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JP7647100B2 - Impurity diffusing composition, method for manufacturing semiconductor element and method for manufacturing solar cell using the same - Google Patents
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JP7647100B2 - Impurity diffusing composition, method for manufacturing semiconductor element and method for manufacturing solar cell using the same - Google Patents

Impurity diffusing composition, method for manufacturing semiconductor element and method for manufacturing solar cell using the same Download PDF

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JP7647100B2 JP2020551436A JP2020551436A JP7647100B2 JP 7647100 B2 JP7647100 B2 JP 7647100B2 JP 2020551436 A JP2020551436 A JP 2020551436A JP 2020551436 A JP2020551436 A JP 2020551436A JP 7647100 B2 JP7647100 B2 JP 7647100B2
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Description

本発明は、不純物拡散組成物、それを用いた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 an impurity diffusion composition, a method for manufacturing a semiconductor element using the same, and a method for manufacturing a solar cell.

現在、太陽電池の製造において、半導体基板中にp型またはn型の不純物拡散層を形成する場合には、基板上に拡散源を形成して熱拡散により半導体基板中に不純物を拡散させる方法が採られている。拡散源形成には、CVD法や液状の不純物拡散組成物の溶液塗布法が検討されている。中でも溶液塗布法は、高価な設備を必要とせず、量産性にも優れていることから好適に用いられる。Currently, in the manufacture of solar cells, when forming a p-type or n-type impurity diffusion layer in a semiconductor substrate, a method is adopted in which a diffusion source is formed on the substrate and impurities are diffused into the semiconductor substrate by thermal diffusion. For the formation of the diffusion source, CVD and solution coating methods using a liquid impurity diffusion composition are being considered. Among these, the solution coating method is preferably used because it does not require expensive equipment and is suitable for mass production.

溶液塗布法によりp型不純物拡散層を形成する場合、通常、ホウ素化合物と、ポリビニルアルコール等の水酸基含有高分子化合物とを含有する塗布液を、スピンコート法やスクリーン印刷法を用いて半導体基板表面に塗布し、熱拡散させる。このような塗布液において、スクリーン印刷時の連続印刷性の観点から、ホウ素含有拡散組成物に一般的に用いられる水を使用せず、多価アルコール系溶媒と、ケン化度が50~90モル%と比較的低い範囲にあるポリビニルアルコールを用いたホウ素含有拡散組成物が提案されている(例えば、特許文献1参照)。When forming a p-type impurity diffusion layer by a solution coating method, a coating solution containing a boron compound and a hydroxyl-containing polymer compound such as polyvinyl alcohol is usually applied to the surface of a semiconductor substrate by spin coating or screen printing, and then thermally diffused. In order to improve the continuous printability during screen printing, a boron-containing diffusion composition has been proposed that does not use water, which is generally used in boron-containing diffusion compositions, but uses a polyhydric alcohol solvent and polyvinyl alcohol with a relatively low saponification degree of 50 to 90 mol% (see, for example, Patent Document 1).

特開2013-8953号公報JP 2013-8953 A

しかしながら、特許文献1に記載のようなケン化度のポリビニルアルコールを使用する場合、拡散性が十分ではない課題があった。However, when using polyvinyl alcohol with a degree of saponification as described in Patent Document 1, there was an issue of insufficient diffusivity.

本発明は、上述のような事情に基づいてなされたものであり、半導体基板への均一な不純物拡散と、スクリーン印刷の際の優れた連続印刷性とを可能とする不純物拡散組成物を提供することを目的とする。The present invention has been made based on the above-mentioned circumstances, and aims to provide an impurity diffusion composition that enables uniform diffusion of impurities into a semiconductor substrate and excellent continuous printability during screen printing.

上記課題を解決するため、本発明の不純物拡散組成物は以下の構成を有する。すなわち、本発明は、(A)ポリビニルアルコール、(B)不純物拡散成分、および(C)シロキサンを含み、(A)ポリビニルアルコールのケン化度が20モル%以上50モル%未満であり、(B)不純物拡散成分がホウ酸であり、(C)シロキサンが下記一般式(1)、(2)のいずれかで示される部分構造と、下記一般式(3)、(4)のいずれかで示される部分構造とをそれぞれ少なくとも1種以上含み、(A)ポリビニルアルコールと(C)シロキサンの質量比率(A):(C)が30:70~75:25である不純物拡散組成物である。 In order to solve the above problems, the impurity-diffusing composition of the present invention has the following configuration. That is, the present invention is an impurity-diffusing composition comprising (A) polyvinyl alcohol, (B) an impurity-diffusing component, and (C) a siloxane, in which the saponification degree of (A) polyvinyl alcohol is 20 mol % or more and less than 50 mol %, (B) the impurity-diffusing component is boric acid, (C) the siloxane comprises at least one partial structure represented by any one of the following general formulas (1) and (2) and at least one partial structure represented by any one of the following general formulas (3) and (4), and the mass ratio (A):(C) of (A) polyvinyl alcohol to (C) siloxane is 30:70 to 75:25 .

Figure 0007647100000001
Figure 0007647100000001

(RおよびRは、それぞれ独立に水酸基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~7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。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1~7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、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 1 and R 2 each independently represent any one of a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, an acyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and a plurality of R 1s and R 2s may be the same or different. R 3 represents an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and a plurality of R 3s may be the same or different. R 4 represents any one of a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, an acyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and a plurality of R 4s may be the same or different.)

本発明によれば、半導体基板への均一な不純物拡散と、スクリーン印刷の際の優れた連続印刷性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。 According to the present invention, it is possible to provide an impurity diffusion composition that enables uniform diffusion of impurities into a semiconductor substrate and excellent continuous printability during screen printing.

本発明の第1の実施形態にかかる半導体素子の製造方法を示す工程断面図である。1A to 1C are cross-sectional views showing process steps of a manufacturing method for a semiconductor device according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態にかかる半導体素子の製造方法を示す工程断面図である。5A to 5C are cross-sectional views showing process steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第2の実施形態にかかる半導体素子の製造方法を用いた裏面接合型太陽電池の作製方法を示す工程断面図である。5A to 5C are cross-sectional views showing steps in a method for producing a back junction solar cell using a method for producing a semiconductor element according to a second embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態にかかる半導体素子の製造方法を示す工程断面図である。10A to 10C are cross-sectional views showing process steps of a manufacturing method of a semiconductor device according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第3の実施形態にかかる半導体素子の製造方法を用いた両面発電型太陽電池の作製方法を示す工程断面図である。10A to 10C are cross-sectional views showing the steps of a method for producing a double-sided power generation solar cell using a method for producing a semiconductor element according to a third embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態にかかる半導体素子の製造方法を示す工程断面図である。10A to 10C are cross-sectional views showing process steps of a manufacturing method of a semiconductor device according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第4の実施形態にかかる半導体素子の製造方法を用いた両面発電型太陽電池の作製方法を示す工程断面図である。10A to 10C are cross-sectional views showing the steps of a method for producing a double-sided power generation solar cell using a method for producing a semiconductor element according to a fourth embodiment of the present invention. 本発明の第5の実施形態にかかる半導体素子の製造方法を示す工程断面図である。10A to 10C are cross-sectional views showing steps of a method for manufacturing a semiconductor device according to a fifth embodiment of the present invention. 本発明の不純物拡散組成物を用いたバリア性評価の一例を示す工程断面図である。1A to 1C are cross-sectional views showing a process for an example of a barrier property evaluation using an impurity diffusing composition of the present invention.

以下、本発明に係る不純物拡散組成物およびこれを用いた半導体素子の製造方法の好適な実施形態を、必要に応じて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、本発明は、これらの実施形態により限定されるものではない。Hereinafter, preferred embodiments of the impurity diffusion composition according to the present invention and the method for manufacturing a semiconductor device using the composition will be described in detail with reference to the drawings as necessary. Note that the present invention is not limited to these embodiments.

本発明の実施の形態に係る不純物拡散組成物は、(A)ポリビニルアルコール、(B)不純物拡散成分、および(C)シロキサンを含み、(A)ポリビニルアルコールのケン化度が20モル%以上90モル%未満であり、(C)シロキサンが下記一般式(1)、(2)のいずれかで示される部分構造と、下記一般式(3)、(4)のいずれかで示される部分構造とをそれぞれ少なくとも1種以上含む。The impurity-diffusing composition according to an embodiment of the present invention comprises (A) polyvinyl alcohol, (B) an impurity-diffusing component, and (C) a siloxane, in which the degree of saponification of the (A) polyvinyl alcohol is 20 mol% or more and less than 90 mol%, and the (C) siloxane comprises at least one of a partial structure represented by any one of the following general formulas (1) and (2) and a partial structure represented by any one of the following general formulas (3) and (4).

Figure 0007647100000002
Figure 0007647100000002

およびRは、それぞれ独立に水酸基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~7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。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1~7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、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 1 and R 2 each independently represent any one of a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, an acyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and a plurality of R 1s and R 2s may be the same or different. R 3 represents an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and a plurality of R 3s may be the same or different. R 4 represents any one of a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, an acyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and a plurality of R 4s may be the same or different.

なお、本明細書において、「不純物拡散組成物」を単に「組成物」という場合がある。In this specification, the "impurity diffusion composition" may be simply referred to as the "composition."

(A)ポリビニルアルコール
本発明の実施の形態に係る不純物拡散組成物は、(A)ポリビニルアルコール(以下、単に「(A)PVA」と称する場合がある。)を含み、(A)ポリビニルアルコールのケン化度が20モル%以上90モル%未満である。(A)ポリビニルアルコールを含むことにより、(B)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ことができる。(A)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、(B)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向上する。また、(A)ポリビニルアルコールのケン化度を90%未満とすることで、有機溶媒に対する溶解性が向上する。保存安定性向上の観点から、(A)ポリビニルアルコールのケン化度は70モル%未満であることが好ましく、50モル%未満であることがより好ましい。すなわち、(A)ポリビニルアルコールのケン化度を20モル%以上90モル%未満とすることで、有機溶媒に対する溶解性と錯体安定性が両立し、ひいては半導体基板への均一な不純物拡散と、スクリーン印刷の際の優れた連続印刷性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。
(A) Polyvinyl alcohol The impurity-diffusing composition according to the embodiment of the present invention contains (A) polyvinyl alcohol (hereinafter, sometimes simply referred to as "(A) PVA"). The saponification degree of (A) polyvinyl alcohol is 20 mol% or more and less than 90 mol%. By containing (A) polyvinyl alcohol, a complex is formed with (B) impurity-diffusing component, and a uniform coating can be formed when applied. By making the saponification degree of (A) polyvinyl alcohol 20% or more, the stability of the complex with (B) impurity-diffusing component is increased, and the diffusibility and diffusion uniformity are improved. In addition, by making the saponification degree of (A) polyvinyl alcohol less than 90%, the solubility in an organic solvent is improved. From the viewpoint of improving storage stability, the saponification degree of (A) polyvinyl alcohol is preferably less than 70 mol%, more preferably less than 50 mol%. That is, by setting the degree of saponification of the polyvinyl alcohol (A) to 20 mol % or more and less than 90 mol %, it is possible to provide an impurity diffusing composition which satisfies both solubility in an organic solvent and complex stability, thereby enabling uniform diffusion of impurities into a semiconductor substrate and excellent continuous printability during screen printing.

(A)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 (A) 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 in accordance with JIS K 6726 (1994). The degree of saponification is a value measured by the back titration method, one of the methods described in the JIS.

良好な熱拡散と、組成物除去後の基板上の有機残渣抑制の点で、(A)PVAの含有量は、組成物全体100質量%中に1~20質量%であることが好ましく、5~15質量%であることがより好ましい。In terms of achieving good thermal diffusion and suppressing organic residues on the substrate after removal of the composition, the content of (A) PVA is preferably 1 to 20 mass% and more preferably 5 to 15 mass% based on 100 mass% of the total composition.

(B)不純物拡散成分
本発明の実施の形態に係る不純物拡散組成物は、(B)不純物拡散成分を含む。(B)不純物拡散成分を含むことにより、半導体基板中に不純物拡散層を形成することができる。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。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。
(B) Impurity Diffusion Component The impurity diffusion composition according to the embodiment of the present invention contains (B) an impurity diffusion component. By containing (B) the impurity diffusion component, an impurity diffusion layer can be formed in a semiconductor substrate. As the p-type impurity diffusion component, a compound containing an element of group 13 is preferable, and among them, a boron compound is preferable. As the n-type impurity diffusion component, a compound containing an element of group 15 is preferable, and among them, a phosphorus compound is preferable.

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。なかでもドーピング性の点から、(B)不純物拡散成分がホウ酸であることが好ましい。 Examples of boron compounds include boric acid, diboron trioxide, methylboronic acid, phenylboronic acid, trimethyl borate, triethyl borate, tripropyl borate, tributyl borate, trioctyl borate, triphenyl borate, etc. Among these, from the viewpoint of doping properties, it is preferable that the impurity diffusing component (B) is boric acid.

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、ポリリン酸が好ましい。Examples of phosphorus compounds include phosphorus pentoxide, phosphoric acid, polyphosphoric acid, methyl phosphate, dimethyl phosphate, trimethyl phosphate, ethyl phosphate, diethyl phosphate, triethyl phosphate, propyl phosphate, dipropyl phosphate, tripropyl phosphate, butyl phosphate, dibutyl phosphate, tributyl phosphate, phenyl phosphate, diphenyl phosphate, and triphenyl phosphate, as well as phosphoric acid esters such as methyl phosphite, dimethyl phosphite, trimethyl phosphite, ethyl phosphite, diethyl phosphite, triethyl phosphite, propyl phosphite, dipropyl phosphite, tripropyl phosphite, butyl phosphite, dibutyl phosphite, tributyl phosphite, phenyl phosphite, diphenyl phosphite, and triphenyl phosphite. Among these, phosphoric acid, phosphorus pentoxide, and polyphosphoric acid are preferred from the viewpoint of doping properties.

不純物拡散組成物中に含まれる(B)不純物拡散成分の含有量は、半導体基板に求められる抵抗値により任意に決めることができるが、組成物全体100質量%中に0.1~10質量%であることが好ましい。The content of the (B) impurity-diffusing component contained in the impurity-diffusing composition can be determined arbitrarily depending on the resistance value required for the semiconductor substrate, but it is preferable that the content be 0.1 to 10 mass % based on 100 mass % of the total composition.

また、拡散均一性の観点から、(A)PVAと(B)不純物拡散成分の質量比(A):(B)としては、1:1~20:1が好ましく、4:1~10:1がより好ましい。 In addition, from the viewpoint of diffusion uniformity, the mass ratio (A):(B) of (A) PVA to (B) impurity diffusing component is preferably 1:1 to 20:1, and more preferably 4:1 to 10:1.

(C)シロキサン
本発明の実施の形態に係る不純物拡散組成物は、(C)シロキサンを含み、(C)シロキサンが下記一般式(1)、(2)のいずれかで示される部分構造と、上記一般式(3)、(4)のいずれかで示される部分構造とをそれぞれ少なくとも1種以上含む。一般式(1)で示される部分構造と一般式(2)で示される部分構造は、混在してもよくいずれか一つでもよい。また、一般式(3)で示される部分構造と一般式(4)で示される部分構造は、混在してもよくいずれか一つでもよい。(C)シロキサンを含むことにより、不純物拡散組成物膜を緻密化させることができる。また、(B)不純物拡散成分の拡散性を向上させることができる。
(C) Siloxane The impurity-diffusing composition according to the embodiment of the present invention includes (C) siloxane, and (C) siloxane includes at least one of the partial structures represented by the following general formulas (1) and (2) and the partial structures represented by the above general formulas (3) and (4). The partial structures represented by the general formulas (1) and (2) may be mixed or may be either one. The partial structures represented by the general formulas (3) and (4) may be mixed or may be either one. By including (C) siloxane, the impurity-diffusing composition film can be densified. Also, the diffusibility of the (B) impurity-diffusing component can be improved.

不純物拡散組成物において、(A)ポリビニルアルコールと(C)シロキサンの質量比率(A):(C)が30:70~75:25であることが好ましい。(A)PVAの質量比率を30%以上とすることで拡散性が向上しやすくなり、(A)PVAの質量比率を75%以下とすることでPVA特有の糊性が抑制されやすくなるため、スクリーン印刷時の張り付きが抑制されやすくなる。In the impurity-diffusing composition, the mass ratio (A):(C) of (A) polyvinyl alcohol and (C) siloxane is preferably 30:70 to 75:25. By making the mass ratio of (A) PVA 30% or more, diffusibility is likely to be improved, and by making the mass ratio of (A) PVA 75% or less, the adhesive properties specific to PVA are likely to be suppressed, making it easier to suppress sticking during screen printing.

(C)シロキサン中に、一般式(3)、(4)のいずれかで示される部分構造がSi原子換算で25モル%以上含まれることが好ましい。これによってポリシロキサン骨格同士の架橋密度が高くなりすぎず、厚膜でもクラックがより抑制される。これにより、焼成、熱拡散工程でクラックが入りにくくなるため、不純物拡散の安定性を向上させることができる。また、不純物の熱拡散後にその不純物拡散層を他の不純物拡散剤に対するマスクとして活用することができる。マスク性を持たせるには拡散後の膜厚が大きいほうがよく、厚膜でもクラックが入りにくい本発明の不純物拡散組成物が好適に利用できる。また増粘剤等の熱分解成分が添加された組成物においても、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。(C) It is preferable that the partial structure represented by either of the general formulas (3) and (4) is contained in the siloxane at 25 mol% or more in terms of Si atoms. This prevents the crosslink density between the polysiloxane skeletons from becoming too high, and cracks are further suppressed even in a thick film. This makes it difficult for cracks to occur during the baking and thermal diffusion processes, thereby improving the stability of impurity diffusion. In addition, after thermal diffusion of the impurities, the impurity diffusion layer can be used as a mask against other impurity diffusing agents. In order to have masking properties, it is better to have a large film thickness after diffusion, and the impurity diffusion composition of the present invention, which is difficult to crack even in a thick film, can be suitably used. In addition, even in a composition to which a thermal decomposition component such as a thickener is added, it is possible to fill the voids generated by thermal decomposition due to the reflow effect of the siloxane, and a dense film with few voids can be formed. Therefore, it is less susceptible to the atmosphere during diffusion, and high masking properties against other impurities can be obtained.

一方、シロキサン中に、一般式(3)、(4)のいずれかで示される部分構造がSi原子換算で95モル%以下含まれることが好ましい。これによって拡散後の剥離残渣をなくすことが可能となる。残渣は有機物が完全に分解・揮発せずに残った炭化物であると考えられ、ドーピング性を阻害するだけでなく、後に形成する電極とのコンタクト抵抗を上昇させ、太陽電池の効率を低下させる原因となる。On the other hand, it is preferable that the siloxane contains 95 mol % or less of the partial structure represented by either general formula (3) or (4) in terms of Si atoms. This makes it possible to eliminate peeling residues after diffusion. The residues are thought to be carbides that remain after the organic matter has not been completely decomposed or volatilized, and not only do they hinder doping properties, but they also increase the contact resistance with the electrodes to be formed later, causing a decrease in the efficiency of the solar cell.

耐クラック性、マスク性、保存安定性をより向上させ、拡散雰囲気の影響を低減する観点から、(C)シロキサン中の一般式(3)、(4)のいずれかで示される部分構造の含有量は、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、一般式(3)、(4)のいずれかで示される部分構造の含有量が80モル%以下であることが好ましい。R、RおよびRがアルキル基の場合、炭素数を6以下とすることにより、残渣の発生を抑制するとともに、Rのアリール基によるリフロー効果を十分に引き出すことが可能になる。 From the viewpoint of further improving the crack resistance, masking property, and storage stability and reducing the influence of the diffusion atmosphere, the content of the partial structure represented by either of the general formulas (3) and (4) in the (C) siloxane is more preferably 35 mol% or more, and even more preferably 40 mol% or more. In addition, in order not to generate residues without being influenced by the atmosphere or film thickness, the content of the partial structure represented by either of the general formulas (3) and (4) is preferably 80 mol% or less. When R 1 , R 2 and R 4 are alkyl groups, by making the carbon number 6 or less, it is possible to suppress the generation of residues and to fully bring out the reflow effect of the aryl group of R 3 .

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、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、フェニル基、p-トリル基、m-トリル基、o-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、ナフチル基が挙げられるが、特にフェニル基、p-トリル基、m-トリル基が好ましい。 The aryl group having 6 to 15 carbon atoms in R3 may be either unsubstituted or substituted, and can be selected according to the properties of the composition. Specific examples of the aryl group having 6 to 15 carbon atoms include a phenyl group, a p-tolyl group, a m-tolyl group, an o-tolyl group, a p-hydroxyphenyl group, a p-styryl group, a p-methoxyphenyl group, and a naphthyl group, with the phenyl group, the p-tolyl group, and the m-tolyl group being particularly preferred.

、R、Rにおける炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~7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、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、組成物の特性に応じて選択できる。 The alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, the alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, the acyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, the alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and the aryl group having 6 to 15 carbon atoms in R 1, R 2, and R 4 may be either unsubstituted or substituted, and can be selected depending on the properties of the composition.

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-メトキシ-n-プロピル基、グリシジル基、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が挙げられるが、残渣の点から、炭素素4以下のメチル基、エチル基、n-プロピル基、イソプロピル基、n-ブチル基、t-ブチル基が好ましい。 Specific examples of alkyl groups having 1 to 6 carbon atoms include methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, t-butyl, n-hexyl, trifluoromethyl, 3,3,3-trifluoropropyl, 3-methoxy-n-propyl, glycidyl, 3-glycidoxypropyl, 3-aminopropyl, 3-mercaptopropyl, and 3-isocyanatopropyl groups, but from the standpoint of residues, methyl, ethyl, n-propyl, isopropyl, n-butyl, and t-butyl groups having 4 or fewer carbon atoms are preferred.

炭素数1~7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、イソプロポキシ基、n-ブトキシ基、t-ブトキシ基が挙げられる。 Specific examples of alkoxy groups having 1 to 7 carbon atoms include methoxy groups, ethoxy groups, n-propoxy groups, isopropoxy groups, n-butoxy groups, and t-butoxy groups.

炭素数2~10のアルケニル基の具体例としては、ビニル基、1-プロペニル基、1-ブテニル基、2-メチル-1-プロペニル基、1,3-ブタンジエニル基、3-メトキシ-1-プロペニル基、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が挙げられるが、残渣の点から、炭素数4以下のビニル基、1-プロペニル基、1-ブテニル基、2-メチル-1-プロペニル基、1,3-ブタンジエニル基、3-メトキシ-1-プロペニル基が特に好ましい。 Specific examples of alkenyl groups having 2 to 10 carbon atoms include vinyl groups, 1-propenyl groups, 1-butenyl groups, 2-methyl-1-propenyl groups, 1,3-butadienyl groups, 3-methoxy-1-propenyl groups, 3-acryloxypropyl groups, and 3-methacryloxypropyl groups. From the standpoint of residues, however, vinyl groups having 4 or less carbon atoms, 1-propenyl groups, 1-butenyl groups, 2-methyl-1-propenyl groups, 1,3-butadienyl groups, and 3-methoxy-1-propenyl groups are particularly preferred.

炭素数1~6のアシルオキシ基の具体例としては、アセトキシ基、プロピオニルオキシ基、アクリロイルオキシ基、ベンゾイルオキシ基が挙げられる。 Specific examples of acyloxy groups having 1 to 6 carbon atoms include acetoxy groups, propionyloxy groups, acryloyloxy groups, and benzoyloxy groups.

炭素数6~15のアリール基の具体例としては、Rにおけるものと同じものが挙げられる。 Specific examples of the aryl group having 6 to 15 carbon atoms include the same as those for R3 .

より緻密かつ耐クラック性の高い膜を形成するために、RおよびRが水酸基、炭素数1~6のアルコキシ基、炭素数1~6のアシルオキシ基のいずれかを表し、Rが炭素数1~4のアルキル基または炭素数2~4のアルケニル基を表すことが好ましい。すなわち、ポリシロキサンの構成ユニットがすべて3官能性のオルガノシランからなることが好ましい。 In order to form a denser and more crack-resistant film, it is preferable that R 2 and R 4 represent any one of a hydroxyl group, an alkoxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an acyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, and R 1 represents an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or an alkenyl group having 2 to 4 carbon atoms. In other words, it is preferable that all of the constituent units of the polysiloxane are made of trifunctional organosilanes.

また、(C)シロキサンの20%熱分解温度が550℃以上であることが好ましい。これにより、(C)シロキサン以外の有機成分を熱分解して完全に除去した後で、(C)シロキサンによるリフロー効果が得られるので、より緻密で残渣の少ない膜が得られる。ここで、20%熱分解温度とは、(C)シロキサンの重量が熱分解により20%減少する温度である。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。 It is also preferable that the 20% thermal decomposition temperature of (C) siloxane is 550°C or higher. This allows the reflow effect of (C) siloxane to be obtained after organic components other than (C) siloxane are completely removed by thermal decomposition, resulting in a denser film with less residue. Here, the 20% thermal decomposition temperature is the temperature at which the weight of (C) siloxane decreases by 20% due to thermal decomposition. The thermal decomposition temperature can be measured using a thermogravimetric analyzer (TGA) or the like.

一般式(3)、(4)のユニットの原料とな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、ジフェニルジメトキシシラン、メチル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が好ましく用いられる。中でも、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-メトキシフェニルトリメトキシシランが特に好ましい。 Specific examples of organosilanes that are used as raw materials for the units of general formulas (3) and (4) include phenyltrimethoxysilane, phenyltriethoxysilane, p-hydroxyphenyltrimethoxysilane, p-tolyltrimethoxysilane, p-styryltrimethoxysilane, p-methoxyphenyltrimethoxysilane, diphenyldimethoxysilane, methylphenyldimethoxysilane, 1-naphthyltrimethoxysilane, 2-naphthyltrimethoxysilane, 1-naphthyltriethoxysilane, and 2-naphthyltriethoxysilane. Among these, phenyltrimethoxysilane, p-tolyltrimethoxysilane, and p-methoxyphenyltrimethoxysilane are particularly preferred.

一般式(1)、(2)のユニットの原料とな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、グリシジルトリメトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、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-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、膜の緻密性、耐クラック性、残渣および硬化速度の点から3官能性シランが好ましく用いられる。 Specific examples of organosilanes that can be used as raw materials for the units of general formulas (1) and (2) include tetrafunctional silanes such as tetramethoxysilane, tetraethoxysilane, and tetraacetoxysilane, methyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, methyltriisopropoxysilane, methyltri-n-butoxysilane, ethyltrimethoxysilane, ethyltriethoxysilane, ethyltriisopropoxysilane, ethyltri-n-butoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, n-butyltrimethoxysilane, and n-butyltriethoxysilane. Examples of the organosilanes include trifunctional silanes such as xysilane, glycidyltrimethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, trifluoromethyltrimethoxysilane, trifluoromethyltriethoxysilane, 3,3,3-trifluoropropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltrimethoxysilane, 3-aminopropyltriethoxysilane, and 3-mercaptopropyltrimethoxysilane, and bifunctional silanes such as dimethyldimethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, dimethyldiacetoxysilane, and di(n-butyl)dimethoxysilane. These organosilanes may be used alone or in combination of two or more. Among these organosilanes, trifunctional silanes are preferably used in terms of the denseness, crack resistance, residue, and curing speed of the film.

(C)シロキサンは、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。(C) Siloxane can be obtained, for example, by hydrolyzing an organosilane compound and then condensing the hydrolyzate in the presence of a solvent or without a solvent. Various conditions for the hydrolysis reaction, such as acid concentration, reaction temperature, and reaction time, can be set appropriately taking into consideration the reaction scale, size and shape of the reaction vessel, etc., but for example, it is preferable to add an acid catalyst and water to the organosilane compound in a solvent 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, it is possible to suppress a rapid reaction. 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。本発明の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。The hydrolysis reaction is preferably carried out in the presence of an acid catalyst. Examples of the acid catalyst include inorganic hydrogen halide acids such as hydrochloric acid, hydrobromic acid, and hydroiodic acid, other inorganic acids such as sulfuric acid, nitric acid, phosphoric acid, hexafluorophosphoric acid, hexafluoroantimonic acid, boric acid, tetrafluoroboric acid, and chromic acid, sulfonic acids such as methanesulfonic acid, ethanesulfonic acid, benzenesulfonic acid, p-toluenesulfonic acid, and trifluoromethanesulfonic acid, and carboxylic acids such as acetic acid, citric acid, formic acid, gluconic acid, lactic acid, oxalic acid, tartaric acid, pyruvic acid, citric acid, succinic acid, fumaric acid, and malic acid. From the viewpoint of doping, the acid catalyst of the present invention preferably contains as few atoms as possible other than silicon, hydrogen, carbon, oxygen, nitrogen, and phosphorus, and it is preferable to use an acid catalyst based on phosphoric acid, formic acid, acetic acid, or carboxylic acid.

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重量部に対して、好ましくは0.1重量部~5重量部である。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 preferred content of the acid catalyst is preferably 0.1 to 5 parts by weight per 100 parts by weight of the total organosilane compounds used in the hydrolysis reaction. By setting the amount of the acid catalyst within the above range, the hydrolysis reaction can be easily controlled so that it proceeds as necessary 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、ジエチレングリコールメチルエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、エチレングリコールモノメチルエーテルアセテート、乳酸メチル、乳酸エチル、ジアセトンアルコール、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-3-メチル-1-ブタノール、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-n-ブチルエーテル、γ-ブチロラクトン、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート、ブチルジグリコールアセテート、アセト酢酸エチル、N-メチル-2-ピロリドン、N、N-ジメチルイミダゾリジノン、ジプロピレングリコールメチルエーテルアセテート、1,3-ブチレングリコールジアセテート、ジイソブチルケトン、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-ブチルエーテルなどを挙げることができる。これらのほか、国際公開第2015/002132号段落47に記載されているものを挙げることができる。The solvent used in the hydrolysis reaction of the organosilane compound and the condensation reaction of the hydrolyzate is not particularly limited and can be appropriately selected taking into consideration the stability, wettability, volatility, etc. of the resin composition. In addition, two or more types of solvents may be combined, or the reaction may be carried out without a solvent. Specific examples of the solvent include diethylene glycol methyl ethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether acetate, ethylene glycol monomethyl ether acetate, methyl lactate, ethyl lactate, diacetone alcohol, propylene glycol monomethyl ether acetate, 3-methoxy-3-methyl-1-butanol, dipropylene glycol monomethyl ether, dipropylene glycol-n-butyl ether, γ-butyrolactone, diethylene glycol monoethyl ether acetate, butyl diglycol acetate, ethyl acetoacetate, N-methyl-2-pyrrolidone, N,N-dimethylimidazolidinone, dipropylene glycol methyl ether acetate, 1,3-butylene glycol diacetate, diisobutyl ketone, propylene glycol t-butyl ether, propylene glycol n-butyl ether, etc. In addition to these, those described in paragraph 47 of International Publication No. 2015/002132 can be mentioned.

良好な熱拡散と、組成物除去後の基板上の有機残渣抑制の点で、(C)ポリシロキサンの含有量は、組成物全体100質量%中に1~30質量%であることが好ましく、5~15質量%であることがより好ましい。In terms of achieving good thermal diffusion and suppressing organic residues on the substrate after removal of the composition, the content of (C) polysiloxane is preferably 1 to 30 mass% and more preferably 5 to 15 mass% based on 100 mass% of the total composition.

(D)溶媒
本発明の実施の形態に係る不純物拡散組成物は、さらに(D)溶媒を含むことが好ましい。(D)溶媒の含有量は、組成物全体100質量%中に10~90質量%であることが好ましく、50~80質量%であることがより好ましい。
The impurity-diffusing composition according to the embodiment of the present invention preferably further contains a solvent (D). The content of the solvent (D) is preferably 10 to 90 mass %, and more preferably 50 to 80 mass %, based on 100 mass % of the entire composition.

(D)溶媒は特に制限なく用いることができるが、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℃以上の溶媒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できる。(D) The solvent can be used without any particular restrictions, but from the viewpoint of further improving printability when using a screen printing method, a spin-coat printing method, or the like, a solvent with a boiling point of 100°C or higher is preferable. If the boiling point is 100°C or higher, for example, when the impurity-diffusing composition is printed on a printing plate used in a screen printing method, the impurity-diffusing composition can be prevented from drying and adhering on the printing plate.

沸点が100℃以上の溶媒の含有量は、溶媒の全量に対して20重量%以上であることが好ましい。沸点100℃以上の溶媒としては、水(沸点100℃)、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 more is preferably 20% by weight or more based on the total amount of the solvent. Examples of solvents having a boiling point of 100°C or more include water (boiling point 100°C), 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 (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 Examples of the propylene glycol methyl ether acetate include butyl diglycol 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), diisobutyl ketone (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), diethylene glycol monobutyl ether (boiling point 171°C), and diethylene glycol monobutyl ether acetate (boiling point 245°C).

また、(D)溶媒はラクタム系溶媒または環状エステル系溶媒を含有することが好ましい。ラクタム系溶媒または環状エステル系溶媒を含有することにより、不純物拡散組成物の粘度上昇を抑制しやすくなり、また、(A)PVAを効率よく溶解しやすくなる。また、ラクタム系溶媒または環状エステル系溶媒が含まれることで、(A)PVAと(B)不純物拡散成分の錯体の安定性がより向上する。その結果、既に錯体を形成した(A)PVAと(B)不純物拡散成分がさらに反応して3次元的な錯体を形成するといった事象が抑制されやすくなり、不純物拡散組成物の経時的な増粘や、増粘に起因するゲル状異物の発生が抑制されやすくなる。これにより、不純物拡散組成物を用いて塗布を行うと塗布膜厚が均一となりやすく、その後の不純物拡散工程においても均一な不純物拡散が得られやすい。 In addition, it is preferable that the (D) solvent contains a lactam solvent or a cyclic ester solvent. By containing a lactam solvent or a cyclic ester solvent, it becomes easier to suppress the increase in viscosity of the impurity diffusion composition, and it also becomes easier to efficiently dissolve the (A) PVA. In addition, by containing a lactam solvent or a cyclic ester solvent, the stability of the complex of the (A) PVA and the (B) impurity diffusion component is further improved. As a result, it becomes easier to suppress the phenomenon that the (A) PVA and the (B) impurity diffusion component that have already formed a complex further react to form a three-dimensional complex, and it becomes easier to suppress the thickening of the impurity diffusion composition over time and the generation of gel-like foreign matter due to the thickening. As a result, when the impurity diffusion composition is used for coating, the coating film thickness tends to be uniform, and uniform impurity diffusion is also easily obtained in the subsequent impurity diffusion process.

ラクタム系溶媒としては、N-メチル-2-ピロリドン等を挙げることができる。環状エステル系溶媒としては、β-プロピオラクトン、β-ブチロラクトン、γ-ブチロラクトン、γ-バレロラクトン、δ-バレロラクトン、γ-カプロラクトン、ε-カプロラクトン、γ-オクタラクトン、γ-ノナラクトン、γ-デカノラクトン、δ-デカノラクトン、γ-ウンデカラクトン、δ-ウンデカラクトン、ω-ウンデカラクトン、ω-ペンタデカラクトン等を挙げることができる。これらは単独、または2種以上の混合溶媒として使用することができる。Examples of lactam solvents include N-methyl-2-pyrrolidone. Examples of cyclic ester solvents include β-propiolactone, β-butyrolactone, γ-butyrolactone, γ-valerolactone, δ-valerolactone, γ-caprolactone, ε-caprolactone, γ-octalactone, γ-nonalactone, γ-decanolactone, δ-decanolactone, γ-undecalactone, δ-undecalactone, ω-undecalactone, ω-pentadecalactone, etc. These can be used alone or as a mixed solvent of two or more kinds.

不純物拡散組成物中に含まれるラクタム系溶媒または環状エステル系溶媒の含有量は、不純物拡散組成物中の粘度の上昇をより効果的に抑制する点で、当該不純物拡散組成物中に含まれる溶媒中の20質量%以上であることが好ましく、50質量%以上であることがさらに好ましい。含有量の上限は、特に限定されないが、90質量%以下が好ましく、80質量%以下がより好ましい。なお、不純物拡散組成物がラクタム系溶媒と環状エステル系溶媒とを両方含む場合の含有量は、両者の合計含有量を表す。The content of the lactam solvent or cyclic ester solvent contained in the impurity-diffusing composition is preferably 20% by mass or more, more preferably 50% by mass or more, of the solvent contained in the impurity-diffusing composition in order to more effectively suppress an increase in viscosity in the impurity-diffusing composition. The upper limit of the content is not particularly limited, but is preferably 90% by mass or less, more preferably 80% by mass or less. Note that when the impurity-diffusing composition contains both a lactam solvent and a cyclic ester solvent, the content represents the total content of both.

また、(A)PVAは水溶液としても溶解できるため、(D)溶媒は水を含有してもよい。(D)溶媒が水を含有する場合、溶液の保存安定性、スクリーン連続印刷性、拡散性の観点から、(D)溶媒中の水の含有量は0.1~10質量%であることが好ましく、0.1~5質量%であることがさらに好ましい。In addition, since (A) PVA can also be dissolved as an aqueous solution, (D) solvent may contain water. When (D) solvent contains water, from the viewpoints of storage stability, continuous screen printability, and diffusibility of the solution, the water content in (D) solvent is preferably 0.1 to 10% by mass, and more preferably 0.1 to 5% by mass.

(E)チクソ剤
本発明の実施の形態に係る不純物拡散組成物は、スクリーン印刷性の点から、さらに(E)チクソ剤を含有することが好ましい。ここで、チクソ剤とは、不純物拡散組成物にチクソ性を付与する化合物を表す。また、チクソ性を付与するとは、低せん断応力時の粘度(η)と高せん断応力時の粘度(η)の比(η/η)を大きくすることである。(E)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より高めることができる。それは以下のような理由による。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。
(E) Thixotropic Agent The impurity diffusion composition according to the embodiment of the present invention preferably further contains (E) a thixotropic agent from the viewpoint of screen printability. Here, the thixotropic agent refers to a compound that imparts thixotropy to the impurity diffusion composition. Moreover, imparting thixotropy means increasing the ratio (η 12 ) of the viscosity at low shear stress (η 1 ) to the viscosity at high shear stress (η 2 ). By containing (E) a thixotropic agent, the pattern accuracy of screen printing can be further improved. This is for the following reasons. The impurity diffusion composition containing a thixotropic agent has a low viscosity at high shear stress, so that clogging of the screen is unlikely to occur during screen printing, and a high viscosity at low shear stress, so that bleeding immediately after printing and thickening of the pattern line width are unlikely to occur.

(E)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、酸化ケイ素の微粒子(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。組成物中の他成分との相溶性や残渣低減の点から、(E)チクソ剤が酸化ケイ素の微粒子であることが特に好ましい。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、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。 (E) Specific examples of thixotropic agents include cellulose, cellulose derivatives, sodium alginate, xanthan gum polysaccharides, gellan gum polysaccharides, guar gum polysaccharides, carrageenan polysaccharides, locust bean gum polysaccharides, carboxyvinyl polymers, hydrogenated castor oil, hydrogenated castor oil and fatty acid amide wax, special fatty acids, polyethylene oxide, mixtures of polyethylene oxide and amide, fatty acid polycarboxylic acids, phosphate ester surfactants, salts of long-chain polyaminoamide and phosphoric acid, special modified polyamides, bentonite, montmorillonite, magnesian montmorillonite, ferromagnesian montmorillonite, beidellite, aluminous beidellite, saponite, aluminous saponite, laponite, aluminum silicate, magnesium aluminum silicate, organic hectorite, fine particles of silicon oxide (fine silicon oxide particles), colloidal alumina, and calcium carbonate. From the viewpoint of compatibility with other components in the composition and reduction of residue, it is particularly preferable that the thixotropic agent (E) is a fine particle of silicon oxide. The thixotropic agent can be used alone, but it is also possible to combine two or more kinds of thixotropic agents. It is more preferable to use it in combination with a thickener, and a higher effect can be obtained.

微粒子のサイズとしては、数平均粒子径が5nm以上500nm以下であることが好ましい。前記範囲にすることで、適度な分子間相互作用が得られ、高いチクソ性を付与することが可能となる。微粒子のサイズは、数平均粒子径が7nm以上100nm以下が好ましく、10nm以上30nm以下であることが最も好ましい。The size of the microparticles is preferably a number average particle diameter of 5 nm or more and 500 nm or less. By setting the size in this range, it is possible to obtain moderate intermolecular interactions and impart high thixotropy. The size of the microparticles is preferably a number average particle diameter of 7 nm or more and 100 nm or less, and most preferably 10 nm or more and 30 nm or less.

本発明における微粒子のサイズは、透過型電子顕微鏡での観察により測定される。ランダムに選択した10個の粒子の長径を測定し、その平均を数平均粒子径とする。The size of the microparticles in the present invention is measured by observation with a transmission electron microscope. The major axis of 10 randomly selected particles is measured, and the average is taken as the number average particle size.

本発明の実施の形態に係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、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。 There is no limit to the viscosity of the impurity diffusion composition according to the embodiment of the present invention, and it can be changed as appropriate depending on the printing method and film thickness. For example, in the case of a screen printing method, which is one of the preferred printing forms, the viscosity of the diffusion composition is preferably 5,000 mPa·s or more. This is because bleeding of the printed pattern can be suppressed and a good pattern can be obtained. A more preferred viscosity is 10,000 mPa·s or more. There is no particular upper limit, but from the viewpoint of storage stability and handling, a viscosity of 100,000 mPa·s or less is preferable.

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。Here, when the viscosity is less than 1,000 mPa·s, it is the value measured at 20 rpm using an E-type digital viscometer in accordance with JIS Z 8803 (1991) "Solution viscosity -- Measurement method", and when the viscosity is 1,000 mPa·s or more, it is the value measured at 20 rpm using a B-type digital viscometer in accordance with JIS Z 8803 (1991) "Solution viscosity -- Measurement method".

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(η)の比(η/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 thixotropy can be determined from the ratio of viscosities at different rotational speeds obtained by the above-mentioned viscosity measurement method. In the present invention, the thixotropy is defined as the ratio ( η2 / η20 ) of the viscosity at a rotational speed of 20 rpm ( η20 ) to the viscosity at a rotational speed of 2 rpm (η2). In order to form a pattern with good accuracy by screen printing, the thixotropy is preferably 2 or more, and more preferably 3 or more.

(F)カルボン酸
本発明の実施の形態に係る不純物拡散組成物は、組成物のpHを調整する観点から、さらに(F)カルボン酸を含むことが好ましい。カルボン酸としては、蟻酸、酢酸、シュウ酸などが挙げられる。中でも、(F)カルボン酸が蟻酸であることがより好ましい。pH調整効果の観点より、(F)カルボン酸の含有量は組成物全体中に0.01~0.1質量%であることが好ましい。
(F) Carboxylic Acid From the viewpoint of adjusting the pH of the composition, the impurity-diffusing composition according to the embodiment of the present invention preferably further contains (F) a carboxylic acid. Examples of the carboxylic acid include formic acid, acetic acid, and oxalic acid. Among them, it is more preferable that the (F) carboxylic acid is formic acid. From the viewpoint of the pH adjusting effect, the content of the (F) carboxylic acid is preferably 0.01 to 0.1 mass % in the entire composition.

(G)界面活性剤
本発明の実施の形態に係る不純物拡散組成物は、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、より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。界面活性剤の含有量は、含有する場合、不純物拡散組成物中0.0001~1重量%とするのが好ましい。
(G) Surfactant The impurity-diffusing composition according to the embodiment of the present invention may contain a surfactant. By containing a surfactant, coating unevenness is improved and a more uniform coating film can be obtained. As the surfactant, a fluorine-based surfactant or a silicone-based surfactant is preferably used. When the surfactant is contained, the content of the surfactant in the impurity-diffusing composition is preferably 0.0001 to 1% by weight.

(H)増粘剤
本発明の実施の形態に係る不純物拡散組成物は、増粘剤を含有しても良い。これにより、粘度調整を行うことができる。また、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。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。増粘剤は、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、アクリル酸エステル系樹脂であることが好ましく、中でも、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、アクリル酸エステル系樹脂であることが好ましい。保存安定性の点から、増粘剤がアクリル酸エステル系樹脂であることが特に好ましい。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。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。
(H) Thickener The impurity diffusion composition according to the embodiment of the present invention may contain a thickener. This allows viscosity adjustment. In addition, the composition can be applied in a more precise pattern by a printing method such as screen printing. In terms of dense film formation and residue reduction, the thickener preferably has a 90% thermal decomposition temperature of 400° C. or less. The thickener is preferably polyethylene glycol, polyethylene oxide, polypropylene glycol, polypropylene oxide, or an acrylic acid ester resin, and among these, polyethylene oxide, polypropylene oxide, or an acrylic acid ester resin is preferable. In terms of storage stability, the thickener is particularly preferably an acrylic acid ester resin. Here, the 90% thermal decomposition temperature is the temperature at which the weight of the thickener is reduced by 90% due to thermal decomposition. The thermal decomposition temperature can be measured using a thermogravimetric analyzer (TGA) or the like.

これら増粘剤の含有量は、不純物拡散組成物中に3重量%以上20重量%以下であることが好ましい。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やすくなると同時に、より緻密な膜形成が可能になる。The content of these thickeners in the impurity diffusion composition is preferably 3% by weight or more and 20% by weight or less. This range makes it easier to obtain a sufficient viscosity adjustment effect and also enables the formation of a denser film.

(pH)
本発明の実施の形態に係る不純物拡散組成物は、pHが4.0~6.5であることが好ましい。この範囲においては、(A)PVAと(B)不純物拡散成分との錯体がより安定化する。また、組成物をある程度の期間保存した後に拡散用途に供しても、不純物拡散濃度の基板面内均一性が良好に保たれる。
(pH)
The impurity-diffusing composition according to the embodiment of the present invention preferably has a pH of 4.0 to 6.5. In this range, the complex of (A) PVA and (B) impurity-diffusing component is more stabilized. Furthermore, even if the composition is used for diffusion after being stored for a certain period of time, the uniformity of the impurity diffusion concentration within the substrate surface is well maintained.

pHの調整方法としては、組成物に酸、塩基を添加する方法や、後述するようにイオン交換樹脂による不純物低減時に調整する方法などがあるが、これらに限定されない。Methods for adjusting the pH include, but are not limited to, adding an acid or base to the composition, or adjusting the pH when reducing impurities using an ion exchange resin as described below.

酸としては、塩酸、硫酸、硝酸などの無機酸や、上記(F)カルボン酸をはじめとする有機酸が好ましい。 Preferred acids include inorganic acids such as hydrochloric acid, sulfuric acid, and nitric acid, and organic acids such as the above-mentioned (F) carboxylic acid.

塩基としては、金属元素やハロゲンが含まれていない点から、有機アミンが好ましい。 As a base, an organic amine is preferred because it does not contain metal elements or halogens.

特に、保存安定性がより向上するという観点から、有機アミンの添加と蟻酸、硫酸、硝酸、酢酸またはシュウ酸の添加を組み合わせる方法や、有機アミンの添加とイオン交換樹脂による調整を組み合わせる方法が好ましい。In particular, from the viewpoint of further improving storage stability, a method that combines the addition of an organic amine with the addition of formic acid, sulfuric acid, nitric acid, acetic acid or oxalic acid, or a method that combines the addition of an organic amine with adjustment using an ion exchange resin is preferred.

有機アミンとしては芳香族アミン、脂肪族アミンなどが上げられるが、塩基性が高く、より少量添加で効果のある点から、脂肪族アミンが好ましい。組成物の他成分との副反応抑制の観点からより好ましくは3級アミンである。 Organic amines include aromatic amines and aliphatic amines, but aliphatic amines are preferred because they are highly basic and effective when added in smaller amounts. Tertiary amines are more preferred from the viewpoint of suppressing side reactions with other components of the composition.

脂肪族3級アミンの具体例としては、トリメチルアミン、トリエチルアミン、トリイソプロピルアミン、トリイソプロパノールアミン、トリエタノールアミン、ピリジン、ピペラジン、ピペリジン、ピロリジン、エチルピペリジン、ピペリジンエタノールなどが挙げられるが、これらに限定されない。好ましくはピペラジン、ピペリジン、ピロリジン、エチルピペリジン、ピペリジンエタノールなどの脂肪族環状3級アミンである。 Specific examples of aliphatic tertiary amines include, but are not limited to, trimethylamine, triethylamine, triisopropylamine, triisopropanolamine, triethanolamine, pyridine, piperazine, piperidine, pyrrolidine, ethylpiperidine, piperidineethanol, etc. Preferred are aliphatic cyclic tertiary amines such as piperazine, piperidine, pyrrolidine, ethylpiperidine, and piperidineethanol.

有機アミンの含有量として好ましいのは、組成物全体の0.01~2質量%である。より好ましくは組成物全体の0.02~0.5質量%、さらに好ましくは組成物全体の0.03~0.1質量%である。The content of the organic amine is preferably 0.01 to 2% by mass of the entire composition. More preferably, it is 0.02 to 0.5% by mass of the entire composition, and even more preferably, it is 0.03 to 0.1% by mass of the entire composition.

本発明におけるpHは、pHメーター(LAQUA F-71、堀場製作所製)を用いて測定される値である。pHの校正は、JIS Z 8802(2011)「pH測定方法」に定められているうち、下記の5種類の標準液(pH2、4、7、9、12)を用いて行う。
○pH2標準液(しゅう酸塩)
0.05mol/L 四しゅう酸カリウム水溶液
○pH4標準液(フタル酸塩)
0.05mol/L フタル酸水素カリウム水溶液
○pH7標準液(中性りん酸塩:下記2水溶液の混合液)
0.025mol/L リン酸二水素カリウム水溶液
0.025mol/L リン酸水素二ナトリウム水溶液
○pH9標準液(ほう酸塩)
0.01mol/L 四ホウ酸ナトリウム(ホウ砂)水溶液
○pH12標準液
飽和水酸化カルシウム水溶液。
The pH in the present invention is a value measured using a pH meter (LAQUA F-71, manufactured by Horiba, Ltd.). The pH is calibrated using the following five types of standard solutions (pH 2, 4, 7, 9, 12) as specified in JIS Z 8802 (2011) "pH measurement method".
pH 2 standard solution (oxalate)
0.05 mol/L potassium tetraoxalate aqueous solution pH 4 standard solution (phthalate)
0.05 mol/L potassium hydrogen phthalate aqueous solution pH 7 standard solution (neutral phosphate: mixture of the following two aqueous solutions)
0.025mol/L Potassium dihydrogen phosphate aqueous solution 0.025mol/L Disodium hydrogen phosphate aqueous solution ○pH 9 standard solution (borate)
0.01 mol/L sodium tetraborate (borax) solution pH 12 standard solution saturated calcium hydroxide solution.

本発明の実施の形態に係る不純物拡散組成物は、ナトリウム(Na)の量が0.05ppm以下であることが好ましい。Naの低減方法としては、組成物の各構成物を、再結晶、蒸留、カラム分別、イオン交換等で高純度化する方法が用いられるが、イオン交換樹脂を用いた方法が好ましい。The impurity diffusion composition according to the embodiment of the present invention preferably has an amount of sodium (Na) of 0.05 ppm or less. As a method for reducing Na, methods of purifying each component of the composition by recrystallization, distillation, column fractionation, ion exchange, etc. are used, but a method using an ion exchange resin is preferred.

イオン交換については、(A)~(C)の成分を含む組成物全体、または、(A)~(C)の成分のうち少なくとも1つを、イオン交換樹脂によってイオン交換処理する方法が上げられる。Naは製造工程の過程で混入する場合があるため、(A)~(C)の成分を含む組成物全体の状態で、最後にイオン交換を行うのが最も好ましい。具体的な方法としては、陽イオン交換樹脂を充填したカラムに不純物拡散組成物を通して行う、不純物拡散組成物の液中に陽イオン交換樹脂を添加して攪拌し、イオン交換後にイオン交換樹脂を除去するなどがあるが、これらに限定されない。Ion exchange can be performed by subjecting the entire composition containing components (A) to (C) or at least one of components (A) to (C) to an ion exchange treatment using an ion exchange resin. Because Na may be mixed in during the manufacturing process, it is most preferable to perform ion exchange at the end of the entire composition containing components (A) to (C). Specific methods include, but are not limited to, passing the impurity-diffusing composition through a column packed with cation exchange resin, adding cation exchange resin to a liquid of the impurity-diffusing composition and stirring, and removing the ion exchange resin after ion exchange.

特に、陽イオン交換樹脂を用いた場合、イオン交換後の不純物拡散組成物のpHは7未満となるため、不純物低減と同時に目的のpHに調整することが可能である。In particular, when a cation exchange resin is used, the pH of the impurity diffusion composition after ion exchange is less than 7, making it possible to reduce impurities and adjust the pH to the desired level at the same time.

pHの値を4.0~6.5に調整するためのイオン交換処理方法として、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂とを組み合わせてイオン交換処理を行う方法が好ましい。組み合わせの方法としては、陽イオン交換樹脂と陰イオン交換樹脂を適宜混合してカラムに充填し、不純物拡散組成物を通す方法や、陽イオン交換樹脂を充填したカラムと陰イオン交換樹脂を充填したカラムに連続して通す方法などがあるが、これらに限定されない。As an ion exchange treatment method for adjusting the pH value to 4.0 to 6.5, a method of performing ion exchange treatment using a combination of cation exchange resin and anion exchange resin is preferable. Examples of combination methods include, but are not limited to, a method of appropriately mixing cation exchange resin and anion exchange resin, filling a column with the mixture, and passing the impurity diffusion composition through a column filled with a cation exchange resin and a column filled with an anion exchange resin.

(固形分濃度)
本発明の実施の形態に係る不純物拡散組成物は、固形分濃度としては特に制限はないが、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、マスク性を得にくい場合がある。また、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。
(Solid content concentration)
The solid content of the impurity diffusion composition according to the embodiment of the present invention is not particularly limited, but is preferably in the range of 1% by mass or more and 90% by mass or less. If the solid content is lower than this range, the coating film thickness becomes too thin and it may be difficult to obtain the desired doping property and masking property. If the solid content is higher than this range, the storage stability may decrease.

<半導体素子の製造方法>
本発明の半導体素子の製造方法の第1の実施形態は、半導体基板に本発明の不純物拡散組成物を塗布して不純拡散組成物膜を形成する工程と、前記不純物拡散組成物膜から不純物を拡散させて半導体基板に不純物拡散層を形成する工程を含む。
<Method of Manufacturing Semiconductor Element>
A first embodiment of a method for manufacturing a semiconductor device of the present invention includes a step of applying the impurity diffusion composition of the present invention to a semiconductor substrate to form an impurity diffusion composition film, and a step of diffusing impurities from the impurity diffusion composition film to form an impurity diffusion layer on the semiconductor substrate.

また、本発明の半導体素子の製造方法の第2の実施形態は、半導体基板にn型不純物拡散組成物を塗布し、n型不純物拡散組成物膜を形成する工程と、p型不純物拡散組成物である本発明の不純物拡散組成物を塗布して不純物拡散組成物膜を形成する工程と、当該半導体基板を加熱することにより、n型不純物拡散層とp型不純物拡散層を同時に形成する工程を含む。In addition, a second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor element of the present invention includes a step of applying an n-type impurity diffusion composition to a semiconductor substrate to form an n-type impurity diffusion composition film, a step of applying the impurity diffusion composition of the present invention, which is a p-type impurity diffusion composition, to form an impurity diffusion composition film, and a step of simultaneously forming an n-type impurity diffusion layer and a p-type impurity diffusion layer by heating the semiconductor substrate.

また、本発明の半導体素子の製造方法の第3の実施形態は、半導体基板の一方の面にp型不純物拡散組成物である本発明の不純物拡散組成物を塗布してp型不純物拡散組成物膜を形成する工程と、前記半導体基板のもう一方の面に、n型不純物拡散組成物を塗布し、n型不純物拡散組成膜を形成する工程と、当該半導体基板を加熱することにより、p型不純物拡散層とn型不純物拡散層を同時に形成する工程を含む。In addition, a third embodiment of the method for manufacturing a semiconductor element of the present invention includes a step of applying the impurity diffusion composition of the present invention, which is a p-type impurity diffusion composition, to one surface of a semiconductor substrate to form a p-type impurity diffusion composition film, a step of applying an n-type impurity diffusion composition to the other surface of the semiconductor substrate to form an n-type impurity diffusion composition film, and a step of simultaneously forming a p-type impurity diffusion layer and an n-type impurity diffusion layer by heating the semiconductor substrate.

また、本発明の半導体素子の製造方法の第4の実施形態は、半導体基板の一方の面にp型不純物拡散組成物である本発明の不純物拡散組成物を部分的に塗布して第一のp型不純物拡散組成物膜を形成する工程と、前記第一のp型不純物拡散組成物膜が形成されていない部分に第二のp型不純物拡散組成物を塗布して低濃度のp型不純物拡散組成物膜を形成する工程と、前記半導体基板のもう一方の面に、n型不純物拡散組成物を塗布し、n型不純物拡散組成膜を形成する工程と、当該半導体基板を加熱することにより、高濃度のp型不純物拡散層、低濃度のp型不純物拡散層、n型不純物拡散層を同時に形成する工程を含む。In addition, a fourth embodiment of the method for manufacturing a semiconductor element of the present invention includes a step of partially applying the impurity diffusion composition of the present invention, which is a p-type impurity diffusion composition, to one surface of a semiconductor substrate to form a first p-type impurity diffusion composition film, a step of applying a second p-type impurity diffusion composition to the portion where the first p-type impurity diffusion composition film is not formed to form a low-concentration p-type impurity diffusion composition film, a step of applying an n-type impurity diffusion composition to the other surface of the semiconductor substrate to form an n-type impurity diffusion composition film, and a step of simultaneously forming a high-concentration p-type impurity diffusion layer, a low-concentration p-type impurity diffusion layer, and an n-type impurity diffusion layer by heating the semiconductor substrate.

また、本発明の半導体素子の製造方法の第5の実施形態は、複数の半導体基板を用いた半導体素子の製造方法であって、下記(a)~(c)の工程を含み、(b)及び(c)の工程において、二枚一組の半導体基板を、各々の第一導電型の不純物拡散組成物膜が形成された面が互いに向い合せになるように配置する。
(a)各半導体基板の一方の面に本発明の不純物拡散組成物を塗布して第一導電型の不純物拡散組成物膜を形成する工程。
(b)前記第一導電型の不純物拡散組成物膜が形成された半導体基板を加熱して、前記半導体基板へ前記第一導電型の不純物を拡散して、第一導電型の不純物拡散層を形成する工程。
(c)第二導電型の不純物を含むガスを有する雰囲気下で前記半導体基板を加熱して、前記半導体基板の他方の面に第二導電型の不純物を拡散して、第二導電型の不純物拡散層を形成する工程。
A fifth embodiment of the method for manufacturing a semiconductor element of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor element using a plurality of semiconductor substrates, and includes the following steps (a) to (c). In steps (b) and (c), a pair of semiconductor substrates are arranged such that the surfaces on which the first conductivity type impurity diffusion composition film is formed face each other.
(a) A step of applying the impurity diffusion composition of the present invention to one surface of each semiconductor substrate to form an impurity diffusion composition film of a first conductivity type.
(b) A step of heating the semiconductor substrate on which the first conductivity type impurity diffusion composition film is formed, thereby diffusing the first conductivity type impurity into the semiconductor substrate to form a first conductivity type impurity diffusion layer.
(c) heating the semiconductor substrate in an atmosphere having a gas containing an impurity of a second conductivity type to diffuse the impurity of the second conductivity type into the other surface of the semiconductor substrate, thereby forming an impurity diffusion layer of the second conductivity type.

以下、これらの半導体素子の製造方法に適用できる不純物拡散層の形成方法を、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に適用できる方法はこれらに限られるものではない。Below, we will explain the methods of forming impurity diffusion layers that can be applied to the manufacturing methods of these semiconductor elements with reference to the drawings. Note that these are just examples, and the methods that can be applied to the manufacturing method of the semiconductor element of the present invention are not limited to these.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の半導体素子の製造方法の第1の実施形態の一例を示すものである。まず、図1の(a)に示すように、半導体基板11の上にp型不純物拡散組成物膜12を形成する。
First Embodiment
1 shows an example of a first embodiment of the method for producing a semiconductor device of the present invention. First, as shown in FIG. 1(a), a p-type impurity diffusion composition film 12 is formed on a semiconductor substrate 11.

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、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。エッチングしておくことにより、スライスダメージや自然酸化膜を除去することができる。 Examples of the semiconductor substrate include n-type single crystal silicon, polycrystalline silicon, and crystalline silicon substrates mixed with other elements such as germanium and carbon, each having an impurity concentration of 10 15 to 10 16 atoms/cm 3. Semiconductors other than p-type crystalline silicon and silicon can also be used. The semiconductor substrate is preferably approximately rectangular with a thickness of 50 to 300 μm and an outer shape of 100 to 250 mm on each side. It is also preferable to etch the surface with a hydrofluoric acid solution, an alkaline solution, or the like. By etching, slice damage and natural oxide films can be removed.

半導体基板の受光面に保護膜を形成してもよい。この保護膜としては、例えば、CVD(化学気相成長)法やスピンオングラス(SOG)法などの手法によって製膜する、酸化シリコンや窒化シリコンなどの公知の保護膜を適用することができる。A protective film may be formed on the light receiving surface of the semiconductor substrate. This protective film may be a known protective film such as silicon oxide or silicon nitride, which is formed by a method such as CVD (chemical vapor deposition) or spin-on-glass (SOG).

不純物拡散組成物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。 Methods for applying the impurity diffusion composition include, for example, spin coating, screen printing, inkjet printing, slit coating, spray coating, letterpress printing, and intaglio printing.

これらの方法で塗布膜を形成後、不純物拡散組成物膜をホットプレート、オーブンなどで、50~200℃の範囲で30秒~30分間乾燥することが好ましい。乾燥後の不純物拡散組成物膜の膜厚は、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。After forming a coating film by these methods, it is preferable to dry the impurity diffusion composition film on a hot plate, in an oven, or the like at a temperature in the range of 50 to 200°C for 30 seconds to 30 minutes. From the viewpoint of impurity diffusibility, the film thickness of the impurity diffusion composition film after drying is preferably 100 nm or more, and from the viewpoint of residue after etching, it is preferably 3 μm or less.

次に、図1の(b)に示すように、不純物を半導体基板11に拡散させ、p型不純物拡散層13を形成する。Next, as shown in (b) of FIG. 1, impurities are diffused into the semiconductor substrate 11 to form a p-type impurity diffusion layer 13.

不純物の拡散方法は、例えば、公知の熱拡散方法を利用することができる。具体的には例えば、電気加熱、赤外加熱、レーザー加熱、マイクロ波加熱などの方法を用いることができる。The method for diffusing the impurities can be, for example, a known thermal diffusion method. Specifically, for example, methods such as electrical heating, infrared heating, laser heating, and 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, diffusion depth, etc. For example, by performing thermal diffusion at 800° C. or higher and 1200° C. or lower for 1 to 120 minutes, a diffusion layer with a surface impurity concentration of 10 to 10 can be formed.

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℃の範囲で焼成を行ってもよい。The diffusion atmosphere is not particularly limited, and may be air, or the amount of oxygen in the atmosphere may be appropriately controlled using an inert gas such as nitrogen or argon. From the viewpoint of shortening the diffusion time, it is preferable to set the oxygen concentration in the atmosphere to 3% or less. In addition, sintering may be performed at a temperature in the range of 200°C to 850°C before diffusion, if necessary.

次に、図1の(c)に示すように、半導体基板11の表面に形成されたp型不純物拡散組成物膜12を除去する。Next, as shown in (c) of FIG. 1, the p-type impurity diffusion composition film 12 formed on the surface of the semiconductor substrate 11 is removed.

除去方法としては、例えば、公知のエッチング法を用いることができる。 As a removal method, for example, a known etching method can be used.

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媒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p型不純物拡散層を形成することができる。The material used for etching is not particularly limited, but preferably contains at least one of hydrogen fluoride, ammonium, phosphoric acid, sulfuric acid, and nitric acid as an etching component, and water or an organic solvent as other components. By the above process, a p-type impurity diffusion layer can be formed in the semiconductor substrate.

なお、上の例ではp型不純物拡散組成物膜を利用してp型不純物拡散層を形成する場合について述べたが、本実施形態はこれに限られるものではなく、n型不純物拡散組成物膜を利用してn型不純物拡散層を形成する場合にも当然に適用できる。In the above example, a p-type impurity diffusion layer is formed using a p-type impurity diffusion composition film, but this embodiment is not limited to this and can naturally also be applied to a case where an n-type impurity diffusion layer is formed using an n-type impurity diffusion composition film.

続いて、図1の(d)を用いて本発明の第1の実施形態の一例にかかる半導体素子の製造方法を利用した太陽電池の製造方法を説明する。この実施形態の一例で得られる太陽電池は、片面発電型太陽電池である。Next, a method for manufacturing a solar cell using the method for manufacturing a semiconductor element according to an example of the first embodiment of the present invention will be described with reference to (d) of FIG. 1. The solar cell obtained in this example of the embodiment is a single-sided solar cell.

まず図1の(d)に示すように、表面にパッシベーション層16、裏面にパッシベーション層17を形成する。First, as shown in (d) of Figure 1, a passivation layer 16 is formed on the front surface and a passivation layer 17 is formed on the back surface.

パッシベーション層としては、それぞれ、例えば、公知の材料を用いることができる。これらの層は単層でも複数層でもよい。例えば、熱酸化層、酸化アルミニウム層、SiNx層、アモルファスシリコン層を積層したものがある。The passivation layers may be made of known materials. These layers may be single or multi-layered. For example, there may be a thermal oxide layer, an aluminum oxide layer, a SiNx layer, and an amorphous silicon layer stacked together.

パッシベーション層17の側のパッシベーション層としては特に酸化アルミニウム層が好ましい。これによって電極としての役割も果たす。An aluminum oxide layer is particularly preferred as the passivation layer on the side of passivation layer 17, which also serves as an electrode.

これらのパッシベーション層は、プラズマCVD法、ALD(原子層堆積)法等の蒸着法、又は塗布法により形成できる。These passivation layers can be formed by deposition methods such as plasma CVD or ALD (atomic layer deposition), or by coating methods.

この実施形態の一例では、パッシベーション層16は受光面の一部の領域に、パッシベーション層17は裏面の全面に形成されている。In one example of this embodiment, passivation layer 16 is formed on a portion of the light receiving surface, and passivation layer 17 is formed on the entire back surface.

その後、図1の(e)に示すように、受光面のパッシベーション層16の存在しない部分にコンタクト電極18を形成する。Then, as shown in (e) of Figure 1, a contact electrode 18 is formed on the portion of the light-receiving surface where the passivation layer 16 is not present.

電極は、電極形成用ペーストを付与した後に加熱処理して形成することができる。 Electrodes can be formed by applying an electrode-forming paste and then heat treating it.

これにより、片面発電型太陽電池10が得られる。This results in a single-sided power generating solar cell 10.

(第2の実施形態)
図2Aは、本発明の半導体素子の製造方法の第2の実施形態の一例を示すものである。まず図2Aの(a)に示すように、半導体基板21の上にn型不純物拡散組成物膜24をパターン形成する。
Second Embodiment
2A shows an example of a second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention. First, as shown in (a) of FIG. 2A, an n-type impurity diffusion composition film 24 is patterned on a semiconductor substrate 21.

n型不純物拡散組成物膜の形成方法としては、例えばスクリーン印刷法、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。 Methods for forming an n-type impurity diffusion composition film include, for example, screen printing, inkjet printing, slit coating, spray coating, letterpress printing, and intaglio printing.

これらの方法で塗布膜を形成後、n型不純物拡散組成物膜をホットプレート、オーブンなどで、50~200℃の範囲で30秒~30分間乾燥することが好ましい。After forming a coating film using these methods, it is preferable to dry the n-type impurity diffusion composition film on a hot plate, in an oven, etc. at a temperature in the range of 50 to 200°C for 30 seconds to 30 minutes.

乾燥後のn型不純物拡散組成物膜の膜厚は、p型不純物に対するマスク性を考慮すると、200nm以上が好ましく、耐クラック性の観点から5μm以下が好ましい。The thickness of the n-type impurity diffusion composition film after drying is preferably 200 nm or more, taking into account the masking properties against p-type impurities, and is preferably 5 μm or less from the viewpoint of crack resistance.

次に図2Aの(b)に示すように、n型不純物拡散組成物膜24をマスクとしてp型不純物拡散組成物膜22を形成する。Next, as shown in (b) of FIG. 2A, a p-type impurity diffusion composition film 22 is formed using the n-type impurity diffusion composition film 24 as a mask.

この場合、図2Aの(b)に示すように、p型不純物拡散組成物膜を全面に形成してもよいし、n型不純物拡散組成物膜がない部分にのみ形成しても構わない。また、p型不純物拡散組成物の一部がn型不純物拡散組成物膜に重なるように塗布してもよい。In this case, as shown in (b) of FIG. 2A, the p-type impurity diffusion composition film may be formed on the entire surface, or may be formed only on the portion where there is no n-type impurity diffusion composition film. Also, the p-type impurity diffusion composition may be applied so that a portion of the p-type impurity diffusion composition overlaps with the n-type impurity diffusion composition film.

p型不純物拡散組成物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。 Methods for applying the p-type impurity diffusion composition include, for example, spin coating, screen printing, inkjet printing, slit coating, spray coating, letterpress printing, and intaglio printing.

これらの方法で塗布膜を形成後、p型不純物拡散組成物膜をホットプレート、オーブンなどで、50~200℃の範囲で30秒~30分間乾燥することが好ましい。乾燥後のp型不純物拡散組成物膜の膜厚は、p型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。After forming a coating film by these methods, it is preferable to dry the p-type impurity diffusion composition film on a hot plate, in an oven, or the like at a temperature in the range of 50 to 200°C for 30 seconds to 30 minutes. From the viewpoint of the diffusibility of the p-type impurities, the film thickness of the p-type impurity diffusion composition film after drying is preferably 100 nm or more, and from the viewpoint of residue after etching, it is preferably 3 μm or less.

続いて、図2Aの(c)に示すように、n型不純物拡散組成物膜24中のn型の不純物拡散成分とp型不純物拡散組成物膜22中のp型の不純物拡散成分を同時に半導体基板21中に拡散させ、n型不純物拡散層25とp型不純物拡散層23を形成する。Next, as shown in (c) of FIG. 2A, the n-type impurity diffusion component in the n-type impurity diffusion composition film 24 and the p-type impurity diffusion component in the p-type impurity diffusion composition film 22 are simultaneously diffused into the semiconductor substrate 21 to form an n-type impurity diffusion layer 25 and a p-type impurity diffusion layer 23.

不純物拡散組成物の塗布方法、焼成方法および拡散方法としては前記と同様の方法が挙げられる。The application method, firing method and diffusion method of the impurity diffusion composition are the same as those described above.

次に、図2Aの(d)に示すように、半導体基板21の表面に形成されたn型不純物拡散組成物膜24およびp型不純物拡散組成物膜22を除去する。Next, as shown in (d) of FIG. 2A, the n-type impurity diffusion composition film 24 and the p-type impurity diffusion composition film 22 formed on the surface of the semiconductor substrate 21 are removed.

除去方法としては、例えば、公知のエッチング法を用いることができる。 As a removal method, for example, a known etching method can be used.

以上の工程により、半導体基板にn型およびp型の不純物拡散層を形成することができる。このような工程とすることにより従来法と比較し、さらに工程を簡略化することができる。By using the above process, n-type and p-type impurity diffusion layers can be formed in the semiconductor substrate. By using such a process, the process can be further simplified compared to conventional methods.

ここでは、n型不純物拡散組成物の塗布の後、p型不純物拡散組成物の塗布を行う例を示したが、p型不純物拡散組成物の塗布の後、n型不純物拡散組成物の塗布を行うことも可能である。すなわち、図2Aの(a)においてn型不純物拡散組成物の塗布に代えてp型不純物拡散組成物の塗布を行い、図2Aの(b)においてp型不純物拡散組成物の塗布・拡散に代えてn型不純物拡散組成物の塗布を行うことも可能である。Here, an example is shown in which the p-type impurity diffusion composition is applied after the n-type impurity diffusion composition is applied, but it is also possible to apply the n-type impurity diffusion composition after the p-type impurity diffusion composition. That is, it is also possible to apply the p-type impurity diffusion composition instead of applying the n-type impurity diffusion composition in (a) of FIG. 2A, and to apply the n-type impurity diffusion composition instead of applying and diffusing the p-type impurity diffusion composition in (b) of FIG. 2A.

本発明の半導体素子の製造方法の第2の実施形態においては、n型不純物拡散組成物の塗布の後、p型不純物拡散組成物の塗布を行うことが好ましい。In a second embodiment of the method for manufacturing a semiconductor element of the present invention, it is preferable to apply a p-type impurity diffusion composition after applying the n-type impurity diffusion composition.

続いて、図2Bを用いて、本発明の第2の実施形態の一例にかかる半導体素子の製造方法を利用した太陽電池の製造方法を説明する。この実施形態の一例で得られる太陽電池は、裏面接合型太陽電池である。Next, a method for manufacturing a solar cell using the method for manufacturing a semiconductor element according to an example of the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2B. The solar cell obtained in this example of the embodiment is a back junction solar cell.

まず図2Bの(e)に示すように、裏面にn型不純物拡散層25およびp型不純物拡散層23が成された半導体基板21の、その裏面上の全面に保護膜26を形成する。次に図3(f)に示すように、保護膜26をエッチング法などによりパターン加工して、保護膜開口26aを形成する。First, as shown in (e) of Fig. 2B, a protective film 26 is formed on the entire back surface of a semiconductor substrate 21 having an n-type impurity diffusion layer 25 and a p-type impurity diffusion layer 23 formed on the back surface. Next, as shown in (f) of Fig. 3, the protective film 26 is patterned by etching or the like to form a protective film opening 26a.

さらに、図2Bの(g)に示すように、ストライプ塗布法やスクリーン印刷法などにより、開口26aを含む領域に電極ペーストをパターン塗布して焼成することで、n型コンタクト電極29およびp型コンタクト電極28を形成する。これにより、裏面接合型太陽電池20が得られる。2B(g), an electrode paste is pattern-applied to the area including the opening 26a by stripe application or screen printing, and then fired to form an n-type contact electrode 29 and a p-type contact electrode 28. This results in a back junction solar cell 20.

(第3の実施形態)
図3Aは、本発明の半導体素子の製造方法の第3の実施形態の一例を示すものである。
Third Embodiment
FIG. 3A shows an example of a third embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

まず、図3Aの(a)に示すように、半導体基板31の上にp型の本発明の不純物拡散組成物を用いてp型不純物拡散組成物膜32を形成する。次に、図3Aの(b)に示すように、半導体基板31のp型不純物拡散組成物膜32が形成された面と反対側の面にn型不純物拡散組成物膜34を形成する。First, as shown in (a) of Fig. 3A, a p-type impurity diffusion composition film 32 is formed on a semiconductor substrate 31 using a p-type impurity diffusion composition of the present invention. Next, as shown in (b) of Fig. 3A, an n-type impurity diffusion composition film 34 is formed on the surface of the semiconductor substrate 31 opposite to the surface on which the p-type impurity diffusion composition film 32 is formed.

次に、図3Aの(c)に示すように、p型不純物拡散組成物膜32とn型不純物拡散組成物膜34を半導体基板31中に同時に拡散させ、p型不純物拡散層33とn型不純物拡散層35を形成する。Next, as shown in (c) of FIG. 3A, the p-type impurity diffusion composition film 32 and the n-type impurity diffusion composition film 34 are simultaneously diffused into the semiconductor substrate 31 to form a p-type impurity diffusion layer 33 and an n-type impurity diffusion layer 35.

不純物拡散組成物の塗布方法、焼成方法および拡散方法としては前記と同様の方法が挙げられる。The application method, firing method and diffusion method of the impurity diffusion composition are the same as those described above.

次に、図3Aの(d)に示すように、半導体基板31の表面に形成されたp型不純物拡散組成物膜32およびn型不純物拡散組成物膜34を除去する。Next, as shown in (d) of FIG. 3A, the p-type impurity diffusion composition film 32 and the n-type impurity diffusion composition film 34 formed on the surface of the semiconductor substrate 31 are removed.

除去方法としては、例えば、公知のエッチング法を用いることができる。 As a removal method, for example, a known etching method can be used.

以上の工程により、半導体基板にn型およびp型の不純物拡散層を形成することができる。このような工程とすることにより従来法と比較し、工程を簡略化することができる。By using the above process, n-type and p-type impurity diffusion layers can be formed in the semiconductor substrate. By using such a process, the process can be simplified compared to conventional methods.

ここでは、p型不純物拡散組成物の塗布後、n型不純物拡散組成物の塗布を行う例を示したが、n型不純物拡散組成物の塗布後、p型不純物拡散組成物の塗布を行うことも可能である。 Here, an example is shown in which a p-type impurity diffusion composition is applied and then an n-type impurity diffusion composition is applied, but it is also possible to apply a p-type impurity diffusion composition after applying an n-type impurity diffusion composition.

続いて、図3Bを用いて、本発明の第3の実施形態の一例にかかる半導体素子の製造方法を利用した太陽電池の製造方法を説明する。この実施形態の一例で得られる太陽電池は、両面発電型太陽電池である。Next, a method for manufacturing a solar cell using the method for manufacturing a semiconductor element according to an example of the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3B. The solar cell obtained in this example of the embodiment is a bifacial solar cell.

まず図3Bの(e)に示すように、受光面及び裏面にそれぞれパッシベーション層36とパッシベーション層37を形成する。First, as shown in (e) of Figure 3B, passivation layer 36 and passivation layer 37 are formed on the light-receiving surface and back surface, respectively.

パッシベーション層に用いられる材料や、層の構成、形成方法としては、第1の実施形態におけるものと同様のことが当てはまる。The materials used for the passivation layer, the layer configuration, and the formation method are the same as those in the first embodiment.

この実施形態の一例では、パッシベーション層36とパッシベーション層37は受光面および裏面の一部の領域に形成されている。In one example of this embodiment, passivation layer 36 and passivation layer 37 are formed on some areas of the light-receiving surface and the back surface.

その後、図3Bの(f)に示すように、受光面及び裏面のそれぞれにおいて、パッシベーション層36と37の存在しない部分にp型コンタクト電極38およびn型コンタクト電極39を形成する。Then, as shown in (f) of Figure 3B, a p-type contact electrode 38 and an n-type contact electrode 39 are formed on the light-receiving surface and the back surface, respectively, in the areas where the passivation layers 36 and 37 are not present.

電極は、電極形成用ペーストを付与した後に加熱処理して形成することができる。 Electrodes can be formed by applying an electrode-forming paste and then heat treating it.

これにより、両面発電型太陽電池30が得られる。This results in a double-sided power generating solar cell 30.

(第4の実施形態)
図4Aは、本発明の半導体素子の製造方法の第4の実施形態の一例を示すものである。
Fourth Embodiment
FIG. 4A shows an example of a fourth embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

まず、図4Aの(a)に示すように、半導体基板41の上に本発明の高濃度のp型不純物拡散組成物を部分的に塗布して高濃度のp型不純物拡散組成物膜42を形成する。First, as shown in (a) of FIG. 4A, the high concentration p-type impurity diffusion composition of the present invention is partially applied onto a semiconductor substrate 41 to form a high concentration p-type impurity diffusion composition film 42.

次に、図4Aの(b)に示すように、半導体基板41の高濃度のp型不純物拡散組成物膜42が形成されていない部分に低濃度のp型不純物拡散組成物を塗布して低濃度のp型不純物拡散組成物膜42’を形成する。Next, as shown in (b) of FIG. 4A, a low concentration p-type impurity diffusion composition is applied to the portion of the semiconductor substrate 41 where the high concentration p-type impurity diffusion composition film 42 is not formed, to form a low concentration p-type impurity diffusion composition film 42'.

次に、図4Aの(c)に示すように、半導体基板41のもう一方の面に、n型不純物拡散組成物膜43を形成する。Next, as shown in (c) of FIG. 4A, an n-type impurity diffusion composition film 43 is formed on the other side of the semiconductor substrate 41.

次に、図4Aの(d)に示すように、高濃度のp型不純物拡散組成物膜42と低濃度のp型不純物拡散組成物膜42’とn型不純物拡散組成物膜43を半導体基板41中に同時に拡散させ、高濃度のp型不純物拡散層44と低濃度のp型不純物拡散層44’とn型不純物拡散層45を形成する。不純物拡散組成物の塗布方法、焼成方法および拡散方法としては前記と同様の方法が挙げられる。4A(d), the high-concentration p-type impurity diffusion composition film 42, the low-concentration p-type impurity diffusion composition film 42', and the n-type impurity diffusion composition film 43 are simultaneously diffused into the semiconductor substrate 41 to form a high-concentration p-type impurity diffusion layer 44, a low-concentration p-type impurity diffusion layer 44', and an n-type impurity diffusion layer 45. The coating method, firing method, and diffusion method for the impurity diffusion composition are the same as those described above.

次に、図4Aの(e)に示すように、半導体基板41の表面に形成された高濃度のp型不純物拡散組成物膜42、低濃度のp型不純物拡散組成物膜42’およびn型不純物拡散組成物膜43を除去する。Next, as shown in (e) of FIG. 4A, the high concentration p-type impurity diffusion composition film 42, the low concentration p-type impurity diffusion composition film 42', and the n-type impurity diffusion composition film 43 formed on the surface of the semiconductor substrate 41 are removed.

除去方法としては、例えば、公知のエッチング法を用いることができる。 As a removal method, for example, a known etching method can be used.

以上の工程により、半導体基板にn型およびp型の不純物拡散層を形成することができる。このような工程とすることにより従来法と比較し、工程を簡略化することができる。By using the above process, n-type and p-type impurity diffusion layers can be formed in the semiconductor substrate. By using such a process, the process can be simplified compared to conventional methods.

ここでは、p型不純物拡散組成物の塗布後、n型不純物拡散組成物の塗布を行う例を示したが、n型不純物拡散組成物の塗布後、p型不純物拡散組成物の塗布を行うことも可能である。 Here, an example is shown in which a p-type impurity diffusion composition is applied and then an n-type impurity diffusion composition is applied, but it is also possible to apply a p-type impurity diffusion composition after applying an n-type impurity diffusion composition.

また、低濃度のp型不純物拡散層とn型不純物拡散層を形成するためにペーストによる塗布法を例示したが、ガス拡散でも構わない。 In addition, although a paste coating method has been exemplified to form low-concentration p-type impurity diffusion layers and n-type impurity diffusion layers, gas diffusion may also be used.

また、高濃度のp型不純物拡散層とは、表面のp型不純物濃度が1×1020以上のことを指し、低濃度の不純物拡散層とは、表面のp型不純物濃度が1×1020未満のことを指す。 Moreover, a high-concentration p-type impurity diffusion layer refers to a surface p-type impurity concentration of 1×10 20 or more, and a low-concentration impurity diffusion layer refers to a surface p-type impurity concentration of less than 1×10 20 .

続いて、図4Bを用いて、本発明の第4の実施形態の一例にかかる半導体素子の製造方法を利用した太陽電池の製造方法を説明する。この実施形態の一例で得られる太陽電池は、両面発電型太陽電池である。Next, a method for manufacturing a solar cell using the method for manufacturing a semiconductor element according to an example of the fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4B. The solar cell obtained in this example of the embodiment is a bifacial solar cell.

まず図4Bの(f)に示すように、受光面にパッシベーション層46を、裏面にパッシベーション層47を形成する。パッシベーション層に用いられる材料や、層の構成、形成方法としては、第1の実施形態におけるものと同様のことが当てはまる。First, as shown in (f) of FIG. 4B, a passivation layer 46 is formed on the light receiving surface, and a passivation layer 47 is formed on the back surface. The materials used for the passivation layers, the layer configuration, and the formation method are the same as those in the first embodiment.

この実施形態の一例では、パッシベーション層46とパッシベーション層47は受光面および裏面の一部の領域に形成されている。In one example of this embodiment, passivation layer 46 and passivation layer 47 are formed on some areas of the light-receiving surface and the back surface.

その後、図4Bの(g)に示すように、受光面及び裏面のそれぞれにおいて、パッシベーション層46とパッシベーション層47の存在しない部分にp型コンタクト電極48およびn型コンタクト電極49を形成する。Then, as shown in (g) of Figure 4B, a p-type contact electrode 48 and an n-type contact electrode 49 are formed on the light-receiving surface and the back surface, respectively, in the areas where the passivation layer 46 and the passivation layer 47 are not present.

電極は、電極形成用ペーストを付与した後に加熱処理して形成することができる。 Electrodes can be formed by applying an electrode-forming paste and then heat treating it.

これにより、両面発電型太陽電池40が得られる。This results in a double-sided power generating solar cell 40.

(第5の実施形態)
図5は、本発明の半導体素子の製造方法の第5の実施形態の一例を示すものである。
Fifth embodiment
FIG. 5 shows an example of a fifth embodiment of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention.

((a)工程)
図5の(a)に示すように、半導体基板51の一方の面に第一導電型の不純物拡散組成物を塗布して第一導電型の不純物拡散組成物膜52を形成する。
(Step (a))
As shown in FIG. 5A, a first conductive type impurity diffusion composition is applied to one surface of a semiconductor substrate 51 to form a first conductive type impurity diffusion composition film 52 .

以下の説明では、第一導電型をp型、第二導電型をn型として説明する。すなわち、第一導電型の不純物拡散組成物膜とは、p型不純物拡散組成物膜である。第一導電型と第二導電型は、もちろん、逆であってもよい。In the following explanation, the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type. In other words, a first conductivity type impurity diffusion composition film is a p-type impurity diffusion composition film. Of course, the first conductivity type and the second conductivity type may be reversed.

図5の(a)では半導体基板の一方の面の全面にp型の不純物拡散組成物を塗布する態様を説明したが、部分的にp型の不純物拡散組成物を塗布してもよい。不純物拡散組成物の塗布方法、焼成方法としては前記と同様の方法が挙げられる。5A illustrates an embodiment in which a p-type impurity diffusion composition is applied to the entire surface of one surface of a semiconductor substrate, but the p-type impurity diffusion composition may be applied partially. The method of applying and firing the impurity diffusion composition may be the same as described above.

((b)工程)
図5の(b)-1に示すように、一方の面にp型不純物拡散組成物膜52が形成された半導体基板51を、二枚一組で、各々のp型不純物拡散組成物膜52が形成された面を互いに向い合せにして拡散ボード110に配置する。
(Step (b))
As shown in FIG. 5B-1, two semiconductor substrates 51 each having a p-type impurity diffusion composition film 52 formed on one surface are arranged on a diffusion board 110 with the surfaces on which the p-type impurity diffusion composition film 52 is formed facing each other.

拡散ボードは半導体基板を配置するための溝を有している。拡散ボードの溝のサイズやピッチ等については特に制限はない。拡散ボードは水平方向に対して傾斜していてもよい。拡散ボードの材質は拡散温度に耐えられるものであれば特に制限はないが、石英が好ましい。The diffusion board has grooves for placing the semiconductor substrate. There are no particular restrictions on the size or pitch of the grooves in the diffusion board. The diffusion board may be inclined relative to the horizontal direction. There are no particular restrictions on the material of the diffusion board as long as it can withstand the diffusion temperature, but quartz is preferred.

次に図5の(b)-2に示すように、半導体基板51が配置された拡散ボード110を拡散炉100にて加熱して、半導体基板51へp型の不純物を拡散して、p型不純物拡散層53を形成する。Next, as shown in (b)-2 of FIG. 5, the diffusion board 110 on which the semiconductor substrate 51 is placed is heated in a diffusion furnace 100 to diffuse p-type impurities into the semiconductor substrate 51, thereby forming a p-type impurity diffusion layer 53.

このとき、二枚一組の半導体基板が前述の配置であるため、p型不純物拡散組成物膜からp型不純物が気中に拡散しても、それが半導体基板のp型不純物拡散組成物膜が形成された面とは反対側の面に到達しにくい。そのため、半導体基板において目的とする箇所とは異なる箇所にも不純物が拡散する、いわゆるアウトディフュージョンを抑制することができる。不純物拡散組成物の拡散方法としては前記と同様の方法が挙げられる。At this time, since the pair of semiconductor substrates is arranged as described above, even if p-type impurities diffuse from the p-type impurity diffusion composition film into the air, they are unlikely to reach the surface of the semiconductor substrate opposite to the surface on which the p-type impurity diffusion composition film is formed. This makes it possible to suppress so-called outdiffusion, in which impurities diffuse to locations other than the intended location in the semiconductor substrate. Methods for diffusing the impurity diffusion composition include the same methods as described above.

また、(b)工程の前に、例えば、一方の面にp型の不純物拡散組成物膜が形成された半導体基板を拡散時の加熱処理温度以下の温度でかつ、酸素を含む雰囲気下で加熱処理することで、p型不純物拡散組成物膜中のバインダー樹脂等の有機分の少なくとも一部を除去しておくことが好ましい。p型不純物拡散組成物膜中のバインダー樹脂等の有機分の少なくとも一部を除去しておくことで、半導体基板上のp型不純物拡散組成物膜中の不純物成分の濃度を上げることができ、p型の不純物の拡散性が向上しやすい。 In addition, prior to step (b), it is preferable to remove at least a portion of the organic components, such as the binder resin, in the p-type impurity diffusion composition film by, for example, heat-treating the semiconductor substrate having a p-type impurity diffusion composition film formed on one surface at a temperature equal to or lower than the heat treatment temperature during diffusion and in an atmosphere containing oxygen. By removing at least a portion of the organic components, such as the binder resin, in the p-type impurity diffusion composition film, the concentration of the impurity components in the p-type impurity diffusion composition film on the semiconductor substrate can be increased, and the diffusibility of the p-type impurity is likely to be improved.

((c)工程)
(c)の工程ではn型の不純物を含むガスを流しながら、半導体基板を加熱して、n型不純物拡散層55を形成する。
(Step (c))
In the step (c), the semiconductor substrate is heated while a gas containing an n-type impurity is being flowed, thereby forming an n-type impurity diffusion layer 55 .

n型の不純物を含むガスとして、POClガス等が挙げられる。例えばPOClガスは、POCl溶液にNガスや窒素/酸素混合ガスをバブリングすることや、POCl溶液を加熱することで得ることができる。なお、第二導電型がp型の場合は、BBr、BCl等のガスが挙げられる。 Examples of gases containing n-type impurities include POCl3 gas. For example, POCl3 gas can be obtained by bubbling N2 gas or nitrogen/oxygen mixed gas into a POCl3 solution, or by heating the POCl3 solution. In addition, when the second conductivity type is p-type, examples of gases include BBr3 and BCl3 .

加熱温度は、750℃~1050℃が好ましく、800℃~1000℃であることがより好ましい。The heating temperature is preferably 750°C to 1050°C, and more preferably 800°C to 1000°C.

ガス雰囲気としては特に制限は無いが、窒素、酸素、アルゴン、ヘリウム、キセノン、ネオン、クリプトン等の混合ガス雰囲気であることが好ましく、窒素と酸素の混合ガスであることがより好ましく、酸素の含有率が5体積%以下である窒素と酸素の混合ガスが特に好ましい。There are no particular limitations on the gas atmosphere, but a mixed gas atmosphere of nitrogen, oxygen, argon, helium, xenon, neon, krypton, etc. is preferable, a mixed gas of nitrogen and oxygen is more preferable, and a mixed gas of nitrogen and oxygen having an oxygen content of 5 volume % or less is particularly preferable.

また、ガス雰囲気の変更の工程時間短縮ができることから(b)工程と同じガス雰囲気のまま(c)工程を行うことが好ましい。特に、(b)工程におけるガス雰囲気中の窒素と酸素の比率と、(c)工程におけるガス雰囲気中の窒素と酸素の比率が同じであることが好ましい。この場合の好ましい比率は、体積比で酸素:窒素=1:99~5:95である。 In addition, it is preferable to perform step (c) while keeping the same gas atmosphere as step (b), since this can shorten the process time for changing the gas atmosphere. In particular, it is preferable that the ratio of nitrogen to oxygen in the gas atmosphere in step (b) is the same as the ratio of nitrogen to oxygen in the gas atmosphere in step (c). In this case, the preferred ratio is oxygen:nitrogen = 1:99 to 5:95 by volume.

(b)工程の後、p型不純物拡散層の上部にはp型不純物拡散組成物膜の熱処理物層が残っている。これをn型の不純物を含むガスに対するマスクとして、(c)の工程を行うことが好ましい。こうすることで、p型不純物拡散層へのn型の不純物の混入を抑制できる。After step (b), a layer of the heat-treated p-type impurity diffusion composition film remains on top of the p-type impurity diffusion layer. It is preferable to use this as a mask against gas containing n-type impurities to carry out step (c). This makes it possible to suppress the intrusion of n-type impurities into the p-type impurity diffusion layer.

(b)の工程と(c)の工程はどちらを先に行ってもよく、また、(c)の工程は、(b)の工程と同時に行うこともできる。p型不純物拡散組成物膜の熱処理物層をマスクとして用いる場合は、(c)の工程を(b)の工程よりも後で行うことが好ましい。Either step (b) or step (c) may be performed first, and step (c) may be performed simultaneously with step (b). When the heat-treated layer of the p-type impurity diffusion composition film is used as a mask, it is preferable to perform step (c) after step (b).

さらに、(c)の工程を、(b)の工程の後、連続して行うことがより好ましい。例えば、(b)の工程の後、拡散ボードを焼成炉から取り出さずにそのまま(c)の工程に移ることが好ましい。(c)の工程を、(b)の工程の後、連続して行うとは、(b)の工程の後に続いて(c)の工程を行うことをいう。 Furthermore, it is more preferable to carry out step (c) continuously after step (b). For example, after step (b), it is preferable to move to step (c) directly without removing the diffusion board from the firing furnace. "Carrying out step (c) continuously after step (b)" means carrying out step (c) immediately after step (b).

前記(c)の工程でのn型の不純物拡散層を形成するときの加熱温度が、前記(b)の工程でのp型の不純物拡散層を形成するときの加熱温度よりも50~200℃低い温度であることが好ましい。(c)の工程でのn型の不純物拡散層を形成するとき加熱温度を、(b)工程でのp型の不純物拡散層を形成するときの加熱温度よりも50~200℃低い温度とすることで、(c)の工程を(b)の工程の後連続して行う場合、(b)の工程で形成されたp型の不純物拡散層への加熱の影響を最小限にできるため、p型の不純物拡散を制御しやすくなる。It is preferable that the heating temperature when forming the n-type impurity diffusion layer in the step (c) is 50 to 200°C lower than the heating temperature when forming the p-type impurity diffusion layer in the step (b). By setting the heating temperature when forming the n-type impurity diffusion layer in the step (c) to a temperature 50 to 200°C lower than the heating temperature when forming the p-type impurity diffusion layer in the step (b), when the step (c) is performed consecutively after the step (b), the effect of heating on the p-type impurity diffusion layer formed in the step (b) can be minimized, making it easier to control the p-type impurity diffusion.

(c)の工程において、p型不純物を含むガスで拡散するときに比べ、n型不純物を含むガスで拡散するときの方が加熱温度が低温でできることから、第一導電型がp型であり、第二導電型がn型であることが好ましい。In step (c), since the heating temperature can be lower when diffusing with a gas containing n-type impurities than when diffusing with a gas containing p-type impurities, it is preferable that the first conductivity type is p-type and the second conductivity type is n-type.

<太陽電池素子の製造方法>
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。具体的には、上述の工程で得られる、第一導電型の不純物拡散層および第二導電型の不純物拡散層が形成された半導体基板の各不純物拡散層上に電極を形成する工程を有する。詳細については、図1にて片面発電型太陽電池、図2にて裏面接合型太陽電池、図3および図4にて両面発電型太陽電池を例に挙げて説明している。
<Method of manufacturing solar cell element>
The method for manufacturing a solar cell of the present invention includes the method for manufacturing a semiconductor element of the present invention. Specifically, the method includes a step of forming an electrode on each impurity diffusion layer of the semiconductor substrate on which the first conductive type impurity diffusion layer and the second conductive type impurity diffusion layer are formed, which are obtained by the above-mentioned steps. Details are described using a single-sided power generation solar cell in FIG. 1, a back junction type solar cell in FIG. 2, and a double-sided power generation solar cell in FIG. 3 and FIG. 4 as examples.

本発明の半導体素子の製造方法および太陽電池の製造方法は、上述の実施形態に限定されるものではなく、当業者の知識に基づいて各種の設計変更などの変形を加えることも可能であり、そのような変形が加えられた実施形態も本発明の範囲に含まれるものである。The methods for manufacturing semiconductor elements and solar cells of the present invention are not limited to the above-described embodiments, and various modifications such as design changes may be made based on the knowledge of those skilled in the art. Such modified embodiments are also included within the scope of the present invention.

本発明の不純物拡散組成物は、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 impurity diffusion composition of the present invention can also be used in photovoltaic elements such as solar cells, and semiconductor devices in which an impurity diffusion region is patterned on a semiconductor surface, such as transistor arrays, diode arrays, photodiode arrays, and transducers.

以下、実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されない。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。
GBL:γ-ブチロラクトン
PVA:ポリビニルアルコール
MeTMS:メチルトリメトキシシラン
PhTMS:フェニルトリメトキシシラン。
The present invention will be described in more detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. Among the compounds used, those using abbreviations are shown below.
GBL: γ-butyrolactone PVA: polyvinyl alcohol MeTMS: methyltrimethoxysilane PhTMS: phenyltrimethoxysilane.

(1)溶液粘度および保存安定性
粘度1,000mPa・s未満の不純物拡散組成物は、東機産業(株)製回転粘度計TVE-25L(E型デジタル粘度計)を用い、液温25℃、回転数20rpmでの粘度を測定した。また、粘度1,000mPa・s以上の不純物拡散組成物は、ブルックフィールド製RVDV-11+P(B型デジタル粘度計)を用い、液温25℃、回転数20rpmでの粘度を測定した。ここで不純物拡散組成物の作製直後の粘度と作製後25℃で30日間保管後の粘度を測定し、保存安定性の指標とした。粘度の上昇率が5%以内のものをexcellent(A)、5%を上回り20%以内のものをgood(B)、20%を上回り30%以内のものをacceptable (C)、30%を上回るものをbad(D)と判定した。
(1) Solution Viscosity and Storage Stability For impurity-diffusing compositions with a viscosity of less than 1,000 mPa·s, the viscosity was measured at a liquid temperature of 25°C and a rotational speed of 20 rpm using a rotational viscometer TVE-25L (E-type digital viscometer) manufactured by Toki Sangyo Co., Ltd. Also, for impurity-diffusing compositions with a viscosity of 1,000 mPa·s or more, the viscosity was measured at a liquid temperature of 25°C and a rotational speed of 20 rpm using a Brookfield RVDV-11+P (B-type digital viscometer). Here, the viscosity immediately after the preparation of the impurity-diffusing composition and the viscosity after storage at 25°C for 30 days after preparation were measured and used as an index of storage stability. Viscosity increase rate of 5% or less was judged as excellent (A), viscosity increase rate of more than 5% and less than 20% was judged as good (B), viscosity increase rate of more than 20% and less than 30% was judged as acceptable (C), and viscosity increase rate of more than 30% was judged as bad (D).

(2)剥離性評価
6インチ角のテクスチャー付きn型シリコンウェハー((株)エレクトロニクスエンドマテリアルズコーポレーション製、表面抵抗200Ω□)を1%フッ酸水溶液に1分浸漬したあと水洗し、エアブロー後ホットプレートで140℃5分処理した。
(2) Evaluation of peelability A 6-inch square textured n-type silicon wafer (manufactured by Electronics and Materials Corporation, surface resistance 200 Ω□) was immersed in a 1% hydrofluoric acid solution for 1 minute, washed with water, and then treated on a hot plate at 140° C. for 5 minutes after air blowing.

測定対象の不純物拡散組成物を、公知の塗布法でプリベーク膜厚が500nm程度になるように該シリコンウェハーに塗布した。塗布後、シリコンウェハーを140℃で5分間プリベークした。The impurity diffusion composition to be measured was applied to the silicon wafer using a known coating method so that the pre-baked film thickness was approximately 500 nm. After coating, the silicon wafer was pre-baked at 140°C for 5 minutes.

続いて各シリコンウェハーを電気炉内に配置し、窒素:酸素=99:1(体積比)の雰囲気下、900℃で30分間維持して不純物を熱拡散させた。Each silicon wafer was then placed in an electric furnace and maintained at 900°C for 30 minutes in an atmosphere of nitrogen:oxygen = 99:1 (volume ratio) to thermally diffuse the impurities.

熱拡散後の各シリコンウェハーを、5重量%のフッ酸水溶液に23℃で1分間浸浸させて、拡散剤およびマスクを剥離した。剥離後、シリコンウェハーを純水に浸漬させて洗浄し、表面の目視により残渣の有無を観察した。1分浸漬後目視で表面付着物が確認でき、ウエスでこすっても除去できないものをworst(D)、1分浸漬後目視で表面付着物が確認できるがウエスでこすることで除去できるものをbad(C)、30秒を上回り1分以内で表面付着物が目視確認できなくなったものをgood(B)、30秒以内で表面付着物が目視確認できなくなったものをexcellent(A)とした。生産タクトの観点からgood(B)でも使用可ではあるが、excellent(A)であることが好ましい。After thermal diffusion, each silicon wafer was immersed in a 5% by weight aqueous solution of hydrofluoric acid at 23°C for 1 minute to remove the diffusing agent and mask. After removal, the silicon wafer was immersed in pure water to wash, and the presence or absence of residue was visually observed on the surface. Those in which surface deposits were visible after 1 minute of immersion and could not be removed by rubbing with a cloth were rated worst (D), those in which surface deposits were visible after 1 minute of immersion but could be removed by rubbing with a cloth were rated bad (C), those in which surface deposits could not be visually confirmed within 1 minute but more than 30 seconds were rated good (B), and those in which surface deposits could not be visually confirmed within 30 seconds were rated excellent (A). From the viewpoint of production takt time, good (B) is acceptable, but excellent (A) is preferable.

(3)シート抵抗値測定
剥離性評価に用いた不純物拡散後のシリコンウェハーに対して、p/n判定機を用いてp/n判定し、表面抵抗を四探針式表面抵抗測定装置RT-70V (ナプソン(株)製)を用いて測定し、シート抵抗値とした。シート抵抗値は不純物拡散性の指標となるものであり、抵抗値が小さい方が、不純物拡散量が大きいことを意味する。
(3) Measurement of sheet resistance value The silicon wafer after impurity diffusion used in the peelability evaluation was subjected to p/n judgment using a p/n judger, and the surface resistance was measured using a four-probe surface resistance measuring device RT-70V (manufactured by Napson Co., Ltd.) to obtain the sheet resistance value. The sheet resistance value is an index of impurity diffusibility, and a smaller resistance value means a larger amount of impurity diffusion.

(4)拡散均一性
シート抵抗値測定に用いた不純物拡散後のシリコンウェハーの中心部分に対して、二次イオン質量分析装置IMS7f(Camera社製)を用いて、不純物の表面濃度分布を測定した。得られた表面濃度分布から100μm間隔で10点の表面濃度を読み取り、その平均と標準偏差の比である「標準偏差/平均」を計算し、「標準偏差/平均」が0.3以下のものをexcellent(A)、0.3を上回り0.6以下のものをgood(B)、0.6を上回り0.9以下のものをnot bad(C)、0.9を上回るものをbad(D)と判定した。不純物の表面濃度のバラツキは、発電効率に大きく影響するため、excellent(A)であることが最も好ましい。
(4) Diffusion uniformity The surface concentration distribution of impurities was measured using a secondary ion mass spectrometer IMS7f (manufactured by Camera Corporation) for the central portion of the silicon wafer after impurity diffusion used in the sheet resistance measurement. From the obtained surface concentration distribution, the surface concentration was read at 10 points at 100 μm intervals, and the ratio of the average to the standard deviation, "standard deviation/average", was calculated. "Standard deviation/average" was judged as excellent (A) when it was 0.3 or less, good (B) when it was greater than 0.3 and less than 0.6, not bad (C) when it was greater than 0.6 and less than 0.9, and bad (D) when it was greater than 0.9. Since the variation in the surface concentration of impurities has a large effect on the power generation efficiency, it is most preferable that it is excellent (A).

(5)バリア性
3cm×3cmにカットしたn型シリコンウェハー((株)フェローテックシリコン製、表面抵抗率410Ω/□)を1%フッ酸水溶液に1分浸漬したあと水洗し、エアブロー後ホットプレートで140℃5分処理した。
(5) Barrier Properties An n-type silicon wafer (manufactured by Ferrotec Silicon Corporation, surface resistivity 410 Ω/□) cut to 3 cm × 3 cm was immersed in a 1% hydrofluoric acid aqueous solution for 1 minute, washed with water, and then treated on a hot plate at 140° C. for 5 minutes after air blowing.

図6(a)に示すように、各実施例及び比較例のp型不純物拡散組成物を、公知の塗布法でプリベーク膜厚が500nm程度になるように該シリコンウェハー61に塗布した。塗布後、シリコンウェハーを140℃で5分間プリベークし、p型不純物拡散組成物膜62を作製した。As shown in Fig. 6(a), the p-type impurity diffusion composition of each Example and Comparative Example was applied to the silicon wafer 61 by a known application method so that the pre-baked film thickness was about 500 nm. After application, the silicon wafer was pre-baked at 140°C for 5 minutes to produce a p-type impurity diffusion composition film 62.

次に、図6(b)に示すように、n型不純物拡散性組成物(OCD T-1、東京応化工業製)を、公知の塗布法でプリベーク膜厚が500nm程度になるように別のシリコンウェハー63に塗布した。塗布後、シリコンウェハーを140℃で5分間プリベークし、n型不純物拡散組成物塗膜64を作製した。 Next, as shown in Figure 6 (b), an n-type impurity diffusion composition (OCD T-1, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied to another silicon wafer 63 by a known application method so that the pre-baked film thickness was about 500 nm. After application, the silicon wafer was pre-baked at 140°C for 5 minutes to produce an n-type impurity diffusion composition coating film 64.

続いて、図6(c)に示すように、上記p型不純物拡散組成物膜62が形成されたシリコンウェハー61と、n型不純物拡散組成物膜64が形成されたシリコンウェハー63とを、5mmの間隔を空けて対面させて電気炉内に配置し、窒素:酸素=99:1(体積比)の雰囲気下、900℃で30分間維持して不純物を熱拡散させた。これにより、図6(d)に示すように、シリコンウェハー61にはp型不純物拡散層65が、シリコンウェハー63にはn型不純物拡散層66が、それぞれ形成された。 Next, as shown in Fig. 6(c), the silicon wafer 61 on which the p-type impurity diffusion composition film 62 is formed and the silicon wafer 63 on which the n-type impurity diffusion composition film 64 is formed are placed in an electric furnace with a gap of 5 mm between them, and the impurities are thermally diffused by maintaining the temperature at 900°C for 30 minutes in an atmosphere of nitrogen:oxygen = 99:1 (volume ratio). As a result, as shown in Fig. 6(d), a p-type impurity diffusion layer 65 is formed in the silicon wafer 61, and an n-type impurity diffusion layer 66 is formed in the silicon wafer 63.

熱拡散後、各シリコンウェハーを、5重量%のフッ酸水溶液に23℃で1分間浸漬させて、硬化した拡散剤を剥離した(図6(e))。After thermal diffusion, each silicon wafer was immersed in a 5 wt % aqueous solution of hydrofluoric acid at 23°C for 1 minute to peel off the hardened diffusing agent (Figure 6 (e)).

その後、シリコンウェハー61に対して、二次イオン質量分析装置IMS7f(Camera社製)を用いて、リン元素の表面濃度分布を測定した。リン元素の表面濃度が低い方が対面のn型不純物拡散組成物から拡散するリン元素へのバリア性が高いことを意味する。得られたリン元素の表面濃度が1017以下のものをexcellent(A)、1017を上回り1018以下のものをgood(B)、1018を上回り1019以下のものをnot bad(C)、1019を上回るものをbad(D)と判定した。 Thereafter, the surface concentration distribution of phosphorus element was measured for the silicon wafer 61 using a secondary ion mass spectrometer IMS7f (manufactured by Camera Corporation). A lower surface concentration of phosphorus element means a higher barrier property against phosphorus element diffusing from the opposing n-type impurity diffusion composition. The surface concentration of phosphorus element obtained was judged as excellent (A) when it was 10 17 or less, good (B) when it was more than 10 17 and 10 18 or less, not bad (C) when it was more than 10 18 and 10 19 or less, and bad (D) when it was more than 10 19 .

なお、n型不純物拡散組成物の場合は、以下のように測定する。
3cm×3cmにカットしたn型シリコンウェハー((株)フェローテックシリコン製、表面抵抗率410Ω/□)を1%フッ酸水溶液に1分浸漬したあと水洗し、エアブロー後ホットプレートで140℃5分処理した。
In the case of an n-type impurity diffusion composition, the measurement is carried out as follows.
An n-type silicon wafer (manufactured by Ferrotec Silicon Corp., surface resistivity 410 Ω/□) cut to 3 cm x 3 cm was immersed in a 1% aqueous hydrofluoric acid solution for 1 minute, washed with water, and then treated on a hot plate at 140°C for 5 minutes after air blowing.

図6(a)に示すように、p型不純物拡散組成物(東京応化工業製)を、公知の塗布法でプリベーク膜厚が500nm程度になるように該シリコンウェハー61に塗布した。塗布後、シリコンウェハーを140℃で5分間プリベークし、p型不純物拡散組成物膜62を作製した。As shown in Figure 6(a), a p-type impurity diffusion composition (manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.) was applied to the silicon wafer 61 by a known application method so that the pre-baked film thickness was about 500 nm. After application, the silicon wafer was pre-baked at 140°C for 5 minutes to produce a p-type impurity diffusion composition film 62.

次に、図6(b)に示すように、本発明のn型不純物拡散性組成物を、公知の塗布法でプリベーク膜厚が500nm程度になるように別のシリコンウェハー63に塗布した。塗布後、シリコンウェハーを140℃で5分間プリベークし、n型不純物拡散組成物塗膜64を作製した。 Next, as shown in Fig. 6(b), the n-type impurity diffusion composition of the present invention was applied to another silicon wafer 63 by a known application method so that the pre-baked film thickness was about 500 nm. After application, the silicon wafer was pre-baked at 140°C for 5 minutes to produce an n-type impurity diffusion composition coating film 64.

続いて、図6(c)に示すように、上記p型不純物拡散組成物膜62が形成されたシリコンウェハー61と、n型不純物拡散組成物膜64が形成されたシリコンウェハー63とを、5mmの間隔を空けて対面させて電気炉内に配置し、窒素:酸素=99:1(体積比)の雰囲気下、900℃で30分間維持して不純物を熱拡散させた。これにより、図6(d)に示すように、シリコンウェハー61にはp型不純物拡散層65が、シリコンウェハー63にはn型不純物拡散層66が、それぞれ形成された。 Next, as shown in Fig. 6(c), the silicon wafer 61 on which the p-type impurity diffusion composition film 62 is formed and the silicon wafer 63 on which the n-type impurity diffusion composition film 64 is formed are placed in an electric furnace with a gap of 5 mm between them, and the impurities are thermally diffused by maintaining the temperature at 900°C for 30 minutes in an atmosphere of nitrogen:oxygen = 99:1 (volume ratio). As a result, as shown in Fig. 6(d), a p-type impurity diffusion layer 65 is formed in the silicon wafer 61, and an n-type impurity diffusion layer 66 is formed in the silicon wafer 63.

熱拡散後、各シリコンウェハーを、5重量%のフッ酸水溶液に23℃で1分間浸漬させて、硬化した拡散剤を剥離した(図6(e))。After thermal diffusion, each silicon wafer was immersed in a 5 wt % aqueous solution of hydrofluoric acid at 23°C for 1 minute to peel off the hardened diffusing agent (Figure 6 (e)).

その後、シリコンウェハー63に対して、二次イオン質量分析装置IMS7f(Camera社製)を用いて、ボロン元素の表面濃度分布を測定した。ボロン元素の表面濃度が低い方が対面のp型不純物拡散組成物から拡散するボロン元素へのバリア性が高いことを意味する。得られたボロン元素の表面濃度が1017以下のものをexcellent(A)、1017を上回り1018以下のものをgood(B)、1018を上回り1019以下のものをnot bad(C)、1019を上回るものをbad(D)と判定した。 Thereafter, the surface concentration distribution of boron element was measured for the silicon wafer 63 using a secondary ion mass spectrometer IMS7f (manufactured by Camera Corporation). A lower surface concentration of boron element means a higher barrier property against boron element diffusing from the opposing p-type impurity diffusion composition. The obtained surface concentration of boron element was judged as excellent (A) when it was 10 17 or less, good (B) when it was more than 10 17 and less than 10 18 , not bad (C) when it was more than 10 18 and less than 10 19 , and bad (D) when it was more than 10 19 .

(6)スクリーン印刷性
スクリーン印刷により各実施例及び比較例の不純物拡散組成物をストライプ状にパターニングし、そのストライプ幅精度を確認した。
(6) Screen Printability The impurity diffusion composition of each of the Examples and Comparative Examples was patterned into stripes by screen printing, and the precision of the stripe width was confirmed.

基板としては、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、これを塗布基板とした。A semiconductor substrate made of n-type single crystal silicon measuring 156 mm on a side was prepared, and both surfaces were alkaline etched to remove slice damage and natural oxides. During this process, numerous irregularities, typically 40 to 100 μm wide and 3 to 4 μm deep, were formed on both sides of the semiconductor substrate, and this was used as the coating substrate.

スクリーン印刷機(マイクロテック(株)TM-750型)を用い、スクリーンマスクとしては幅200μm、長さ13.5cmの開口部をピッチ600μmで175本形成したもの(SUS(株)製、400メッシュ、線径23μm)を用い、ストライプ状のパターンを形成した。A screen printing machine (Microtec Corporation, Model TM-750) was used to form a striped pattern using a screen mask (SUS Corporation, 400 mesh, line diameter 23 μm) with 175 openings, each 200 μm wide and 13.5 cm long, spaced at a pitch of 600 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℃で5分間、さらに230℃で30分間加熱することで、厚さ約1.5μm、幅約210μm、ピッチ600μm、長さ13.5cm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 at 140°C for 5 minutes and then at 230°C for 30 minutes to form a pattern with a thickness of approximately 1.5 μm, a width of approximately 210 μm, a pitch of 600 μm, and a length of 13.5 cm.

ここで任意の1本のラインについて等間隔で10点につきライン幅を測定し、塗布幅の標準偏差が12.5μm以内のものをexcellent(A)、12.5μmを上回り15μm以内のものをgood(B)、15μmを上回り17.5μm以内のものをnot bad(C)、17.5μmを上回り20μm以内のものをbad(D)と判定した。Here, the line width was measured at 10 equally spaced points on any one line, and coating widths with a standard deviation of 12.5 μm or less were judged as excellent (A), those with a standard deviation between 12.5 μm and 15 μm were judged as good (B), those with a standard deviation between 15 μm and 17.5 μm were judged as not bad (C), and those with a standard deviation between 17.5 μm and 20 μm were judged as bad (D).

(7)スクリーン連続印刷性
上記スクリーン印刷性評価を1000枚連続して行ってもにじみやかすれなどの塗布不良が発生しないものをexcellent(A)、上記スクリーン印刷性評価を100~999枚連続して行うまでの間ににじみやかすれなどの塗布不良が発生するものをgood(B)、上記スクリーン印刷性評価を10~99枚連続して行うまでの間ににじみやかすれなどの塗布不良が発生するものをnot bad(C)、上記スクリーン印刷性評価を10枚連続して行うまでの間ににじみやかすれなどの塗布不良が発生するものをbad(D)と判定した。
(7) Continuous Screen Printability The above screen printability evaluation was performed on 1,000 sheets in succession without causing coating defects such as bleeding or smearing, and was judged as excellent (A). The above screen printability evaluation was performed on 100 to 999 sheets in succession with coating defects such as bleeding or smearing, and was judged as good (B). The above screen printability evaluation was performed on 10 to 99 sheets in succession with coating defects such as bleeding or smearing, and was judged as not bad (C). The above screen printability evaluation was performed on 10 sheets in succession with coating defects such as bleeding or smearing, and was judged as bad (D).

(8)張り付き
上記スクリーン印刷性評価を1000枚連続して行っても張り付きが発生しないものをexcellent(A)、上記スクリーン印刷性評価を100~999枚連続して行うまでの間に張り付きが発生するものをgood(B)、上記スクリーン印刷性評価を10~99枚連続して行うまでの間に張り付きが発生するものをnot bad(C)、上記スクリーン印刷性評価を10枚連続して行うまでの間に張り付きが発生するものをbad(D)と判定した。
なお、実施例5、6、8、9、11~17、19は、それぞれ参考例5、6、8、9、11~17、19と読み替える。
(8) Sticking: When no sticking occurred even after 1,000 consecutive screen print evaluations, the test was judged as excellent (A); when sticking occurred within 100 to 999 consecutive screen print evaluations, the test was judged as good (B); when sticking occurred within 10 to 99 consecutive screen print evaluations, the test was judged as not bad (C); and when sticking occurred within 10 consecutive screen print evaluations, the test was judged as bad (D).
In addition, Examples 5, 6, 8 , 9, 11 to 17 , and 19 should be read as Reference Examples 5, 6, 8 , 9, 11 to 17 , and 19, respectively.

参考例
(1)ポリシロキサン溶液Aの合成
1000mL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、ポリシロキサン溶液A(PhTMS(50)/MeTMS(50))を得た。ポリシロキサン溶液Aの固形分濃度は39.0質量%であり、重量平均分子量(Mw)は2500であった。
Reference Example 1
(1) Synthesis of polysiloxane solution A 1000 mL three-neck flask was charged with 183.25 g of KBM-13 (methyltrimethoxysilane), 266.75 g of KBM-103 (phenyltrimethoxysilane), and 403.36 g of GBL, and an aqueous formic acid solution prepared by dissolving 0.45 g of formic acid in 145.29 g of water was added over 30 minutes while stirring at 40 ° C. After the dropwise addition, the mixture was stirred at 40 ° C. for 1 hour, then heated to 70 ° C. and stirred for 30 minutes. The oil bath was then heated to 115 ° C. One hour after the start of the temperature rise, the internal temperature of the solution reached 100 ° C., and the mixture was heated and stirred for 1 hour (internal temperature: 100 to 110 ° C.). The obtained solution was cooled in an ice bath to obtain polysiloxane solution A (PhTMS (50) / MeTMS (50)). The solids concentration of the polysiloxane solution A was 39.0% by mass, and the weight average molecular weight (Mw) was 2,500.

(2)不純物拡散組成物1の作製
上記で合成したポリシロキサン溶液A13.42gと、ホウ酸1.31gと、ケン化度が89モル%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(89)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た。ここで、ポリシロキサン溶液Aからの持ち込みの蟻酸の量は0.006質量%である。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。
(2) Preparation of impurity diffusion composition 1 13.42g of the polysiloxane solution A synthesized above, 1.31g of boric acid, 11.63g of polyvinyl alcohol (manufactured by Nippon Vinyl Acetate Poval Co., Ltd.) with a saponification degree of 89 mol% (hereinafter referred to as polyvinyl alcohol (89)), 3.9g of Aerosil VPNKC130 (manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd.) which is fine particle silicon oxide, 24.64g of GBL, 35.1g of terpineol, and 10g of water were mixed and thoroughly stirred to be uniform. Here, the amount of formic acid carried over from the polysiloxane solution A was 0.006% by mass. As shown in Table 2, the evaluation results of the obtained solution were all good.

参考例
ポリビニルアルコールのケン化度を70モル%としたこと以外は、参考例1と同様にして不純物拡散組成物2を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。
Reference Example 2
Except for changing the degree of saponification of the polyvinyl alcohol to 70 mol %, an impurity-diffusing composition 2 was obtained in the same manner as in Reference Example 1. The evaluation results of the obtained solution were all good, as shown in Table 2.

参考例
ポリビニルアルコールのケン化度を69モル%としたこと以外は、参考例1と同様にして不純物拡散組成物3を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。
Reference Example 3
Except for changing the degree of saponification of the polyvinyl alcohol to 69 mol %, an impurity-diffusing composition 3 was obtained in the same manner as in Reference Example 1. The evaluation results of the obtained solution were all good, as shown in Table 2.

参考例
ポリビニルアルコールのケン化度を50モル%としたこと以外は、参考例1と同様にして不純物拡散組成物4を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。
Reference Example 4
Except for changing the degree of saponification of the polyvinyl alcohol to 50 mol %, an impurity-diffusing composition 4 was obtained in the same manner as in Reference Example 1. The evaluation results of the obtained solution were all good, as shown in Table 2.

実施例5
ポリビニルアルコールのケン化度を49モル%としたこと以外は、参考例1と同様にして不純物拡散組成物5を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。
Example 5
Except for changing the degree of saponification of the polyvinyl alcohol to 49 mol %, the procedure of Reference Example 1 was repeated to obtain an impurity-diffusing composition 5. The evaluation results of the obtained solution were all good, as shown in Table 2.

実施例6
ポリビニルアルコールのケン化度を20モル%としたこと以外は、参考例1と同様にして不純物拡散組成物6を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。
Example 6
Except for changing the degree of saponification of the polyvinyl alcohol to 20 mol %, an impurity-diffusing composition 6 was obtained in the same manner as in Reference Example 1. The evaluation results of the obtained solution were all good, as shown in Table 2.

参考例
(A)ポリビニルアルコールと(C)シロキサンの質量比率(A):(C)を20:80としたこと以外は、実施例5と同様にして不純物拡散組成物7を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。
Reference Example 7
An impurity-diffusing composition 7 was obtained in the same manner as in Example 5, except that the mass ratio (A):(C) of (A) polyvinyl alcohol and (C) siloxane was set to 20:80. The evaluation results of the obtained solution were all good, as shown in Table 2.

実施例8
(A)ポリビニルアルコールと(C)シロキサンの質量比率(A):(C)を30:70としたこと以外は、実施例5と同様にして不純物拡散組成物8を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。
Example 8
An impurity-diffusing composition 8 was obtained in the same manner as in Example 5, except that the mass ratio (A):(C) of (A) polyvinyl alcohol and (C) siloxane was set to 30:70. The evaluation results of the obtained solution were all good, as shown in Table 2.

実施例9
(A)ポリビニルアルコールと(C)シロキサンの質量比率(A):(C)を75:25としたこと以外は、実施例5と同様にして不純物拡散組成物9を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。
Example 9
An impurity-diffusing composition 9 was obtained in the same manner as in Example 5, except that the mass ratio (A):(C) of (A) polyvinyl alcohol and (C) siloxane was set to 75:25. The evaluation results of the obtained solution were all good, as shown in Table 2.

参考例10
(A)ポリビニルアルコールと(C)シロキサンの質量比率(A):(C)を80:20としたこと以外は、実施例5と同様にして不純物拡散組成物10を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。
Reference Example 10
An impurity-diffusing composition 10 was obtained in the same manner as in Example 5, except that the mass ratio (A):(C) of (A) polyvinyl alcohol and (C) siloxane was set to 80:20. The evaluation results of the obtained solution were all good, as shown in Table 2.

実施例11
溶媒をGBLからN-メチル-2-ピロリドンに変更したこと以外は、実施例5と同様にして不純物拡散組成物11を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。
Example 11
Except for changing the solvent from GBL to N-methyl-2-pyrrolidone, the procedure was the same as in Example 5 to obtain an impurity-diffusing composition 11. As shown in Table 2, the evaluation results of the obtained solution were all good.

実施例12
水の量を5.0gとしたこと以外は、実施例5と同様にして不純物拡散組成物12を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。
Example 12
Except for changing the amount of water to 5.0 g, the procedure was the same as in Example 5 to obtain an impurity-diffusing composition 12. As shown in Table 2, the evaluation results of the obtained solution were all good.

実施例13
水の量を2.5gとしたこと以外は、実施例5と同様にして不純物拡散組成物13を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。
Example 13
Except for changing the amount of water to 2.5 g, the procedure was the same as in Example 5 to obtain an impurity-diffusing composition 13. As shown in Table 2, the evaluation results of the obtained solution were all good.

実施例14
不純物拡散組成物5に蟻酸を0.004g添加し、組成物中の蟻酸の量が0.01質量%となるように不純物拡散組成物14を作製した。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。
Example 14
0.004 g of formic acid was added to the impurity-diffusing composition 5 so that the amount of formic acid in the composition was 0.01 mass %, thereby preparing an impurity-diffusing composition 14. The evaluation results of the obtained solution were all good, as shown in Table 2.

実施例15
不純物拡散組成物5に蟻酸を0.094g添加し、組成物中の蟻酸の量が0.1質量%となるように不純物拡散組成物15を作製した。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。
Example 15
0.094 g of formic acid was added to the impurity-diffusing composition 5 so that the amount of formic acid in the composition was 0.1 mass %, thereby preparing an impurity-diffusing composition 15. The evaluation results of the obtained solution were all good, as shown in Table 2.

実施例16
不純物拡散組成物5にイオン交換樹脂による処理(X)を実施し、不純物拡散組成物16を作製した。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。ここで、イオン交換樹脂による処理(X)とは、以下の処理こと指す。
(X)得られた溶液を陽イオン交換樹脂(オルガノ(株)製、アンバーリスト15JS-HG-DRY)を充填したカラムに通す。
Example 16
The impurity-diffusing composition 5 was subjected to treatment (X) with an ion exchange resin to prepare an impurity-diffusing composition 16. The evaluation results of the obtained solution were all good, as shown in Table 2. Here, the treatment (X) with an ion exchange resin refers to the following treatment.
(X) The resulting solution is passed through a column packed with a cation exchange resin (Amberlyst 15JS-HG-DRY, manufactured by Organo Corporation).

実施例17
不純物拡散組成物5にイオン交換樹脂による処理(Y)を実施し、不純物拡散組成物17を作製した。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。ここで、イオン交換樹脂による処理(Y)とは、以下の処理こと指す。
(Y)得られた溶液を陽イオン、陰イオン混合の交換樹脂(オルガノ(株)製、アンバーリストMSPS2-1-DRY)を充填したカラムに通す。
Example 17
The impurity-diffusing composition 5 was subjected to a treatment (Y) with an ion exchange resin to prepare an impurity-diffusing composition 17. The evaluation results of the obtained solution were all good, as shown in Table 2. Here, the treatment (Y) with an ion exchange resin refers to the following treatment.
(Y) The resulting solution is passed through a column packed with a mixed cation and anion exchange resin (Amberlyst MSPS2-1-DRY, manufactured by Organo Corporation).

実施例18
不純物拡散組成物13に蟻酸を0.004g添加し、組成物中の蟻酸の量が0.01質量%となるように不純物拡散組成物18を作製した。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、いずれも良好であった。
Example 18
0.004 g of formic acid was added to impurity-diffusing composition 13 so that the amount of formic acid in the composition was 0.01 mass %, thereby preparing impurity-diffusing composition 18. The evaluation results of the obtained solution were all good, as shown in Table 2.

実施例19
微粒子酸化ケイ素を抜いたこと以外は、実施例5と同様にして不純物拡散組成物19を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示す結果となった。
Example 19
Except for omitting the fine particle silicon oxide, the procedure was the same as in Example 5 to obtain an impurity-diffusing composition 19. The evaluation results of the obtained solution were as shown in Table 2.

参考例20
ホウ酸の代わりにホウ酸トリメチルを使用したこと以外は、実施例5と同様にして不純物拡散組成物20を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示す結果となった。
Reference Example 20
Except for using trimethyl borate instead of boric acid, an impurity-diffusing composition 20 was obtained in the same manner as in Example 5. The evaluation results of the obtained solution were as shown in Table 2.

比較例1
ポリビニルアルコールのケン化度を90モル%としたこと以外は、実施例1と同様にして不純物拡散組成物21を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、スクリーン連続印刷性に劣る結果となった。
Comparative Example 1
Except for changing the degree of saponification of the polyvinyl alcohol to 90 mol%, an impurity-diffusing composition 21 was obtained in the same manner as in Example 1. As shown in Table 2, the evaluation result of the obtained solution showed that the screen continuous printability was poor.

比較例2
ポリビニルアルコールのケン化度を10モル%としたこと以外は、実施例1と同様にして不純物拡散組成物22を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、拡散均一性に劣る結果となった。
Comparative Example 2
Except for changing the degree of saponification of the polyvinyl alcohol to 10 mol%, an impurity-diffusing composition 22 was obtained in the same manner as in Example 1. As shown in Table 2, the evaluation result of the obtained solution showed poor diffusion uniformity.

比較例3
(MeTMS(100)/PhTMS(0))としたこと以外は、実施例5と同様にして不純物拡散組成物23を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、拡散均一性に劣る結果となった。
Comparative Example 3
Except for using (MeTMS(100)/PhTMS(0)), the procedure of Example 5 was repeated to obtain an impurity-diffusing composition 23. As shown in Table 2, the evaluation results of the obtained solution showed poor diffusion uniformity.

比較例4
(MeTMS(0)/PhTMS(100))としたこと以外は、実施例5と同様にして不純物拡散組成物24を得た。得られた溶液の評価結果は、表2に示すとおり、拡散均一性に劣る結果となった。
Comparative Example 4
Except for using (MeTMS(0)/PhTMS(100)), the procedure of Example 5 was repeated to obtain an impurity-diffusing composition 24. As shown in Table 2, the evaluation results of the obtained solution showed poor diffusion uniformity.

Figure 0007647100000003
Figure 0007647100000003

Figure 0007647100000004
Figure 0007647100000004

Figure 0007647100000005
Figure 0007647100000005

10、20、30、40 太陽電池
11、21、31、41、51、61、63 半導体基板
12、22、32、42、42’、52、62 p型不純物拡散組成物膜
13、23、33、44、44’、53 p型不純物拡散層
24、34、43、64 n型不純物拡散組成物膜
25、35、45、55、66 n型不純物拡散層
16、17、26、36、37、46、47 パッシベーション層
18、28、29、38、39、48、49 コンタクト電極
26 保護膜
26a 開口
100 拡散炉
110 拡散ボード
10, 20, 30, 40 Solar cell 11, 21, 31, 41, 51, 61, 63 Semiconductor substrate 12, 22, 32, 42, 42', 52, 62 P-type impurity diffusion composition film 13, 23, 33, 44, 44', 53 P-type impurity diffusion layer 24, 34, 43, 64 N-type impurity diffusion composition film 25, 35, 45, 55, 66 N-type impurity diffusion layer 16, 17, 26, 36, 37, 46, 47 Passivation layer 18, 28, 29, 38, 39, 48, 49 Contact electrode 26 Protective film 26a Opening 100 Diffusion furnace 110 Diffusion board

Claims (11)

(A)ポリビニルアルコール、(B)不純物拡散成分、および(C)シロキサンを含み、(A)ポリビニルアルコールのケン化度が20モル%以上50モル%未満であり、(B)不純物拡散成分がホウ酸であり、(C)シロキサンが下記一般式(1)、(2)のいずれかで示される部分構造と、下記一般式(3)、(4)のいずれかで示される部分構造とをそれぞれ少なくとも1種以上含み、(A)ポリビニルアルコールと(C)シロキサンの質量比率(A):(C)が30:70~75:25であり、pHが4.0~6.5であり、
さらに(D)溶媒を含有し、(D)溶媒中の水の含有量が0.1~5質量%である不純物拡散組成物。
Figure 0007647100000006
(RおよびRは、それぞれ独立に水酸基、炭素数1~6のアルキル基、炭素数1~7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。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1~7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、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。)
a polyvinyl alcohol (A), an impurity-diffusing component (B), and a siloxane (C), wherein the degree of saponification of the polyvinyl alcohol (A) is 20 mol % or more and less than 50 mol %, the impurity-diffusing component (B) is boric acid, the siloxane (C) contains at least one partial structure represented by any one of the following general formulas (1) and (2) and at least one partial structure represented by any one of the following general formulas (3) and (4), a mass ratio of the polyvinyl alcohol (A) to the siloxane (C) (A):(C) is 30:70 to 75:25, and the pH is 4.0 to 6.5,
The impurity-diffusing composition further comprises a solvent (D), the water content of which is 0.1 to 5 mass % in the solvent (D) .
Figure 0007647100000006
(R 1 and R 2 each independently represent any one of a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, an acyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, and an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and a plurality of R 1s and R 2s may be the same or different. R 3 represents an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and a plurality of R 3s may be the same or different. R 4 represents any one of a hydroxyl group, an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an alkoxy group having 1 to 7 carbon atoms, an acyloxy group having 1 to 6 carbon atoms, an alkenyl group having 2 to 10 carbon atoms, and an aryl group having 6 to 15 carbon atoms, and a plurality of R 4s may be the same or different.)
(D)溶媒がラクタム系溶媒または環状エステル系溶媒を含有し、(D)溶媒中のラクタム系溶媒または環状エステル系溶媒の含有量が20質量%以上である請求項1に記載の不純物拡散組成物。 The impurity-diffusing composition according to claim 1, wherein the (D) solvent contains a lactam solvent or a cyclic ester solvent, and the content of the lactam solvent or the cyclic ester solvent in the (D) solvent is 20 mass% or more. さらに(E)チクソ剤を含有し、(E)チクソ剤が酸化ケイ素の微粒子である請求項1または2に記載の不純物拡散組成物。 3. The impurity-diffusing composition according to claim 1 , further comprising (E) a thixotropic agent, the (E) thixotropic agent being fine particles of silicon oxide. さらに(F)カルボン酸を0.01~0.1質量%含有する請求項1~のいずれかに記載の不純物拡散組成物。 The impurity-diffusing composition according to any one of claims 1 to 3 , further comprising (F) 0.01 to 0.1 mass % of a carboxylic acid. (F)カルボン酸が蟻酸である請求項に記載の不純物拡散組成物。 5. The impurity-diffusing composition according to claim 4 , wherein the carboxylic acid (F) is formic acid. 半導体基板に請求項1~のいずれかに記載の不純物拡散組成物を塗布して不純拡散組成物膜を形成する工程と、前記不純物拡散組成物膜から不純物を拡散させて半導体基板に不純物拡散層を形成する工程を含む半導体素子の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: applying the impurity diffusing composition according to any one of claims 1 to 5 to a semiconductor substrate to form an impurity diffusing composition film; and diffusing impurities from the impurity diffusing composition film to form an impurity diffusion layer on the semiconductor substrate. 半導体基板にn型不純物拡散組成物を塗布し、n型不純物拡散組成物膜を形成する工程と、p型不純物拡散組成物である請求項1~のいずれかに記載の不純物拡散組成物を塗布して不純物拡散組成物膜を形成する工程と、当該半導体基板を加熱することにより、n型不純物拡散層とp型不純物拡散層を同時に形成する工程を含む半導体素子の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: applying an n-type impurity diffusion composition to a semiconductor substrate to form an n-type impurity diffusion composition film; applying an impurity diffusion composition according to any one of claims 1 to 5 , which is a p-type impurity diffusion composition, to form an impurity diffusion composition film; and heating the semiconductor substrate to simultaneously form an n-type impurity diffusion layer and a p-type impurity diffusion layer. 半導体基板の一方の面にp型不純物拡散組成物である請求項1~のいずれかに記載の不純物拡散組成物を塗布してp型不純物拡散組成物膜を形成する工程と、前記半導体基板のもう一方の面に、n型不純物拡散組成物を塗布し、n型不純物拡散組成膜を形成する工程と、当該半導体基板を加熱することにより、p型不純物拡散層とn型不純物拡散層を同時に形成する工程を含む半導体素子の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: applying the impurity diffusion composition according to any one of claims 1 to 5 , which is a p-type impurity diffusion composition, to one surface of a semiconductor substrate to form a p-type impurity diffusion composition film; applying an n-type impurity diffusion composition to the other surface of the semiconductor substrate to form an n-type impurity diffusion composition film; and heating the semiconductor substrate to simultaneously form a p-type impurity diffusion layer and an n-type impurity diffusion layer. 半導体基板の一方の面にp型不純物拡散組成物である請求項1~のいずれかに記載の不純物拡散組成物を部分的に塗布して第一のp型不純物拡散組成物膜を形成する工程と、前記第一のp型不純物拡散組成物膜が形成されていない部分に第二のp型不純物拡散組成物を塗布して低濃度のp型不純物拡散組成物膜を形成する工程と、前記半導体基板のもう一方の面に、n型不純物拡散組成物を塗布し、n型不純物拡散組成膜を形成する工程と、当該半導体基板を加熱することにより、高濃度のp型不純物拡散層、低濃度のp型不純物拡散層、n型不純物拡散層を同時に形成する工程を含む半導体素子の製造方法。 A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: partially coating one surface of a semiconductor substrate with the impurity diffusion composition according to any one of claims 1 to 5 , which is a p-type impurity diffusion composition, to form a first p-type impurity diffusion composition film; coating a second p-type impurity diffusion composition on a portion where the first p-type impurity diffusion composition film is not formed, to form a low-concentration p-type impurity diffusion composition film; coating the other surface of the semiconductor substrate with an n-type impurity diffusion composition to form an n-type impurity diffusion composition film; and heating the semiconductor substrate to simultaneously form a high-concentration p-type impurity diffusion layer, a low-concentration p-type impurity diffusion layer, and an n-type impurity diffusion layer. 複数の半導体基板を用いた半導体素子の製造方法であって、下記(a)~(c)の工程を含み、(b)及び(c)の工程において、二枚一組の半導体基板を、各々の第一導電型の不純物拡散組成物膜が形成された面が互いに向い合せになるように配置する半導体素子の製造方法。
(a)各半導体基板の一方の面に請求項1~のいずれかに記載の不純物拡散組成物を塗布して第一導電型の不純物拡散組成物膜を形成する工程。
(b)前記第一導電型の不純物拡散組成物膜が形成された半導体基板を加熱して、前記半導体基板へ前記第一導電型の不純物を拡散して、第一導電型の不純物拡散層を形成する工程。
(c)第二導電型の不純物を含むガスを有する雰囲気下で前記半導体基板を加熱して、前記半導体基板の他方の面に第二導電型の不純物を拡散して、第二導電型の不純物拡散層を形成する工程。
A method for manufacturing a semiconductor device using a plurality of semiconductor substrates, comprising the steps of (a) to (c) below, in which in steps (b) and (c), a pair of semiconductor substrates are arranged such that their surfaces on which a first conductivity type impurity diffusion composition film is formed face each other.
(a) A step of applying the impurity diffusion composition according to any one of claims 1 to 5 onto one surface of each semiconductor substrate to form an impurity diffusion composition film of a first conductivity type.
(b) A step of heating the semiconductor substrate on which the first conductivity type impurity diffusion composition film is formed, thereby diffusing the first conductivity type impurity into the semiconductor substrate to form a first conductivity type impurity diffusion layer.
(c) heating the semiconductor substrate in an atmosphere having a gas containing an impurity of a second conductivity type to diffuse the impurity of the second conductivity type into the other surface of the semiconductor substrate, thereby forming an impurity diffusion layer of the second conductivity type.
請求項10のいずれかに記載の半導体素子製造方法を含む太陽電池の製造方法。
A method for manufacturing a solar cell, comprising the method for manufacturing a semiconductor element according to any one of claims 6 to 10 .
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