JPH01252780A - 窒化ホウ素被覆体及びその製造方法 - Google Patents

窒化ホウ素被覆体及びその製造方法

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JPH01252780A
JPH01252780A JP7978788A JP7978788A JPH01252780A JP H01252780 A JPH01252780 A JP H01252780A JP 7978788 A JP7978788 A JP 7978788A JP 7978788 A JP7978788 A JP 7978788A JP H01252780 A JPH01252780 A JP H01252780A
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JP
Japan
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boron nitride
boron
gas
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substrate
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JP7978788A
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Takashi Ogawa
貴史 小川
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Sumitomo Metal Mining Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、化学気相反応法(以下、CVD法という。)
によって得られ、結晶育成用治具、結晶育成炉用炉材な
どに用いられる、基体との密着性にすぐれ、加熱・冷却
の熱サイクルにおいて剥離性も低く、不活性の非結晶状
窒化ホウ素(以下、a−BNという。)被膜を基体上に
析出被覆した窒化ホウ素被覆体及びその製造方法に関す
るものである。
〔従来の技術〕
窒化ホウ素は、ハロゲン化ホウ素ガスとアンモニアガス
とを原料として、反応温度1450℃〜2300℃、圧
力5Q torr未溝の条件でCVD法によって製造し
得ることが知られている。
(米国特許第3152006号) しかして、このような方法によって得られた窒化ホウ素
は、熱分解窒化ホウ素(以下、p−BNという。)と呼
ばれ、高純度、不活性であり、p−BNと熱膨張係数が
異なる基体上にp−BNを前記方法によって析出させ、
その後、基体と析出したp−BNとを分離すれば、窒化
ホウ素成形体が得られ、又、基体表面上にp−BNを析
出させ皮膜状に被覆した窒化ホウ素被覆体を製造するこ
ともできる。p−BNは、化合物半導体引上げ用ツルボ
をはじめとして、幅広い範囲で用いられている工業用材
料であって、たとえば、化合物半導体結晶を引上げ法に
よって育成する際、その育成炉には、グラファイトヒー
ター、炭素製炉材が用いられているが、結晶育成中にこ
れらの炭素材料から炭素原子が結晶内に混入し、育成し
た結晶の電気的特性に悪影響を与えることが問題となっ
ている。この問題を解決する方法の一つとして、窒化ホ
ウ素被覆体が結晶育成用炉材、結晶育成用ヒーターなど
として多く使われている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、このような加熱・冷却の熱サイクルが激
しい用途に用いる場合には、p−BNと基体との熱膨張
係数の相違から、急激な温度変化によって被覆膜にクラ
ックが入つたシ、あるいは、数回の熱サイクルにより剥
離するという問題があった。
本発明は、前記問題を解決し、基体との密着性がすぐれ
、加熱・冷却の熱サイクルにおいて、剥離性が低く、高
純度、不活性の窒化ホウ素被覆体及びその製造方法を得
ることを目的とするものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明者は、前記問題を解決し、前記目的を達成するた
めに、ハロゲン化ホウ素ガス及びアンモニアガスを主原
料として、CVD法による窒化ホウ素被覆体及びその製
造方法について鋭意研究を行なった結果、窒化ホウ素の
析出条件によって窒化ホウ素皮膜の構造が変化するもの
であり、従来の窒化ホウ素被覆体の皮膜がp−BNであ
って、層状構造であるために剥離性が高いということを
見出し、特定の条件によって、基体上に結晶性のきわめ
て低い非結晶状窒化ホウ素(a−BN、C軸の格子定数
6.75^以下、C軸方向における結晶子の大きさ20
^以下のもの。)を析出させ被覆させることによって課
題を解決し得ることを見出して本発明を完成するに至っ
た。すなわち、本発明の第1の要旨は、ノ・ロゲン化ホ
ウ素ガス及びアンモニアガスを主原料とする化学気相反
応法により、基体表面上に厚さ10ミクロン以上の非結
晶状窒化ホウ素を析出してなる窒化ホウ素被覆体であり
、第2の要旨は、ノ・ロゲン化ホウ素ガス及びアンモニ
アガスを主原料とする化学気相反応法により窒化ホウ素
を基体表面上に析出させ、窒化ホウ素被覆体を製造する
に際し、導入するハロゲン化ホウ素ガスとアンモニアガ
スとの流量比(ハロゲン化ホウ素ガスの流量/アンモニ
アガスの流量)を175未満とし、析出温度1000℃
以上1450℃未満、圧力5 torr未満とする窒化
ホウ素被覆体の製造方法である。
本発明における基体は、黒鉛、ホウ化チタン、その他、
使用目的に応じた材質のものを適宜、所定寸法・形状と
して使用し得る。
ハロゲン化ホウ素ガスとしては、通常、三塩化ホウ素ガ
スを使用し得る。
次に、本発明における諸条件の決定理由について述べる
黒鉛製基体(直径100 m、厚さl m )あるいは
ホウ化チタン製基体(直径50cm、厚さ0.5眉)を
抵抗加熱式の加熱炉中に設置した黒鉛製円筒型反応室(
内径120M、長さ200 wt )内において、三塩
化ホク素ガス流量59 secm。
アンモニアガス流量350 secmを一定とし、加熱
温度を900〜1250℃、圧力を1〜10torrの
間で変え、析出させる窒化ホウ素の膜厚が0.5xlI
の窒化ホウ素被覆体を得た。このようにして得た各窒化
ホウ素皮膜の構造をX線回折法によって調べ、又、窒素
ガス雰囲気中で18001:まで加熱し、その後、室温
まで冷却するという試験を10回繰返し行なう熱サイク
ル試験を行った。これらの結果を第1表に示す。
第1表 この結果から、反応温度は、1000〜1450℃とし
たものであって、1000℃未満では、反応が十分おこ
らぬ為、窒化ホウ素が析出せず、1450℃以上では、
析出する窒化ホウ素の結晶化が進みp−BN、!:なジ
層状構造であるために剥離性が増すからである。
又、圧力は、5 torr未満としたものであって、5
 torr以上では、膜状に析出せず粉体化したり、膜
中に突通が生じたり、均一く被覆できないからである。
次に、前記と同様の反応を、反応温度は、1250℃、
圧力は、l torrと一定とし、導入する三塩化ホウ
素ガスの流量を50〜150secmの間で、アンモニ
アガスの流量を50〜600 secmの間で変化させ
て、膜厚0.5瓢の窒化ホウ素被覆体を製造し、前記と
同様な各試験を行なった。これらの結果を第2表に示す
第  2  表 この結果から、ハロゲン化ホウ素ガスとアンモニアガス
の流量比(ハロゲン化水素ガス流量/アンモニアガス流
t)を175未満とし念ものであって、流量比が175
未満では、基体上に均一なa−BN膜が析出し、基体と
の密着性がきわめて高く、剥離性が低く、耐久性が高い
製品を得られるからである。
さらに、前記と同様の反応を、反応温度1250℃、圧
力1 torr 、三塩化ホウ素ガス流量50 sec
m、アンモニアガス流量550 secmの条件で、膜
厚2〜100ミクロンの間の皮膜を被覆した窒化ホウ素
被覆体を製造し、これらの被覆体をヒーターとして電極
に接続し、電圧6.OV、電流250Aの条件で、アン
モニア雰囲気中、1800℃、8時間加熱し、その後の
ヒーター(窒化ホウ素被覆体)の状態を観察した。
結果を第3表に示す。
第  3  表 この結果から、膜厚を10ミクロン以上としたものであ
って、10ミクロン未満では、膜厚が薄すぎて基体粒子
が逃散してしまうからであり、10ミクロン以上では、
1800℃の高温であっても、基体粒子の逃散を抑え、
黒鉛基体の場合にはアンモニアガスと黒鉛との反応を防
止し得る不活性な窒化ホウ素被覆体が得られるからであ
る。
このような諸条件によって、厚さ10ミクロン以上のa
−BNを被覆した窒化ホウ素被覆体は、急激な温度変化
においてもクラックを生ずることもなく、加熱・冷却の
熱サイクルにおいても剥離しない高純度、不活性な窒化
ホウ素被覆体である。
〔実施例〕
次に、本発明の実施例を述べる。
実施例 1 内径120m、長さ2003EIの黒鉛製の円筒型反応
室を抵抗加熱式の加熱炉に設置し、その中央に、直径1
00 gl、厚さ1xmの黒鉛製基体をおき、この反応
室に黒鉛製ノズルを通して三塩化ホウ素を流量53se
cmで、アンモニアガスを流量559 secmで導入
し、反応温度1250℃、圧力3 torrの条件で反
応させて、膜厚が20ミクロンの窒化ホウ素被覆体を製
造した。
得られた窒化ホウ素皮膜の構造をX線回折法で調べ、又
、窒素ガス雰囲気中で1800’Cまで加熱後、室温ま
で冷却する熱サイクル試験を10向繰返して行なって皮
膜の状態を調べ、さらに、この窒化ホウ素被覆体をヒー
ターとして電極に接続し、電圧6.OV、電流250A
の条件でアンモニア雰囲気中1800℃、8時間加熱し
た後、ヒーターの状態を観察した。
この結果、得られた皮膜は、均一な&−BNであシ、熱
サイクルに対しても剥離せず高い耐久性を有し、黒鉛粒
子の逃散を抑え、アンモニアガスと黒鉛との反応を防止
し得、不活性であり、ヒーターとした場合に耐食性が良
好であることが認められた。
実施例 2 実施例1で使用したのと同じ反応室内に、直径50m、
厚さ0.511のホウ化チタン製の基板をおき、三酸化
ホウ素ガス流量IQQ secm、アンモニアガス流3
1600 sccm 、加熱温度1450℃、圧力1 
torrの条件で反応させて、膜厚が15ミクロンの窒
化ホウ素被覆体を製造した。
得られた製品について、実施例1と同様な各試験を行な
った結果実施例1と同様なすぐれた性質を有することが
認められた。
比較例 実施例1と同一の反応室内に、実施例1と同様な黒鉛製
基板又は実施例2と同様なホウ化チタン製基板をおき、
それぞれ、三塩化ホウ素ガス流量100 secm、ア
ンモニアガス流量100 sccm 、反応温度180
0℃、圧力I Q torrの条件で反応させて、膜厚
5ミクロンの窒化ホウ素被覆体を製造した。
得られた製品について、実施例1と同様な各試験を行な
った結果、析出した窒化ホウ素は、突起がある層状のp
−BNであり、熱サイクル試験によって剥離が認められ
、アンモニアとの反応が認められ、結晶育成用治具、結
晶育成炉炉材などとして不適当であることが認められた
〔発明の効果〕
本発明は、基体上に、ハロゲン化ホウ素ガスとアンモニ
アガスとを特定条件で反応させてa−BNの皮膜を析出
させた窒化ホウ素被覆体であシ、その製造方法であるか
ら、基体との密着性が高く、加熱・冷却の熱サイクルに
対しても安定でちゃ、剥離し難く、とくに導体結晶育成
炉用炉材やサスセプターなど江用い得、窒化ホウ素皮膜
が不純物である基体粒子が結晶内へ混入するのを防ぎ得
、すぐれた電気特性の半導体結晶が得られる効果があり
、又、アンモニアガスなどの活性ガス雰囲気中で使用す
るヒーターや炉材に用い得て、窒化ホウ素皮膜が基体の
腐食を防ぎ、長時間に亘って使用し得、さらに本発明製
造方法では、1450℃未満といった比較的低温しか必
要としないので、従来の製造方法に較べて安価に製造し
得るなどきわめてすぐれた効果が認められる。
特許出願人  住友金属鉱山株式会社

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)ハロゲン化ホウ素ガス及びアンモニアガスを主原料
    とする化学気相反応法により、基体表面上に厚さ10ミ
    クロン以上の非結晶状窒化ホウ素を析出させてなること
    を特徴とする窒化ホウ素被覆体。 2)ハロゲン化ホウ素ガス及びアンモニアガスを主原料
    とする化学気相反応法により窒化ホウ素を基体表面上に
    析出させ、窒化ホウ素被覆体を製造するに際し、導入す
    るハロゲン化ホウ素ガスとアンモニアガスとの流量比(
    ハロゲン化ホウ素ガスの流量/アンモニアガスの流量)
    を1/5未満とし、析出温度1000℃以上1450℃
    未満、圧力5torr未満とすることを特徴とする窒化
    ホウ素被覆体の製造方法。
JP7978788A 1988-03-31 1988-03-31 窒化ホウ素被覆体及びその製造方法 Pending JPH01252780A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05502914A (ja) * 1990-08-08 1993-05-20 アドヴァンスト・セラミックス・コーポレイション 亀裂のない熱分解窒化硼素を炭素構造体上に形成する方法及び該方法から得られた物品
US12133465B2 (en) 2016-05-11 2024-10-29 Free Form Fibers, Llc Multilayer functional fiber and method of making
US12241160B2 (en) 2021-06-21 2025-03-04 Free Form Fibers, Llc Fiber structures with embedded sensors
US12584214B2 (en) 2021-06-29 2026-03-24 Free Form Fibers, Llc Embedded wire chemical vapor deposition (EWCVD)

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