高级硅烷组合物及使用该组合物的硅膜形成方法技术

本发明专利技术提供一种高级硅烷组合物，其特征在于其中含有经对具有光聚合性的硅烷化合物的溶液或具有光聚合性的液体硅烷化合物照射紫外线光聚合而成的高级硅烷化合物。而且本发明专利技术还提供一种硅膜的形成方法，其特征在于将上述高级硅烷组合物涂布在基板上。上述高级硅烷组合物由于含有分子量更大的高级硅烷化合物，所以从在基板上涂布时的湿润性、沸点和安全性的观点来看，能够特别容易形成优质硅膜。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及特别用于集成电路、薄膜晶体管、光电转换装置和感光体等用途的。更详细地讲，本专利技术涉及能特别容易地形成优良硅膜的高级硅烷组合物及使用该组合物形成优良硅膜的方法。在特开平1-29661号公报中，公开了一种使气态原料在冷却的基板上液化吸附后，通过使之与化学活性的原子态的氢反应而形成硅膜的方法，但是却有以下问题。即为使原料氢化硅继续进行气化和冷却，不仅需要复杂装置，而且膜厚的控制也困难。而且在特开平5-144741号公报和特开平7-267621号公报中，公开了一种在基板上涂布液态氢化硅，经过加热或UV照射制成硅膜的方法。但是这些方法中，由于使用低分子量材料而存在体系不稳定，处理困难等问题。此外由于这些方法中使用的溶液在基板上的湿润性差，除本来就难于在基板涂布之外，因分子量低而沸点低，在加热形成硅膜之前很快挥发，所以很难得到目的硅膜。也就是说，使用分子量多大的(湿润性好、沸点高、安全的)高级硅烷作为原料，就成为成膜上的关键问题。作为其解决方法，有人尝试在特开平10-321536号公报中提出了一种方法，即作为涂布前的处理使高级硅烷溶液与催化剂的混合物热分解或光分解，以提高溶液湿润性的方法。但是此方法中的缺点是，必须在溶液中混合镍等催化剂，从而使硅膜的性质显著恶化。直接合成分子量大的硅烷化合物的方法，其合成操作和精制方法一般都非常困难，按照特开平11-260729号公报的记载，虽然试验了一种通过热聚合直接合成高级硅烷的方法，但是充其量能以低收率得到Si9H20，对于这种程度的分子量大小来说，发现润湿性等上述性能依然不充分。然而，作为含有n型、p型掺杂物硅膜的形成方法，一般在形成硅膜后，利用离子注入法导入掺杂物。与此相比，在特开平2000-31066号公报中记载了一种在由上述高级硅烷溶液形成硅膜的过程中，通过在材料液体中混合掺杂物源而形成掺杂硅膜的方法。但是即使在这种方法中，高级硅烷溶液在加热过程中也因蒸发而减少，掺杂物源也随之蒸发，这种使用低分子量材料场合下的根本问题依然存在，所以很难有效地添加掺杂物。本专利技术人等经过深入研究的结果发现，其中含有作为具有特定性质的硅烷化合物，使用以环戊硅烷(Si5H10)为代表的具有环状硅链的硅烷化合物溶液，通过特定聚合方法形成的高级硅烷的组合物，能够解决上述课题。本专利技术是基于上述发现而完成的，通过提供一种高级硅烷组合物，其特征在于其中含有经对具有光聚合性的硅烷化合物溶液照射紫外线进行光聚合而成的高级硅烷化合物，因而解决了上述课题。而且本专利技术还在于提供一种高级硅烷组合物，其特征在于其中含有经对具有光聚合性的液体硅烷化合物照射紫外线进行光聚合而成的高级硅烷化合物。此外，本专利技术优选提供一种上述的高级硅烷组合物，作为上述高级硅烷化合物，其中含有其常压下沸点比其分解点高的化合物。本专利技术优选提供一种上述的高级硅烷组合物，其中上述高级硅烷组合物含有溶剂，该溶剂的沸点比上述高级硅烷化合物的分解点低。本专利技术优选提供一种上述的高级硅烷组合物，其中上述紫外线具有不使上述硅烷化合物溶液中使用的溶剂分解的波长。本专利技术优选提供一种上述的高级硅烷组合物，其中上述紫外线的波长处于250nm以上。本专利技术优选提供一种上述的高级硅烷组合物，其中上述紫外线的照射时间为0.1秒～120分钟。本专利技术优选提供一种上述的高级硅烷组合物，其中使用其分子内至少有一个环状结构的化合物作为上述硅烷化合物。本专利技术优选提供一种上述的高级硅烷组合物，其中使用由通式SinX2n(式中X表示氢原子和/或卤原子，n表示3以上整数)表示的化合物作为上述硅烷化合物。本专利技术优选提供一种上述的高级硅烷组合物，是照射上述的紫外线后，再添加含有周期表第3B族元素的物质或者含有周期表第5B族元素的物质而构成的。本专利技术优选提供一种上述的高级硅烷组合物，是在照射上述的紫外线之前，向上述硅烷化合物溶液中添加含有周期表第3B族元素的物质或者含有周期表第5B族元素的物质而构成的。而且本专利技术优选提供一种上述高级硅烷组合物，用于形成硅膜。此外，本专利技术还提供一种硅膜的形成方法，其特征在于在基板上涂布上述高级硅烷组合物。而且本专利技术优选提供一种上述硅膜的形成方法，其中在基板上涂布上述高级硅烷组合物后，进行热处理和/或光处理。最后，本专利技术优选提供一种上述硅膜的形成方法，其中用含有溶剂的组合物作为上述高级硅烷组合物，在基板上涂布该组合物后，仅将该溶剂选择性除去，然后进行热处理和/或光处理。本专利技术的高级硅烷组合物，是含有对具有光聚合性的硅烷化合物溶液照射紫外线(以下称为“UV”)进行光聚合而成的、作为光聚合物的高级硅烷化合物的组合物。本专利技术涉及的高级硅烷化合物，由于是这样通过对具有光聚合性的特定硅烷化合物溶液照射UV，使该硅烷化合物光聚合形成的，所以其分子量与在过去硅膜形成法中使用的高级硅烷化合物(例如若是Si6X14，则分子量为182)相比，大得不能比拟。本专利技术的高级硅烷组合物中所含的高级硅烷化合物，经确认分子量达到1800左右(参照附图说明图1的MALDI-TOFMS)。此外，本专利技术的高级硅烷组合物，也可以是含有用具有光聚合性的液体硅烷化合物代替上述具有光聚合性硅烷化合物的溶液，经对其照射紫外线进行光聚合而成的高级硅烷化合物。本专利技术的高级硅烷组合物由于是由分子量如此大的高级硅烷化合物溶液组成的，所以特别是在形成硅膜的场合下，显示出对基板的非常优良的湿润性，与过去的方法相比，能够非常漂亮地进行涂布。而且本专利技术的高级硅烷组合物中含有分子量非常大的高级硅烷化合物。由于高级硅烷化合物的分子量越大反应活性越低，所以能够比过去更安全地进行处理。此外本专利技术的高级硅烷组合物含有的高级硅烷化合物，因其巨大的分子量而使其常压下的沸点高于分解点，所以即使在形成硅膜场合下加热烧成时，在形成硅膜之前也没有高级硅烷化合物蒸发这样的问题。其中一旦实际上加热这种高级硅烷化合物，由于到达沸点之前就会分解，所以不能实验确定比分解点高的沸点。但是，这里是指根据蒸气压与温度之间的关系或以理论计算求出的理论值作为常压下的沸点。而且若使用本专利技术的高级硅烷组合物，则由于这种高级硅烷化合物的沸点比分解点高的性质，所以不必像过去那样蒸发前迅速在高温下加热。也就是说，能够使升温速度减缓，或者实施一边减压一边在较低温度下加热的过程。这意味着不仅能够控制形成硅膜场合下硅之间的结合速度，而且还可以通过将温度维持在比硅膜形成所需的温度低但比溶剂沸点高的高温下的方法，以比已有方法更高效地减少硅膜中作为硅特性劣化原因的溶剂。本专利技术的高级硅烷组合物中含有的高级硅烷化合物，从以上观点来看，优选其沸点比其分解点高的。这种沸点比分解点高的高级硅烷化合物，可以通过适当选择后述的优选的硅烷化合物作为原料硅烷化合物或者适当选择后述的优选波长的UV作为照射UV、以及照射时间、照射方法、照射能量和使用溶剂及UV照射后的精制方法等而容易得到。若使用本专利技术的高级硅烷组合物，由于有以上效果，所以能够比已有方法更容易形成优质的硅膜。当然，这样形成的无定形硅膜经进一步热处理或激元激光退火等方法结晶，还能进一步提高性能。本专利技术中，高级硅烷化合物的分子量分布，可以用UV照射时间或照射量以及照射方法进行控制。而且高级硅烷化合物在经过对硅烷化合物UV本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高级硅烷组合物，其特征在于其中含有通过对具有光聚合性的液体硅烷化合物，照射紫外线光聚合而成的高级硅烷化合物。

【技术特征摘要】
JP 2002-4-22 2002-1199611.一种高级硅烷组合物，其特征在于其中含有通过对具有光聚合性的液体硅烷化合物，照射紫外线光聚合而成的高级硅烷化合物。2.一种高级硅烷组合物，其特征在于其中含有通过对具有光聚合性的硅烷化合物的溶液，照射紫外线光聚合而成的高级硅烷化合物。3.根据权利要求1或2所述的高级硅烷组合物，其中所述的高级硅烷化合物，其常压下的沸点比其分解点高。4.根据权利要求3所述的高级硅烷组合物，其中所述的高级硅烷组合物含有溶剂，该溶剂的沸点比所述的高级硅烷化合物的分解点低。5.根据权利要求2～4中任何一项所述的高级硅烷组合物，其中所述的紫外线的波长不会使所述的硅烷化合物溶液用的溶剂分解。6.根据权利要求1～5中任何一项所述的高级硅烷组合物，其中所述的紫外线波长为250nm以上。7.按照权利要求1～6中任何一项所述的高级硅烷组合物，其中所述的紫外线的照射时间为0.1秒～120分钟。8.根据权利要求1～7中任何一项所述的高级硅烷组合物，其中所述的硅烷化合物，其分子内至少有...

【专利技术属性】
技术研发人员：青木敬，古沢昌宏，松木安生，岩沢晴生，竹内安正，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，日商捷时雅股份有限公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]