制备结构化涂层的方法、用该方法制备的结构化涂层及其用途技术

本发明专利技术涉及制备含硅和/或锗的结构化涂层的液相法，在该方法中将至少一种涂料组合物施加在基底上，将涂覆过的基底上产生的涂层部分活化并将基底上未活化的涂层氧化，涉及根据该方法制备的层及其用途。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及制备含硅和/或锗的结构化涂层的方法、可根据该方法得到的层及其用途。对于不同的应用而言，需要导体、半导体或绝缘的结构化涂层，例如对于二极管中的应用而言、用于背接触太阳能电池中的发射区和基极区或作为钢或玻璃上的阻隔。现有技术中已知用于制备结构化涂层的方法。例如，已存在基于光刻技术、湿法刻蚀方法和/或激光烧蚀的多种制备结构化表面的技术(P.Engelhart等人，Prog.Photovolt:Res.Appl.15(3)，237-243，2007年5月);J.Haschke等人，EnergyProcedia27(2012)116-121;N.-P.Harder，Phys.Stat.Sol.(RRL)2，No.4，148-150(2008);M.Z.Rahman，OpticsandPhotonicsJournal，2012，2，129-134)。但是，这些方法的共同之处在于它们在技术上非常复杂并因此难于制备精细结构。但是，尤其对于半导体应用而言，含硅和/或锗的结构化涂层，尤其是非常精细的层结构是非常令人感兴趣的。也可通过印刷方法制备含硅和/或锗的结构化涂层。例如，WO2009/086105A1公开了一种方法，其中有针对性地用液体硅烷涂覆，尤其是印刷基底的所选区域，随后转化成聚合材料。EP1087428A1也公开了一种制备硅膜的方法，其中将包含硅化合物的印刷油墨通过喷墨过程结构化地施加在基底上。WO2008/137811A2也公开了一种制备被结构化材料涂覆的基底的方法，在该方法中含前体的印刷油墨通过印刷方法以线的形式施加在基底上并被转化。但是，由此也仅能获得并不足够精细的结构。制备含硅和/或锗的结构化涂层的另一选择公开在US8,124,040B1中。这里描述了一种用于制备含硅或锗的薄膜的方法，在该方法中将包含含硅和/或锗的环状前体施加在基底上。随后，通过选择性辐射制备结构化薄膜(特别是通过使用掩膜的辐射)，并用合适的溶剂洗去位于未经辐射的区域中的薄膜。但是，通过这种方法也不能制备足够精细的结构。此外，洗涤步骤会不利影响保留的层的电性能。此外，可能是由于洗涤步骤，结构化层的边界不够清晰，这导致电子元件中的缺点。因此，本专利技术的目的是提供制备含硅和/或锗的结构化涂层的方法，所述方法避免了现有技术的缺点并且用此方法尤其能够制备具有清晰边界的特别精细的结构。所述目的通过本专利技术的用于制备含硅和/或锗的结构化涂层的液相方法得以实现，在该方法中将至少一种涂料组合物施加在基底上，将基底上形成的涂层部分活化，并将基底上未活化的涂层氧化。在此将液相法理解为是指将液体原料（任选充当其它添加剂和/或掺杂剂的溶剂）或包含（本身为液体或固体的）原料（和任选其它添加剂和/或掺杂剂；后者尤其以第III和第V主族元素化合物的形式）的液态溶液施加在待涂覆基底上，随后热转化、用电磁辐射和/或通过电子束轰击或离子轰击转化成基本上为单质的、非晶的、单晶的和/或多晶的含硅或锗的涂层，优选转化成单质的、非晶的、单晶的和/或多晶的含硅或锗的涂层的方法。因此，本专利技术范围内的“活化”是指“热转化和/或用电磁辐射和/或通过电子束轰击或离子轰击进行的转化”。可根据本专利技术的方法制备的含硅和/或锗的结构化涂层可包含单质硅、单质锗或单质硅和锗的混合物或由其构成。因此，可用本专利技术的方法制备的结构化涂层可由纯硅、纯锗或硅与锗的纯混合物构成。在此将“纯的”涂层理解为是指这样的涂层，基于所有存在的（半）金属的总和计其至少90mol%，优选至少95mol%，特别优选至少97重量%由硅和/或锗构成。同样地，根据本专利技术的方法制备的结构化涂层是除了硅和/或锗以外还包含其它元素的层。可用根据本专利技术的方法制备的结构化涂层优选是由纯硅、纯锗或硅与锗的纯混合物构成的那些。含硅和/或锗的“结构化”涂层在此理解为是指基底并未被完全或基本上完全覆盖，而是被部分覆盖产生了结构化的层。相应的结构化尤其可在半导体工业中采用技术目的的解决方案。结构化层的典型实例是导体轨道(例如用于接触)、手指结构或点状结构(例如在背接触太阳能电池中用于发射极区和基极区)和在太阳能电池中的选择性发射极结构。在本文中也同义使用术语“含硅和/或锗的层结构”替代“含硅和/或锗的结构化涂层”。本专利技术范围内的涂料组合物是指在SATP条件(25℃、1.013bar)下为液体的组合物，其包含至少一种在SATP条件下为液体的含硅和/或锗的前体或由其构成，或者包含至少一种溶剂和至少一种在SATP条件下为液体或固体的含硅和/或锗的前体或由其构成。用包含至少一种溶剂和至少一种在SATP条件下为液体或固体的含硅和/或锗的前体的涂料组合物可获得特别好的结果，因为用其可特别好地印刷。在此将前体理解为是指液体或固体的含硅和/或锗的化合物或者一类含硅和/或锗的颗粒，由其通过至少一种选自下述的转化方式可制备含硅和/或锗的涂层：热转化、用电磁辐射、电子束轰击和离子轰击转化。如果所用前体是含硅和/或锗的颗粒，则其优选是含硅和/或锗的纳米颗粒。在此将纳米颗粒理解为是指小的固体粒子，其三维基本上在1-100nm的范围内。如何能制备相应的含硅和/或锗的纳米颗粒是本领域技术人员已知的。本专利技术所用含硅和/或锗的前体优选是含硅和/或锗的化合物。优选的含硅和/或锗的前体是在SATP条件下式MnXc的(特别是液体或固体的)含硅或锗的化合物，其中M=Si和/或Ge，X=H、F、Cl、Br、I、C1-C10-烷基、C1-C10-烯基、C5-C20-芳基，n≥4且2n≤c≤2n+2。相应的化合物属于现有技术。在使用具有至少两种前体（其中，至少一种是通式SinH2n+2的氢化硅烷，其中n=3-10，且至少一种是氢化硅烷低聚物）的涂料组合物时，可获得特别好的结果。相应的配制品尤其适合用于由液相制备高品质薄的精细层，其在涂覆工艺中良好润湿常用基底并在结构化之后具有清晰边缘。该涂料组合物是包含至少一种氢化硅烷和至少一种氢化硅烷低聚物或者由这两者的混合物构成的组合物。该配制品优选是液体，因为这样其可以特别易于使用。相应的涂料组合物具有特别适合沉积出高品质含硅层的优点。式SinH2n+2的氢化硅烷，其中n=3-10，是非环状氢化硅烷。该化合物的异构体可为直链或支链的。优选的非环状氢化硅烷是三硅烷、异四硅烷、正五硅烷、2-甲硅烷基四硅烷和新戊硅烷，以及八硅烷(即正八硅烷、2-甲硅烷基七硅烷、3-甲硅烷基七硅烷、4-甲硅烷基七硅烷、2本文档来自技高网...

【技术保护点】
制备含硅和/或锗的结构化涂层的液相法,其特征在于‑将至少一种涂料组合物施加在基底上，‑将产生在经涂覆的基底上的涂层部分活化‑并将基底上未活化的涂层氧化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.06.18 DE 102013010099.21.制备含硅和/或锗的结构化涂层的液相法,
其特征在于
-将至少一种涂料组合物施加在基底上，
-将产生在经涂覆的基底上的涂层部分活化
-并将基底上未活化的涂层氧化。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，所述涂料组合物包含至少一种溶剂和至少一种
在SATP条件下为液体或固体的含硅和/或锗的前体。
3.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述前体具有通式MnXc，其中M=Si和/或
Ge，X=H、F、Cl、Br、I、C1-C10-烷基、C1-C10-烯基、C5-C20-芳基，n≥4且2n≤c≤2n+2。
4.根据权利要求2的方法，其特征在于，所述前体是含硅和/或锗的纳米颗粒。
5.根据权利要求1或2的方法，其特征在于，所述涂料组合物具有至少两种前体，其中至
少一种是氢化硅烷低聚物，至少一种是通式SinH2n+2的氢化硅烷，其中n=3-10。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，所述通式SinH2n+2的氢化硅烷是支化的。
7.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述氢化硅烷是异四硅烷、2-甲硅烷基四硅烷、
新戊硅烷或九硅烷异构体的混合物。
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【专利技术属性】
技术研发人员：C马德，PH韦布肯贝格，J埃尔茨，S特劳特，M帕茨，M科勒，S韦贝尔，P施滕纳，J克拉特，O武尼克，
申请(专利权)人：赢创德固赛有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE