JPH03153876A - 炭化珪素質部材 - Google Patents

炭化珪素質部材

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JPH03153876A
JPH03153876A JP1293066A JP29306689A JPH03153876A JP H03153876 A JPH03153876 A JP H03153876A JP 1293066 A JP1293066 A JP 1293066A JP 29306689 A JP29306689 A JP 29306689A JP H03153876 A JPH03153876 A JP H03153876A
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silicon carbide
silicon
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substrate
layer
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Takatsugu Madono
真殿　遵次
Norio Hayashi
典夫 林
Fukuji Matsumoto
松本　福二
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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】 り粟上段■肛分立 本発明は、高熱下に晒されるウェハーポート、マザーポ
ート、ライナーチューブ、プロセスチューブ、カンチレ
バー、フォーク等の半導体熱処理用部材に用いられる炭
化珪素質部材に関する。
の　　　び　　が　　しようとする 半導体製造工程に用いられる炭化珪素質部材は、半導体
の汚染を防止するために高純度であることが要求される
。特に拡散炉による半導体の熱処理工程においては、部
材中の不純物の拡散により半導体を汚染する可能性が非
常に高く、このため不純物の拡散を防止することが重要
である。そこで、従来より、半導体の熱処理工程に用い
られるウェハーポート、マザーポート、ライナーチュー
ブ、プロセスチューブ、パドル、カンチレバー、フォー
ク等の炭化珪素質部材には、その気体の表面に化学気相
蒸着（ＣＶＤ）法による高純度の炭化珪素被膜を形成し
、部材内部から、不純物が拡散するのを防止することが
行なわれている。
しかし、このような炭化珪素質部材を構成する基体と被
膜とは、基体と被膜とが同材質でありながら両者に微妙
な組成のズレによる熱膨張率の差があり、このため熱処
理中に両者の間に熱応力が発生し、熱処理の繰り返しに
より基体から被膜が剥離し易いといった問題がある。即
ち、炭化珪素質基体としては、一般に炭化珪素に金属珪
素を含浸させたもの、所謂５ｉＣ−５ｉ品が用いられる
が、この５ｉＣ−８ｉ品の熱膨張係数は、４．３〜４　
、５　Ｘ　１０−’／℃テあり、一方、ＣＶＤ法による
高純度炭化珪素（Ｓ　ｉ　Ｃ）被膜の熱膨張係数は４．
５〜４．９ＸＩＯ−’／’Ｃで、５ｉＣ−８ｉ品の熱膨
張係数より大きい。このため、基体の５ｉＣ−８ｉ品に
形成したＣＶＤ法によるＳｉＣ被膜には、熱処理中に両
者の熱膨張係数の差から引張り応力が発生し、実装にお
いて熱サイクルによる繰、り返し応力によるクラックや
剥離が発生し易い、従って、このような遊離珪素を含浸
させた炭化珪素質基体の表面にＣＶＤ法により高純度炭
化珪素被膜を形成した部材は、その耐用寿命に問題があ
る。
なお従来、被膜をＳｉＣ層と窒化珪素（Ｓ　ｉ　Ｎ）暦
との多層構造とする方法（特公昭６０−４５１５４号公
報）、ＳｉＣ多層構造とする方法（特開昭５８−８４４
２７号公報）等が提案されているが、これらはいずれも
被膜の強度を高めたもので、基体と被膜との間の熱膨張
率差はなんら改善されておらず、このためその耐用寿命
は必ずしも十分といえるものではない。
本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、炭化珪素質
被膜が熱膨張係数の差によって遊離珪素を含む炭化珪素
質基体から剥離したり、クラックが生じたりするような
ことがなく、耐用寿命に優れ、しかも不純物の拡散を確
実に防止することができる炭化珪素質部材を提供するこ
とを目的とする。
を　　するための　　　び 本発明者は、上記目的を達成するため、遊離珪素を含む
炭化珪素質基体の表面に化学気相蒸着法により炭化珪素
質被膜を形成した炭化珪素質部材において、該被膜の上
記基体との界面側を遊離珪素を含む炭化珪素層に形成す
ると共に、その遊離珪素含有率を上記気体との界面側か
ら被膜表面側に向けて連続的又は段階的に漸次減少させ
、該被膜表面層は遊離珪素を含まない炭化珪素層に形成
したことを特徴とする炭化珪素質部材を提供する。
即ち、本発明に係る炭化珪素質被膜は、基体との境界付
近では遊離珪素含有率が高く、このため境界面における
被膜と基体との熱膨張率はほぼ同程度であるので、熱に
よる応力は発生し難い、また、被膜中においても隣接す
る層間での応力は極微小であり、膜全体で見た場合熱に
より発生する応力は中間層で緩和されるために非常に小
さく。
特に連続的に遊離珪素含有率を変化させた場合は、その
膜中における応力は確実に膜中に緩和されてしまう。こ
のため耐熱衝撃性や耐熱性だけでなく、熱疲労による密
着力の低下もほとんどなく、耐用寿命の長いものである
。従って、この被膜をその表面に形成した半導体熱処理
用炭化珪素質部材は熱サイクルにより被膜にクラックや
剥離が生じるようなことがない。しかも、その表面はほ
とんど遊離珪素を含まない高純度炭化珪素層が形成され
ているので熱処理中に不純物の拡散などの不都合を生じ
ることなく、長期に亘って安定的に熱処理を行なうこと
ができるものである。
以下１本発明につき更に詳しく説明する。
本発明の炭化珪素質部材は、上述したように、炭化珪素
に金属珪素を含浸させることにより遊離珪素を含有させ
た炭化珪素質基体の表面に化学気相蒸着（ＣＶＤ）法に
より炭化珪素質被膜を形成したもので、この場合該被膜
は基体との界面側を遊離珪素を含む炭化珪素層として形
成すると共に、その基体との界面側から被膜表面側に向
けて連続的又は段階的（多層構造的）に遊離珪素含有率
を漸次減少させ、基体との境界面付近における基体炭化
珪素との熱膨張係数の差を可及的になくし、かつ膜中の
応力発生を可及的になくしたもので、これにより高熱下
における、被膜の剥離やクラックの発生が防止される。
また、該被膜の表面層は遊離珪素を含まない炭化珪素層
に形成したものである。従って、該被膜を形成した半導
体熱処理用炭化珪素質部材は、熱処理中に不純物の拡散
などの不都合を生じることなく、７長期に亘って安定的
に熱処理を行なうことができる。
ここで、被膜の遊離珪素含有率を多層構造的に減少させ
る場合は、基体と接する被膜の最内層を基体の遊離珪素
量の約半分の遊離珪素を含有する炭化珪素層とし、その
上に遊離珪素を含まない表面層を形成した２層構造とす
ることにより、熱サイクル等による被膜の剥離を防止す
ることができる。この場合、最内層の厚さは１０〜３０
０ｍ、特に５０〜２００ｕ、表面層の厚さは１０〜３０
０ｕ、特に５０〜２００＊とするのが好適である。より
好ましくは、基体と接する最内層と遊離珪素を含まない
表面層との間に１．１ｉ１以上の中間層を設けることが
好ましい。この場合、最内層の厚さを１０ｍ以上、特に
１０〜Ｌｏｏｐ、中間層の厚さを総計でＬｏｐ以上、特
に１０〜１００ｐ、表面層の厚さを１０〜３００ｍ、特
に５０〜２００＊とすることが好適である。
なお、被膜全体の厚さとしては２０〜５００戸、特に１
００〜３００ｔｓが好ましい。
また、遊離珪素含有率を連続的に減少させる場合は、基
体との境界面付近の遊離珪素含有率を基体と同程度とす
ることが好ましい。なお、被膜の厚さは２０〜５００戸
、特に１００〜３００声程度とすることができるが、遊
離珪素を含まない表面の炭化珪素層の厚さは１０〜３０
０ｐｍ、特に５０〜２００，１１１１とすることが好ま
しい。
本発明に係る炭化珪素質被膜は、化学気相蒸着（ＣＶＤ
）法によって形成されるものであるが。
この場合原料ガスとしては、ＣＨ，Ｓ　ｉ　ＣＱ、。
ＣＨ３５ｉＨＣら、　（ＣＨ３）２５　ｉ　Ｃｌｌ、、
　Ｓ　ｉ　ＣＱ。
＋ＣＨ４，５ｉＣＱ、＋Ｃ３Ｈ，等の一般的なものを使
用することができ、炭化珪素質基体をＣＶＤ炉に装填し
、上記原料ガスを該ＣＶＤ炉内に流すことにより被膜が
形成される。この際、炉内の温度は１０００〜１４００
℃とすることが一般的であり、また圧力は常圧でも減圧
下でも差支えない。
また、遊離珪素含有率の制御は、原料ガス濃度、流量、
圧力、温度等を種々変化させることにより行なうことが
でき、これにより多層構造的に又は連続的に遊離珪素含
有率が厚さ方向に沿って変化した被膜を形成することが
できる。
なお、本発明の炭化珪素質部材は半導体熱処理用の炭化
珪素質部材に限られず、高熱下に晒されるような用途に
好適に用いることができ、熱サイクル等により剥離やク
ラックの発生といった不都合を生じることがなく、耐用
寿命に優れ、しかも表面純度の高い炭化珪素質被膜を与
えることができる。
発明の詳細 な説明したように、本発明の炭化珪素質被膜は熱サイク
ル等により剥離やクラックの発生といった不都合を生じ
ることがなく、耐用寿命に優れ。
しかも表面純度が高いものである。従って、該被膜を形
成した半導体熱処理用炭化珪素質部材は、熱処理中に不
純物の拡散を生じることなく、長期に亘って安定的に熱
処理を行なうことができるものである。
以下、実施例及び比較例を示し、本発明を具体的に説明
するが、本発明は下記実施例に制限されるものではない
。なお、下記の例において％は重量％である。
〔実施例、比較例〕
遊離珪素を２０％含む炭化珪素基板（５０×５０Ｘ１０
ｎｎ）を３枚用意し、それぞれ基板上に第１〜３図に示
した構造の炭化珪素被膜（２００ｐ）をＣＶＤ法により
形成した。即ち、基板ｌ上に遊離珪素を１０％含む５ｉ
Ｃ−８ｉ層２（５０＊）　、遊離珪素を５％含むＳ　ｉ
　Ｃ−Ｓ　ｉ　Ｎ５（５０戸）及び遊離珪素を含まない
ＳｉＣ層４（Ｌｏｏｐ）を順次積層した３層構造のもの
（第１図：実施例１）、基板１上に遊離珪素を１０％含
む５ｉＣ−３ｉ層２と遊離珪素を含まないＳｉ層４をそ
れぞれ１００μずつ積層した２Ｍ構造のもの（第２図：
実施例２）、基板１上に遊離珪素を含まないＳｉ層４（
２００＊）を形成した単層構造のもの（第３図：比較例
）の３種類の被膜が形成された炭化珪素片を作製した。
次に、上記炭化珪素片を大気中１２００℃に加熱した炉
内に出し入れし、１２００℃０室温の熱サイクル試験を
行ない、被膜のクラック発生及び剥離の生じたサイクル
数を測定した。結果を下表に示す。
ネクラックを生じる前に被膜が剥離してしまった。
以上の結果より、本発明に係る炭化珪素質被膜は従来の
均一単層被膜に比べて耐熱サイクル性に優れることが確
認された。
【図面の簡単な説明】
第１図及び第２図はそれぞれ本発明の実施例を示す断面
図、第３図は従来例を示す断面図である。 １・・・遊離珪素を２０％含む炭化珪素質基板（基体）
、 ２・・・遊離珪素を１０％含む５ｉＣ−８ｉ層、３・・
・遊離珪素を５％含む５ｉＣ−Ｓｉ層、４・・・遊離珪
素を含まないＳｉ層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １．遊離珪素を含む炭化珪素質基体の表面に化学気相蒸
    着法により炭化珪素質被膜を形成した炭化珪素質部材に
    おいて、該被膜の上記基体との界面側を遊離珪素を含む
    炭化珪素層に形成すると共に、その遊離珪素含有率を上
    記気体との界面側から被膜表面側に向けて連続的又は段
    階的に漸次減少させ、該被膜表面層は遊離珪素を含まな
    い炭化珪素層に形成したことを特徴とする炭化珪素質部
    材。
JP1293066A 1989-11-10 1989-11-10 炭化珪素質部材 Pending JPH03153876A (ja)

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