JPH02254168A - 窒化ほう素の製造方法 - Google Patents

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〕 本発明はいわゆるｃＶＤｔによる窒化ほう素の製造法に
関する。この窒化ほう素（ＢＮ）は立方晶窒化ほう素（
以）’ｃ−ＢＮという）又はこれを含むＢＮであり、半
導体の放熱基板、機械部品の耐食、耐摩耗性被覆材、切
削材などに利用される。

〔従来の技術〕

ＢＮには軟らかい六方晶窒化ほう素（以下ｈＢＮという
）と高硬度なｃ−ＢＮがある。ＣＢＮはｈ−ＢＮを高温
、高圧処理して得る方法が古くから行イつれているか、
近年はほう素含ａ化合物からＣＶＤ法により製法も提案
されている。

ＣＶＤ法として従来知られている方法は原料としてポロ
アミノポリマー、ボラン、ジボラン、テトラボラン、Ｂ
Ｃρ３、Ｂ３Ｎ３Ｈ６などか知られ、またＣＶＤ法とし
てはマイクロ波、高周波、アーク放電、熱フィラメント
法などが知られている（特開昭６０−８１００９　、同
６２−１８４８６９、同６２−４０３７６、同６０−５
８７４．１１ｉ１６１−１７４３７８、同６３１９９８
７１）。

〔発明が解決しようとする課題〕

とはｃ−ＢＮの含有量を高めること、及びＢＮの生成速
度を上げること、その他原料化合物の毒性がないことや
取り易いことである。

また基体上にＢＮを膜状に析出させ、これを半導体の放
熱基板や切削工具、耐摩耗性機械材料に利用する場合、
基体上ＢＮ膜が密着し、容易に剥離しないことか重要で
ある。

前記した従来法ではこれらの点に関して満足すべき結果
か得られていない。

本発明の１゛１的はＢＮの生成速度及びその中のｃ−Ｂ
ＨのａＧ−率が高く、かつ基体へのＢＨ膜の密着性の高
いＢＮを製造することにある。

〔課題を解決するための１段〕 本発明はブラスマＣＶＤ法により、ＢＮを製造するに当
り、原料化合物を種々探索し、またプラズマ化法につい
て研究した結果開発し、たちので、その要旨は原料化ご
物とｌ、てＮ　ａ　Ｂ　Ｈ４とＮ２又はＮ　Ｈ３の混合
物を用い、プラズマ化法として高周波誘導加熱と熱フィ
ラメント加熱を併用することからなるプラズマＣＶＤ法
により基体Ｉ−にＢＮを析出させる方法である。

Ｎ　ａ　Ｂ　Ｈ４は融点が約４（）０°Ｃで、これを加
熱蒸発させ、これにＮ２又はＮＨ３ガスを混合し、プラ
ズマ化する。その混合の割合はＢとＮの原子比で表わし
て０，１〜０．９の範囲であり、好ましくは０３〜０．
７である。Ｎ２ガスを用いる場合は、Ｎ　ａ　Ｂ　Ｈ４
との混合ガスにさらに水素ガスをＮとＨの原子比か１対
３程度になるぐらい混合することか望ましい。Ｎ　Ｈ３
ガスは分解して発生期の水素ガスが発生し、これがＢＮ
の生成に関与していることが考えられ、そのため、Ｎ２
あるいはＮ２とＮ２の混合ガスを用いるより、ＢＮの生
成Ｌ１が高まるなと良好な結果か得られている。

混合ガス圧は１．０〜６４０Ｐａが適当である。

プラズマを発生させる高周波誘導加熱は公知のもので周
波数は例えば１３．５ＧＭＩＩｚ、出力は装置の大きさ
によって変るが、後述する実施例の装置では５０〜２０
０Ｗが適する。そして熱フィラメントの加熱と合せてプ
ラズマの温度は高温に維持される。

熱フィラメントは通常タングステンフィラメントが用い
られ、その温度は１３００〜２１００℃か適し、好まし
くは１５００〜１９００℃である。熱フィラメントは原
料ガス中の水素を原子状水素などの１．ζ性な水素にす
るために必要なもので、この水素の作用は定かでないが
、熱フィラメントを使用しないと、ＢＮ特にｃ−ＢＮの
含台率の高いＢＮが生成しない。又、熱フィラメントの
みではプラズマの発イ１：が十分でなく、同様にＢＮの
生成が少ない。

ＢＮを析出させる基体はＳｔ　、　Ｗ、　Ｍｏ　、　Ｔ
ａなどの金属、ＳｉＣ焼結体、Ｓｉ３Ｎ４焼結体などの
セラミックス、超硬合金チップ、ザーメットなどが使用
でき、その形状も板状（基板）、湾曲状、円柱状なと制
限なく用いることができる。

基体の温度は３００〜１０００℃か適するが、好ましく
は５００〜９００°Ｃである。

次に本発明を実施するための装置の１例を示し、具体的
に説明する。図１は概略の断面図で石英管１内に原料４
　（Ｎ　ａ　Ｂ　Ｈ４）　、Ｓ　ｉ基板６が設けられて
いる。図ではフィラメント２でＮ　ａ　Ｂ　Ｈ４を加熱
蒸発させているが、蒸発のための加熱装置を別に設け、
フィラメントを基板側に寄せてもよい。

石英管の外側に加熱炉７か設けられ、基板の温度及び石
英管内の温度を調節する。３はｉ４％周波コイルでガス
をプラズマ化する。このコイルも図示のものより基板側
に移すこともｉ＋Ｊ能である。８は高周波電源、９，１
０は交流電源である。

石英’＝ｇは所定の圧力に調整されたケース内に収めら
れている。ＮＨ３等のガスはケースのガス導入口５より
石英管内に流され、蒸発するＮ　ａ　Ｂ　Ｈ４のガスと
混合し、プラズマ化され、ＢＮとして基板に析出する。

排気ガスは石英管の他端から出て、ケースの排Ｍ、ｈり
放出される。

本発明の方法により、ＢＮの生成速度は膜厚で】口０〜
３００人／分となり、これは従来最も多く用いられてい
る原料のＢ２Ｈ６の場合の数倍に達する。またｃ−ＢＮ
の３打率は平均的には５０〜８０％で、従来法に較べて
高く、また高周波の出力を上げることにより、さらに８
０％を」二回ることも可能である。

また本発明のもう１つの特徴は基体とＢＮの膜の密稲゛
度が高いことである。これは基体に膜をつけたまま利用
するとき有利である。その池水発明のＢＮを基体から分
離し、粉砕して研削砥粒として利用することもできる。

〔実施例、比較例〕

図１の装置を用い実験した。石英管は直径２．７ｃｍ５
長さ１８ｃｍである。Ｎ　Ｈ３ガスは３ｆｌ１分ＣＮＴ
Ｐ換算）で供給し、た。タングステシフ５イラメントの
温度を１８００℃と１２、高周波の出力を１５０Ｗとし
た。基板にＳｉ　ウェハーを用い、その温度を８００℃
とした。Ｎ　ａ　Ｂ　Ｉ（４の蒸発カス量は、実験前後
の減量から、３ｆ！／分（Ｎ　Ｔ　Ｐ換弁）と考えられ
、Ｎ／Ｂ原子比にすると１である。なお、ゲース内全体
の圧力は２［］Ｐａである。

この条件で０．５１．Ｉｉ間大実験継続した。比較とし
て石英管からＮａＢＨを除き、代って８２１：’ｉ６３
０％　ＳＮ　Ｈ８０９６、Ｈ２１，０９ｂ（夫々容量９
６）の混合ガスを石英管に６ｆｌ１分（ＮＴＰ換算）供
給した外は実施例１と同様にして実験した。これらの結
果を表１に示す。

（以下余白） 表 表中０はひっかき試験で剥離が見られないことを示し、
△は同試験で多少剥離かあったことを示す。

〔効　　果〕

本発明によればＢＮの生成速度か人である。

ＢＨ中のｃ−ＢＨの含有率が高い。ＢＨ膜と基体との密
着度が大きい。又ＢＨ膜が緻密である。そのため超硬ボ
ールペンてＯ・っかいても傷がつかない。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明方法の実施に用いられる装置の１例を示す
概略断面図である。 １・・石英管　　　　　　　２・・フィラメン］・３・
・高周波コ・イル ６・・Ｓｉ基板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　プラズマＣＶＤ法により原料化合物から基体上に窒化
   ほう素を析出させる方法において、原料化合物としてＮ
   ａＢＨ＿４とＮ＿２又はＮＨ＿３を用い、プラズマ化法
   として高周波誘導加熱及び熱フィラメント加熱を併用す
   ることを特徴とする方法。