずれかを表し、複数のRおよびRはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。n、mは1〜9999の整数を表し、n+mは2〜10000の整数であり、n:m=95:5〜25:75である。製膜後の膜の強靱性の観点から好ましい(n+m)の範囲は5〜9000、より好ましくは10〜8000である。In the general formula (2), R 3 represents an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and the plurality of R 3 may be the same or different. R 4 is a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, an aryl group having from 6 to 15 carbon atoms represents either be with or different plural R 4 are the same, respectively. R 5 and R 6 represent any one of a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and an acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms. R 5 and R 6 of the above may be the same or different, respectively. n 1 and m 1 represent an integer of 1 to 9999, n 1 + m 1 is an integer of 2 to 10000, and n 1 : m 1 = 95: 5 to 25:75. From the viewpoint of the toughness of the film after film formation, the preferable range (n 1 + m 1 ) is 5 to 9000, and more preferably 10 to 8000.

一般式(2)のRにおける炭素数6〜15のアリール基は無置換体、置換体のどちらでもよく、不純物拡散組成物の特性に応じて選択できる。好ましい置換体の構造はR、Rにおけるものと同様のものが挙げられる。炭素数6〜15のアリール基の具体例としては、R、Rにおけるものと同様のものが挙げられる。 The aryl group having 6 to 15 carbon atoms in R 3 of the general formula (2) may be an unsubstituted or substituted product, and can be selected according to the characteristics of the impurity diffusion composition. Preferred substitution structures include those similar to those in R 1 and R 2. Specific examples of the aryl group having 6 to 15 carbon atoms include those similar to those in R 1 and R 2.

一般式(2)のRにおける炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基はいずれも無置換体、置換体のどちらでもよく、不純物拡散組成物の特性に応じて選択できる。好ましい置換体の構造はR、Rにおけるものと同様のものが挙げられる。これらの具体例としてはR、Rにおけるものと同様のものが挙げられる。Alkyl group having 1 to 6 carbon atoms for R 4 in the general formula (2), an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, 6 to 15 carbon atoms The aryl group of can be either an unsubstituted or substituted product, and can be selected according to the characteristics of the impurity diffusion composition. Preferred substitution structures include those similar to those in R 1 and R 2. Specific examples of these include those similar to those in R 1 and R 2.

一般式(2)のRおよびRにおける炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基はいずれも無置換体、置換体のどちらでもよく、不純物拡散組成物の特性に応じて選択できる。好ましい置換体の構造はR、Rにおけるものと同様のものが挙げられる。これらの具体例としてはR、Rにおけるものと同様のものが挙げられる。The alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, the alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and the acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms in R 5 and R 6 of the general formula (2) are all. Either a non-substituted product or a substituted product may be used, and can be selected depending on the characteristics of the impurity diffusion composition. Preferred substitution structures include those similar to those in R 1 and R 2. Specific examples of these include those similar to those in R 1 and R 2.

一般式(1)で示されるシラン化合物の重合体の原料として用いることができるオルガノシランの具体例としてはテトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラアセトキシシランなどの4官能性シラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、メチルトリイソプロポキシシラン、メチルトリn−ブトキシシラン、エチルトリメトキシシラン、エチルトリエトキシシラン、エチルトリイソプロポキシシラン、エチルトリn−ブトキシシラン、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、n−ブチルトリメトキシシラン、n−ブチルトリエトキシシラン、n−ヘキシルトリメトキシシラン、n−ヘキシルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、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トリエトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリメトキシシラン、トリフルオロメチルトリエトキシシラン、3,3,3−トリフルオロプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、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トリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどの3官能性シラン、ジメチルジメトキシシラン、ジメチルジエトキシラン、ジメチルジアセトキシシラン、ジn−ブチルジメトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジメトキシシラン、(3−グリシドキシプロピル)メチルジエトキシシランなどの2官能性シランが挙げられる。なお、これらのオルガノシランは単独で使用しても、2種以上を組み合わせて使用してもよい。これらのオルガノシランの中でも、不純物拡散組成物からのアウトディフュージョンを抑制しやすくするという観点から3官能性シランが好ましく用いられる。 Specific examples of the organosilane that can be used as a raw material for the polymer of the silane compound represented by the general formula (1) include tetrafunctional silanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane and tetraacetoxysilane, and methyltrimethoxysilane. Methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, methyltri n-butoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, ethyltri n-butoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltri Ethoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, n-butyltriethoxysilane, n-hexyltrimethoxysilane, n-hexyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, 3-methacryloxypropyltrimethoxysilane, 3-Methacryloxypropyltriethoxysilane, 3-acryloxypropyltrimethoxysilane, trifluoromethyltrimethoxysilane, trifluoromethyltriethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltri Trifunctional silanes such as methoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, 3-glycidoxypropyltrimethoxysilane, 3-glycidoxypropyltriethoxysilane, 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, dimethyl Examples thereof include bifunctional silanes such as diethoxylan, dimethyldiacetoxysilane, din-butyldimethoxysilane, (3-glycidoxypropyl) methyldimethoxysilane, and (3-glycidoxypropyl) methyldiethoxysilane. These organosilanes may be used alone or in combination of two or more. Among these organosilanes, trifunctional silanes are preferably used from the viewpoint of facilitating suppression of outdiffusion from the impurity diffusion composition.

一般式(2)で示されるシラン化合物のRおよびRを有するユニットの原料として用いることができるオルガノシランの具体例としては、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、p−ヒドロキシフェニルトリメトキシシラン、p−トリルトリメトキシシラン、p−スチリルトリメトキシシラン、p−メトキシフェニルトリメトキシシラン、1−(p−ヒドロキシフェニル)エチルトリメトキシシラン、2−(p−ヒドロキシフェニル)エチルトリメトキシシラン、4−ヒドロキシ−5−(p−ヒドロキシフェニルカルボニルオキシ)ペンチルトリメトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、1−ナフチルトリメトキシシラン、2−ナフチルトリメトキシシラン、1−ナフチルトリエトキシシラン、2−ナフチルトリエトキシシラン、アントラセントリメトキシシランが好ましく用いられる。このなかで、コストの点からナフタレン系、アントラセン系など多環のアリール基を有するものよりもフェニル系のように単環のアリール基を有するものがより好ましい。Specific examples of the organosilane that can be used as a raw material for the unit having R 3 and R 4 of the silane compound represented by the general formula (2) include phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, and p-hydroxyphenyltrimethoxy. Silane, p-tolyltrimethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, p-methoxyphenyltrimethoxysilane, 1- (p-hydroxyphenyl) ethyltrimethoxysilane, 2- (p-hydroxyphenyl) ethyltrimethoxysilane, 4-Hydroxy-5- (p-Hydroxyphenylcarbonyloxy) Pentilt Remethoxysilane, Diphenyldimethoxysilane, 1-Nufftilt Remethoxysilane, 2-Nufftilt Remethoxysilane, 1-Nufftilt Reethoxysilane, 2-Nufftilt Reethoxysilane , Anthracentrimethoxysilane is preferably used. Among these, those having a monocyclic aryl group such as phenyl are more preferable than those having a polycyclic aryl group such as naphthalene type and anthracene type from the viewpoint of cost.

一般式(2)のRおよびRを有するユニットの原料として用いることができるオルガノシランの具体例としては、一般式(1)で示されるシラン化合物の重合体の原料であるオルガノシランと同様のものが挙げられる。その中でも、不純物拡散組成物からのアウトディフュージョンを抑制しやすくするという観点から3官能性シランが好ましく用いられる。 Specific examples of the organosilane that can be used as a raw material for the unit having R 5 and R 6 of the general formula (2) are the same as those of the organosilane that is the raw material of the polymer of the silane compound represented by the general formula (1). Can be mentioned. Among them, trifunctional silane is preferably used from the viewpoint of facilitating the suppression of outdiffusion from the impurity diffusion composition.

一般式(2)で表されるシラン化合物の重合体は、炭素数6〜15のアリール基を含有するユニットがSi原子換算で25〜95モル%であるポリシロキサンである。すなわち、n:m=95:5〜25:75である。この範囲にあることで、不純物拡散成分のアウトディフージョン抑制、熱処理後に不純物拡散成分を除去した際の有機残渣低減の効果が向上する。また、この範囲にあることで、増粘剤等の熱分解成分が添加された不純物拡散組成物においても、シロキサンのリフロー効果により、熱分解により生成した空孔を埋めることが可能となり、空孔の少ない緻密な膜を形成することができる。従って、拡散時の雰囲気に影響されにくく、また他の不純物に対する高いマスク性が得られる。The polymer of the silane compound represented by the general formula (2) is a polysiloxane in which the unit containing an aryl group having 6 to 15 carbon atoms is 25 to 95 mol% in terms of Si atom. That is, n 1 : m 1 = 95: 5 to 25:75. Within this range, the effects of suppressing outdiffusion of the impurity diffusion component and reducing the organic residue when the impurity diffusion component is removed after the heat treatment are improved. Further, within this range, even in the impurity diffusion composition to which a thermal decomposition component such as a thickener is added, it becomes possible to fill the vacancies generated by the thermal decomposition due to the reflow effect of siloxane, and the vacancies can be filled. It is possible to form a dense film with less heat. Therefore, it is not easily affected by the atmosphere at the time of diffusion, and a high masking property against other impurities can be obtained.

また、末端基は水素、水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアシルオキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基のいずれかであることが好ましい。 The terminal group shall be any of hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an acyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms. Is preferable.

一般式(2)で表されるシラン化合物の重合体はそれぞれの構成成分を上記所定の比率で含有していればよく、ブロック共重合体でもランダム共重合体でもよい。 The polymer of the silane compound represented by the general formula (2) may contain each of the constituent components in the above-mentioned predetermined ratio, and may be a block copolymer or a random copolymer.

アウトディフュージョン抑制、マスク性の更なる向上の観点から、炭素数6〜15のアリール基を含有するユニットは、35モル%以上がより好ましく、40モル%以上がさらに好ましい。また、雰囲気や膜厚の影響なく、残渣を発生させないためには、アリール基を含有するユニットが80モル%以下であることが好ましい。すなわち、n:m=80:20〜35:65であることがより好ましく、n:m=80:20〜40:60であることがさらに好ましい。From the viewpoint of suppressing outdiffusion and further improving the masking property, the unit containing an aryl group having 6 to 15 carbon atoms is more preferably 35 mol% or more, further preferably 40 mol% or more. Further, in order not to generate a residue without being affected by the atmosphere and the film thickness, the amount of the aryl group-containing unit is preferably 80 mol% or less. That is, n 1 : m 1 = 80: 20 to 35:65 is more preferable, and n 1 : m 1 = 80: 20 to 40:60 is even more preferable.

一般式(1)、(2)で表されるシラン化合物の重合体は、例えば、オルガノシラン化合物を加水分解した後、該加水分解物を溶媒の存在下、あるいは無溶媒で縮合反応させることによって得ることができる。加水分解反応の各種条件、例えば酸濃度、反応温度、反応時間などは、反応スケール、反応容器の大きさ、形状などを考慮して適宜設定することができるが、例えば、溶媒中、オルガノシラン化合物に酸触媒および水を1〜180分かけて添加した後、室温〜110℃で1〜180分反応させることが好ましい。このような条件で加水分解反応を行うことにより、急激な反応を抑制することができる。反応温度は、より好ましくは30〜130℃である。 The polymer of the silane compound represented by the general formulas (1) and (2) is obtained by, for example, hydrolyzing the organosilane compound and then subjecting the hydrolyzate to a condensation reaction in the presence of a solvent or in the absence of a solvent. Obtainable. Various conditions of the hydrolysis reaction, such as acid concentration, reaction temperature, reaction time, etc., can be appropriately set in consideration of the reaction scale, the size, shape, etc. of the reaction vessel. For example, an organosilane compound in a solvent. It is preferable to add an acid catalyst and water to the mixture over 1 to 180 minutes and then react at room temperature to 110 ° C. for 1 to 180 minutes. By carrying out the hydrolysis reaction under such conditions, a rapid reaction can be suppressed. The reaction temperature is more preferably 30 to 130 ° C.

加水分解反応は、酸触媒の存在下で行うことが好ましい。酸触媒としては、塩酸、臭化水素酸、ヨウ化水素酸などのハロゲン化水素系無機酸、硫酸、硝酸、リン酸、ヘキサフルオロリン酸、ヘキサフルオロアンチモン酸、ホウ酸、テトラフルオロホウ酸、クロム酸などのその他無機酸、メタンスルホン酸、エタンスルホン酸、ベンゼンスルホン酸、p−トルエンスルホン酸、トリフルオロメタンスルホン酸などのスルホン酸、酢酸、クエン酸、蟻酸、グルコン酸、乳酸、シュウ酸、酒石酸、ピルビン酸、クエン酸、コハク酸、フマル酸、リンゴ酸などのカルボン酸を例示することができる。本発明において、酸触媒はドーピング性の観点からケイ素、水素、炭素、酸素、窒素、リン以外の原子を極力含まないことが好ましく、リン酸、ギ酸、酢酸、カルボン酸系の酸触媒を用いることが好ましい。
なかでもリン酸が好ましい。
The hydrolysis reaction is preferably carried out in the presence of an acid catalyst. Acid catalysts include hydrogen halide-based inorganic acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, and hydroiodic acid, sulfuric acid, nitrate, phosphoric acid, hexafluorophosphate, hexafluoroantimonic acid, boric acid, and tetrafluoroboric acid. Other inorganic acids such as chromic acid, methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, sulfonic acid such as trifluoromethanesulfonic acid, acetic acid, citric acid, formic acid, gluconic acid, lactic acid, oxalic acid, Carous acids such as tartrate acid, pyruvate, citric acid, succinic acid, fumaric acid and malic acid can be exemplified. In the present invention, the acid catalyst preferably contains atoms other than silicon, hydrogen, carbon, oxygen, nitrogen, and phosphorus as much as possible from the viewpoint of doping property, and a phosphoric acid, formic acid, acetic acid, or carboxylic acid-based acid catalyst is used. Is preferable.
Of these, phosphoric acid is preferable.

酸触媒の好ましい含有量は、加水分解反応時に使用される全オルガノシラン化合物100質量部に対して、好ましくは0.1質量部〜5質量部である。酸触媒の量を上記範囲とすることで、加水分解反応が必要かつ十分に進行するよう容易に制御できる。 The preferable content of the acid catalyst is preferably 0.1 part by mass to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total organosilane compound used in the hydrolysis reaction. By setting the amount of the acid catalyst in the above range, the hydrolysis reaction can be easily controlled so as to proceed sufficiently and sufficiently.

オルガノシラン化合物の加水分解反応および該加水分解物の縮合反応に用いられる溶媒は、特に限定されず、樹脂組成物の安定性、塗れ性、揮発性などを考慮して適宜選択できる。また、溶媒を2種以上組み合わせてもよいし、無溶媒で反応を行ってもよい。溶媒の具体例としては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、イソブタノール、t−ブタノール、1−メトキシ−2−プロパノール、ペンタノール、4−メチル−2−ペンタノール、3−メチル−2−ブタノール、3−メチル−3−メトキシ−1−ブタノール、1−t−ブトキシ−2−プロパノール、ジアセトンアルコールなどのアルコール類;エチレングリコール、プロピレングリコールなどのグリコール類;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、プロピレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールモノプロピルエーテル、プロピレングリコールt−ブチルエーテル、プロピレングリコールn−ブチ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ジブチルエーテル、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、ジプロピレングリコール−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジn−ブチルエーテル、ジフェニルエーテル、ジ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、エチレングリコールモノブチルエーテルなどのエーテル類;メチルエチルケトン、アセチルアセトン、メチルプロピルケトン、メチルブチルケトン、メチルイソブチルケトン、ジイソブチルケトン、シクロペンタノン、2−ヘプタノン、ジイソブチルケトン、シクロヘキサノン、シクロヘプタノンなどのケトン類;ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミドなどのアミド類;酢酸イソプロピル、エチルアセテート、プロピルアセテート、ブチルアセテート、n−プロピルアセテート、イソプロピルアセテート、n−ブチルアセテート、イソブチルアセテート、アセト酢酸エチル、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、3−メトキシブチルアセテート、3−メチル−3−メトキシブチルアセテート、ブチルジグリコールアセテート、1,3−ブチレングリコールジアセテート、エチルジグリコールアセテート、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、乳酸ブチル、トリアセチルグリセリンなどのアセテート類;トルエン、キシレン、ヘキサン、シクロヘキサン、安息香酸エチル、ナフタレン、1,2,3,4−テトラヒドロナフタレンなどの芳香族あるいは脂肪族炭化水素、γ−ブチロラクトン、N−メチル−2−ピロリドン、N、N−ジメチルイミダゾリジノン、ジメチルスルホキシド、炭酸プロピレンなどを挙げることができる。 The solvent used for the hydrolysis reaction of the organosilane compound and the condensation reaction of the hydrolyzate is not particularly limited, and can be appropriately selected in consideration of the stability, coatability, volatility and the like of the resin composition. Further, two or more kinds of solvents may be combined, or the reaction may be carried out without a solvent. Specific examples of the solvent include methanol, ethanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, t-butanol, 1-methoxy-2-propanol, pentanol, 4-methyl-2-pentanol, 3-methyl-2-. Alcohols such as butanol, 3-methyl-3-methoxy-1-butanol, 1-t-butoxy-2-propanol, diacetone alcohol; glycols such as ethylene glycol and propylene glycol; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol mono Ethyl ether, propylene glycol monomethyl ether, propylene glycol monoethyl ether, propylene glycol monopropyl ether, propylene glycol t-butyl ether, propylene glycol n-butyl ether ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, diethyl ether, diethylene glycol methyl Ethers such as ethyl ether, dipropylene glycol-n-butyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, diisopropyl ether, din-butyl ether, diphenyl ether, diethylene glycol ethyl methyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether; methyl ethyl ketone, acetylacetone, methylpropyl Ketones such as ketones, methylbutyl ketones, methylisobutylketones, diisobutylketones, cyclopentanones, 2-heptanones, diisobutylketones, cyclohexanones, cycloheptanones; amides such as dimethylformamides and dimethylacetamides; isopropyl acetates, ethyl acetates, Propyl acetate, butyl acetate, n-propyl acetate, isopropyl acetate, n-butyl acetate, isobutyl acetate, ethyl acetoacetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, ethylene glycol monoethyl ether acetate, diethylene glycol monoethyl ether acetate, propylene glycol monomethyl ether acetate , 3-methoxybutyl acetate, 3-methyl-3-methoxybutyl acetate, butyl diglycol acetate, 1,3-butylene glycol diacetate, ethyl diglycol acetate, dipropylene glycol methyl Acetates such as ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, butyl lactate, triacetylglycerin; aromatics or fats such as toluene, xylene, hexane, cyclohexane, ethyl benzoate, naphthalene, 1,2,3,4-tetrahydronaphthalene. Group hydrocarbons, γ-butyrolactone, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylimidazolidinone, dimethylsulfoxide, propylene carbonate and the like can be mentioned.

本発明においては、溶解性、印刷性の点からジエチレングリコールメチルエチルエーテル(沸点176℃)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点156.4℃)、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点145℃)、乳酸メチル(沸点145℃)、乳酸エチル(沸点155℃)、ジアセトンアルコール(沸点169℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点145℃)、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール(沸点174℃)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点188℃)、ジプロピレングリコール−n−ブチルエーテル(沸点229℃)、γ−ブチロラクトン(沸点204℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点217℃)、ブチルジグリコールアセテート(沸点246℃)、アセト酢酸エチル(沸点181℃)、N−メチル−2−ピロリドン(沸点204℃)、N、N−ジメチルイミダゾリジノン(沸点226℃)、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(沸点213℃)、1,3−ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃)、ジイソブチルケトン(沸点168℃)、プロピレングリコールt−ブチルエーテル(沸点151℃)、プロピレングリコールn−ブチルエーテル(沸点170℃)を好ましく例示することができる。 In the present invention, diethylene glycol methyl ethyl ether (boiling point 176 ° C.), ethylene glycol monoethyl ether acetate (boiling point 156.4 ° C.), ethylene glycol monomethyl ether acetate (boiling point 145 ° C.), methyl lactate from the viewpoint of solubility and printability. (Boiling point 145 ° C.), Ethyl lactate (boiling point 155 ° C.), Diacetone alcohol (boiling point 169 ° C.), Propylene glycol monomethyl ether acetate (boiling point 145 ° C.), 3-methoxy-3-methyl-1-butanol (boiling point 174 ° C.) , Dipropylene glycol monomethyl ether (boiling point 188 ° C), dipropylene glycol-n-butyl ether (boiling point 229 ° C), γ-butyrolactone (boiling point 204 ° C), diethylene glycol monoethyl ether acetate (boiling point 217 ° C), butyl diglycol acetate (boiling point 217 ° C) 246 ° C.), ethyl acetoacetate (181 ° C.), N-methyl-2-pyrrolidone (204 ° C.), N, N-dimethylimidazolidinone (226 ° C.), dipropylene glycol methyl ether acetate (213 ° C.) ° C.), 1,3-butylene glycol diacetate (boiling point 232 ° C.), diisobutylketone (boiling point 168 ° C.), propylene glycol t-butyl ether (boiling point 151 ° C.), propylene glycol n-butyl ether (boiling point 170 ° C.) are preferably exemplified. be able to.

加水分解反応によって溶媒が生成する場合には、無溶媒で加水分解させることも可能である。反応終了後に、さらに溶媒を添加することにより、樹脂組成物として適切な濃度に調整することも好ましい。また、目的に応じて加水分解後に、生成アルコールなどを加熱および/または減圧下にて適量を留出、除去し、その後好適な溶媒を添加してもよい。 When a solvent is produced by the hydrolysis reaction, it can be hydrolyzed without a solvent. After completion of the reaction, it is also preferable to add a solvent to adjust the concentration to an appropriate level as the resin composition. Further, depending on the purpose, after hydrolysis, an appropriate amount of the produced alcohol or the like may be distilled off and removed under heating and / or reduced pressure, and then a suitable solvent may be added.

加水分解反応時に使用する溶媒の量は、全オルガノシラン化合物100質量部に対して80質量部以上、500質量部以下が好ましい。溶媒の量を上記範囲とすることで、加水分解反応が必要かつ十分に進行するよう容易に制御できる。また、加水分解反応に用いる水は、イオン交換水が好ましい。水の量は任意に選択可能であるが、Si原子1モルに対して、1.0〜4.0モルの範囲で用いることが好ましい。 The amount of the solvent used in the hydrolysis reaction is preferably 80 parts by mass or more and 500 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the total organosilane compound. By setting the amount of the solvent in the above range, the hydrolysis reaction can be easily controlled so as to proceed sufficiently and sufficiently. The water used for the hydrolysis reaction is preferably ion-exchanged water. The amount of water can be arbitrarily selected, but it is preferably used in the range of 1.0 to 4.0 mol with respect to 1 mol of Si atom.

本発明で用いられる不純物拡散組成物(a)は半導体基板中に不純物拡散層を形成するための(a−2)不純物拡散成分を含む。n型の不純物拡散成分としては、15族の元素を含む化合物であることが好ましく、中でもリン化合物であることが好ましい。p型の不純物拡散成分としては、13属の元素を含む化合物であることが好ましく、中でもホウ素化合物であることが好ましい。 The impurity diffusion composition (a) used in the present invention contains (a-2) an impurity diffusion component for forming an impurity diffusion layer in a semiconductor substrate. The n-type impurity diffusion component is preferably a compound containing a Group 15 element, and more preferably a phosphorus compound. The p-type impurity diffusion component is preferably a compound containing elements of the 13th group, and more preferably a boron compound.

本発明の半導体素子の製造方法において不純物拡散組成物(a)を用いた場合、不純物拡散層領域(c)の形成されていない領域にガス、コーティング等で異なる濃度の同型不純物の拡散層を熱拡散で形成する際、単に同じ熱履歴のみを加えるのと比較して不純物拡散層領域(c)の拡散がより進行する利点がある。推測ではあるが、これは、同型不純物に関しては、不純物拡散層領域(c)への追加供給が起こっているによるものであると考えられる。特にp型不純物において、この効果は顕著に認められる。結果、同じ拡散層の状態を得るための処理条件をより温和にできる利点がある。 When the impurity diffusion composition (a) is used in the method for producing a semiconductor element of the present invention, a diffusion layer of the same type of impurities having different concentrations is heated by gas, coating, etc. in the region where the impurity diffusion layer region (c) is not formed. When formed by diffusion, there is an advantage that the diffusion of the impurity diffusion layer region (c) proceeds more than simply adding only the same thermal history. It is speculated that this is due to the additional supply of impurities of the same type to the impurity diffusion layer region (c). This effect is particularly noticeable in p-type impurities. As a result, there is an advantage that the treatment conditions for obtaining the same diffusion layer state can be made milder.

リン化合物としては、五酸化二リン、リン酸、ポリリン酸、リン酸メチル、リン酸ジメチル、リン酸トリメチル、リン酸エチル、リン酸ジエチル、リン酸トリエチル、リン酸プロピル、リン酸ジプロピル、リン酸トリプロピル、リン酸ブチル、リン酸ジブチル、リン酸トリブチル、リン酸フェニル、リン酸ジフェニル、リン酸トリフェニルなどのリン酸エステルや、亜リン酸メチル、亜リン酸ジメチル、亜リン酸トリメチル、亜リン酸エチル、亜リン酸ジエチル、亜リン酸トリエチル、亜リン酸プロピル、亜リン酸ジプロピル、亜リン酸トリプロピル、亜リン酸ブチル、亜リン酸ジブチル、亜リン酸トリブチル、亜リン酸フェニル、亜リン酸ジフェニル、亜リン酸トリフェニルなどの亜リン酸エステルなどが例示される。なかでもドーピング性の点から、リン酸、五酸化二リンまたはポリリン酸が好ましい。 Phosphoric compounds include diphosphoric pentoxide, phosphoric acid, polyphosphoric acid, methyl phosphate, dimethyl phosphate, trimethyl phosphate, ethyl phosphate, diethyl phosphate, triethyl phosphate, propyl phosphate, dipropyl phosphate, and phosphoric acid. Phosphate esters such as tripropyl, butyl phosphate, dibutyl phosphate, tributyl phosphate, phenyl phosphate, diphenyl phosphate, triphenyl phosphate, methyl phosphite, dimethyl phosphite, trimethyl borophosphate, sub Ethyl phosphate, diethyl phosphite, triethyl phosphite, propyl phosphite, dipropyl phosphite, tripropyl phosphite, butyl phosphite, dibutyl phosphite, tributyl phosphite, phenyl phosphite, Examples thereof include phosphite esters such as diphenyl phosphite and triphenyl phosphite. Of these, phosphoric acid, diphosphorus pentoxide or polyphosphoric acid is preferable from the viewpoint of doping property.

ホウ素化合物としては、ホウ酸、三酸化二ホウ素、メチルボロン酸、フェニルボロン酸、ホウ酸トリメチル、ホウ酸トリエチル、ホウ酸トリプロピル、ホウ酸トリブチル、ホウ酸トリオクチル、ホウ酸トリフェニル等を挙げることができる。 Examples of the boron compound include boric acid, diboron trioxide, methylboronic acid, phenylboronic acid, trimethyl borate, triethyl borate, tripropyl borate, tributyl borate, trioctyl borate, triphenyl borate and the like. can.

本発明で用いられる不純物拡散組成物(a)はシラン化合物の重合体以外にバインダー樹脂を含んでいても良い。好ましい具体例としては、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキサイド、ポリスルホン、セルロースエーテル、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、ゼラチン、澱粉、デキストリン、ポリ(メタ)アクリル酸、ポリ(メタ)アクリレート、ポリジメチルアミノエチル(メタ)アクリレート、ポリブタジエン、ポリスチレン、ポリブチラールなどが挙げられるが、これらに限定されない。これらは1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。 The impurity diffusion composition (a) used in the present invention may contain a binder resin in addition to the polymer of the silane compound. Preferred specific examples include polyvinyl alcohol, polyacrylamide, polyvinylpyrrolidone, polyethylene oxide, polysulfone, cellulose ether, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, ethyl cellulose, gelatin, starch, dextrin, poly (meth) acrylic acid, poly (meth) acrylate, and the like. Examples include, but are not limited to, polydimethylaminoethyl (meth) acrylate, polybutadiene, polystyrene, polybutyral and the like. These can be used alone or in combination of two or more.

不純物拡散組成物(a)における(a−1)シラン化合物の重合体が一般式(2)で示されるシラン化合物の重合体である場合、特に好ましい樹脂として(a−3)ケン化度が20モル%以上50モル%未満であるポリビニルアルコールが挙げられる。ポリビニルアルコールは、(a−2)不純物拡散成分、特にp型の不純物拡散成分と錯体を形成し、塗布時に均一な被膜を形成するための成分である。ポリビニルアルコールのケン化度を20%以上とすることで、(a−2)不純物拡散成分との錯体安定性が高まり、拡散性と拡散均一性がさらに向上する。また、ポリビニルアルコールのケン化度を50%未満とすることで、有機溶媒に対する溶解性が向上しやすくなる。一般式(2)で示されるシラン化合物の重合体を含む不純物拡散組成物(a)は水への溶解性が低く、溶媒中での有機溶媒の比率が高いため、有機溶媒に対する溶解性が重要となる場合がある。そのような場合においても、ポリビニルアルコールのケン化度を20%以上50%未満とすることで、有機溶媒系において非常に安定な錯体を形成し、不純物の拡散均一性をさらに向上させ、拡散の進行をさらに促進させることを可能とする不純物拡散組成物を提供することができる。拡散の進行をさらに促進させることができる組成は、結果として同じ拡散層の状態を得るための処理条件をより温和にできる利点がある。 When the polymer of the (a-1) silane compound in the impurity diffusion composition (a) is a polymer of the silane compound represented by the general formula (2), a particularly preferable resin has a (a-3) degree of saponification of 20. Polyvinyl alcohols in an amount of mol% or more and less than 50 mol% can be mentioned. Polyvinyl alcohol is a component for forming a complex with (a-2) an impurity diffusion component, particularly a p-type impurity diffusion component, and forming a uniform film at the time of coating. By setting the degree of saponification of polyvinyl alcohol to 20% or more, the complex stability with the (a-2) impurity diffusion component is enhanced, and the diffusibility and diffusion uniformity are further improved. Further, by setting the degree of saponification of polyvinyl alcohol to less than 50%, the solubility in an organic solvent can be easily improved. The impurity diffusion composition (a) containing the polymer of the silane compound represented by the general formula (2) has low solubility in water and a high ratio of the organic solvent in the solvent, so that the solubility in the organic solvent is important. May be. Even in such a case, by setting the degree of saponification of polyvinyl alcohol to 20% or more and less than 50%, a very stable complex is formed in an organic solvent system, the diffusion uniformity of impurities is further improved, and diffusion is performed. Impurity diffusion compositions can be provided that allow further progression. A composition that can further promote the progress of diffusion has the advantage that the treatment conditions for obtaining the same diffusion layer state as a result can be milder.

ポリビニルアルコールの平均重合度は、溶解度と錯体安定性の点で150〜1000が好ましい。本発明において、平均重合度およびケン化度は、いずれもJIS K 6726(1994)に従って測定した値である。ケン化度は当該JISに記載の方法のうち逆滴定法によって測定した値である。 The average degree of polymerization of polyvinyl alcohol is preferably 150 to 1000 in terms of solubility and complex stability. In the present invention, the average degree of polymerization and the degree of saponification are both values measured according to JIS K 6726 (1994). The degree of saponification is a value measured by the back titration method among the methods described in the JIS.

本発明で用いられる不純物拡散組成物(a)は溶剤を含むことが好ましい。好ましい具体例としては、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ブチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリエチレングリコールジメチルエーテル、トリエチレングリコールジエチルエーテル、トリエチレングリコールメチルエチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジメチルエーテル、テトラエチレングリコールジエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチルエチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラエチレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラエチレングリコールジ−n−ブチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、プロピレングリコールジエチルエーテル、プロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、プロピレングリコールジブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールジエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチルエチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−プロピルエーテル、ジプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、トリプロピレングリコールジメチルエーテル、トリプロピレングリコールジエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチルエチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、トリプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジメチルエーテル、テトラプロピレングリコールジエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチルエチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル、テトラプロピレングリコールメチル−n−ヘキシルエーテル、テトラプロピレングリコールジ−n−ブチルエーテル等のエーテル溶剤;酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸n−プロピル、酢酸イソプロピル、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、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−プロピルピロリジノン、N−ブチルピロリジノン、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;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、3−メトキシ−3−メチルブタノール、n−ヘキサノール、2−メチルペンタノール、sec−ヘキサノール、2−エチルブタノール、sec−ヘプタノール、n−オクタノール、2−エチルヘキサノール、sec−オクタノール、n−ノニルアルコール、n−デカノール、sec−ウンデシルアルコール、トリメチルノニルアルコール、sec−テトラデシルアルコール、sec−ヘプタデシルアルコール、フェノール、シクロヘキサノール、メチルシクロヘキサノール、ベンジルアルコール、イソボルニルシクロヘキサノール、エチレングリコール、1,2−プロピレングリコール、1,3−ブチレングリコール、ジエチレングリコール、ジプロピレングリコール、トリエチレングリコール、トリプロピレングリコール等のアルコール溶剤;エチレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル(セロソルブ)、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;α−テルピネン、α−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、α−ピネン、β−ピネン、ターピネオール、カルボン、オシメン、フェランドレン等のテルペン溶剤;イソボルニルシクロヘキサノール、イソボルニルフェノール、1−イソプロピル−4−メチル−ビシクロ[2.2.2]オクタ−5−エン−2,3−ジカルボン酸無水物、p−メンテニルフェノール、及び水が挙げられる。これらは1種類を単独で又は2種類以上を組み合わせて使用することができる。 The impurity diffusion composition (a) used in the present invention preferably contains a solvent. Preferred specific examples are 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, dipropyl. Ketone solvents such as ketones, diisobutyl ketones, trimethylnonanones, cyclohexanones, cyclopentanones, methylcyclohexanones, 2,4-pentandiones, acetonylacetones; diethyl ethers, methyl ethyl ethers, methyl-n-propyl ethers, diisopropyl ethers, Tetrahydrofuran, methyl tetrahydrofuran, dioxane, dimethyl dioxane, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, ethylene glycol di-n-propyl ether, ethylene glycol dibutyl ether, diethylene glycol monobutyl 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 Glycolmethylethyl ether, triethylene glycol methyl-n-butyl ether, triethylene glycol di-n-butyl ether, triethylene glycol methyl-n-hexyl ether, tetraethylene glycol dimethyl ether, tetraethylene glycol diethyl ether, tetraethylene glycol methyl ethyl ether , Tetraethylene glycol methyl-n-butyl ether, tetraethylene glycol di-n-butyl ether, tetraethylene glycol methyl-n-hexyl ether, tetraethylene glycol di-n-butyl ether, propylene glycol dimethyl ether, propylene glycol diethyl ether, propylene glycol di -N-propyl ether, propylene glycol dibutyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol diethyl ether, dipropylene glycol methyl ether Chill ether, dipropylene glycol methyl-n-butyl ether, dipropylene glycol di-n-propyl ether, dipropylene glycol di-n-butyl ether, dipropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tripropylene glycol dimethyl ether, tripropylene glycol diethyl ether , Tripropylene glycol methyl ethyl ether, tripropylene glycol methyl-n-butyl ether, tripropylene glycol di-n-butyl ether, tripropylene glycol methyl-n-hexyl ether, tetrapropylene glycol dimethyl ether, tetrapropylene glycol diethyl ether, tetrapropylene glycol Ether solvents such as methyl ethyl ether, tetrapropylene glycol methyl-n-butyl ether, tetrapropylene glycol di-n-butyl ether, tetrapropylene glycol methyl-n-hexyl ether, 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-pentyl acetate, 3-methoxybutyl acetate, methylpentyl acetate, 2-ethylbutyl acetate, 2-ethyl acetate Ethylhexyl, 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 acetate Ether, dipropylene glycol ethyl acetate ether, glycol diacetate, methoxytriethylene glycol 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-valerolactone, etc. Ester solvent; acetonitrile, N-methylpyrrolidinone, N-ethylpyrrolidinone, N-propylpyrrolidinone, N-butylpyrrolidinone, N-hexylpyrrolidinone, N-cyclohexylpyrrolidinone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, dimethyl Apropylene polar solvents such as sulfoxide; methanol, ethanol, n-propanol, isopropanol, n-butanol, isobutanol, sec-butanol, t-butanol, n-pentanol, isopentanol, 2-methylbutanol, sec- Pentanol, t-pentanol, 3-methoxybutanol, 3-methoxy-3-methylbutanol, n-hexanol, 2-methylpentanol, sec-hexanol, 2-ethylbutanol, sec-heptanol, n-octanol, 2 -Ethylenehexanol, sec-octanol, n-nonyl alcohol, n-decanol, sec-undecyl alcohol, trimethylnonyl alcohol, sec-tetradecyl alcohol, sec-heptadecyl alcohol, phenol, cyclohexanol, methylcyclohexanol, benzyl alcohol , Isobornylcyclohexanol, ethylene glycol, 1,2-propylene glycol, 1,3-butylene glycol, diethylene glycol, dipropylene glycol, triethylene glycol, tripropylene glycol and other alcohol solvents; ethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol mono Ethylene ether (cellosolve), ethylene glycol monophenyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol mono-n-butyl ether, diethylene glycol mono-n-hexyl ether, ethoxytriglycol, tetraethylene glycol mono-n-butyl ether, propylene Glycol monoether solvents such as glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol monoethyl ether, tripropylene glycol monomethyl ether; α-terpinene, α-terpineol, milsen, aloosimene, limonene, dipentene, α-pinene, β -Terpen solvents such as pinen, tarpineol, carboxylic, ossimen, ferrandylene; isobornylcyclohexanol, isovo Examples include runylphenol, 1-isopropyl-4-methyl-bicyclo [2.2.2] octa-5-ene-2,3-dicarboxylic acid anhydride, p-maintenylphenol, and water. These can be used alone or in combination of two or more.

ただし、不純物拡散組成物(a)における(a−1)シラン化合物の重合体が一般式(2)で示される構造である場合、シラン化合物の重合体の溶解性を考慮し、水の割合は全溶媒に対して20質量%以下であることが好ましい。 However, when the polymer of the silane compound (a-1) in the impurity diffusion composition (a) has a structure represented by the general formula (2), the proportion of water is set in consideration of the solubility of the polymer of the silane compound. It is preferably 20% by mass or less based on the total solvent.

特にスクリーン印刷法やスピンコート印刷法などを利用する場合の印刷性をより向上させる観点から、沸点が100℃以上の溶剤であることが好ましい。沸点が100℃以上であると、例えば、スクリーン印刷法で用いられる印刷版に不純物拡散組成物を印刷した際に、不純物拡散組成物が印刷版上で乾燥し固着することを抑制しやすくなる。 In particular, a solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher is preferable from the viewpoint of further improving printability when a screen printing method, a spin coating printing method, or the like is used. When the boiling point is 100 ° C. or higher, for example, when the impurity diffusion composition is printed on the printing plate used in the screen printing method, it becomes easy to prevent the impurity diffusion composition from drying and sticking on the printing plate.

沸点が100℃以上の溶剤の含有量は、溶剤の全量に対して20質量%以上であることが好ましい。沸点100℃以上の溶媒としては、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル(沸点176℃)、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点156.4℃)、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点145℃)、乳酸メチル(沸点145℃)、乳酸エチル(沸点155℃)、ジアセトンアルコール(沸点169℃)、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(沸点145℃)、3−メトキシ−3−メチル−1−ブタノール(沸点174℃)、ジプロピレングリコールモノメチルエーテル(沸点188℃)、ジプロピレングリコール−n−ブチルエーテル(沸点229℃)、γ−ブチロラクトン(沸点204℃)、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート(沸点217℃)、ブチルジグリコールアセテート(沸点246℃)、アセト酢酸エチル(沸点181℃)、N−メチル−2−ピロリドン(沸点204℃)、N、N−ジメチルイミダゾリジノン(沸点226℃)、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート(沸点213℃)、1,3−ブチレングリコールジアセテート(沸点232℃)、ジイソブチルケトン(沸点168℃)、プロピレングリコールt−ブチルエーテル(沸点151℃)、プロピレングリコールn−ブチルエーテル(沸点170℃)、アセチルアセトン(沸点140℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテル(沸点171℃)、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート(沸点245℃)を例示することができる。 The content of the solvent having a boiling point of 100 ° C. or higher is preferably 20% by mass or more with respect to the total amount of the solvent. Solvents having a boiling point of 100 ° C. or higher include diethylene glycol methyl ethyl ether (boiling point of 176 ° C.), ethylene glycol monoethyl ether acetate (boiling point of 156.4 ° C.), ethylene glycol monomethyl ether acetate (boiling point of 145 ° C.), and methyl lactate (boiling point of 145 ° C.). ), Ethyl lactate (boiling point 155 ° C), diacetone alcohol (boiling point 169 ° C), propylene glycol monomethyl ether acetate (boiling point 145 ° C), 3-methoxy-3-methyl-1-butanol (boiling point 174 ° C), dipropylene glycol Monomethyl ether (boiling point 188 ° C), dipropylene glycol-n-butyl ether (boiling point 229 ° C), γ-butyrolactone (boiling point 204 ° C), diethylene glycol monoethyl ether acetate (boiling point 217 ° C), butyl diglycol acetate (boiling point 246 ° C) , Ethyl acetoacetate (boiling point 181 ° C), N-methyl-2-pyrrolidone (boiling point 204 ° C), N, N-dimethylimidazolidinone (boiling point 226 ° C), dipropylene glycol methyl ether acetate (boiling point 213 ° C), 1 , 3-butylene glycol diacetate (boiling point 232 ° C.), diisobutylketone (boiling point 168 ° C.), propylene glycol t-butyl ether (boiling point 151 ° C.), propylene glycol n-butyl ether (boiling point 170 ° C.), acetylacetone (boiling point 140 ° C.), Examples thereof include diethylene glycol monobutyl ether (boiling point of 171 ° C.) and diethylene glycol monobutyl ether acetate (boiling point of 245 ° C.).

本発明で用いられる不純物拡散組成物(a)は、界面活性剤を含有しても良い。界面活性剤を含有することで、塗布ムラが改善し均一な塗布膜が得られる。界面活性剤としてはフッ素系界面活性剤や、シリコーン系界面活性剤が好ましく用いられる。 The impurity diffusion composition (a) used in the present invention may contain a surfactant. By containing a surfactant, uneven coating is improved and a uniform coating film can be obtained. As the surfactant, a fluorine-based surfactant or a silicone-based surfactant is preferably used.

フッ素系界面活性剤の具体的な例としては、1,1,2,2−テトラフロロオクチル(1,1,2,2−テトラフロロプロピル)エーテル、1,1,2,2−テトラフロロオクチルヘキシルエーテル、オクタエチレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフロロブチル)エーテル、ヘキサエチレングリコール(1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロペンチル)エーテル、オクタプロピレングリコールジ(1,1,2,2−テトラフロロブチル)エーテル、ヘキサプロピレングリコールジ(1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロペンチル)エーテル、パーフロロドデシルスルホン酸ナトリウム、1,1,2,2,8,8,9,9,10,10−デカフロロドデカン、1,1,2,2,3,3−ヘキサフロロデカン、N−[3−(パーフルオロオクタンスルホンアミド)プロピル]−N,N′−ジメチル−N−カルボキシメチレンアンモニウムベタイン、パーフルオロアルキルスルホンアミドプロピルトリメチルアンモニウム塩、パーフルオロアルキル−N−エチルスルホニルグリシン塩、リン酸ビス(N−パーフルオロオクチルスルホニル−N−エチルアミノエチル)、モノパーフルオロアルキルエチルリン酸エステルなどの末端、主鎖および側鎖の少なくとも何れかの部位にフルオロアルキルまたはフルオロアルキレン基を有する化合物からなるフッ素系界面活性剤を挙げることができる。また、市販品としては、メガファックF142D、同F172、同F173、同F183、同F444、同F475、同F477(以上、大日本インキ化学工業(株)製)、エフトップEF301、同303、同352(新秋田化成(株)製)、フロラードFC−430、同FC−431(住友スリーエム(株)製))、アサヒガードAG710、サーフロンS−382、同SC−101、同SC−102、同SC−103、同SC−104、同SC−105、同SC−106(旭硝子(株)製)、BM−1000、BM−1100(裕商(株)製)、NBX−15、FTX−218、DFX−218((株)ネオス製)などのフッ素系界面活性剤がある。 Specific examples of the fluorine-based surfactant include 1,1,2,2-tetrafluorooctyl (1,1,2,2-tetrafluoropropyl) ether and 1,1,2,2-tetrafluorooctyl. Hexyl ether, octaethylene glycol di (1,1,2,2-tetrafluorobutyl) ether, hexaethylene glycol (1,1,2,2,3,3-hexafluoropentyl) ether, octapropylene glycol di (1) , 1,2,2-tetrafluorobutyl) ether, hexapropylene glycol di (1,1,2,2,3,3-hexafluoropentyl) ether, sodium perfluorododecylsulfonate, 1,1,2,2 , 8,8,9,9,10,10-decafluorodecan, 1,1,2,2,3,3-hexafluorodecane, N- [3- (perfluorooctane sulfonamide) propyl] -N, N'-dimethyl-N-carboxymethyleneammonium betaine, perfluoroalkylsulfonamide propyltrimethylammonium salt, perfluoroalkyl-N-ethylsulfonylglycine salt, bis phosphate (N-perfluorooctylsulfonyl-N-ethylaminoethyl) , Monoperfluoroalkylethyl phosphate, etc. Fluorescent surfactants comprising compounds having a fluoroalkyl or fluoroalkylene group at at least any of the terminal, main chain and side chains can be mentioned. In addition, as commercially available products, Megafuck F142D, F172, F173, F183, F444, F475, F477 (all manufactured by Dainippon Ink and Chemicals Co., Ltd.), Ftop EF301, 303, same 352 (manufactured by Shin-Akita Kasei Co., Ltd.), Florard FC-430, same FC-431 (manufactured by Sumitomo 3M Co., Ltd.), Asahi Guard AG710, Surflon S-382, SC-101, SC-102, same SC-103, SC-104, SC-105, SC-106 (manufactured by Asahi Glass Co., Ltd.), BM-1000, BM-1100 (manufactured by Yusho Co., Ltd.), NBX-15, FTX-218, There are fluorine-based surfactants such as DFX-218 (manufactured by Neos Co., Ltd.).

シリコーン系界面活性剤の市販品としては、SH28PA、SH7PA、SH21PA、SH30PA、ST94PA(いずれも東レ・ダウコーニング(株)製)、BYK067A,BYK310、BYK322、BYK331、BYK333,BYK355(ビックケミー・ジャパン(株)製)などが挙げられる。 Commercially available silicone-based surfactants include SH28PA, SH7PA, SH21PA, SH30PA, ST94PA (all manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.), BYK067A, BYK310, BYK322, BYK331, BYK333, BYK355 (Big Chemie Japan Co., Ltd.). ) Made) and so on.

界面活性剤を含有する場合の含有量は、不純物拡散組成物中0.0001〜1質量%とするのが好ましい。 When the surfactant is contained, the content is preferably 0.0001 to 1% by mass in the impurity diffusion composition.

本発明で用いられる不純物拡散組成物(a)は、粘度調整のために増粘剤を含有することが好ましい。これにより、スクリーン印刷などの印刷法でより精密なパターンで塗布することができる。 The impurity diffusion composition (a) used in the present invention preferably contains a thickener for adjusting the viscosity. As a result, it is possible to apply a more precise pattern by a printing method such as screen printing.

増粘剤としては、有機系では、セルロース、セルロース誘導体、デンプン、デンプン誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリ酢酸ビニル、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリウレタン樹脂、ポリウレア樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリエステル樹脂、合成ゴム、天然ゴム、ポリアクリル酸、各種アクリル系樹脂、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレンオキシド、シリコーンオイル、アルギン酸ナトリウム、キサンタンガム系多糖類、ジェランガム系多糖類、グァーガム系多糖類、カラギーナン系多糖類、ローカストビーンガム系多糖類、カルボキシビニルポリマー、水添ひまし油系、水添ひまし油系と脂肪酸アマイドワックス系、特殊脂肪酸系、酸化ポリエチレン系、酸化ポリエチレン系とアマイド系の混合物、脂肪酸系多価カルボン酸、リン酸エステル系界面活性剤、長鎖ポリアミノアマイドとリン酸の塩、特殊変性ポリアマイド系などが挙げられる。無機系では、ベントナイト、モンモリロン石、マグネシアンモンモリロン石、テツモンモリロン石、テツマグネシアンモンモリロン石、バイデライト、アルミンバイデライト、サポー石、アルミニアンサポー石、ラポナイト、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム、有機ヘクトライト、微粒子酸化ケイ素、コロイダルアルミナ、炭酸カルシウムなどを例示できる。これらは複数種のものを組み合わせて使用しても良い。 As the thickener, in the organic system, cellulose, cellulose derivative, starch, starch derivative, polyvinylpyrrolidone, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl butyral, polyurethane resin, polyurea resin, polyimide resin, polyamide resin, epoxy resin, polystyrene type Resin, polyester resin, synthetic rubber, natural rubber, polyacrylic acid, various acrylic resins, polyethylene glycol, polyethylene oxide, polypropylene glycol, polypropylene oxide, silicone oil, sodium alginate, xanthan gum polysaccharide, gellan gum polysaccharide, guar gum Polysaccharides, carrageenan-based polysaccharides, locust bean gum-based polysaccharides, carboxyvinyl polymers, hydrogenated castor oil-based, hydrogenated castor oil-based and fatty acid amide wax-based, special fatty acid-based, polyethylene oxide-based, polyethylene oxide-based and amide-based mixture , Fatty acid-based polyvalent carboxylic acid, phosphoric acid ester-based surfactant, long-chain polyaminoamide and phosphate salt, specially modified polyamide-based, and the like. In the inorganic system, bentonite, montmorillonite, magnesian montmorillonite, tetsumonmorironite, tetsumagnesian montmorillonite, bidelite, aluminan bidelite, support stone, aluminian support stone, laponite, aluminum silicate, aluminum silicate Examples thereof include magnesium, organic hectorite, fine-grained silicon oxide, colloidal alumina, and calcium carbonate. These may be used in combination of a plurality of types.

また、市販品のセルロース系増粘剤としては、1110、1120、1130、1140、1150、1160、1170、1180、1190、2200、2260、2280、2450(いずれもダイセルファインケム(株)製)などが挙げられる。 Commercially available cellulosic thickeners include 1110, 1120, 1130, 1140, 1150, 1160, 1170, 1180, 1190, 2200, 2260, 2280, and 2450 (all manufactured by Daicel Finechem Co., Ltd.). Can be mentioned.

市販品の多糖類系増粘剤としては、ViscarinPC209、ViscarinPC389、SeaKemXP8012(以上、エフエムシー・ケミカルズ(株)製)、CAM−H、GJ−182、SV−300、LS−20、LS−30、XGT、XGK−D、G−100、LG−10(いずれも三菱商事(株))などが挙げられる。 Commercially available polysaccharide thickeners include ViscalinPC209, ViscalinPC389, SeaKemXP8012 (all manufactured by FMC Chemicals Co., Ltd.), CAM-H, GJ-182, SV-300, LS-20, LS-30, Examples thereof include XGT, XGK-D, G-100, and LG-10 (all of which are Mitsubishi Corporation).

市販品のアクリル系増粘剤としては、♯2434T、KC7000、KC1700P(以上、共栄社化学(株)製)、AC−10LHPK、AC−10SHP、845H、PW−120(以上、東亞合成(株)製)などが挙げられる。 Commercially available acrylic thickeners include # 2434T, KC7000, KC1700P (above, manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.), AC-10LHPK, AC-10SHP, 845H, PW-120 (above, manufactured by Toagosei Co., Ltd.). ) And so on.

市販品の水添ひまし油系増粘剤としては、ディスパロン308、NAMLONT−206(以上、楠本化成(株)製)、T−20SF、T−75F(以上、伊藤製油(株)製)などが挙げられる。 Examples of commercially available hydrogenated castor oil-based thickeners include Disparon 308, NAMLONT-206 (above, manufactured by Kusumoto Kasei Co., Ltd.), T-20SF, T-75F (above, manufactured by Itoh Oil Chemicals Co., Ltd.), etc. Be done.

市販品の酸化ポリエチレン系増粘剤としては、D−10A、D−120、D−120−10、D−1100、DS−525、DS−313(以上、伊藤製油(株)製)、ディスパロン4200−20、同PF−911、同PF−930、同4401−25X、同NS−30、同NS−5010、同NS−5025、同NS−5810、同NS−5210、同NS−5310(以上、楠本化成(株)製)、フローノンSA−300、同SA−300H(以上、共栄社化学(株)製)などが挙げられる。 Commercially available polyethylene oxide-based thickeners include D-10A, D-120, D-120-10, D-1100, DS-525, DS-313 (all manufactured by Itoh Oil Chemicals Co., Ltd.), and Disparon 4200. -20, PF-911, PF-930, 4401-25X, NS-30, NS-5010, NS-5025, NS-5810, NS-5210, NS-5310 (and above, Examples thereof include Kusumoto Kasei Co., Ltd., Fronon SA-300, and SA-300H (all manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.).

市販品のアマイド系増粘剤としては、T−250F、T−550F、T−850F、T−1700、T−1800、T−2000(以上、伊藤製油(株)製)、ディスパロン6500、同6300、同6650、同6700、同3900EF(以上、楠本化成(株)製)、ターレン7200、同7500、同8200、同8300、同8700、同8900、同KY−2000、KU−700、同M−1020、同VA−780、同VA−750B、同2450、フローノンSD−700、同SDR−80、同EC−121(以上、共栄社化学(株)製)などが挙げられる。 Commercially available amide thickeners include T-250F, T-550F, T-850F, T-1700, T-1800, T-2000 (all manufactured by Itoh Oil Chemicals Co., Ltd.), Disparon 6500, 6300. , 6650, 6700, 3900EF (manufactured by Kusumoto Kasei Co., Ltd.), Tarren 7200, 7500, 8200, 8300, 8700, 8900, KY-2000, KU-700, M- 1020, VA-780, VA-750B, 2450, Flownon SD-700, SDR-80, EC-121 (all manufactured by Kyoeisha Chemical Co., Ltd.) and the like.

市販品のベントナイト系増粘剤としては、ベンゲル、ベンゲルHV、同HVP、同F、同FW、同ブライト11、同A、同W−100、同W−100U、同W−300U、同SH、マルチベン、エスベン、エスベンC、同E、同W、同P、同WX、オルガナイト、オルガナイトD(以上、(株)ホージュン製)などが挙げられる。 Commercially available bentonite thickeners include Wenger, Wenger HV, HVP, F, FW, Bright 11, A, W-100, W-100U, W-300U, SH, etc. Examples thereof include Multiben, Esben, Esben C, E, W, P, WX, Organite, and Organite D (all manufactured by Hojun Co., Ltd.).

市販品の微粒子酸化ケイ素系増粘剤としては、AEROSILR972、同R974、同NY50、同RY200S、同RY200、同RX50、同NAX50、同RX200、同RX300、同VPNKC130、同R805、同R104、同R711、同OX50、同50、同90G、同130、同200、同300、同380(以上、日本アエロジル(株)製)、WACKER HDK S13、同V15、同N20、同N20P、同T30、同T40、同H15、同H18、同H20、同H30(以上、旭化成(株)製)などが挙げられる。 Commercially available fine particle silicon oxide thickeners include AEROSILR972, R974, NY50, RY200S, RY200, RX50, NAX50, RX200, RX300, VPNKC130, R805, R104, and R711. , OX50, 50, 90G, 130, 200, 300, 380 (all manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), WACKER HDK S13, V15, N20, N20P, T30, T40 , H15, H18, H20, H30 (all manufactured by Asahi Kasei Corporation) and the like.

増粘剤は緻密膜形成や残渣低減の点から、90%熱分解温度が400℃以下であることが好ましい。具体的には、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレングリコール、ポリプロピレンオキシド、各種アクリル酸エステル系樹脂が好ましく、中でも、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシドまたはアクリル酸エステル系樹脂が好ましい。保存安定性の点から、アクリル酸エステル系樹脂が特に好ましい。ここで、90%熱分解温度とは、増粘剤の重量が熱分解により90%減少する温度である。90%熱分解温度は、熱重量測定装置(TGA)などを用いて測定することができる。 The thickener preferably has a 90% thermal decomposition temperature of 400 ° C. or lower from the viewpoint of forming a dense film and reducing residues. Specifically, polyethylene glycol, polyethylene oxide, polypropylene glycol, polypropylene oxide, and various acrylic acid ester-based resins are preferable, and polyethylene oxide, polypropylene oxide, and acrylic acid ester-based resin are particularly preferable. From the viewpoint of storage stability, acrylic ester-based resins are particularly preferable. Here, the 90% thermal decomposition temperature is a temperature at which the weight of the thickener is reduced by 90% due to thermal decomposition. The 90% pyrolysis temperature can be measured using a thermogravimetric analyzer (TGA) or the like.

アクリル酸エステル系樹脂としてはポリメタクリル酸メチル、ポリメタクリル酸エチル、ポリメタクリル酸プロピル、ポリメタクリル酸ブチル、ポリアクリル酸メチル、ポリアクリル酸エチル、ポリアクリル酸プロピル、ポリアクリル酸ブチル、ポリヒドロキシエチルメタクリレート、ポリベンジルメタクリレート、ポリグリシジルメタクリレート等のポリアクリル酸エステルおよびこれらの共重合体が挙げられる。共重合体の場合、上記アクリル酸エステル成分が重合比率として60mol%以上であればよく、他の共重合成分としてポリアクリル酸、ポリスチレンなどのビニル重合可能な成分を共重合していても構わない。 Examples of acrylate-based resins include polymethyl methacrylate, ethyl polymethacrylate, propyl polymethacrylate, butyl polymethacrylate, methyl polyacrylate, ethyl polyacrylate, propyl polyacrylate, butyl polyacrylate, and polyhydroxyethyl. Examples thereof include polyacrylic acid esters such as methacrylate, polybenzyl methacrylate, and polyglycidyl methacrylate, and copolymers thereof. In the case of a copolymer, the above acrylic acid ester component may have a polymerization ratio of 60 mol% or more, and a vinyl polymerizable component such as polyacrylic acid or polystyrene may be copolymerized as another copolymerization component. ..

また、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドについてはこの2種の共重合体も好ましい。アクリル酸エステル系樹脂、ポリエチレンオキサイド、ポリプロピレンオキサイドいずれも重量平均分子量10万以上のものが増粘効果が高く、好ましい。 Further, for polyethylene oxide and polypropylene oxide, these two types of copolymers are also preferable. Acrylic ester-based resins, polyethylene oxides, and polypropylene oxides all having a weight average molecular weight of 100,000 or more have a high thickening effect and are preferable.

これら増粘剤の含有量は、不純物拡散組成物中3質量%以上20質量%以下が好ましい。この範囲であることにより、十分な粘度調整効果が得られると同時に緻密な膜形成を行いやすくなる。 The content of these thickeners is preferably 3% by mass or more and 20% by mass or less in the impurity diffusion composition. Within this range, a sufficient viscosity adjusting effect can be obtained, and at the same time, it becomes easy to form a dense film.

スクリーン印刷性の点から本発明における不純物拡散組成物(a)は、チクソ性を付与するチクソ剤を含有することが好ましい。ここで、チクソ性を付与するとは、低せん断応力時の粘度(η1)と高せん断応力時の粘度(η2)の比(η1/η2)を大きくすることである。チクソ剤を含有することでスクリーン印刷のパターン精度を高めることができる。それは以下のような理由によると推測される。すなわち、チクソ剤を含有する不純物拡散組成物は、高せん断応力時には粘度が低いため、スクリーン印刷時にスクリーンの目詰まりが起こりにくく、低せん断応力時には粘度が高いため、印刷直後の滲みやパターン線幅の太りが起きにくくなると推測される。 From the viewpoint of screen printability, the impurity diffusion composition (a) in the present invention preferably contains a tix agent that imparts tix property. Here, imparting the thixo property means increasing the ratio (η1 / η2) of the viscosity (η1) at the time of low shear stress and the viscosity (η2) at the time of high shear stress. The pattern accuracy of screen printing can be improved by containing a thixogen. It is presumed that it is due to the following reasons. That is, since the impurity diffusion composition containing a thixogen has a low viscosity at high shear stress, clogging of the screen is unlikely to occur during screen printing, and the viscosity is high at low shear stress, so that bleeding and pattern line width immediately after printing are present. It is presumed that the fatness of the body is less likely to occur.

チクソ剤としては、具体的に、セルロース、セルロース誘導体、アルギン酸ナトリウム、キサンタンガム系多糖類、ジェランガム系多糖類、グァーガム系多糖類、カラギーナン系多糖類、ローカストビーンガム系多糖類、カルボキシビニルポリマー、水添ひまし油系、水添ひまし油系と脂肪酸アマイドワックス系、特殊脂肪酸系、酸化ポリエチレン系、酸化ポリエチレン系とアマイド系の混合物、脂肪酸系多価カルボン酸、リン酸エステル系界面活性剤、長鎖ポリアミノアマイドとリン酸の塩、特殊変性ポリアマイド系、ベントナイト、モンモリロン石、マグネシアンモンモリロン石、テツモンモリロン石、テツマグネシアンモンモリロン石、バイデライト、アルミンバイデライト、サポー石、アルミニアンサポー石、ラポナイト、ケイ酸アルミニウム、ケイ酸アルミニウムマグネシウム、有機ヘクトライト、微粒子酸化ケイ素、コロイダルアルミナ、炭酸カルシウムなどを例示できる。チクソ剤は単独でも使用できるが、2種類以上のチクソ剤を組み合わせることも可能である。また、前記増粘剤と組み合わせて使用することがより好ましく、より高い効果を得ることができる。 Specific examples of the thixo agent include cellulose, cellulose derivatives, sodium alginate, xanthan gum polysaccharides, gellan gum polysaccharides, guar gum polysaccharides, carrageenan polysaccharides, locust bean gum polysaccharides, carboxyvinyl polymers, and hydrogenators. With castor oil, hydrogenated castor oil and fatty acid amide wax, special fatty acid, polyethylene oxide, mixture of polyethylene oxide and amide, fatty acid polysaccharide, phosphate ester surfactant, long chain polyaminoamide Carboxylic acid salt, specially modified polysaccharides, bentonite, montmorillonite, magnesian montmorillonite, tetsumonmorironite, tetsumagnesian montmorillonite, byderite, alumin byderite, support stone, aluminian support stone, laponite, kay Examples thereof include aluminum acid, aluminum magnesium silicate, organic hectrite, fine particle silicon oxide, colloidal alumina, and calcium carbonate. The thix agent can be used alone, but it is also possible to combine two or more kinds of thix agents. Further, it is more preferable to use it in combination with the thickener, and a higher effect can be obtained.

本発明における不純物拡散組成物の粘度に制限はなく、印刷法、膜厚に応じて適宜変更することができる。ここで例えば好ましい印刷形態の一つであるスクリーン印刷方式の場合、不純物拡散組成物の粘度は5,000mPa・s以上であることが好ましい。印刷パターンのにじみを抑制し良好なパターンを得ることができるからである。さらに好ましい粘度は10,000mPa・s以上である。上限は特ににないが保存安定性や取り扱い性の観点から100,000mPa・s以下が好ましい。ここで、粘度は、1,000mPa・s未満の場合は、JIS Z 8803(1991)「溶液粘度−測定方法」に基づきE型デジタル粘度計を用いて回転数20rpmで測定された値であり、1,000mPa・s以上の場合は、JIS Z 8803(1991)「溶液粘度−測定方法」に基づきB型デジタル粘度計を用いて回転数20rpmで測定された値である。チクソ性は、上記粘度測定方法で得られた異なる回転数における粘度の比から求めることができる。本発明においては、回転数20rpmでの粘度(η20)と回転数2rpmでの粘度(η2)の比(η2/η20)をチクソ性と定義する。スクリーン印刷で精度の良いパターン形成するためには、チクソ性が2以上であることが好ましく、3以上がさらに好ましい。 The viscosity of the impurity diffusion composition in the present invention is not limited and can be appropriately changed depending on the printing method and the film thickness. Here, for example, in the case of the screen printing method, which is one of the preferable printing forms, the viscosity of the impurity diffusion composition is preferably 5,000 mPa · s or more. This is because bleeding of the print pattern can be suppressed and a good pattern can be obtained. A more preferable viscosity is 10,000 mPa · s or more. There is no particular upper limit, but 100,000 mPa · s or less is preferable from the viewpoint of storage stability and handleability. Here, when the viscosity is less than 1,000 mPa · s, it is a value measured at a rotation speed of 20 rpm using an E-type digital viscometer based on JIS Z 8803 (1991) “Solution Viscosity-Measurement Method”. In the case of 1,000 mPa · s or more, it is a value measured at a rotation speed of 20 rpm using a B-type digital viscometer based on JIS Z 8803 (1991) “Solution Viscosity-Measuring Method”. The tixo property can be determined from the ratio of viscosities at different rotation speeds obtained by the above viscosity measuring method. In the present invention, the ratio (η2 / η20) of the viscosity (η20) at a rotation speed of 20 rpm to the viscosity (η2) at a rotation speed of 2 rpm is defined as the thixo property. In order to form a pattern with high accuracy in screen printing, the thixo property is preferably 2 or more, and more preferably 3 or more.

本発明において、不純物拡散組成物(a)の固形分濃度に特に制限はないが、1質量%以上〜90質量%以下が好ましい範囲である。本濃度範囲よりも低いと塗布膜厚が薄くなりすぎ所望のドーピング性、マスク性を得にくくなる場合があり、本濃度範囲よりも高いと保存安定性が低下する場合がある。
<不純物拡散組成物(d)>
本発明において、不純物拡散組成物(d)の第一の好適な態様は、不純物拡散組成物(d)が(d−1)シラン化合物の重合体、および(d−2)不純物拡散成分を含むことである。
In the present invention, the solid content concentration of the impurity diffusion composition (a) is not particularly limited, but is preferably 1% by mass or more and 90% by mass or less. If it is lower than this concentration range, the coating film thickness may become too thin and it may be difficult to obtain the desired doping property and masking property, and if it is higher than this concentration range, the storage stability may decrease.
<Impurity diffusion composition (d)>
In the present invention, the first preferred embodiment of the impurity diffusion composition (d) contains an impurity diffusion composition (d) containing a polymer of a (d-1) silane compound and (d-2) an impurity diffusion component. That is.

シラン化合物重合体(d−1)には、Si原子を含むモノマーの重縮合体、付加重合体、重付加体などが含まれる。 The silane compound polymer (d-1) includes a polycondensate of a monomer containing a Si atom, an addition polymer, a polyadduct, and the like.

不純物拡散組成物(d)の第一の好適な態様において、シラン化合物重合体(d−1)が、下記一般式(3)で示されるシラン化合物の重合体であることが好ましい。 In the first preferred embodiment of the impurity diffusion composition (d), the silane compound polymer (d-1) is preferably a polymer of the silane compound represented by the following general formula (3).

Figure 2020116340
Figure 2020116340

一般式(3)中、RおよびRは水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のRおよびRはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。lは1〜10000の整数を表す。製膜後の膜の強靱性の観点から好ましくは5〜10000、より好ましくは10〜10000である。In the general formula (3), R 7 and R 8 are hydroxyl groups, alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms, and acyloxy groups having 2 to 6 carbon atoms. , Represents any of the aryl groups having 6 to 15 carbon atoms, and the plurality of R 7 and R 8 may be the same or different, respectively. l 2 represents an integer of 1 to 10000. From the viewpoint of the toughness of the film after film formation, it is preferably 5 to 10000, more preferably 10 to 10000.

一般式(3)のRおよびRにおける炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基はいずれも無置換体、置換体のどちらでもよく、不純物拡散組成物の特性に応じて選択できる。Alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, and carbon number of carbon atoms in R 7 and R 8 of the general formula (3). The aryl groups 6 to 15 may be either unsubstituted or substituted, and can be selected according to the characteristics of the impurity diffusion composition.

炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基の具体例としては、R、Rにおけるものと同様のものが挙げられる。Specific examples of the alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, the alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, the acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, and the aryl group having 6 to 15 carbon atoms include The same as those in R 1 and R 2 can be mentioned.

不純物拡散組成物からのアウトディフュージョンを抑制しやすくするという観点から、R、Rの少なくとも1つは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表していることが好ましい。From the viewpoint of facilitating suppression of outdiffusion from the impurity diffusion composition , at least one of R 7 and R 8 is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and 2 to 6 carbon atoms. It is preferable that it represents any of an acyloxy group and an aryl group having 6 to 15 carbon atoms.

より好ましくは、Rは炭素数1〜6のアルキル基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、かつ、Rは水酸基、炭素数1〜6のアルコキシ基いずれかを表していることである。More preferably, R 7 represents any one of an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 15 carbon atoms. R 8 represents any of a hydroxyl group and an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms.

不純物拡散組成物(d)の第一の好適な態様において、不純物拡散組成物からのアウトディフュージョンを抑制しやすくするという観点から、(d−1)シラン化合物の重合体が、下記一般式(4)で示されるシラン化合物の重合体であることが、さらに好ましい。 In the first preferred embodiment of the impurity diffusion composition (d), from the viewpoint of facilitating suppression of outdiffusion from the impurity diffusion composition, the polymer of the (d-1) silane compound is prepared by the following general formula (4). ) Is more preferable.

Figure 2020116340
Figure 2020116340

一般式(4)中、Rは、炭素数6〜15のアリール基を表し、複数のRはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。R10は水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のR10はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。R11およびR12は水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基のいずれかを表し、複数のRおよびRはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。n、mは1〜9999の整数を表し、n+mは2〜10000の整数であり、n:m=95:5〜25:75である。
製膜後の膜の強靱性の観点から好ましい(n+m)の範囲は5〜10000、より好ましくは10〜10000である。
In the general formula (4), R 9 is an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, may be with or different plurality of R 9 is the same, respectively. R 10 is a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 15 carbon atoms. Representing either, the plurality of R 10s may be the same or different. R 11 and R 12 represent any one of a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and an acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms. R 5 and R 6 of the above may be the same or different, respectively. n 2 and m 2 represent an integer of 1 to 9999, n 2 + m 2 is an integer of 2 to 10000, and n 2 : m 2 = 95: 5 to 25:75.
From the viewpoint of the toughness of the film after film formation, the range of (n 2 + m 2 ) is preferably 5 to 10000, and more preferably 10 to 10000.

一般式(4)のRにおける炭素数6〜15のアリール基は無置換体、置換体のどちらでもよく、不純物拡散組成物の特性に応じて選択できる。炭素数6〜15のアリール基の具体例としては、R、Rにおけるものと同様のものが挙げられる。 The aryl group having 6 to 15 carbon atoms in R 9 of the general formula (4) may be an unsubstituted or substituted product, and can be selected according to the characteristics of the impurity diffusion composition. Specific examples of the aryl group having 6 to 15 carbon atoms include those similar to those in R 1 and R 2.

一般式(4)のR10における炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基はいずれも無置換体、置換体のどちらでもよく、不純物拡散組成物の特性に応じて選択できる。これらの具体例としてはR、Rにおけるものと同様のものが挙げられる。Alkyl group having 1 to 6 carbon atoms in R 10 of the general formula (4), an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, 6 to 15 carbon atoms The aryl group of can be either an unsubstituted or substituted product, and can be selected according to the characteristics of the impurity diffusion composition. Specific examples of these include those similar to those in R 1 and R 2.

一般式(4)のR11およびR12における炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基はいずれも無置換体、置換体のどちらでもよく、不純物拡散組成物の特性に応じて選択できる。これらの具体例としてはR、Rにおけるものと同様のものが挙げられる。The alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, the alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, the alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and the acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms in R 11 and R 12 of the general formula (4) are all. Either a non-substituted product or a substituted product may be used, and can be selected depending on the characteristics of the impurity diffusion composition. Specific examples of these include those similar to those in R 1 and R 2.

一般式(3)で示されるシラン化合物の重合体の原料であるオルガノシランの具体例としては、一般式(1)で示されるシラン化合物の重合体の原料であるオルガノシランの具体例と同様のものが挙げられる。 Specific examples of the organosilane which is the raw material of the polymer of the silane compound represented by the general formula (3) are the same as the specific examples of the organosilane which is the raw material of the polymer of the silane compound represented by the general formula (1). Things can be mentioned.

これらのオルガノシランの中でも、不純物拡散組成物からのアウトディフュージョンを抑制しやすくするという観点から3官能性シランが好ましく用いられる。 Among these organosilanes, trifunctional silanes are preferably used from the viewpoint of facilitating suppression of outdiffusion from the impurity diffusion composition.

一般式(4)で示されるシラン化合物のRおよびR10を有するユニットの原料として用いることができるオルガノシランの具体例としては、一般式(2)で示されるシラン化合物のRおよびRを有するユニットの原料として用いることができるオルガノシランの具体例と同様のものが挙げられる。Specific examples of the organosilane that can be used as a raw material for the unit having R 9 and R 10 of the silane compound represented by the general formula (4) include R 3 and R 4 of the silane compound represented by the general formula (2). Specific examples of the organosilane that can be used as a raw material for the unit having the above can be mentioned.

一般式(4)のR11およびR12を有するユニットの原料として用いることができるオルガノシランの具体例としては、一般式(1)で示されるシラン化合物の重合体の原料であるオルガノシランの具体例と同様のものが挙げられる。その中でも、不純物拡散組成物からのアウトディフュージョンを抑制しやすくするという観点から3官能性シランが好ましく用いられる。 Specific examples of the organosilane that can be used as a raw material for the unit having R 11 and R 12 of the general formula (4) include the organosilane that is the raw material of the polymer of the silane compound represented by the general formula (1). The same as the example can be mentioned. Among them, trifunctional silane is preferably used from the viewpoint of facilitating the suppression of outdiffusion from the impurity diffusion composition.

一般式(4)で表されるシラン化合物の重合体は、炭素数6〜15のアリール基を含有するユニットがSi原子換算で25〜95モル%であるポリシロキサンである。すなわち、n:m=95:5〜25:75である。この範囲にあることで、不純物拡散成分のアウトディフージョン抑制、熱処理後に不純物拡散成分を除去した際の有機残渣低減の効果が向上する。また、この範囲にあることで、増粘剤等の熱分解成分が添加された不純物拡散組成物においても、シロキサンのリフロー効果により、熱分解により生成した空孔を埋めることが可能となり、空孔の少ない緻密な膜を形成することができる。従って、拡散時の雰囲気に影響されにくく、また他の不純物に対する高いマスク性が得られる。The polymer of the silane compound represented by the general formula (4) is a polysiloxane in which the unit containing an aryl group having 6 to 15 carbon atoms is 25 to 95 mol% in terms of Si atom. That is, n 2 : m 2 = 95: 5 to 25:75. Within this range, the effects of suppressing outdiffusion of the impurity diffusion component and reducing the organic residue when the impurity diffusion component is removed after the heat treatment are improved. Further, within this range, even in the impurity diffusion composition to which a thermal decomposition component such as a thickener is added, it becomes possible to fill the vacancies generated by the thermal decomposition due to the reflow effect of siloxane, and the vacancies can be filled. It is possible to form a dense film with less heat. Therefore, it is not easily affected by the atmosphere at the time of diffusion, and a high masking property against other impurities can be obtained.

また、末端基は水素、水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数1〜6のアシルオキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基のいずれかであることが好ましい。 The terminal group shall be any of hydrogen, a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an acyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms. Is preferable.

一般式(2)で表されるシラン化合物の重合体はそれぞれの構成成分を上記所定の比率で含有していればよく、ブロック共重合体でもランダム共重合体でもよい。
アウトディフージョン抑制、マスク性の更なる向上の観点から、炭素数6〜15のアリール基を含有するユニットは、35モル%以上がより好ましく、40モル%以上がさらに好ましい。また、雰囲気や膜厚の影響なく、残渣を発生させないためには、アリール基を含有するユニットが80モル%以下であることが好ましい。すなわち、n:m=80:20〜40:60であることが特に好ましい。
The polymer of the silane compound represented by the general formula (2) may contain each of the constituent components in the above-mentioned predetermined ratio, and may be a block copolymer or a random copolymer.
From the viewpoint of suppressing out-diffusion and further improving the masking property, the unit containing an aryl group having 6 to 15 carbon atoms is more preferably 35 mol% or more, further preferably 40 mol% or more. Further, in order not to generate a residue without being affected by the atmosphere and the film thickness, the amount of the aryl group-containing unit is preferably 80 mol% or less. That is, it is particularly preferable that n 2 : m 2 = 80:20 to 40:60.

一般式(3)、(4)で表されるシラン化合物の重合体は、例えば、オルガノシラン化合物を加水分解した後、該加水分解物を溶媒の存在下、あるいは無溶媒で縮合反応させることによって得ることができる。具体的な方法は一般式(1)、(2)で表されるシラン化合物の重合体と同様である。 The polymer of the silane compound represented by the general formulas (3) and (4) is obtained by, for example, hydrolyzing the organosilane compound and then subjecting the hydrolyzate to a condensation reaction in the presence of a solvent or in the absence of a solvent. Obtainable. The specific method is the same as that of the polymer of the silane compound represented by the general formulas (1) and (2).

不純物拡散組成物(d)の第一の好適な態様に含まれる(d−2)不純物拡散成分の具体例については不純物拡散組成物(a)に含まれる不純物拡散成分と同様のものである。 Specific examples of the impurity diffusion component (d-2) contained in the first preferred embodiment of the impurity diffusion composition (d) are the same as those of the impurity diffusion component contained in the impurity diffusion composition (a).

さらに、不純物拡散組成物(d)における(d−1)シラン化合物の重合体が一般式(4)で示される構造である場合は、(d−3)ケン化度が20モル%以上50モル%未満であるポリビニルアルコールを含んでいても良い。(d−3)の具体的な例は(a−3)と同様である。 Further, when the polymer of the (d-1) silane compound in the impurity diffusion composition (d) has a structure represented by the general formula (4), the degree of saponification (d-3) is 20 mol% or more and 50 mol. May contain less than% polyvinyl alcohol. A specific example of (d-3) is the same as that of (a-3).

不純物拡散組成物(d)の第一の好適な態様は溶剤、界面活性剤、増粘剤、チクソ剤を含んで良い。具体的な例は不純物拡散組成物(a)に含まれる溶剤、界面活性剤、増粘剤、チクソ剤と同様である。 The first preferred embodiment of the impurity diffusion composition (d) may include a solvent, a surfactant, a thickener, and a thixo agent. Specific examples are the same as those of the solvent, the surfactant, the thickener, and the thixant contained in the impurity diffusion composition (a).

本発明において、不純物拡散組成物(d)の第二の好適な態様は、不純物拡散組成物(d)が、(d−4)ポリビニルアルコール、およびポリエーテルオキシドからなる群から選ばれた少なくとも1種の樹脂、(d−5)不純物拡散成分、並びに(d−6)水を全溶媒中の25質量%以上含むことである。 In the present invention, the second preferred embodiment of the impurity diffusion composition (d) is that the impurity diffusion composition (d) is at least one selected from the group consisting of (d-4) polyvinyl alcohol and polyether oxide. The seed resin, (d-5) impurity diffusing component, and (d-6) water are contained in an amount of 25% by mass or more in the total solvent.

不純物拡散組成物(d)の第二の好適な態様において、(d−4)ポリビニルアルコール、およびポリエチレンオキサイドからなる群から選ばれた少なくとも1つの樹脂は(d−5)不純物拡散成分と錯体を形成し、塗布時に均一な被膜を形成するための成分である。(d−5)不純物拡散成分との錯体の形成性および形成した錯体の安定性の面から、(d−4)ポリビニルアルコール、およびポリエチレンオキサイドからなる群から選ばれた少なくとも1つの樹脂は、ポリビニルアルコールであることがより好ましい。 In the second preferred embodiment of the impurity diffusion composition (d), at least one resin selected from the group consisting of (d-4) polyvinyl alcohol and polyethylene oxide complex with the (d-5) impurity diffusion component. It is a component for forming and forming a uniform film at the time of application. From the viewpoint of (d-5) formability of the complex with the impurity diffusion component and stability of the formed complex, at least one resin selected from the group consisting of (d-4) polyvinyl alcohol and polyethylene oxide is polyvinyl. Alcohol is more preferred.

溶解度と錯体安定性の点でポリビニルアルコールの平均重合度としては、150〜1000が好ましい。さらに、ポリビニルアルコールのけん化度としては、水への溶解度と錯体安定性の点で70〜95モル%が好ましい。本発明において、前記平均重合度およびけん化度は、いずれもJIS K 6726(1994)に従って測定した値であり、けん化度は逆滴定法によって測定した値である。 The average degree of polymerization of polyvinyl alcohol is preferably 150 to 1000 in terms of solubility and complex stability. Further, the saponification degree of polyvinyl alcohol is preferably 70 to 95 mol% in terms of solubility in water and complex stability. In the present invention, the average degree of polymerization and the degree of saponification are both values measured according to JIS K 6726 (1994), and the degree of saponification is a value measured by the back titration method.

錯体安定性の点で不純物拡散組成物中に含まれる樹脂(d−4)は、不純物拡散組成物中に含まれる全ての樹脂中の80質量%以上、好ましくは90質量%以上、最も好ましくは95質量%以上であることが好ましい。 In terms of complex stability, the resin (d-4) contained in the impurity diffusion composition is 80% by mass or more, preferably 90% by mass or more, most preferably 90% by mass or more of all the resins contained in the impurity diffusion composition. It is preferably 95% by mass or more.

また、熱拡散、不純物拡散組成物除去後の基板上の有機残渣抑制の点で、樹脂(d−4)の量は、不純物拡散組成物全体の0.1〜20質量%であることが好ましく、1〜10質量%であることがより好ましい。 Further, in terms of heat diffusion and suppression of organic residues on the substrate after removal of the impurity diffusion composition, the amount of the resin (d-4) is preferably 0.1 to 20% by mass of the entire impurity diffusion composition. More preferably, it is 1 to 10% by mass.

不純物拡散組成物(d)の第二の好適な態様において、(d−5)不純物拡散成分の具体例については不純物拡散組成物(a)に含まれる不純物拡散成分と同様のものである。 In the second preferred embodiment of the impurity diffusion composition (d), the specific example of the impurity diffusion component (d-5) is the same as that of the impurity diffusion component contained in the impurity diffusion composition (a).

また、溶剤、界面活性剤、増粘剤、チクソ剤の具体的な例は不純物拡散組成物(a)に含まれる溶剤、界面活性剤、増粘剤、チクソ剤と同様である。 Further, specific examples of the solvent, the surfactant, the thickener, and the thix agent are the same as those of the solvent, the surfactant, the thickener, and the thix agent contained in the impurity diffusion composition (a).

<半導体素子(選択エミッタ−)の製造方法>
本発明の半導体素子の製造方法は、半導体基板上に2水準以上の異なる不純物濃度で同じ型の不純物拡散層領域を形成する半導体素子の製造方法であって、うち、少なくとも1水準以上の不純物拡散層領域が、不純物拡散組成物(a)を半導体基板に塗布して部分的に不純物拡散組成物膜(b)を形成する工程とそれを加熱して不純物を半導体基板に拡散させて不純物拡散層領域(c)を形成する工程を含む方法により形成され、不純物拡散組成物(a)が(a−1)前記一般式(1)で示されるシラン化合物の重合体、および(a−2)不純物拡散成分を含む。ここでいう、異なる不純物濃度とは不純物濃度差で1×1017/cm以上であり、不純物拡散層領域を形成した部分の基板表面のシート抵抗値の差が10Ω/□以上であることを指す。
<Manufacturing method of semiconductor element (selective emitter)>
The method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor device in which the same type of impurity diffusion layer region is formed on a semiconductor substrate at two or more levels of different impurity concentrations, of which at least one level or more of impurity diffusion. The layer region is a step of applying the impurity diffusion composition (a) to the semiconductor substrate to partially form the impurity diffusion composition film (b) and heating it to diffuse the impurities to the semiconductor substrate to diffuse the impurity diffusion layer. It is formed by a method including a step of forming a region (c), and the impurity diffusion composition (a) is (a-1) a semiconductor of a silane compound represented by the general formula (1), and (a-2) an impurity. Contains diffusing components. The different impurity concentrations referred to here are 1 × 10 17 / cm 3 or more in terms of impurity concentration difference, and the difference in sheet resistance value on the substrate surface of the portion where the impurity diffusion layer region is formed is 10 Ω / □ or more. Point to.

本発明の半導体素子の製造方法の第一の好適な態様は、不純物拡散組成物膜(b)をマスクとして不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に不純物を拡散させる工程を含むことが好ましい。 The first preferred embodiment of the method for producing a semiconductor device of the present invention preferably includes a step of diffusing impurities into an impurity diffusion composition film (b) unformed portion using the impurity diffusion composition film (b) as a mask. ..

以下、本発明の半導体素子の製造方法の第一の好適な態様を、図面を用いて説明する。なお、いずれも一例であり、本発明の半導体素子の製造方法はこれらに限られるものではない。 Hereinafter, the first preferred embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the drawings. All of these are examples, and the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is not limited to these.

まず、図1(i)に示すように、半導体基板1の上に不純物拡散組成物(a)を部分的に塗布し、不純物拡散組成物膜(b)のパターン4を形成する。 First, as shown in FIG. 1 (i), the impurity diffusion composition (a) is partially coated on the semiconductor substrate 1 to form the pattern 4 of the impurity diffusion composition film (b).

半導体基板としては、例えば不純物濃度が1015〜1016atoms/cmであるn型単結晶シリコン、多結晶シリコン、およびゲルマニウム、炭素などのような他の元素が混合されている結晶シリコン基板が挙げられる。p型結晶シリコンやシリコン以外の半導体を用いることも可能である。半導体基板は、厚さが50〜300μm、外形が一辺100〜250mmの概略四角形であることが好ましい。また、スライスダメージや自然酸化膜を除去するために、フッ酸溶液やアルカリ溶液などで表面をエッチングしておくことが好ましい。Examples of the semiconductor substrate include n-type single crystal silicon and polycrystalline silicon having an impurity concentration of 10 15 to 16 atoms / cm 3 , and a crystalline silicon substrate in which other elements such as germanium and carbon are mixed. Can be mentioned. It is also possible to use p-type crystalline silicon or a semiconductor other than silicon. The semiconductor substrate is preferably a substantially quadrangle having a thickness of 50 to 300 μm and an outer shape of 100 to 250 mm on a side. Further, in order to remove slice damage and a natural oxide film, it is preferable to etch the surface with a hydrofluoric acid solution or an alkaline solution.

不純物拡散組成物(a)の塗布方法としては、例えばスピンコート法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、スリット塗布法、スプレー塗布法、凸版印刷法、凹版印刷法などが挙げられる。 Examples of the coating method of the impurity diffusion composition (a) include a spin coating method, a screen printing method, an inkjet printing method, a slit coating method, a spray coating method, a letterpress printing method, and an intaglio printing method.

これらの方法で不純物拡散組成物(a)を塗布後、不純物拡散組成物(a)が塗布された半導体基板をホットプレート、オーブンなどで、50〜260℃の範囲で30秒〜30分間乾燥し、不純物拡散組成物膜(b)のパターンを形成することが好ましい。 After applying the impurity diffusion composition (a) by these methods, the semiconductor substrate coated with the impurity diffusion composition (a) is dried on a hot plate, an oven, or the like in a range of 50 to 260 ° C. for 30 seconds to 30 minutes. , It is preferable to form the pattern of the impurity diffusion composition film (b).

シラン化合物の重合体の硬化を進行させ、かつ、不純物の昇華等の揮発を抑えることで拡散後の不純物濃度の面内の均一性を向上させる観点より、より好ましい乾燥温度は180〜260℃の温度である。また、同様の観点より、乾燥時の酸素濃度は15〜25%であることが好ましい。 A more preferable drying temperature is 180 to 260 ° C. from the viewpoint of advancing the curing of the polymer of the silane compound and improving the in-plane uniformity of the impurity concentration after diffusion by suppressing volatilization such as sublimation of impurities. The temperature. From the same viewpoint, the oxygen concentration at the time of drying is preferably 15 to 25%.

乾燥後の不純物拡散組成物膜(b)の膜厚は、不純物の拡散性の観点から100nm以上が好ましく、エッチング後の残渣の観点から3μm以下が好ましい。 The film thickness of the impurity diffusion composition film (b) after drying is preferably 100 nm or more from the viewpoint of impurity diffusibility, and preferably 3 μm or less from the viewpoint of the residue after etching.

次に、図1(ii)に示すように、不純物を加熱して半導体基板に拡散させ、不純物拡散層領域(c)を形成する。不純物の拡散方法は、公知の熱拡散方法が利用でき、例えば、電気加熱、赤外加熱、レーザー加熱、マイクロ波加熱などの方法を用いることができる。 Next, as shown in FIG. 1 (ii), the impurities are heated and diffused on the semiconductor substrate to form the impurity diffusion layer region (c). As a method for diffusing impurities, a known heat diffusing method can be used, and for example, a method such as electric heating, infrared heating, laser heating, or microwave heating can be used.

熱拡散の時間および温度は、不純物拡散濃度、拡散深さなど所望の拡散特性が得られるように適宜設定することができる。例えば、800℃以上1200℃以下で1〜120分間加熱拡散することで、表面不純物濃度が1019〜1021の拡散層を形成できる。The time and temperature of thermal diffusion can be appropriately set so as to obtain desired diffusion characteristics such as impurity diffusion concentration and diffusion depth. For example, a diffusion layer having a surface impurity concentration of 10 19 to 21 can be formed by heating and diffusing at 800 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower for 1 to 120 minutes.

ただし、拡散温度が高いほど、シリコン基板の欠陥密度が高くなって、ライフタイムが短くなり、太陽電池の光変換効率が低下する傾向にあるので、同じ拡散層の状態を形成するために、より温和な条件で拡散を進行させることが好ましい。 However, the higher the diffusion temperature, the higher the defect density of the silicon substrate, the shorter the lifetime, and the lower the light conversion efficiency of the solar cell. It is preferable to allow the diffusion to proceed under mild conditions.

拡散雰囲気は、特に限定されず、大気中で行ってもよいし、窒素、アルゴンなどの不活性ガスを用いて雰囲気中の酸素量等を適宜コントロールしてもよい。拡散時間短縮の観点から雰囲気中の酸素濃度を3%以下にすることが好ましい。また、必要に応じて拡散前に200℃〜850℃の範囲で焼成し、不純物拡散組成物膜(b)中の有機物の分解除去を行ってもよい。 The diffusion atmosphere is not particularly limited, and may be carried out in the atmosphere, or the amount of oxygen in the atmosphere may be appropriately controlled by using an inert gas such as nitrogen or argon. From the viewpoint of shortening the diffusion time, it is preferable to reduce the oxygen concentration in the atmosphere to 3% or less. Further, if necessary, the organic substances in the impurity diffusion composition film (b) may be decomposed and removed by firing in the range of 200 ° C. to 850 ° C. before diffusion.

次に、上述のとおり、不純物拡散組成物膜(b)をマスクとして不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に不純物を拡散させる工程を含むことが好ましい。具体的には、例えば、図1(iv−1)〜図1(iv−3)に示すように、不純物拡散組成物膜(b)のパターンをマスクとしてパターン未形成部分に不純物拡散層領域(c)と同じ型の導電性で、かつ、不純物濃度の異なる不純物拡散層領域(f)を形成する。 Next, as described above, it is preferable to include a step of diffusing impurities into the non-formed portion of the impurity diffusion composition film (b) using the impurity diffusion composition film (b) as a mask. Specifically, for example, as shown in FIGS. 1 (iv-1) to 1 (iv-3), the pattern of the impurity diffusion composition film (b) is used as a mask to cover the impurity diffusion layer region (in the pattern-unformed portion). An impurity diffusion layer region (f) having the same type of conductivity as c) and having a different impurity concentration is formed.

本発明の半導体素子の製造方法の第一の好適な態様において、不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に不純物を拡散させる工程(不純物拡散層領域(f)を形成する工程)は、不純物拡散組成物膜(b)を加熱して不純物を前記半導体基板に拡散させて不純物拡散層領域(c)を形成した後に行うことができる。 In the first preferred embodiment of the method for producing a semiconductor element of the present invention, the step of diffusing impurities into the non-formed portion of the impurity diffusion composition film (b) (step of forming the impurity diffusion layer region (f)) is an impurity. This can be performed after the diffusion composition film (b) is heated to diffuse impurities on the semiconductor substrate to form an impurity diffusion layer region (c).

不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に不純物を拡散させる方法の具体例としては、不純物拡散組成物膜(b)のパターン付き半導体基板1に不純物拡散成分を含むイオンを注入後(図1(iii−1))アニーリング(iv−1)する方法、不純物拡散組成物膜(b)のパターン付き半導体基板1を不純物拡散成分を含む雰囲気中で加熱する(iv−2)方法、不純物拡散組成物膜(b)のパターン付き半導体基板1に不純物拡散組成物(d)を不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に塗布し、不純物拡散組成物膜(e)を形成させた後(図1(iii−3))、電気加熱、赤外加熱、レーザー加熱、マイクロ波加熱を行う(iv−3)方法等が挙げられる。 As a specific example of the method of diffusing impurities in the non-formed portion of the impurity diffusion composition film (b), after injecting ions containing an impurity diffusion component into the patterned semiconductor substrate 1 of the impurity diffusion composition film (b) (FIG. 1). (Iii-1)) Annealing (iv-1) method, impurity diffusion composition The patterned semiconductor substrate 1 of the film (b) is heated in an atmosphere containing an impurity diffusion component (iv-2), impurity diffusion composition. After the impurity diffusion composition (d) is applied to the non-formed portion of the impurity diffusion composition film (b) on the patterned semiconductor substrate 1 of the material film (b) to form the impurity diffusion composition film (e) (FIG. 1 (iii-3)), electric heating, infrared heating, laser heating, microwave heating (iv-3), and the like can be mentioned.

本発明の半導体組成の製造方法の第一の好適な態様において、不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に不純物を拡散させる工程が、不純物拡散成分を含むイオンを注入する工程であることが第一のより好適な態様である。 In the first preferred embodiment of the method for producing a semiconductor composition of the present invention, the step of diffusing impurities into the non-formed portion of the impurity diffusion composition film (b) is a step of injecting ions containing an impurity diffusion component. This is the first more preferred embodiment.

イオンを注入する工程において、ホウ素の注入は、例えば、1〜40keVのエネルギーで、0.5〜5e15 1/cmの間のドーズ量、好ましくは、3〜10keVのエネルギーで、1.5〜3e151/cmの間のドーズ量で行う。ホウ素が注入された不純物拡散層領域(f)の抵抗は、回復後に30〜300オームスクウェア(ohm/square、Ω/□)、好ましくは60〜100オームスクウェアである。In the step of implanting ions, implantation of boron, for example, at an energy of 1~40KeV, dose between 0.5~5e 15 1 / cm 2, preferably, the energy of 3~10KeV, 1.5 ~ 3e 15 1 / cm 2 Doze amount. The resistance of the boron-injected impurity diffusion layer region (f) is 30 to 300 ohm squares (ohm / square, Ω / □), preferably 60 to 100 ohm squares after recovery.

リンの注入は、例えば、1〜40keVのエネルギーで、0.5〜5e15 1/cmの間のドーズ量、好ましくは、10keVのエネルギーで、2.5〜4e151/cmの間のドーズ量で行う。燐が注入された不純物拡散層領域(f)の抵抗は、回復後に10〜300オームスクウェア(ohm/square、Ω/□)、好ましくは30〜120オームスクウェアである。Implantation of phosphorus, for example, at an energy of 1~40KeV, dose between 0.5~5e 15 1 / cm 2, preferably at an energy of 10 keV, between the 2.5~4e 15 1 / cm 2 Do with the amount of dose. The resistance of the phosphorus-injected impurity diffusion layer region (f) is 10 to 300 ohm squares (ohm / square, Ω / □), preferably 30 to 120 ohm squares after recovery.

回復(注入されたドーパントの活性化)は、不純物拡散組成物膜(b)のパターン付き半導体基板を不活性雰囲気(N、Ar)において、高温(800−1100℃)でアニーリングすることにより行うことができる。Recovery (activation of implanted dopants) has a patterned semiconductor substrate impurity diffusion composition layer (b) in an inert atmosphere (N 2, Ar), carried out by annealing at high temperatures (800-1100 ° C.) be able to.

イオン注入のエネルギー、ドーズ量、回復時の温度条件設定により、不純物拡散層領域(f)の不純物濃度を不純物拡散層領域(c)の不純物濃度よりも高く設定することも、低く設定することも可能となる。 Depending on the ion implantation energy, dose amount, and temperature condition setting during recovery, the impurity concentration in the impurity diffusion layer region (f) may be set higher or lower than the impurity concentration in the impurity diffusion layer region (c). It will be possible.

本発明の半導体素子の製造方法の第一の好適な態様において、不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に不純物を拡散させる工程(不純物拡散層領域(f)を形成する工程)は、不純物拡散組成物膜(b)を加熱して不純物を前記半導体基板に拡散させる工程と同時に行われてもよい。 In the first preferred embodiment of the method for manufacturing a semiconductor element of the present invention, the step of diffusing impurities into the non-formed portion of the impurity diffusion composition film (b) (step of forming the impurity diffusion layer region (f)) is an impurity. The diffusion composition film (b) may be heated at the same time as the step of diffusing impurities into the semiconductor substrate.

例えば、図1(i)に示すように、半導体基板1の上に不純物拡散組成物(a)を部分的に塗布し、不純物拡散組成物膜(b)のパターンを形成した後、図1(ii)の拡散工程を行わずに、図1(iii−1)のイオン注入を行い、図1(iv−1)のアニーリングで不純物拡散層領域(f)、不純物拡散層領域(c)を同時に形成しても良い。また、後述のとおり、第二のより好適な態様、第三のより好適な態様においても、不純物拡散層領域(f)、不純物拡散層領域(c)を同時に形成することができる。 For example, as shown in FIG. 1 (i), the impurity diffusion composition (a) is partially coated on the semiconductor substrate 1 to form the pattern of the impurity diffusion composition film (b), and then FIG. 1 ( Without performing the diffusion step of ii), the ion implantation of FIG. 1 (iii-1) was performed, and the impurity diffusion layer region (f) and the impurity diffusion layer region (c) were simultaneously subjected to the annealing of FIG. 1 (iv-1). It may be formed. Further, as described later, the impurity diffusion layer region (f) and the impurity diffusion layer region (c) can be formed at the same time in the second more preferable embodiment and the third more preferred embodiment.

本発明の半導体素子の製造方法の第一の好適な態様において、不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に不純物を拡散させる工程が、不純物拡散成分を含む雰囲気中で加熱する工程であることが第二のより好適な態様である。 In the first preferred embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the step of diffusing impurities into the non-formed portion of the impurity diffusion composition film (b) is a step of heating in an atmosphere containing an impurity diffusing component. Is the second more preferred embodiment.

不純物拡散成分を含む雰囲気中で加熱する場合は、例えばp型の場合は臭化ホウ素(BBr)、n型の場合はオキシ塩化リン(POCl)をバブリングして、Nで流すことによって不純物拡散成分を含む雰囲気とした中で不純物拡散組成物膜(b)のパターン付き半導体基板を加熱し、不純物拡散層領域(f)を形成することができる。ガス圧、加熱条件設定により、不純物拡散層領域(f)の不純物濃度を不純物拡散層領域(c)の不純物濃度よりも高く設定することも、低く設定することも可能となる。When heating in an atmosphere containing an impurity diffusion component, for example in the case of p-type boron tribromide (BBr 3), in the case of n-type by bubbling phosphorus oxychloride (POCl 3), by flowing in N 2 The patterned semiconductor substrate of the impurity diffusion composition film (b) can be heated in an atmosphere containing an impurity diffusion component to form the impurity diffusion layer region (f). By setting the gas pressure and heating conditions, the impurity concentration in the impurity diffusion layer region (f) can be set higher or lower than the impurity concentration in the impurity diffusion layer region (c).

このとき、他の成分の混入を避けるため、不純物拡散組成物膜(b)のパターンを形成した後の図1(ii)の拡散工程による不純物拡散層領域(c)形成と、図1(iv−2)の加熱による不純物拡散層領域(f)の形成は同一バッチの拡散装置で連続して行われることが好ましい。 At this time, in order to avoid mixing of other components, the impurity diffusion layer region (c) is formed by the diffusion step of FIG. 1 (ii) after the pattern of the impurity diffusion composition film (b) is formed, and FIG. 1 (iv). It is preferable that the impurity diffusion layer region (f) is continuously formed by the heating of -2) in the same batch of diffusion devices.

また、図1(i)に示すように、半導体基板1の上に不純物拡散組成物(a)を部分的に塗布し、不純物拡散組成物膜(b)のパターンを形成した後、図1(ii)の拡散工程を行わずに、図1(iv−2)の加熱で不純物拡散層領域(f)、不純物拡散層領域(c)を同時に形成しても良い。 Further, as shown in FIG. 1 (i), the impurity diffusion composition (a) is partially coated on the semiconductor substrate 1 to form the pattern of the impurity diffusion composition film (b), and then FIG. 1 ( The impurity diffusion layer region (f) and the impurity diffusion layer region (c) may be formed at the same time by heating in FIG. 1 (iv-2) without performing the diffusion step of ii).

また、図1(i)に示すように、半導体基板1の上に不純物拡散組成物(a)を部分的に塗布し、不純物拡散組成物膜(b)のパターンを形成した後、図1(ii)の拡散工程を行わずに、図1(iv−2)の加熱炉に投入し、まずは不活性ガスのみで加熱して不純物拡散層領域(c)を形成し、そのまま炉内に不純物拡散成分を含むガスを追加導入して、不活性ガスのみの加熱条件とは異なる条件で加熱することにより不純物拡散層領域(c)とは不純物濃度の異なる不純物拡散層領域(f)を1バッチで形成しても良い。 Further, as shown in FIG. 1 (i), the impurity diffusion composition (a) is partially coated on the semiconductor substrate 1 to form the pattern of the impurity diffusion composition film (b), and then FIG. 1 ( Without performing the diffusion step of ii), it is put into the heating furnace of FIG. 1 (iv-2), first heated only with an inert gas to form an impurity diffusion layer region (c), and then the impurities are diffused into the furnace as it is. By additionally introducing a gas containing a component and heating under conditions different from the heating conditions of only the inert gas, the impurity diffusion layer region (f) having an impurity concentration different from that of the impurity diffusion layer region (c) can be formed in one batch. It may be formed.

本発明の半導体素子の製造方法の第一の好適な態様において、不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に不純物を拡散させる工程が、不純物拡散組成物膜(b)が形成された半導体基板上に、不純物拡散組成物(d)を不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に塗布して形成した不純物拡散組成物膜(e)を加熱する工程であることが第三のより好適な態様である。 In the first preferred embodiment of the method for manufacturing a semiconductor element of the present invention, the step of diffusing impurities into the portion where the impurity diffusion composition film (b) is not formed is a semiconductor substrate on which the impurity diffusion composition film (b) is formed. The third more preferable step is to heat the impurity diffusion composition film (e) formed by applying the impurity diffusion composition (d) to the non-formed portion of the impurity diffusion composition film (b). It is an aspect.

不純物拡散組成物(d)の塗布方法としては、例えばスピンコート法、スクリーン印刷法、インクジェット印刷法、スリット塗布法、スプレー塗布法、凸版印刷法、凹版印刷法などが挙げられる。 Examples of the coating method of the impurity diffusion composition (d) include a spin coating method, a screen printing method, an inkjet printing method, a slit coating method, a spray coating method, a letterpress printing method, and an intaglio printing method.

不純物拡散組成物膜(e)を加熱する工程としては、例えば、電気加熱、赤外加熱、レーザー加熱、マイクロ波加熱などが挙げられる。 Examples of the step of heating the impurity diffusion composition film (e) include electric heating, infrared heating, laser heating, and microwave heating.

特に、不純物拡散組成物膜(b)のパターンを覆うように塗布することで、不純物拡散組成物膜(b)と不純物拡散組成物膜(e)との境界面においても不純物拡散が良好に行われるため、好ましいといえる。境界面での良好な不純物拡散のため最も好ましいのは不純物拡散組成物(d)を不純物拡散組成物膜(b)のパターンを覆うように基板に全面塗布することである。 In particular, by applying so as to cover the pattern of the impurity diffusion composition film (b), impurity diffusion can be performed well even at the interface between the impurity diffusion composition film (b) and the impurity diffusion composition film (e). Therefore, it can be said that it is preferable. The most preferable for good impurity diffusion at the interface is to apply the impurity diffusion composition (d) to the entire surface of the substrate so as to cover the pattern of the impurity diffusion composition film (b).

これらの方法で不純物拡散組成物(d)を塗布後、不純物拡散組成物(d)が塗布された半導体基板1をホットプレート、オーブンなどで、50〜200℃の範囲で30秒〜30分間乾燥し、不純物拡散組成物膜(e)を形成することが好ましい。 After applying the impurity diffusion composition (d) by these methods, the semiconductor substrate 1 coated with the impurity diffusion composition (d) is dried on a hot plate, an oven, or the like in a range of 50 to 200 ° C. for 30 seconds to 30 minutes. It is preferable to form the impurity diffusion composition film (e).

次に、図1(iv−3)に示すように、不純物を半導体基板1に拡散させ、不純物拡散層領域(f)を形成する。不純物の拡散方法は、公知の熱拡散方法が利用でき、例えば、電気加熱、赤外加熱、レーザー加熱、マイクロ波加熱などの方法を用いることができる。 Next, as shown in FIG. 1 (iv-3), impurities are diffused into the semiconductor substrate 1 to form an impurity diffusion layer region (f). As a method for diffusing impurities, a known heat diffusing method can be used, and for example, a method such as electric heating, infrared heating, laser heating, or microwave heating can be used.

熱拡散の時間および温度は、不純物拡散濃度、拡散深さなど所望の拡散特性が得られるように適宜設定することができる。例えば、800℃以上1200℃以下で1〜120分間加熱拡散することで、表面不純物濃度が1019〜1021の拡散層を形成できる。The time and temperature of thermal diffusion can be appropriately set so as to obtain desired diffusion characteristics such as impurity diffusion concentration and diffusion depth. For example, a diffusion layer having a surface impurity concentration of 10 19 to 21 can be formed by heating and diffusing at 800 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower for 1 to 120 minutes.

ただし、拡散温度が高いほど、シリコン基板の欠陥密度が高くなって、ライフタイムが短くなり、太陽電池の光変換効率が低下する傾向にあるので、同じ拡散層の状態を形成するために、より温和な条件で拡散を進行させることが好ましい。 However, the higher the diffusion temperature, the higher the defect density of the silicon substrate, the shorter the lifetime, and the lower the light conversion efficiency of the solar cell. It is preferable to allow the diffusion to proceed under mild conditions.

拡散雰囲気は、特に限定されず、大気中で行ってもよいし、窒素、アルゴンなどの不活性ガスを用いて雰囲気中の酸素量等を適宜コントロールしてもよい。拡散時間短縮の観点から雰囲気中の酸素濃度を3%以下にすることが好ましい。また、必要に応じて拡散前に200℃〜850℃の範囲で焼成し、不純物拡散組成物膜(e)中の有機物の分解除去を行ってもよい。 The diffusion atmosphere is not particularly limited, and may be carried out in the atmosphere, or the amount of oxygen in the atmosphere may be appropriately controlled by using an inert gas such as nitrogen or argon. From the viewpoint of shortening the diffusion time, it is preferable to reduce the oxygen concentration in the atmosphere to 3% or less. Further, if necessary, the organic substances in the impurity diffusion composition film (e) may be decomposed and removed by firing in the range of 200 ° C. to 850 ° C. before diffusion.

このとき、不純物拡散組成物(d)の不純物濃度や、不純物拡散組成物膜(e)の膜厚を調整することにより、不純物拡散層領域(f)の不純物濃度を不純物拡散層領域(c)の不純物濃度よりも高く設定することも、低く設定することも可能となる。 At this time, by adjusting the impurity concentration of the impurity diffusion composition (d) and the film thickness of the impurity diffusion composition film (e), the impurity concentration of the impurity diffusion layer region (f) can be adjusted to the impurity diffusion layer region (c). It is possible to set it higher or lower than the impurity concentration of.

また、図1(i)に示すように、半導体基板1の上に不純物拡散組成物(a)を部分的に塗布し、不純物拡散組成物膜(b)のパターンを形成した後、図1(ii)の拡散工程を行わずに、図1(iii−3)の不純物拡散組成物膜(e)の形成を行い、図1(iv−3)の加熱で不純物拡散層領域(f)、不純物拡散層領域(c)を同時に形成しても良い。 Further, as shown in FIG. 1 (i), the impurity diffusion composition (a) is partially coated on the semiconductor substrate 1 to form the pattern of the impurity diffusion composition film (b), and then FIG. 1 ( The impurity diffusion composition film (e) of FIG. 1 (iii-3) was formed without performing the diffusion step of ii), and the impurity diffusion layer region (f) and impurities were heated by heating of FIG. 1 (iv-3). The diffusion layer region (c) may be formed at the same time.

本発明の半導体素子の製造方法の第一の好適な態様における第一〜第三のより好適な態様のうち、不純物拡散層領域(c)、(f)の不純物拡散濃度均一性の向上の点で、第三のより好適な態様が、さらに好ましい。 Among the first to third more preferred embodiments of the first preferred embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, points for improving the uniformity of impurity diffusion concentration in the impurity diffusion layer regions (c) and (f). The third, more preferred embodiment is even more preferred.

次に、図1(v)に示すように、公知のエッチング法により、半導体基板1の表面に形成された不純物拡散組成物膜(b)、(e)を除去することができる。エッチングに用いる材料としては、特に限定されないが、例えばエッチング成分としてフッ化水素、アンモニウム、リン酸、硫酸、硝酸のうち少なくとも1種類を含み、それ以外の成分として水や有機溶剤などを含むものが好ましい。以上の工程により、半導体基板に同じ型で不純物拡散濃度の異なる2水準の不純物拡散層を形成することができる。 Next, as shown in FIG. 1 (v), the impurity diffusion composition films (b) and (e) formed on the surface of the semiconductor substrate 1 can be removed by a known etching method. The material used for etching is not particularly limited, but for example, a material containing at least one of hydrogen fluoride, ammonium, phosphoric acid, sulfuric acid, and nitric acid as an etching component and water, an organic solvent, or the like as other components. preferable. By the above steps, it is possible to form two levels of impurity diffusion layers of the same type but different impurity diffusion concentrations on the semiconductor substrate.

本発明の半導体素子の製造方法の第二の好適な態様は、半導体基板上に不純物拡散成分を含むイオンを注入する工程、不純物拡散成分を含む雰囲気中で加熱する工程、および、不純物拡散組成物(d)を全面塗布して形成した不純物拡散組成物膜(e)を加熱する工程から選ばれた少なくとも1つの工程を用いて不純物拡散層領域(f)を形成させた後、不純物拡散組成物(a)を塗布して部分的に不純物拡散組成物膜(b)を形成する工程とそれを加熱して不純物を半導体基板に拡散させて不純物拡散層領域(c)を形成する工程を含む。 A second preferred embodiment of the method for producing a semiconductor element of the present invention is a step of injecting ions containing an impurity diffusion component onto a semiconductor substrate, a step of heating in an atmosphere containing an impurity diffusion component, and an impurity diffusion composition. After forming the impurity diffusion layer region (f) using at least one step selected from the step of heating the impurity diffusion composition film (e) formed by applying (d) over the entire surface, the impurity diffusion composition It includes a step of applying (a) to partially form an impurity diffusion composition film (b) and a step of heating it to diffuse impurities on a semiconductor substrate to form an impurity diffusion layer region (c).

以下、本発明の半導体素子の製造方法の第二の好適な態様を、図面を用いて説明する。なお、いずれも一例であり、本発明の半導体素子の製造方法はこれらに限られるものではない。 Hereinafter, a second preferred embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the drawings. All of these are examples, and the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is not limited to these.

まず、図2(ii−1)〜図2(ii−3)に示すように、半導体基板1の上に不純物拡散層領域(f)を形成する。 First, as shown in FIGS. 2 (ii-1) to 2 (ii-3), an impurity diffusion layer region (f) is formed on the semiconductor substrate 1.

不純物拡散層領域(f)を形成する方法の具体例としては、半導体基板1に不純物拡散成分を含むイオンを注入後(図1(i−1))アニーリング(ii−1)する方法、半導体基板1を不純物拡散成分を含む雰囲気中で加熱する(ii−2)方法、不純物拡散組成物(d)を半導体基板1に全面塗布し、不純物拡散組成物膜(e)を形成させた後(図2(i−3))、電気加熱、赤外加熱、レーザー加熱、マイクロ波加熱を行う(ii−3)方法等が挙げられる。 Specific examples of the method for forming the impurity diffusion layer region (f) include a method of annealing (ii-1) after injecting ions containing an impurity diffusion component into the semiconductor substrate 1 (FIG. 1 (i-1)) and a semiconductor substrate. The method of heating 1 in an atmosphere containing an impurity diffusion component (ii-2), after applying the impurity diffusion composition (d) to the entire surface of the semiconductor substrate 1 to form an impurity diffusion composition film (e) (Fig. 2 (i-3)), electric heating, infrared heating, laser heating, microwave heating (ii-3), and the like can be mentioned.

それぞれの詳細については、先に述べた方法と同様の方法で行うことができる。 The details of each can be carried out in the same manner as described above.

次に、図2(iii)に示すように、半導体基板1の上に不純物拡散組成物(a)を部分的に塗布し、不純物拡散組成物膜(b)のパターンを形成する。 Next, as shown in FIG. 2 (iii), the impurity diffusion composition (a) is partially coated on the semiconductor substrate 1 to form a pattern of the impurity diffusion composition film (b).

パターン形成の詳細ついては、先に述べた方法と同様の方法で行うことができる。 The details of pattern formation can be carried out in the same manner as the method described above.

次に、図2(iv)に示すように、不純物を半導体基板1に拡散させ、不純物拡散層領域(c)を形成する。 Next, as shown in FIG. 2 (iv), impurities are diffused on the semiconductor substrate 1 to form an impurity diffusion layer region (c).

不純物拡散の詳細ついては、先に述べた方法と同様の方法で行うことができる。 The details of impurity diffusion can be carried out in the same manner as the method described above.

本発明の半導体素子の製造方法の第三の好適な態様は、半導体基板上に不純物拡散組成物(d)を全面塗布して不純物拡散組成物膜(e)を形成し、その上に不純物拡散組成物(a)を塗布して部分的に不純物拡散組成物膜(b)を形成する工程と、それらを同時に加熱して不純物を半導体基板に拡散させて不純物拡散層領域(c)、(f)を同時に形成する工程を含む。 In the third preferred embodiment of the method for manufacturing a semiconductor element of the present invention, the impurity diffusion composition (d) is entirely coated on a semiconductor substrate to form an impurity diffusion composition film (e), and the impurity diffusion is formed on the impurity diffusion composition film (e). The step of applying the composition (a) to partially form the impurity diffusion composition film (b) and heating them at the same time to diffuse the impurities to the semiconductor substrate to diffuse the impurity diffusion layer regions (c) and (f). ) At the same time.

以下、本発明の半導体素子の製造方法の第三の好適な態様を、図面を用いて説明する。なお、いずれも一例であり、本発明の半導体素子の製造方法はこれらに限られるものではない。 Hereinafter, a third preferred embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention will be described with reference to the drawings. All of these are examples, and the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention is not limited to these.

例えば、図2(i−3)に示すように、半導体基板1の上に不純物拡散組成物(d)を全面塗布し、不純物拡散組成物膜(e)を形成させた後、図2(ii−3)の拡散工程を行わずに、図2(iii)の不純物拡散組成物膜(b)のパターン形成を行い、図2(iv)の加熱で不純物拡散層領域(f)、不純物拡散層領域(c)を同時に形成することができる。 For example, as shown in FIG. 2 (i-3), the impurity diffusion composition (d) is entirely coated on the semiconductor substrate 1 to form the impurity diffusion composition film (e), and then FIG. 2 (ii). The pattern of the impurity diffusion composition film (b) of FIG. 2 (iii) was formed without performing the diffusion step of -3), and the impurity diffusion layer region (f) and the impurity diffusion layer were heated by the heating of FIG. 2 (iv). The region (c) can be formed at the same time.

本発明の半導体素子の製造方法の第二の好適な態様、および第三の好適な態様においては、例えば、最後に、図2(v)に示すように、公知のエッチング法により、半導体基板1の表面に形成された不純物拡散組成物膜(b)、(e)を除去することができる。詳細ついては、先に述べた方法と同様の方法で行うことができる。 In the second preferred embodiment and the third preferred embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, for example, finally, as shown in FIG. 2 (v), the semiconductor substrate 1 is subjected to a known etching method. Impurity diffusion composition films (b) and (e) formed on the surface of the above can be removed. The details can be carried out in the same manner as described above.

本発明の半導体素子の製造方法は、太陽電池などの光起電力素子や、半導体表面に不純物拡散領域をパターン形成する半導体デバイス、例えば、トランジスターアレイやダイオードアレイ、フォトダイオードアレイ、トランスデューサーなどにも展開することができる。 The method for manufacturing a semiconductor element of the present invention also applies to a photovoltaic element such as a solar cell and a semiconductor device that forms an impurity diffusion region on the semiconductor surface, for example, a transistor array, a diode array, a photodiode array, a transducer, or the like. Can be deployed.

本発明の太陽電池の製造方法は、本発明の半導体素子の製造方法を含む。 The method for manufacturing a solar cell of the present invention includes the method for manufacturing a semiconductor element of the present invention.

本発明の半導体素子の製造方法により得られた半導体素子から、本発明の太陽電池の製造方法により太陽電池を得る方法の一例は以下のとおりである。 An example of a method for obtaining a solar cell by the method for manufacturing a solar cell of the present invention from a semiconductor element obtained by the method for manufacturing a semiconductor element of the present invention is as follows.

本発明の太陽電池の製造方法としては、本発明の半導体素子の製造方法により得られた半導体素子の上に表面再結合を抑制し光反射を防止するためのパッシベーション膜を設けることが好ましい。例えば、n型拡散層のパッシベーション膜としては700℃以上の高温酸素雰囲気での熱処理で得られるSiOと、この膜を保護するために、シリコン窒化膜を設けてもよい。またSiN膜だけ形成してもよい。この場合、SiHとNHとの混合ガスを原料とするプラズマCVD法により形成することができる。このとき、水素が結晶中に拡散し、ケイ素原子の結合に寄与しない軌道、即ちダングリングボンドと水素とが結合し、欠陥を不活性化(水素パッシベーション)する。より具体的には、混合ガス流量比NH/SiHが0.05〜1.0、反応室の圧力が13.3〜266.6Pa(0.1〜2Torr)、成膜時の温度が300℃〜550℃、プラズマの放電のための周波数が100kHz以上の条件下で形成される。As a method for manufacturing a solar cell of the present invention, it is preferable to provide a passion film for suppressing surface recombination and preventing light reflection on the semiconductor device obtained by the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. For example, as the passivation film of the n-type diffusion layer, SiO 2 obtained by heat treatment in a high-temperature oxygen atmosphere of 700 ° C. or higher, and a silicon nitride film may be provided to protect this film. Further, only the SiN x film may be formed. In this case, it can be formed by a plasma CVD method using a mixed gas of SiH 4 and NH 3 as a raw material. At this time, hydrogen diffuses into the crystal, and the orbitals that do not contribute to the bonding of silicon atoms, that is, the dangling bond and hydrogen are bonded to inactivate the defect (hydrogen passivation). More specifically, the mixed gas flow rate ratio NH 3 / SiH 4 is 0.05 to 1.0, the pressure in the reaction chamber is 13.3 to 266.6 Pa (0.1 to 2 Torr), and the temperature at the time of film formation is It is formed under the conditions of 300 ° C. to 550 ° C. and a frequency of 100 kHz or more for discharging plasma.

ついで受光面の反射防止膜上に、受光面電極用金属ペーストと、n型拡散層のパッシベーション膜上に金属ペーストをスクリーン印刷法で印刷し、乾燥させ、受光面電極を形成する。受光面電極用金属ペーストは、金属粒子とガラス粒子とを必須成分とし、必要に応じて樹脂バインダ、その他の添加剤等を含む。このとき使用する金属ペーストはp型拡散層に適したもの、n型拡散層に適したものをそれぞれ適用することが好ましい。金属粒子についてはAg、Alが好ましく用いられる。 Then, the metal paste for the light receiving surface electrode and the metal paste on the passivation film of the n-type diffusion layer are printed on the antireflection film on the light receiving surface by a screen printing method and dried to form the light receiving surface electrode. The metal paste for the light receiving surface electrode contains metal particles and glass particles as essential components, and if necessary, contains a resin binder, other additives, and the like. As the metal paste used at this time, it is preferable to apply one suitable for the p-type diffusion layer and one suitable for the n-type diffusion layer, respectively. As the metal particles, Ag and Al are preferably used.

ついで電極を熱処理(焼成)して、太陽電池素子を完成させる。600℃〜900℃の範囲で数秒〜数分間熱処理(焼成)すると、受光面側では電極用金属ペーストに含まれるガラス粒子によって絶縁膜である反射防止膜が溶融し、更にシリコン表面も一部溶融して、ペースト中の金属粒子(例えば銀粒子)が半導体基板と接触部を形成し凝固する。これにより、形成した受光面電極と半導体基板とが導通される。これはファイヤースルーと称されている。 Then, the electrodes are heat-treated (fired) to complete the solar cell element. When heat-treated (fired) for several seconds to several minutes in the range of 600 ° C to 900 ° C, the antireflection film, which is an insulating film, is melted by the glass particles contained in the metal paste for the electrode on the light receiving surface side, and the silicon surface is also partially melted. Then, the metal particles (for example, silver particles) in the paste form a contact portion with the semiconductor substrate and solidify. As a result, the formed light-receiving surface electrode and the semiconductor substrate are made conductive. This is called fire-through.

受光面電極は、一般に、バスバー電極、及び該バスバー電極と交差しているフィンガ電極で構成される。このような受光面電極は、上述の金属ペーストのスクリーン印刷、又は電極材料のメッキ、高真空中における電子ビーム加熱による電極材料の蒸着等の手段により形成することができる。バスバー電極及びフィンガ電極は、公知の方法により形成することができる。 The light receiving surface electrode is generally composed of a bus bar electrode and a finger electrode intersecting the bus bar electrode. Such a light receiving surface electrode can be formed by means such as screen printing of the above-mentioned metal paste, plating of the electrode material, and vapor deposition of the electrode material by heating an electron beam in a high vacuum. The busbar electrode and the finger electrode can be formed by a known method.

実施例
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定され
るものではない。なお、用いた化合物のうち、略語を使用しているものについて、以下に示す。
Examples Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples. Of the compounds used, those using abbreviations are shown below.

KBM−13:メチルトリメトキシシラン(信越化学(株)製)
KBM−103:フェニルトリメトキシシラン(信越化学(株)製)
GBL:γ−ブチロラクトン
BYK−333:シリコーン系界面活性剤(ビックケミ−(株)製)
SH30PA:シリコーン系界面活性剤(東レダウコーニング(株)製)
<評価方法>
シート抵抗値(表面抵抗値)均一性(不純物拡散濃度均一性)
実施例1〜14、比較例1〜4で不純物拡散組成物の除去まで行った半導体基板について、図3に示した箇所(A〜D、E〜M)で表面抵抗値を四探針式表面抵抗測定装置RT−70V (ナプソン(株)製)を用いて測定を行った。
KBM-13: Methyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
KBM-103: Phenyltrimethoxysilane (manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
GBL: γ-Butyrolactone BYK-333: Silicone-based surfactant (manufactured by Big Chemi Co., Ltd.)
SH30PA: Silicone surfactant (manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.)
<Evaluation method>
Sheet resistance value (surface resistance value) uniformity (impurity diffusion concentration uniformity)
With respect to the semiconductor substrates obtained from Examples 1 to 14 and Comparative Examples 1 to 4 in which the impurity diffusion composition was removed, the surface resistance values were set to the four-probe type surfaces at the locations (A to D, E to M) shown in FIG. The measurement was performed using a resistance measuring device RT-70V (manufactured by Napson Corporation).

A〜Dについての平均値、最大値、最小値をA1、B1、C1、E〜Mについての平均値、最大値、最小値をA2、B2、C2とし、ばらつき(B1−C1)/A1×100、(B2−C2)/A2×100の値がどちらも20%以内であれば合格、20%を超えているようなら不合格とした。 The average value, maximum value, and minimum value for A to D are A1, B1, C1, and the average value, maximum value, and minimum value for E to M are A2, B2, and C2, and the variation (B1-C1) / A1 × If the values of 100 and (B2-C2) / A2 × 100 were both within 20%, it was passed, and if it exceeded 20%, it was rejected.

配合例1
<シリカ化合物の重合体溶液の合成>
2000mLの三口フラスコにKBM−13を164.93g、KBM−103を204.07g、GBLを363.03g仕込み、40℃で攪拌しながら水130.76gにギ酸1.215gを溶かしたギ酸水溶液を30分かけて添加した。滴下終了後、40℃で1時間撹拌した後、70℃に昇温し、30分撹拌した。その後、オイルバスを115℃まで昇温した。昇温開始1時間後に溶液の内温が100℃に到達し、そこから1時間加熱攪拌した(内温は100〜110℃)。得られた溶液を氷浴にて冷却し、シリカ化合物の重合体を得た。重合溶液の固形分濃度は39.8質量%であった。
<p型不純物拡散組成物の調製>
上記で合成したシリカ化合物の重合体4.39gとほう酸1.47gとGBLを12.55g、BYK−333を溶液全体に対して300ppmになるように添加し、均一になるように十分撹拌し、p型不純物拡散組成物Aを得た。
Formulation example 1
<Synthesis of polymer solution of silica compound>
164.93 g of KBM-13, 204.07 g of KBM-103, and 363.03 g of GBL were placed in a 2000 mL three-necked flask, and 30 formic acid aqueous solutions in which 1.215 g of formic acid was dissolved in 130.76 g of water while stirring at 40 ° C. Added over minutes. After completion of the dropping, the mixture was stirred at 40 ° C. for 1 hour, then heated to 70 ° C. and stirred for 30 minutes. Then, the temperature of the oil bath was raised to 115 ° C. The internal temperature of the solution reached 100 ° C. 1 hour after the start of temperature rise, and the mixture was heated and stirred for 1 hour (internal temperature was 100 to 110 ° C.). The obtained solution was cooled in an ice bath to obtain a polymer of a silica compound. The solid content concentration of the polymerization solution was 39.8% by mass.
<Preparation of p-type impurity diffusion composition>
4.39 g of the silica compound polymer synthesized above, 1.47 g of boric acid, 12.55 g of GBL, and BYK-333 were added so as to be 300 ppm with respect to the whole solution, and the mixture was sufficiently stirred to be uniform. A p-type impurity diffusion composition A was obtained.

配合例2
<シリカ化合物の重合体溶液の合成>
500mLの三口フラスコに3−グリシジルオキシプロピルトリメトキシシランを112.47g、ジエチレングリコールモノメチルエーテルを130.47g仕込み、加熱により40℃まで昇温した。そして、濃硫酸0.24gと水を42.83gとの混合溶液を滴下添加した。滴下添加を完成した後40℃で1時間撹拌し続けた。そして、70℃まで昇温し、且つ1時間20分間撹拌した。そして、100℃まで昇温し、且つ1時間撹拌した。その後、油浴温度を120℃まで昇温し、撹拌した。120℃で1時間攪拌後、40℃以下まで冷却しシリカ化合物の重合体溶液を得た。
<p型不純物拡散組成物の調製>
500mLの三口フラスコに3−メトキシ−3−メチルブタノールを58.55g、ポリビニルアルコール(日本酢ビ・ポバール(株)製:重合度300、ケン化度85%)を4.22g順次添加した。加熱により80℃まで昇温し、そして、水を36.00g滴下添加した。滴下添加を完成した後ポリビニルアルコールを完全に溶解するまで80℃で撹拌し続けた。そして、三酸化ホウ素を0.73g添加し、且つ80℃で1時間撹拌し続けた。そして、40℃以下まで冷却し、上記で合成されたシリカ化合物の重合体溶液を20g滴下添加した。持続的に1時間撹拌し、p型不純物拡散組成物Bを得た。
Formulation example 2
<Synthesis of polymer solution of silica compound>
112.47 g of 3-glycidyloxypropyltrimethoxysilane and 130.47 g of diethylene glycol monomethyl ether were charged in a 500 mL three-necked flask, and the temperature was raised to 40 ° C. by heating. Then, a mixed solution of 0.24 g of concentrated sulfuric acid and 42.83 g of water was added dropwise. After the dropping addition was completed, stirring was continued at 40 ° C. for 1 hour. Then, the temperature was raised to 70 ° C., and the mixture was stirred for 1 hour and 20 minutes. Then, the temperature was raised to 100 ° C. and the mixture was stirred for 1 hour. Then, the oil bath temperature was raised to 120 ° C. and stirred. After stirring at 120 ° C. for 1 hour, the mixture was cooled to 40 ° C. or lower to obtain a polymer solution of a silica compound.
<Preparation of p-type impurity diffusion composition>
58.55 g of 3-methoxy-3-methylbutanol and 4.22 g of polyvinyl alcohol (manufactured by Japan Vam & Poval Co., Ltd .: degree of polymerization 300, degree of saponification 85%) were sequentially added to a 500 mL three-necked flask. The temperature was raised to 80 ° C. by heating, and 36.00 g of water was added dropwise. After the dropping addition was completed, stirring was continued at 80 ° C. until the polyvinyl alcohol was completely dissolved. Then, 0.73 g of boron trioxide was added, and stirring was continued at 80 ° C. for 1 hour. Then, the mixture was cooled to 40 ° C. or lower, and 20 g of the polymer solution of the silica compound synthesized above was added dropwise. The mixture was continuously stirred for 1 hour to obtain a p-type impurity diffusion composition B.

配合例3
<p型不純物拡散組成物の調製>
300mLの三口フラスコに水を73.74g、プロピレングリコールモノメチルエーテルを113.4g、ポリビニルアルコール(日本酢ビ・ポバール(株)製:重合度300、ケン化度85%)を9.3g順次添加した。加熱により80℃まで昇温し、ポリビニルアルコールを完全に溶解するまで80℃で撹拌し続けた。そして、三酸化ニホウ素を1.793g添加し、且つ80℃で1時間撹拌し続けた。そして、40℃以下まで冷却し、SH30PAを0.01g加えてさらに1時間攪拌し、p型不純物拡散組成物Cを得た。
Formulation example 3
<Preparation of p-type impurity diffusion composition>
73.74 g of water, 113.4 g of propylene glycol monomethyl ether, and 9.3 g of polyvinyl alcohol (manufactured by Japan Vam & Poval Co., Ltd .: degree of polymerization 300, degree of saponification 85%) were sequentially added to a 300 mL three-necked flask. .. The temperature was raised to 80 ° C. by heating, and stirring was continued at 80 ° C. until the polyvinyl alcohol was completely dissolved. Then, 1.793 g of diboron trioxide was added, and stirring was continued at 80 ° C. for 1 hour. Then, the mixture was cooled to 40 ° C. or lower, 0.01 g of SH30PA was added, and the mixture was further stirred for 1 hour to obtain a p-type impurity diffusion composition C.

配合例4
<不純物拡散成分含有粒子の合成>
、SiO、Al及びCaOの組成モル比が、それぞれ40mol%、45mol%、5mol%及び10mol%となるように、B、SiO、Al及び及びCaSO(全て、(株)高純度化学研究所製)を秤量した。メノウ乳鉢で混合後、白金るつぼに入れ、ガラス溶融炉にて1500℃、2時間保持した。その後、急冷してガラス塊を得た。これをメノウ乳鉢で粉砕後、遊星型ボールミルにて粉砕し、粒子形状が球状で、平均粒径が0.35μm、軟化点が約800℃のガラス粒子を得た。
<p型不純物拡散組成物の調製>
上記ガラス粒子を10g、エチルセルロースを6g及びテルピネオールを84g混合してペースト化し、p型不純物拡散組成物Dを得た。
Formulation example 4
<Synthesis of particles containing impurity diffusion components>
B 2 O 3, the composition molar ratio of SiO 2, Al 2 O 3 and CaO, respectively 40 mol%, 45 mol%, such that 5 mol% and 10mol%, B 2 O 3, SiO 2, Al 2 O 3 and And CaSO 4 (all manufactured by High Purity Chemical Laboratory Co., Ltd.) were weighed. After mixing in an agate mortar, the mixture was placed in a platinum crucible and kept at 1500 ° C. for 2 hours in a glass melting furnace. Then, it was rapidly cooled to obtain a glass block. This was pulverized in an agate mortar and then pulverized in a planetary ball mill to obtain glass particles having a spherical particle shape, an average particle size of 0.35 μm, and a softening point of about 800 ° C.
<Preparation of p-type impurity diffusion composition>
10 g of the above glass particles, 6 g of ethyl cellulose and 84 g of terpineol were mixed and made into a paste to obtain a p-type impurity diffusion composition D.

配合例5
<p型不純物拡散組成物の調製>
濃度40%のトリメトキシシランのGBL溶液を4.39gとほう酸1.47gとGBLを12.55g、BYK−333を溶液全体に対して300ppmになるように添加し、均一になるように十分撹拌し、p型不純物拡散組成物Eを得た。
Formulation example 5
<Preparation of p-type impurity diffusion composition>
4.39 g of GBL solution of trimethoxysilane having a concentration of 40%, 1.47 g of boric acid, 12.55 g of GBL, and BYK-333 were added so as to be 300 ppm with respect to the whole solution, and the mixture was sufficiently stirred to be uniform. Then, a p-type impurity diffusion composition E was obtained.

配合例6
<シリカ化合物の重合体溶液の合成>
2000mLの三口フラスコにKBM−13(メチルトリメトキシシラン)を183.25g、KBM−103(フェニルトリメトキシシラン)を266.75g、GBLを403.36g仕込み、40℃で攪拌しながら水145.29gにギ酸0.45gを溶かしたギ酸水溶液を30分かけて添加した。滴下終了後、40℃で1時間撹拌した後、70℃に昇温し、30分撹拌した。その後、オイルバスを115℃まで昇温した。昇温開始1時間後に溶液の内温が100℃に到達し、そこから1時間加熱攪拌した(内温は100〜110℃)。得られた溶液を氷浴にて冷却しシリカ化合物の重合体溶液を得た。
<p型不純物拡散組成物の調製>
上記で合成したシリカ化合物の重合体13.42gと、ホウ酸1.31gと、ケン化度が49%のポリビニルアルコール(日本酢ビ・ポバール(株)製)(以下ポリビニルアルコール(49)と表す)11.63gと、微粒子酸化ケイ素であるアエロジルVPNKC130(日本アエロジル(株)製)3.9gと、GBL24.64gと、テルピネオール35.1gと、水10gを混合し、均一になるように十分撹拌し、p型不純物拡散組成物Fを得た。
Formulation example 6
<Synthesis of polymer solution of silica compound>
183.25 g of KBM-13 (methyltrimethoxysilane), 266.75 g of KBM-103 (phenyltrimethoxysilane), and 403.36 g of GBL were placed in a 2000 mL three-necked flask, and 145.29 g of water was added while stirring at 40 ° C. An aqueous solution of formic acid in which 0.45 g of formic acid was dissolved was added over 30 minutes. After completion of the dropping, the mixture was stirred at 40 ° C. for 1 hour, then heated to 70 ° C. and stirred for 30 minutes. Then, the temperature of the oil bath was raised to 115 ° C. The internal temperature of the solution reached 100 ° C. 1 hour after the start of temperature rise, and the mixture was heated and stirred for 1 hour (internal temperature was 100 to 110 ° C.). The obtained solution was cooled in an ice bath to obtain a polymer solution of a silica compound.
<Preparation of p-type impurity diffusion composition>
13.42 g of the polymer of the silica compound synthesized above, 1.31 g of boric acid, and polyvinyl alcohol having a saponification degree of 49% (manufactured by Japan Vam & Poval Co., Ltd.) (hereinafter referred to as polyvinyl alcohol (49)). ) 11.63 g, 3.9 g of Aerosil VPNKC130 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.), which is fine silicon oxide, 24.64 g of GBL, 35.1 g of terpineol, and 10 g of water are mixed and sufficiently stirred so as to be uniform. Then, a p-type impurity diffusion composition F was obtained.

配合例7
ポリビニルアルコールのケン化度を70%としたこと以外は、配合例6と同様にしてp型不純物拡散組成物Gを得た。
Formulation example 7
A p-type impurity diffusion composition G was obtained in the same manner as in Formulation Example 6, except that the degree of saponification of polyvinyl alcohol was 70%.

実施例1
基板として、一辺156mmのn型単結晶シリコンからなる半導体基板を用意し、スライスダメージや自然酸化物を除去するために、両表面をアルカリエッチングした。この際、半導体基板の両面には典型的な幅が40〜100μm、深さ3〜4μm程度の無数の凹凸が形成され、これを塗布基板(シート抵抗値:200Ω/□)とした。
Example 1
As a substrate, a semiconductor substrate made of n-type single crystal silicon having a side of 156 mm was prepared, and both surfaces were alkali-etched in order to remove slice damage and natural oxides. At this time, innumerable irregularities having a typical width of 40 to 100 μm and a depth of about 3 to 4 μm were formed on both sides of the semiconductor substrate, and these were used as coated substrates (sheet resistance value: 200 Ω / □).

ここに、p型不純物拡散組成物Aをスクリーン印刷で印刷した。印刷パターンは4cm×4cmの正方形が図3のような配置となるように位置合わせを行った(スクリーン印刷機(マイクロテック(株)TM−750型)、スクリーンマスク(SUS(株)製、400メッシュ、線径23μm))。 Here, the p-type impurity diffusion composition A was printed by screen printing. The printing pattern was aligned so that 4 cm x 4 cm squares were arranged as shown in Fig. 3 (screen printing machine (Microtech Co., Ltd. TM-750 type), screen mask (manufactured by SUS Co., Ltd., 400). Mesh, wire diameter 23 μm)).

p型不純物拡散組成物をスクリーン印刷後、空気中にて基板を140℃のホットプレートで5分間、さらに230℃のオーブンで30分間加熱することで、厚さ約1.5μmのパターンを形成した。 After screen printing the p-type impurity diffusion composition, the substrate was heated in air on a hot plate at 140 ° C. for 5 minutes and then in an oven at 230 ° C. for 30 minutes to form a pattern having a thickness of about 1.5 μm. ..

次に、このパターン付き基板を拡散炉((株)光洋サーモシステムズ製)に配置し、窒素19L/min、酸素0.6L/minの雰囲気下、950℃で30分間維持して不純物拡散層を形成した。そのまま、炉内の温度を920℃に下げ、窒素19L/min、酸素0.06L/min、臭化ホウ素(BBr)を窒素0.06L/minでバブリングして流すことによって炉内を不純物拡散成分を含む雰囲気とし、パターン未形成部分の不純物拡散を行った。拡散終了後に基板を5%フッ酸溶液に5分浸漬し、水洗して不純物拡散膜の除去を行い、シート抵抗値の測定を行った。Next, this patterned substrate was placed in a diffusion furnace (manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd.) and maintained at 950 ° C. for 30 minutes in an atmosphere of nitrogen 19 L / min and oxygen 0.6 L / min to form an impurity diffusion layer. Formed. As it is, the temperature inside the furnace is lowered to 920 ° C., and impurities are diffused in the furnace by bubbling nitrogen 19 L / min, oxygen 0.06 L / min, and boron bromide (BBr 3) with nitrogen 0.06 L / min. An atmosphere containing components was created, and impurities were diffused in the unpatterned portion. After completion of the diffusion, the substrate was immersed in a 5% hydrofluoric acid solution for 5 minutes, washed with water to remove the impurity diffusion film, and the sheet resistance value was measured.

実施例2
塗布基板は、実施例1と同じものを用いた。
Example 2
The same coated substrate as in Example 1 was used.

ここに、p型拡散層形成組成物Aを用いて、実施例1と同様の方法で、厚さ約1.5μmのパターンを形成した。 Here, using the p-type diffusion layer forming composition A, a pattern having a thickness of about 1.5 μm was formed in the same manner as in Example 1.

次に、このパターン付き基板をイオン注入装置に配置し、10keVのエネルギーで、2e151/cmの間のドーズ量でイオン注入を行った。その後、パターン付き基板を拡散炉に配置し、窒素19L/min、酸素0.6L/minの雰囲気下、950℃で30分間維持して不純物拡散層を形成した。拡散終了後に基板を5%フッ酸溶液に5分浸漬し、水洗して不純物拡散膜の除去を行い、シート抵抗値の測定を行った。Then, this patterned substrate was placed in an ion implanter at an energy of 10 keV, ions were implanted at a dose of between 2e 15 1 / cm 2. Then, the patterned substrate was placed in a diffusion furnace and maintained at 950 ° C. for 30 minutes in an atmosphere of nitrogen 19 L / min and oxygen 0.6 L / min to form an impurity diffusion layer. After completion of the diffusion, the substrate was immersed in a 5% hydrofluoric acid solution for 5 minutes, washed with water to remove the impurity diffusion film, and the sheet resistance value was measured.

実施例3
塗布基板は、実施例1と同じものを用いた。
Example 3
The same coated substrate as in Example 1 was used.

ここに、p型拡散層形成組成物Aを用いて、実施例1と同様の方法で、厚さ約1.5μmのパターンを形成した。 Here, using the p-type diffusion layer forming composition A, a pattern having a thickness of about 1.5 μm was formed in the same manner as in Example 1.

次に、このパターン付き基板を拡散炉((株)光洋サーモシステムズ製)に配置し、窒素19L/min、酸素0.06L/min、臭化ホウ素(BBr)を窒素0.06L/minでバブリングして流すことによって炉内を不純物拡散成分を含む雰囲気とし、950℃で30分、パターン形成部分とパターン未形成部分の不純物拡散を同時に行った。拡散終了後に基板を5%フッ酸溶液に5分浸漬し、水洗して不純物拡散膜の除去を行い、シート抵抗値の測定を行った。Next, this patterned substrate was placed in a diffusion furnace (manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd.), and nitrogen 19 L / min, oxygen 0.06 L / min, and boron bromide (BBr 3 ) at nitrogen 0.06 L / min. By bubbling and flowing, the inside of the furnace was made to have an atmosphere containing an impurity diffusion component, and the pattern-formed portion and the pattern-unformed portion were simultaneously diffused at 950 ° C. for 30 minutes. After completion of the diffusion, the substrate was immersed in a 5% hydrofluoric acid solution for 5 minutes, washed with water to remove the impurity diffusion film, and the sheet resistance value was measured.

実施例4
塗布基板は、実施例1と同じものを用いた。
Example 4
The same coated substrate as in Example 1 was used.

ここに、p型拡散層形成組成物Aを用いて、実施例1と同様の方法で、厚さ約1.5μmのパターンを形成した。 Here, using the p-type diffusion layer forming composition A, a pattern having a thickness of about 1.5 μm was formed in the same manner as in Example 1.

この基板にp型不純物拡散組成物Bをスピンコートにて、膜厚が500nmになるよう回転数を調製して全面塗布し、空気中にて基板を140℃のホットプレートで5分間加熱した。 The p-type impurity diffusion composition B was spin-coated on this substrate at a rotation speed of 500 nm and applied to the entire surface, and the substrate was heated in air on a hot plate at 140 ° C. for 5 minutes.

このパターン付き基板を拡散炉((株)光洋サーモシステムズ製)に配置し、窒素19L/min、酸素0.6L/minの雰囲気下、950℃で30分、パターン形成部分とパターン未形成部分の不純物拡散を同時に行った。拡散終了後に基板を5%フッ酸溶液に5分浸漬し、水洗して不純物拡散膜の除去を行い、シート抵抗値の測定を行った。 This patterned substrate was placed in a diffusion furnace (manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd.), and under an atmosphere of 19 L / min of nitrogen and 0.6 L / min of oxygen, 30 minutes at 950 ° C. Impurity diffusion was performed at the same time. After completion of the diffusion, the substrate was immersed in a 5% hydrofluoric acid solution for 5 minutes, washed with water to remove the impurity diffusion film, and the sheet resistance value was measured.

実施例5
p型不純物拡散組成物Bをp型不純物拡散組成物Cに変更した以外は実施例4と同様にシート抵抗値の測定まで行った。
Example 5
The sheet resistance value was measured in the same manner as in Example 4 except that the p-type impurity diffusion composition B was changed to the p-type impurity diffusion composition C.

実施例6
塗布基板は、実施例1と同じものを用いた。
Example 6
The same coated substrate as in Example 1 was used.

この基板を拡散炉((株)光洋サーモシステムズ製)に配置し、窒素19L/min、酸素0.06L/min、臭化ホウ素(BBr)を窒素0.06L/minでバブリングして流すことによって炉内を不純物拡散成分を含む雰囲気とし、920℃で30分、基板全面に不純物拡散を行った。This substrate is placed in a diffusion furnace (manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd.), and nitrogen 19 L / min, oxygen 0.06 L / min, and boron bromide (BBr 3 ) are bubbled with nitrogen 0.06 L / min and flowed. The inside of the furnace was made to have an atmosphere containing an impurity diffusion component, and impurities were diffused over the entire surface of the substrate at 920 ° C. for 30 minutes.

ついで、この基板上にp型拡散層形成組成物Aを用いて、実施例1と同様の方法で、厚さ約1.5μmのパターンを形成した。 Then, using the p-type diffusion layer forming composition A on this substrate, a pattern having a thickness of about 1.5 μm was formed in the same manner as in Example 1.

次に、このパターン付き基板を拡散炉((株)光洋サーモシステムズ製)に配置し、窒素19L/min、酸素0.6L/minの雰囲気下、950℃で30分間維持して不純物拡散層を形成した。拡散終了後に基板を5%フッ酸溶液に5分浸漬し、水洗して不純物拡散膜の除去を行い、シート抵抗値の測定を行った
実施例7
塗布基板は、実施例1と同じものを用いた。
Next, this patterned substrate was placed in a diffusion furnace (manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd.) and maintained at 950 ° C. for 30 minutes in an atmosphere of nitrogen 19 L / min and oxygen 0.6 L / min to form an impurity diffusion layer. Formed. After the diffusion was completed, the substrate was immersed in a 5% hydrofluoric acid solution for 5 minutes, washed with water to remove the impurity diffusion film, and the sheet resistance value was measured. Example 7
The same coated substrate as in Example 1 was used.

この基板をイオン注入装置に配置し、10keVのエネルギーで、2e15 1/cmの間のドーズ量でイオン注入を行った。その後、基板を拡散炉に配置し、窒素雰囲気下で920℃で30分間維持して不純物拡散層を形成した。The substrate was placed in an ion implanter at an energy of 10 keV, ions were implanted at a dose of between 2e 15 1 / cm 2. Then, the substrate was placed in a diffusion furnace and maintained at 920 ° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere to form an impurity diffusion layer.

ついで、この基板上にp型拡散層形成組成物Aを用いて、実施例1と同様の方法で、厚さ約1.5μmのパターンを形成した。 Then, using the p-type diffusion layer forming composition A on this substrate, a pattern having a thickness of about 1.5 μm was formed in the same manner as in Example 1.

次に、このパターン付き基板を拡散炉((株)光洋サーモシステムズ製)に配置し、拡散炉((株)光洋サーモシステムズ製)に配置し、窒素19L/min、酸素0.6L/minの雰囲気下、950℃で30分間維持して不純物拡散層を形成した。拡散終了後に基板を5%フッ酸溶液に5分浸漬し、水洗して不純物拡散膜の除去を行い、シート抵抗値の測定を行った。 Next, this patterned substrate was placed in a diffusion furnace (manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd.) and placed in a diffusion furnace (manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd.) with nitrogen 19 L / min and oxygen 0.6 L / min. An impurity diffusion layer was formed by maintaining the temperature at 950 ° C. for 30 minutes under an atmosphere. After completion of the diffusion, the substrate was immersed in a 5% hydrofluoric acid solution for 5 minutes, washed with water to remove the impurity diffusion film, and the sheet resistance value was measured.

実施例8
塗布基板は、実施例1と同じものを用いた。
Example 8
The same coated substrate as in Example 1 was used.

この基板にp型不純物拡散組成物Bをスピンコートにて、膜厚が500nmになるよう回転数を調製して全面塗布し、空気中にて基板を140℃のホットプレートで5分間加熱した。 The p-type impurity diffusion composition B was spin-coated on this substrate at a rotation speed of 500 nm and applied to the entire surface, and the substrate was heated in air on a hot plate at 140 ° C. for 5 minutes.

ついで、この基板上にp型拡散層形成組成物Aを用いて、実施例1と同様の方法で、厚さ約1.5μmのパターンを形成した。 Then, using the p-type diffusion layer forming composition A on this substrate, a pattern having a thickness of about 1.5 μm was formed in the same manner as in Example 1.

次に、このパターン付き基板を拡散炉((株)光洋サーモシステムズ製)に配置し、窒素19L/min、酸素0.6L/minの雰囲気下、950℃で30分間維持して不純物拡散層を形成した。拡散終了後に基板を5%フッ酸溶液に5分浸漬し、水洗して不純物拡散膜の除去を行い、シート抵抗値の測定を行った。 Next, this patterned substrate was placed in a diffusion furnace (manufactured by Koyo Thermo Systems Co., Ltd.) and maintained at 950 ° C. for 30 minutes in an atmosphere of nitrogen 19 L / min and oxygen 0.6 L / min to form an impurity diffusion layer. Formed. After completion of the diffusion, the substrate was immersed in a 5% hydrofluoric acid solution for 5 minutes, washed with water to remove the impurity diffusion film, and the sheet resistance value was measured.

実施例9
p型不純物拡散組成物Aをp型不純物拡散組成物Fに変更した以外は実施例1と同様にシート抵抗値の測定まで行った。
Example 9
The sheet resistance value was measured in the same manner as in Example 1 except that the p-type impurity diffusion composition A was changed to the p-type impurity diffusion composition F.

実施例10
p型不純物拡散組成物Aをp型不純物拡散組成物Fに変更した以外は実施例2と同様にシート抵抗値の測定まで行った。
Example 10
The sheet resistance value was measured in the same manner as in Example 2 except that the p-type impurity diffusion composition A was changed to the p-type impurity diffusion composition F.

実施例11
p型不純物拡散組成物Aをp型不純物拡散組成物Fに変更した以外は実施例3と同様にシート抵抗値の測定まで行った。
Example 11
The sheet resistance value was measured in the same manner as in Example 3 except that the p-type impurity diffusion composition A was changed to the p-type impurity diffusion composition F.

実施例12
p型不純物拡散組成物Aをp型不純物拡散組成物Fに変更した以外は実施例4と同様にシート抵抗値の測定まで行った。
Example 12
The sheet resistance value was measured in the same manner as in Example 4 except that the p-type impurity diffusion composition A was changed to the p-type impurity diffusion composition F.

実施例13
p型不純物拡散組成物Aをp型不純物拡散組成物Fに変更した以外は実施例5と同様にシート抵抗値の測定まで行った。
Example 13
The sheet resistance value was measured in the same manner as in Example 5 except that the p-type impurity diffusion composition A was changed to the p-type impurity diffusion composition F.

実施例14
p型不純物拡散組成物Aをp型不純物拡散組成物Gに変更した以外は実施例1と同様にシート抵抗値の測定まで行った。
Example 14
The sheet resistance value was measured in the same manner as in Example 1 except that the p-type impurity diffusion composition A was changed to the p-type impurity diffusion composition G.

比較例1
p型不純物拡散組成物Aをp型不純物拡散組成物Dに変更した以外は実施例1と同様にシート抵抗値の測定まで行った。
Comparative Example 1
The sheet resistance value was measured in the same manner as in Example 1 except that the p-type impurity diffusion composition A was changed to the p-type impurity diffusion composition D.

比較例2
p型不純物拡散組成物Aをp型不純物拡散組成物Eに変更した以外は実施例1と同様にシート抵抗値の測定まで行った。
Comparative Example 2
The sheet resistance value was measured in the same manner as in Example 1 except that the p-type impurity diffusion composition A was changed to the p-type impurity diffusion composition E.

比較例3
臭化ホウ素(BBr)を停止して炉内を不純物拡散成分を含む雰囲気としない以外は実施例1と同様にシート抵抗値の測定まで行った。
Comparative Example 3
The sheet resistance value was measured in the same manner as in Example 1 except that boron bromide (BBr 3 ) was stopped to create an atmosphere containing an impurity diffusion component in the furnace.

比較例4
p型拡散層形成組成物Aのパターンが形成された基板にp型不純物拡散組成物Bを塗布しない以外は実施例4と同様にシート抵抗値の測定まで行った。
Comparative Example 4
The sheet resistance value was measured in the same manner as in Example 4 except that the p-type impurity diffusion composition B was not applied to the substrate on which the pattern of the p-type diffusion layer forming composition A was formed.

評価結果を表1に示す。 The evaluation results are shown in Table 1.

Figure 2020116340
Figure 2020116340

1 半導体基板
2 イオン注入
3 不純物拡散成分含有ガス
4 不純物拡散組成物膜(b)のパターン
1 Semiconductor substrate 2 Ion implantation 3 Impurity diffusion component-containing gas 4 Impurity diffusion composition film (b) pattern

Claims (16)

半導体基板上に2水準以上の異なる不純物濃度で同じ型の不純物拡散層領域を形成する半導体素子の製造方法であって、うち、少なくとも1水準以上の不純物拡散層領域が、不純物拡散組成物(a)を半導体基板に塗布して部分的に不純物拡散組成物膜(b)を形成する工程とそれを加熱して不純物を半導体基板に拡散させて不純物拡散層領域(c)を形成する工程を含む方法により形成され、不純物拡散組成物(a)が
(a−1)下記一般式(1)で示されるシラン化合物の重合体、および
(a−2)不純物拡散成分
を含む半導体素子の製造方法。
Figure 2020116340
(一般式(1)中、RおよびRは水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のRおよびRはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。lは1〜10000の整数を表す。)
A method for manufacturing a semiconductor element in which the same type of impurity diffusion layer region is formed on a semiconductor substrate at two or more levels of different impurity concentrations. Among them, at least one level or more of the impurity diffusion layer region is an impurity diffusion composition (a). ) Is applied to the semiconductor substrate to partially form the impurity diffusion composition film (b), and the step of heating it to diffuse the impurities to the semiconductor substrate to form the impurity diffusion layer region (c) is included. A method for producing a semiconductor element, which is formed by a method and contains (a-1) a polymer of a silane compound represented by the following general formula (1), and (a-2) an impurity diffusion component.
Figure 2020116340
(In the general formula (1), R 1 and R 2 are hydroxyl groups, alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms, and acyloxy having 2 to 6 carbon atoms. It represents either a group or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and the plurality of R 1 and R 2 may be the same or different, respectively. L 1 represents an integer of 1 to 10000.)
前記シラン化合物の重合体が、下記一般式(2)で示されるシラン化合物の重合体である請求項1記載の半導体素子の製造方法。
Figure 2020116340
(一般式(2)中、Rは、炭素数6〜15のアリール基を表し、複数のRはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。Rは水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のRはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。RおよびRは水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基のいずれかを表し、複数のRおよびRはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。n、mは1〜9999の整数を表し、n+mは2〜10000の整数であり、n:m=95:5〜25:75である。)
The method for producing a semiconductor device according to claim 1, wherein the polymer of the silane compound is a polymer of the silane compound represented by the following general formula (2).
Figure 2020116340
(In the general formula (2), R 3 represents an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and a plurality of R 3 may be the same or different. R 4 is a hydroxyl group and an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms. , an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, even more R 4 are respectively the same R 5 and R 6 may be a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and an acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms. Either of them may be represented, and a plurality of R 5 and R 6 may be the same or different. N 1 , m 1 represents an integer of 1 to 9999, n 1 + m 1 is an integer of 2 to 10000, and n 1 : m 1 = 95: 5 to 25:75.)
不純物拡散組成物(a)がさらに
(a−3)ケン化度が20モル%以上50モル%未満であるポリビニルアルコール
を含む請求項2記載の半導体素子の製造方法。
The method for producing a semiconductor device according to claim 2, wherein the impurity diffusion composition (a) further contains (a-3) polyvinyl alcohol having a saponification degree of 20 mol% or more and less than 50 mol%.
不純物拡散組成物膜(b)をマスクとして不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に不純物を拡散させる工程を含む請求項1〜3のいずれか記載の半導体素子の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a step of diffusing impurities into an impurity diffusion composition film (b) unformed portion using the impurity diffusion composition film (b) as a mask. 不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に不純物を拡散させる工程が、不純物拡散組成物膜(b)を加熱して不純物を前記半導体基板に拡散させて不純物拡散層領域(c)を形成した後である請求項4記載の半導体素子の製造方法。 In the step of diffusing impurities into the non-formed portion of the impurity diffusion composition film (b), the impurity diffusion composition film (b) was heated to diffuse the impurities to the semiconductor substrate to form the impurity diffusion layer region (c). The method for manufacturing a semiconductor element according to claim 4, which will be described later. 不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に不純物を拡散させる工程が、不純物拡散組成物膜(b)を加熱して不純物を前記半導体基板に拡散させる工程と同時に行われる請求項4記載の半導体素子の製造方法。 The semiconductor according to claim 4, wherein the step of diffusing impurities into the non-formed portion of the impurity diffusion composition film (b) is performed at the same time as the step of heating the impurity diffusion composition film (b) to diffuse impurities to the semiconductor substrate. Method of manufacturing the element. 不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に不純物を拡散させる工程が、不純物拡散成分を含むイオンを注入する工程である請求項5または6記載の半導体素子の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5 or 6, wherein the step of diffusing impurities into the non-formed portion of the impurity diffusion composition film (b) is a step of injecting ions containing an impurity diffusion component. 不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に不純物を拡散させる工程が、不純物拡散成分を含む雰囲気中で加熱する工程である請求項5または6記載の半導体素子の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5 or 6, wherein the step of diffusing impurities into the non-formed portion of the impurity diffusion composition film (b) is a step of heating in an atmosphere containing an impurity diffusion component. 不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に不純物を拡散させる工程が、不純物拡散組成物膜(b)が形成された半導体基板上に、不純物拡散組成物(d)を不純物拡散組成物膜(b)未形成部分に塗布して形成した不純物拡散組成物膜(e)を加熱する工程である請求項5または6記載の半導体素子の製造方法。 The step of diffusing impurities into the non-formed portion of the impurity diffusion composition film (b) is to apply the impurity diffusion composition (d) to the impurity diffusion composition film (d) on the semiconductor substrate on which the impurity diffusion composition film (b) is formed. b) The method for manufacturing a semiconductor element according to claim 5 or 6, which is a step of heating an impurity diffusion composition film (e) formed by coating on an unformed portion. 半導体基板上に不純物拡散成分を含むイオンを注入する工程、不純物拡散成分を含む雰囲気中で加熱する工程、および、不純物拡散組成物(d)を全面塗布して形成した不純物拡散組成物膜(e)を加熱する工程からなる群から選ばれた少なくとも1つの工程を用いて不純物拡散層領域(f)を形成させた後、不純物拡散組成物(a)を塗布して部分的に不純物拡散組成物膜(b)を形成する工程とそれを加熱して不純物を半導体基板に拡散させて不純物拡散層領域(c)を形成する工程を含む請求項1〜3のいずれか記載の半導体素子の製造方法。 A step of injecting ions containing an impurity diffusion component onto a semiconductor substrate, a step of heating in an atmosphere containing an impurity diffusion component, and an impurity diffusion composition film (e) formed by fully coating the impurity diffusion composition (d). ) Is formed by using at least one step selected from the group consisting of heating steps, and then the impurity diffusion composition (a) is applied to partially form the impurity diffusion composition. The method for manufacturing a semiconductor element according to any one of claims 1 to 3, which includes a step of forming a film (b) and a step of heating the film to diffuse impurities on a semiconductor substrate to form an impurity diffusion layer region (c). .. 半導体基板上に不純物拡散組成物(d)を全面塗布して不純物拡散組成物膜(e)を形成し、その上に不純物拡散組成物(a)を塗布して部分的に不純物拡散組成物膜(b)を形成する工程と、それらを同時に加熱して不純物を半導体基板に拡散させて不純物拡散層領域(c)、(f)を同時に形成する工程を含む請求項1〜3のいずれか記載の半導体素子の製造方法。 The impurity diffusion composition (d) is entirely coated on the semiconductor substrate to form the impurity diffusion composition film (e), and the impurity diffusion composition (a) is coated thereto to partially coat the impurity diffusion composition film. 4. Method for manufacturing semiconductor elements. 不純物拡散組成物(d)が
(d−1)シラン化合物の重合体、および
(d−2)不純物拡散成分
を含む請求項9〜11のいずれか記載の半導体素子の製造方法。
The method for producing a semiconductor device according to any one of claims 9 to 11, wherein the impurity diffusion composition (d) contains a polymer of (d-1) a silane compound and (d-2) an impurity diffusion component.
(d−1)シラン化合物の重合体が、下記一般式(3)で示されるシラン化合物の重合体である請求項12記載の半導体素子の製造方法。
Figure 2020116340
(一般式(3)中、RおよびRは水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のRおよびRはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。lは1〜10000の整数を表す。)
(D-1) The method for producing a semiconductor device according to claim 12, wherein the polymer of the silane compound is a polymer of the silane compound represented by the following general formula (3).
Figure 2020116340
(In the general formula (3), R 7 and R 8 are hydroxyl groups, alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms, alkoxy groups having 1 to 6 carbon atoms, alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms, and acyloxy having 2 to 6 carbon atoms. A group represents any of an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and a plurality of R 7 and R 8 may be the same or different , respectively. L 2 represents an integer of 1 to 10000.)
(d−1)シラン化合物の重合体が、下記一般式(4)で示されるシラン化合物の重合体である請求項12記載の半導体素子の製造方法。
Figure 2020116340
(一般式(4)中、Rは、炭素数6〜15のアリール基を表し、複数のRはそれぞれ同じでも異なっていてもよい。R10は水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基、炭素数6〜15のアリール基のいずれかを表し、複数のR10はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。R11およびR12は水酸基、炭素数1〜6のアルキル基、炭素数1〜6のアルコキシ基、炭素数2〜10のアルケニル基、炭素数2〜6のアシルオキシ基のいずれかを表し、複数のR11およびR12はそれぞれ同じでも異なっていてもよい。n、mは1〜9999の整数を表し、n+mは2〜10000の整数であり、n:m=95:5〜25:75である。)
(D-1) The method for producing a semiconductor device according to claim 12, wherein the polymer of the silane compound is a polymer of the silane compound represented by the following general formula (4).
Figure 2020116340
(In the general formula (4), R 9 is an aryl group having from 6 to 15 carbon atoms, a plurality of R 9 is optionally the same or different .R 10 is a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms , an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, an acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms, or an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, even more R 10 is the same as each R 11 and R 12 may be different: a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and an acyloxy group having 2 to 6 carbon atoms. A plurality of R 11 and R 12 may be the same or different, respectively. N 2 and m 2 represent an integer of 1 to 9999, n 2 + m 2 is an integer of 2 to 10000, and n 2 : m 2 = 95: 5 to 25:75.)
不純物拡散組成物(d)が
(d−4)ポリビニルアルコール、およびポリエーテルオキシドからなる群から選ばれた少なくとも1種の樹脂
(d−5)不純物拡散成分、並びに
(d−6)溶媒
を含み、全溶媒中の25質量%以上が水である請求項9〜11のいずれか記載の半導体素子の製造方法。
The impurity diffusion composition (d) contains at least one resin (d-5) impurity diffusion component selected from the group consisting of (d-4) polyvinyl alcohol and polyether oxide, and (d-6) solvent. The method for producing a semiconductor device according to any one of claims 9 to 11, wherein 25% by mass or more of the total solvent is water.
請求項1〜15のいずれか記載の半導体素子の製造方法を含む太陽電池の製造方法。 A method for manufacturing a solar cell, which comprises the method for manufacturing a semiconductor device according to any one of claims 1 to 15.
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