JPH03252307A - 多結晶炭化珪素 - Google Patents
多結晶炭化珪素Info
- Publication number
- JPH03252307A JPH03252307A JP2046702A JP4670290A JPH03252307A JP H03252307 A JPH03252307 A JP H03252307A JP 2046702 A JP2046702 A JP 2046702A JP 4670290 A JP4670290 A JP 4670290A JP H03252307 A JPH03252307 A JP H03252307A
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- JP
- Japan
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- silicon carbide
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- raw material
- chemical vapor
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- Pending
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- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
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。
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〕
本発明はダミーウェハー等の半導体用治具、ダイヤモン
ドコーティング用基材等に使用される化学基板蒸着法に
よる膜状等の炭化珪素に関するものである。
ドコーティング用基材等に使用される化学基板蒸着法に
よる膜状等の炭化珪素に関するものである。
炭化珪素は、高温領域での強度、耐熱性、耐食性、耐鯉
耗性に優れた材料であり、焼結体として広い分野で利用
されている。一方、化学気相蒸着法で作製された炭化珪
素は、焼結法で作製された炭化珪素より緻密で高純度で
あるため半導体製造用治具として黒鉛にコーティングし
たり、セラミックス上にコーティングされ表面特性を改
善するために応用されている。
耗性に優れた材料であり、焼結体として広い分野で利用
されている。一方、化学気相蒸着法で作製された炭化珪
素は、焼結法で作製された炭化珪素より緻密で高純度で
あるため半導体製造用治具として黒鉛にコーティングし
たり、セラミックス上にコーティングされ表面特性を改
善するために応用されている。
また、最近、化学気相蒸着法でｙｘオーダーの厚みの炭
化珪素を作成しダミーウェハー ビンセットの１部分あ
るいは、ダイヤモンドコーティング用の基材として一部
は実用化されている。
化珪素を作成しダミーウェハー ビンセットの１部分あ
るいは、ダイヤモンドコーティング用の基材として一部
は実用化されている。
しかしながら、化学気相蒸着法で作成された炭化珪素の
特性については、製法や製造条件を変えて特性を変化さ
せることは困難で、工程が繁雑になるなどのたぬ、従来
は殆んど行われていない。
特性については、製法や製造条件を変えて特性を変化さ
せることは困難で、工程が繁雑になるなどのたぬ、従来
は殆んど行われていない。
現在実用化されている化学気相蒸着法による炭化珪素の
製造方法には、大きく分けて２種類の方法がある。一つ
は、ＳｉＨいＳ ｉ ＨＣｌ ３、ＳＩＣＨｓＣｌ ｓ
等のンラン系のガス、炭化水素ガスおよびＨ，ガス用い
て炭化珪素を黒鉛等の基材に蒸着する方法。他方は、Ｓ
ｉｎｇとＣを混合した原料を加熱することにより発生ず
る５ｉＯ１ＣＯガスを用いて同基材に炭化珪素を蒸着す
る方法てある。これらの方法で得られた炭化珪素はいず
れもβ型の結晶構造を持つ多結−晶の炭化珪素であり、
熱膨張係数は、４．４〜４．５ｘｌ’０−’／℃と一定
しているが、鰐者の方法で得られた炭化珪素は、（１１
１）方向に配向する傾向が強く、結晶粒径が細かい。一
方、後者の方法で作製された、炭化珪素は結晶の配向性
はランダムで、比較的、結晶粒が大きく熱伝導率が大き
いのが特徴である。
製造方法には、大きく分けて２種類の方法がある。一つ
は、ＳｉＨいＳ ｉ ＨＣｌ ３、ＳＩＣＨｓＣｌ ｓ
等のンラン系のガス、炭化水素ガスおよびＨ，ガス用い
て炭化珪素を黒鉛等の基材に蒸着する方法。他方は、Ｓ
ｉｎｇとＣを混合した原料を加熱することにより発生ず
る５ｉＯ１ＣＯガスを用いて同基材に炭化珪素を蒸着す
る方法てある。これらの方法で得られた炭化珪素はいず
れもβ型の結晶構造を持つ多結−晶の炭化珪素であり、
熱膨張係数は、４．４〜４．５ｘｌ’０−’／℃と一定
しているが、鰐者の方法で得られた炭化珪素は、（１１
１）方向に配向する傾向が強く、結晶粒径が細かい。一
方、後者の方法で作製された、炭化珪素は結晶の配向性
はランダムで、比較的、結晶粒が大きく熱伝導率が大き
いのが特徴である。
単結晶の炭化珪素については半導体的性質をコントロー
ルするたぬ、ＲＩＡ表第３族や第５族の元素をドーピン
グしてβ型あるいはｎ型の半導体を作製している例があ
る。しかしながらこの場合、用途としては半導体に限ら
れる。
ルするたぬ、ＲＩＡ表第３族や第５族の元素をドーピン
グしてβ型あるいはｎ型の半導体を作製している例があ
る。しかしながらこの場合、用途としては半導体に限ら
れる。
これに対して、焼結法で作製された炭化珪素は、焼結時
に用いる焼結助材を工夫することで、比抵抗、強度、熱
伝導率をある程度自由にコントロールしている。
に用いる焼結助材を工夫することで、比抵抗、強度、熱
伝導率をある程度自由にコントロールしている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、化学気相蒸着法による多結晶炭化珪素は
高密度、高純度、耐酸性、耐腐食性など優れた性質をも
っているが、従来は前記したように特性値を目的に応じ
て変化させることは容易でなかった。
高密度、高純度、耐酸性、耐腐食性など優れた性質をも
っているが、従来は前記したように特性値を目的に応じ
て変化させることは容易でなかった。
基材に炭化珪素を析出させる場合、雨音の熱膨張係数を
ほぼ一致させる必要かあり、炭化珪素の熱膨張係数が一
定だとすると、基材をそれに合わせなければならず、基
材が制限されることになる。
ほぼ一致させる必要かあり、炭化珪素の熱膨張係数が一
定だとすると、基材をそれに合わせなければならず、基
材が制限されることになる。
その他の用途についても目的に応じて特性が変化できれ
ば便利である。
ば便利である。
本発明の目的は化学気相蒸着法の炭化珪素の熱膨張率、
比抵抗、熱伝導率等の特性を変化させ、用途目的に合っ
た特性値のものを容易に製造できる方法を提供すること
にある。
比抵抗、熱伝導率等の特性を変化させ、用途目的に合っ
た特性値のものを容易に製造できる方法を提供すること
にある。
上記目的達成のため鋭意研究した結果、化学気相蒸着法
の炭化珪素において、製造工程に第３族の元素、或いは
第５族の元素を含有させることにより、特性のコントロ
ールが可能となり、しかも、含有量に応じて一定の傾向
に変化することを発見し、本発明に至ったものである。
の炭化珪素において、製造工程に第３族の元素、或いは
第５族の元素を含有させることにより、特性のコントロ
ールが可能となり、しかも、含有量に応じて一定の傾向
に変化することを発見し、本発明に至ったものである。
本発明の炭化珪素中に含有される第３族或いは第５族の
元素の量は、通常の化学気相蒸着法による炭化珪素に含
まれる不純物を越える量であり、十分な特性変化をもた
らすには、０．００５重量％以上含有させることが好ま
しい、その量があまり多いと、炭化珪素の特性を失うか
ら、その上限は、５重量％とすることが好ましい。
元素の量は、通常の化学気相蒸着法による炭化珪素に含
まれる不純物を越える量であり、十分な特性変化をもた
らすには、０．００５重量％以上含有させることが好ま
しい、その量があまり多いと、炭化珪素の特性を失うか
ら、その上限は、５重量％とすることが好ましい。
この炭化珪素は結晶の大きさが１０〜１００μｌ程度の
粒子の多結晶体からなり、その密度は単結晶の理論密度
３．２ｙ／ ｃｗ、３に対し、３． １９／ｃ肩３以上
である。そして用途にもよるが、一般に３０μ１以上の
膜状をなしている。
粒子の多結晶体からなり、その密度は単結晶の理論密度
３．２ｙ／ ｃｗ、３に対し、３． １９／ｃ肩３以上
である。そして用途にもよるが、一般に３０μ１以上の
膜状をなしている。
次に、本発明の炭化珪素の製造法の代表例について説明
する。化学気相蒸着法には大別してシラン系等の有機化
合物を原料とする方法、Ｓｔ○。
する。化学気相蒸着法には大別してシラン系等の有機化
合物を原料とする方法、Ｓｔ○。
とＣとの混合原料を用いる方法があるが、本発明には、
これらいずれにも適用できる。
これらいずれにも適用できる。
第３族の元素、例えばＡｆ２やＢを添加させる場合、シ
ラン系ガスを用いる方法では、ＡＱの有機金属化合物、
例えばＡＩＣＨ３）３やＡ１２（Ｃ！Ｈ。
ラン系ガスを用いる方法では、ＡＱの有機金属化合物、
例えばＡＩＣＨ３）３やＡ１２（Ｃ！Ｈ。
）５、或いは、ジボラン（Ｂ、＊Ｈ，）等を原料ガスに
混合させればよい。その量はガスの容量で０゜１〜５％
が適当である。また、５ＩＯｔとＣを原料とする方法で
は、Ａｆｆの炭化物、珪化物やＢ、Ｃを固体として原料
に０．１〜２０重量％程度混合する方法、前記のＡＱの
有機金属化合物や、ジボランを、ガスとして原料から蒸
発してくるガス中に０．１〜５重量％混合する方法によ
って、第３族元素が添加された炭化珪素が得られる。
混合させればよい。その量はガスの容量で０゜１〜５％
が適当である。また、５ＩＯｔとＣを原料とする方法で
は、Ａｆｆの炭化物、珪化物やＢ、Ｃを固体として原料
に０．１〜２０重量％程度混合する方法、前記のＡＱの
有機金属化合物や、ジボランを、ガスとして原料から蒸
発してくるガス中に０．１〜５重量％混合する方法によ
って、第３族元素が添加された炭化珪素が得られる。
第５族の元素、例えばＮを添加させる場合、シラン系ガ
スを用いる方法では、アンモニア（Ｎｌ２）を原料ガス
に混合させればよい。その量はガスの容量で０．１〜５
％が適当である。またＳｉＯ□とＣを原料とする方法で
は、Ｓｉ、Ｎ、を固体として原料に０．１〜２０賃量％
程度混合する方法、アンモニアやＮ、をガスとして原料
から蒸発してくるガス中に０．１〜５重量％混合する方
法によって第５族元素が添加された炭化珪素が得られる
。
スを用いる方法では、アンモニア（Ｎｌ２）を原料ガス
に混合させればよい。その量はガスの容量で０．１〜５
％が適当である。またＳｉＯ□とＣを原料とする方法で
は、Ｓｉ、Ｎ、を固体として原料に０．１〜２０賃量％
程度混合する方法、アンモニアやＮ、をガスとして原料
から蒸発してくるガス中に０．１〜５重量％混合する方
法によって第５族元素が添加された炭化珪素が得られる
。
炭化珪素を析出させる温度は従来公知の方法と変わりは
なく、有機化合物を原料とする場合は１３００〜１６０
０℃程度、５ｉＯｔとＣを原料とする場合は１６００〜
２０００℃程度である。そして、前者では通常水素ガス
をキャリアーガスとして用い、両者とも減圧下で行われ
る。
なく、有機化合物を原料とする場合は１３００〜１６０
０℃程度、５ｉＯｔとＣを原料とする場合は１６００〜
２０００℃程度である。そして、前者では通常水素ガス
をキャリアーガスとして用い、両者とも減圧下で行われ
る。
炭化珪素を析出させる基材は通常は黒鉛であるが、本発
明では炭化珪素の熱膨張を変化させて基材の膨張率に合
わせることができるのて、黒鉛の外、焼結炭化珪素、タ
ングステンカーバイド等も用いることができる。
明では炭化珪素の熱膨張を変化させて基材の膨張率に合
わせることができるのて、黒鉛の外、焼結炭化珪素、タ
ングステンカーバイド等も用いることができる。
本発明による炭化珪素は板状、筒状、その他の形状の基
材に膜状として析出させ、そのまま使用することができ
、あるいは基材を酸化、溶解等により除去し、炭化珪素
自立体として使用することもできる。
材に膜状として析出させ、そのまま使用することができ
、あるいは基材を酸化、溶解等により除去し、炭化珪素
自立体として使用することもできる。
炭化珪素を化学気相蒸着法で作製する際、第３族及び第
５族の元素を含むガスあるいは上記を混合させるとこれ
らの元素が炭化珪素の結晶中に不純物として取り込まれ
、炭化珪素の特性を変化さ仕ることができ、特に電気抵
抗を低下させる働きが大きい。また、このとき、熱膨張
率も大きくなり、通常の化学気相蒸着法で作製された炭
化珪素より熱膨張係数が大きくなる。強度についても顕
著に増加する傾向が見られる。
５族の元素を含むガスあるいは上記を混合させるとこれ
らの元素が炭化珪素の結晶中に不純物として取り込まれ
、炭化珪素の特性を変化さ仕ることができ、特に電気抵
抗を低下させる働きが大きい。また、このとき、熱膨張
率も大きくなり、通常の化学気相蒸着法で作製された炭
化珪素より熱膨張係数が大きくなる。強度についても顕
著に増加する傾向が見られる。
この様な炭化珪素は、焼結法で作られた炭化珪素に較へ
、気孔がほとんどなく、緻密性かきわめて良好である。
、気孔がほとんどなく、緻密性かきわめて良好である。
また、焼結法では、厚みの薄い材料を製造することはき
わめて困難であるが、化学気相蒸着法で作製すると、μ
ｌから数１１の厚みの材料の製造も可能になる。従来の
化学気相蒸着法では、基材の熱膨張係数と析出した炭化
珪素の熱膨張係数が、一致しないと析出成長中にストレ
スが蓄積し、亀裂や反り等が生じる。そのため、基材の
選定は、重要であるが、本発明の炭化珪素は熱膨張係数
を基材に合わせることが可能で、この点を含めて改良を
行ったのが本発明の重要なポイントである。
わめて困難であるが、化学気相蒸着法で作製すると、μ
ｌから数１１の厚みの材料の製造も可能になる。従来の
化学気相蒸着法では、基材の熱膨張係数と析出した炭化
珪素の熱膨張係数が、一致しないと析出成長中にストレ
スが蓄積し、亀裂や反り等が生じる。そのため、基材の
選定は、重要であるが、本発明の炭化珪素は熱膨張係数
を基材に合わせることが可能で、この点を含めて改良を
行ったのが本発明の重要なポイントである。
以下、本発明の実施例を示す。
実施例１
原料ガスとしてＳ ｉ ）ｌ Ｃｌ ３ガスとＣ３Ｈ８
ガス（混合比６ ｌ）、キャリアーガスとしてＨ７を用
いた系におし）て、ジボラン（ＢｚＨａ）を５ｉＨＣ１
ｓに対して０．１，１，５ｖｏ１％にそれぞれ混合し、
約２０Ｔｏｒｒ、 １４５０℃で黒鉛上にＢを添加し
た炭化珪素膜（膜厚１ｚｘ）を蒸着した。その時の炭化
珪素の特性を表１に示す。
ガス（混合比６ ｌ）、キャリアーガスとしてＨ７を用
いた系におし）て、ジボラン（ＢｚＨａ）を５ｉＨＣ１
ｓに対して０．１，１，５ｖｏ１％にそれぞれ混合し、
約２０Ｔｏｒｒ、 １４５０℃で黒鉛上にＢを添加し
た炭化珪素膜（膜厚１ｚｘ）を蒸着した。その時の炭化
珪素の特性を表１に示す。
また、Ａｌ２（ＣＨ３）！をＳ ｉ ＨＣｌ ｓに対し
て０゜１．１．５ｖｏ１％それぞれ混合し、約２０丁ｏ
ｒｒ、１４５０℃で黒鉛上にＡ＆を添加した炭化珪素膜
（膜厚１ｉｖ）を蒸着した。その時の炭化珪素の特性を
表２に示す。
て０゜１．１．５ｖｏ１％それぞれ混合し、約２０丁ｏ
ｒｒ、１４５０℃で黒鉛上にＡ＆を添加した炭化珪素膜
（膜厚１ｉｖ）を蒸着した。その時の炭化珪素の特性を
表２に示す。
実施例２
Ｓ ｉ Ｏｔに対しＳｉ３Ｎ＋を０．１，１．５，１０
．２０ｖｔ％それぞれ混合した原料を黒鉛るつぼに入れ
、約ＩＴｏｒｒＳＩ ８００℃で黒鉛基材にＮを添加し
た炭化珪素膜（膜厚１ａｘ）を蒸着した。その時の炭化
珪素の特性を表３に示す。
．２０ｖｔ％それぞれ混合した原料を黒鉛るつぼに入れ
、約ＩＴｏｒｒＳＩ ８００℃で黒鉛基材にＮを添加し
た炭化珪素膜（膜厚１ａｘ）を蒸着した。その時の炭化
珪素の特性を表３に示す。
（以下余白）
表１，２．３、かられかるように、製法の違いによる炭
化珪素の特性は違うものの、Ｂ、、ＡＱあるいは、Ｎを
炭化珪素中に添加した材料は、比抵抗を約２桁小さくで
き、強度も約４〜７割同上できる。また、化学気相蒸着
法ではコントロールが困難であった熱膨張係数の変更も
可能になった。
化珪素の特性は違うものの、Ｂ、、ＡＱあるいは、Ｎを
炭化珪素中に添加した材料は、比抵抗を約２桁小さくで
き、強度も約４〜７割同上できる。また、化学気相蒸着
法ではコントロールが困難であった熱膨張係数の変更も
可能になった。
なお、これらの添加元素をＳＩＭＳにより分析を行った
ところ、蒸着した炭化珪素の内部まで存在していること
が確認できた。
ところ、蒸着した炭化珪素の内部まで存在していること
が確認できた。
本発明によれば、化学気相蒸着法で得られる緻密な特徴
を変える事なく、比抵抗、熱膨張係数を人為的に変更で
き、また、強度も向上できるためコーティングや、自立
体の材料として広い分野へ応用できる。
を変える事なく、比抵抗、熱膨張係数を人為的に変更で
き、また、強度も向上できるためコーティングや、自立
体の材料として広い分野へ応用できる。
Claims (2)
- （１）第３族の元素を含んでいる化学気相蒸着法の多結
晶炭化珪素。 - （２）第５族の元素を含んでいる化学気相蒸着法の炭化
珪素。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2046702A JPH03252307A (ja) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | 多結晶炭化珪素 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2046702A JPH03252307A (ja) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | 多結晶炭化珪素 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03252307A true JPH03252307A (ja) | 1991-11-11 |
Family
ID=12754702
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2046702A Pending JPH03252307A (ja) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | 多結晶炭化珪素 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03252307A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06199513A (ja) * | 1992-07-31 | 1994-07-19 | Cvd Inc | 高研磨性と高熱伝導率を有する炭化ケイ素の製造方法とその用途 |
| JPH06206718A (ja) * | 1992-07-31 | 1994-07-26 | Cvd Inc | 超高純度炭化ケイ素とそれによって作製した高温半導体加工用器具 |
| JP2001316821A (ja) * | 2000-02-24 | 2001-11-16 | Shipley Co Llc | 低抵抗率炭化珪素 |
-
1990
- 1990-02-27 JP JP2046702A patent/JPH03252307A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06199513A (ja) * | 1992-07-31 | 1994-07-19 | Cvd Inc | 高研磨性と高熱伝導率を有する炭化ケイ素の製造方法とその用途 |
| JPH06206718A (ja) * | 1992-07-31 | 1994-07-26 | Cvd Inc | 超高純度炭化ケイ素とそれによって作製した高温半導体加工用器具 |
| JP2001316821A (ja) * | 2000-02-24 | 2001-11-16 | Shipley Co Llc | 低抵抗率炭化珪素 |
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