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ケイ素粒子層の形成方法およびシリコン膜の形成方法

国内特許コード P110004330
整理番号 E086P04
掲載日 2011年7月12日
出願番号 特願2009-013409
公開番号 特開2010-168633
登録番号 特許第5299903号
出願日 平成21年1月23日(2009.1.23)
公開日 平成22年8月5日(2010.8.5)
登録日 平成25年6月28日(2013.6.28)
発明者
  • 松木 安生
  • 下田 達也
  • 申 仲▲榮▼
  • 川尻 陵
出願人
  • JSR株式会社
  • 独立行政法人科学技術振興機構
発明の名称 ケイ素粒子層の形成方法およびシリコン膜の形成方法
発明の概要

【課題】高純度のシリコン膜または高性能のケイ素合金膜に変換することができるケイ素粒子層の形成方法、および該ケイ素粒子層を用いて行うシリコン膜の形成方法を提供すること。
【解決手段】上記ケイ素粒子層の形成方法は、ケイ素粒子を含有する液状組成物中に、カソードおよびアノードからなる一対の電極を浸漬し、該一対の電極間に電界を発生させてカソード上に前記ケイ素粒子を堆積する方法である。上記シリコン膜の形成方法は、上記のケイ素粒子層を有するカソードを加熱することによってカソード上のケイ素粒子層をシリコン膜に変換する方法である。
【選択図】なし

従来技術、競合技術の概要


従来、アモルファスシリコン膜やポリシリコン膜の形成方法としては、モノシランガスやジシランガスの熱CVD(ChemicalVapor Deposition)法やプラズマCVD、光CVDなどが利用されており、一般的に、ポリシリコン膜の形成には熱CVD(非特許文献1)が、またアモルファスシリコン膜の形成にはプラズマCVD(非特許文献2)が、それぞれ広く用いられており、薄膜トランジスターを有する液晶表示素子、太陽電池などの製造に利用されている。
これらのCVD法によるシリコン膜の形成は、装置面において、複雑で高価であり、且つ多大のエネルギーを要する装置が必要であるとともに、材料面において、毒性、反応性の高いガス状の水素化ケイ素を用いるため取り扱いに難点があるとの欠点を有する。
近年、液状の水素化ケイ素化合物を基板上に塗付して塗膜を形成し、次いでこの塗膜を加熱する方法により、シリコン膜を形成する方法が提案された(塗布法、特許文献1)。この技術は、シリコン膜の形成工程を著しく容易とし、コストを大幅に削減しうる優れた技術であるが、水素化ケイ素化合物は空気中で不安定であり、極めて安全であるとはいえず、また、原料に起因する不純物を厳密に除去してから使用に供する必要があり、工程管理上の手間およびコストが軽微であるとはいえないことから、さらに安全、簡易なシリコン膜の形成方法の開発が望まれている。



ところで近年、電界中で基板(電極)上に微粒子を堆積する技術が進展を見せている。例えば非特許文献3には、原子間力顕微鏡を用いて、固体状イオン導電体RbAg上に電気化学的に銀を堆積し、微細パターンを形成する技術が開示されれている。また、非特許文献4には、電気力顕微鏡のプローブを用いてSi/SiO/Siエレクトレット上に微粒子を自己組織化させる技術が開示されている。これらの技術は、微細材料を階層的に集積して高次の材料ないし素子を迅速に形成するための新たな技術として期待されている。
しかしながら、ケイ素を主成分として含有する合金膜またはシリコン膜の形成について、かかる技術を適用ないし応用して工業的に適用可能な方法を開示した例は未だ知られていない。

産業上の利用分野


本発明は、ケイ素粒子層の形成方法およびシリコン膜の形成方法に関する。
さらに詳しくは、シリコン前駆体成分が、その原料に由来するアルカリ金属塩またはアルカリ土類金属塩を不純物として含んでいる場合であっても、精製を要せずに、高純度のシリコン膜または高性能のケイ素合金膜に変換することができるケイ素粒子層の形成方法、および該ケイ素粒子層を用いて行うシリコン膜の形成方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
ケイ素粒子を含有する液状組成物に、カソードおよびアノードからなる一対の電極を浸漬し、該一対の電極間に電界を発生させてカソード上に前記ケイ素粒子を堆積するケイ素粒子層の形成方法であって、
前記ケイ素粒子が、四ハロゲン化ケイ素と、ナトリウムナフタレニド、ナトリウムビフェニリド、ナトリウム-4,4’-ジ-t-ブチルビフェニリドおよびナトリウム-8-(N,N-ジメチルアミノ)ナフタレニドよりなる群から選択される金属系還元剤とを、金属系還元剤に含まれる金属原子と四ハロゲン化ケイ素に含まれるケイ素原子とのモル比(M/Si)が1~10となる割合で反応させて得られる反応生成物であることを特徴とする、前記方法

【請求項2】
前記ケイ素粒子を含有する液状組成物がエーテル溶媒をさらに含有するものである、請求項1に記載のケイ素粒子層の形成方法。

【請求項3】
上記一対の電極間に発生させる電界の強度が、5×10~5×10V/mである、請求項1または2に記載のケイ素粒子層の形成方法。

【請求項4】
前記ケイ素粒子の平均粒径が、0.1~100nmである、請求項1~3のいずれか一項に記載のケイ素粒子層の形成方法。

【請求項5】
請求項1~4のいずれか一項に記載の方法により形成されたケイ素粒子層を有するカソードを加熱することによってカソード上のケイ素粒子層をシリコン膜に変換することを特徴とする、シリコン膜の形成方法。
産業区分
  • 表面処理
国際特許分類(IPC)
出願権利状態 権利存続中
参考情報 (研究プロジェクト等) ERATO 下田ナノ液体プロセス 領域
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