JPH0431309A - 熱分解窒化ほう素成形体の製造方法 - Google Patents

熱分解窒化ほう素成形体の製造方法

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JPH0431309A
JPH0431309A JP13463490A JP13463490A JPH0431309A JP H0431309 A JPH0431309 A JP H0431309A JP 13463490 A JP13463490 A JP 13463490A JP 13463490 A JP13463490 A JP 13463490A JP H0431309 A JPH0431309 A JP H0431309A
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JP
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film
boron nitride
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Pending
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JP13463490A
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English (en)
Inventor
Yoshihiro Kubota
芳宏 久保田
Kesaji Harada
原田 今朝治
Tadakatsu Kimura
木村 忠且
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical 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) 本発明は熱分解窒化ほう素の製造方法、特には基板との
剥離性がよく、高純度であることから、化合物半導体引
上げ用ルツボ、分子線エピタキシー用金属蒸着用ルツボ
、結晶育成用治具、放熱板、電気絶縁用部品などとして
有用とされる、熱分解窒化ほう集成形体の製造方法に関
するものである。
(従来の技術) 熱分解窒化ほう素(以下P−BNと略記する)は高純度
で不活性の窒化ほう素であることから、化合物半導体引
上げ用ルツボ、分子線エピタキシー用金属蒸着用ルツボ
、結晶育成用治具なと幅広い範囲で用いられている。
このP−BNの製造については、いくつかの方法が知ら
れているが、この中ではハロゲン化ほう素とアンモニア
ガスとを温度1,450〜2,300℃、圧力50ト一
ル未満という条件で化学気相反応法(以下CVD法と略
記)でP−BNを析出させる方法(米国特許第3,15
2,000号参照)が広く用いられており、これはP−
BNと熱膨張係数の異なる独自形状の基体を用い、この
基体にP−BNを析出させ、その後基体とP−BNgを
分離させて独自形状のP−BN成形体を得るという方法
で行なわれている。
(本発明が解決しようとする課題) しかし、この方法では基体とP−BN皮膜との間に、い
わゆるアンカー効果があるために分離する基体の一部が
P−BN成形体の一部に付着したり、P−BN成形体が
層状剥離することがあるために、P−BN層を基体と分
離したのちにP−8N膜に付着している基体部分を機械
加工または酸化処理によって除去しなければならないの
でP−BN層に損傷が与えられたり、その機械的強度が
劣化するという問題がある。
このため、これについてはハロゲン化ほう素とアンモニ
アガスとを導入した反応層内の圧力を5ト一ル未満とし
て、1.000〜1,400℃の温度でCVD法で反応
させて、膜厚10μm以上の非結晶性窒化ほう素または
低結晶性の窒化ほう素を基体上に堆積させたものを基板
として使用するという方法が提案されている(特開平1
−249406号公報)が、これにはこのようにして得
られた非結晶性窒化ほう素が強度の小さいものであるた
めに大形の型や構造の複雑な型に対しては効果がわるい
という欠点がある。
(課題を解決するための手段) 本発明はこのような不利を解決したP−BNの製造方法
に関するもので、これはハロゲン化ほう素とアンモニア
ガスとからCVD法によって基体上にP−BN層を形成
させたのち、該基体からP−BN層を剥離するP−BN
成形体の製造方法において、基体上でハロゲン化ほう素
とアンモニアガスとを圧力20トール以下、1,500
〜2,400℃の温度で化学気相反応させて、基体上に
膜厚10〜200μmのP−BN層を形成させたものを
基体として用いることを特徴とするものである。
すなわち、本発明者らは基体表面とP−BNtL膜との
アンカー効果を低減させて、基板との剥離性がよく、高
純度、高品質のP−BN成形体を得る方法について種々
検討した結果、このP−BN成形体を形成させる基体と
して従来公知の基体上に公知の方法でP−BN層を形成
させたものを使用すればこの基体がP−BN層を予じめ
形成させたものであるので、基板と目的とするP−BN
層との間のアンカン−効果が著しく低減され、基体から
P−BN層を分離するときにP−BN成形体に基体の一
部が付着することがなくなり、P−BN成形体が層状剥
離することもなくなるということを見出すと共に、この
基体上に形成されたP−BN層は強度が大きいので、大
形の型や複雑な構造の型についても充分な効果を与える
ことができることを確認して本発明を完成させた。
以下これをさらに詳述する。
(作用) 本発明はハロゲン化ほう素とアンモニアガスとのCVD
法によるP−BN成形体製造方法の改良に関するもので
ある。
本発明によるP−BN成形体の製造方法はハロゲン化ほ
う素とアンモニアガスとをCVD法で反応させるという
公知の方法で行なわれるが、ここに使用される基体をそ
の表面に予じめP−BN層を形成させたものとするもの
である。
ここに使用されるハロゲン化ほう素は通常この種の方法
で使用される三塩化ほう素(BeIL、)や三フッ化ほ
う素(BF3)などとすればよく、アンモニアガスも従
来公知のものとすればよい。
また、ここに使用される基体は高温に耐えるものである
ことが必要とされることから、通常これは黒鉛、ほう化
チタンなどで製られたものとすればよく、その形状は使
用目的に応じた任意の寸法、形状を有するものとすれば
よい。
しかし、本発明で使用される基体は予じめP−BN層で
被覆されたものとすることが必要とされる。
このP−BN層の被覆は公知の方法にしたがって、基体
をハロゲン化ほう素とアンモニアガスとのCVD法によ
る反応装置内に置くことによって行えばよい。このCV
D法による反応条件は反応圧力が20トール以下である
反応装置において高温下に反応させればよいが、この反
応温度については第1図に示したように1,000℃以
下では生成するP−BNが不安定なものとなり、1,5
00℃以上の高温となると緻密で安定なものとなるし、
この引張強度も第2図に示したように高温になる稚内上
するが、1,500℃未満では生成したP−BNが不安
定なものとなって第2図に示したように引張強度の弱い
ものどなリ、2,400℃より高くすると生成したP−
BNのカーボン混入による不純物の増加や、P−ONの
変色などのP−BNの変質原因となるので1,500〜
2,400℃とする必要があり、これはさらに好ましく
は1,600〜2400℃とすることがよい。
また、この反応系に導入されるハロゲン化ほう素とアン
モニアガスとの混合比はこの混合比が1未満ではP−B
N層中へのB(ボロン)単体の混入によるP−BN中へ
の不純物の混入やそわによる黒い着色の発生があり、ハ
ロゲン化ほう素1モルに対してアンモニアを15モルよ
り多くするとアンモニアを多く消費するばかりでなく、
成膜速度が小さくなり、収率も低くなるので、1〜15
モルの範囲となるようにすればよいが、この好ましい範
囲は2〜10モルの範囲とされる。
したがって本発明によるP−BN成形体の製造は、ハロ
ゲン化ほう素1モルとアンモニアガス2〜10モルの混
合ガスを圧力20トール以下、温度1,500〜2.4
00℃という条件で化学気相反応させ、生成したP−B
Nを基体上にP−BN膜として形成させて表面にP−B
N膜を形成した基体を作り、ついでこの基体の上に公知
の方法でハロゲン化ほう素とアンモニアガスとのCVD
法によってP−BN[を作り、このP−BNgを基体か
ら剥離することによって作られるか、この基体に予じめ
形成されるP−BN膜の厚さは10μm未満では薄すぎ
るし、200μmより厚くすると積層したP−88層が
基体から部分的に剥離し易くなるので10〜200μm
の範囲とすればよい。これによねば基体が予じめP−B
NMをもっているので、この基体上に設けられるP−B
N膜と基体との間におけるアンカー効果が著しく低減さ
れたものとなり、したがって基体からP−BN膜を剥離
するとぎに基体の一部がP−BN成形体に付着すること
がなくなるし、P−BN成形体が層状剥離することがな
くなるので、目的とするP−BN成形体を高純度で、し
かも機械的強度の強いものとして得ることができるとい
う有利性が与えられる。
(実施例) つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。
実施例 直径150mm、長さ200mmの円筒型グラファイト
製の基体を電気炉内に設置し、炉に真空ポンプを接続し
て炉内を1トールにまで減圧したのち、ここに三塩化ほ
う素IA/分とアンモニアガス1012 /分との混合
ガスを供給し、2.050℃で2時間反応させ、反応終
了後室温にまで冷却してから基体を取り出したところ、
この基体のグラファイト面にはP−BNが膜厚さ100
μmで被覆されていた。
ついで、このP−BN″r:被覆された基体を上記と同
じ電気炉内に設置し、1トールまで減圧してからここに
三塩化ほう素1427分とアンモニアガス2fl/分と
の混合ガスを供給し、1,900℃で24時間反応させ
、反応終了後に窒素ガスを導入して冷却し、室温になっ
てから基体を取出したところ、この基体上にP−BNが
膜厚1,200μmで被着していたのでこのP−BNl
iを基体から剥離したところ、上記て得たP−BN被膜
を有する基体とこの上に形成されたP−BNルツボは容
易に剥離することができ、得られたP−BNルツボはそ
の表面付近にカーボンの付着は全くなく、またその内壁
面は第3図に示したように表面からP−BNとなフてい
て黒色物の付着は全くないものであったので、これはカ
ーボン除去の後処理が不要であったし、サンドベーパ処
理も必要がないので内壁面に研磨材の混入する心配もな
く、したがって品質的に高純度の内壁をもつP−BNル
ツボを得ることができた。
比較例 上記した実施例において使用したP−BNで被覆した基
体を用いるかわりに、P−BNで被覆していない円筒状
グラファイト製の基体を使用し、これに実施例1と同じ
ように炉内において1トールに減圧後に三塩化ほう素i
fl/分とアンモニアガス2fl/分との混合ガスを供
給し24時間反応させて基体上にP−BN膜を1,20
0μmの厚さに形成させ、冷却後傾から取出しP−BN
膜を剥離してP−BNルツボを作ったところ、このルツ
ボの内壁面は第4図に示したように表面からP−BNと
なるものであったが、これには表面に黒色のカーボン付
着物が多くみられ、このカーボン除去のためには800
℃の加熱炉(空気雰囲気)中で8時間の加熱処理をする
酸化処理が後処理として必要であったし、さらにサンド
ペーパー処理による研磨も必要であるために壁面に研磨
材の混入があり、品質的に不純物の多いものになるとい
う不利があった。
(発明の効果) 本発明は高純度で基体との剥離性のよいP−BN成形体
の製造方法に関するものであり、これは前記したように
ハロゲン化ほう素とアンモニアガスとからCVD法によ
って基体上にP−BN層を形成させたのち、該基体から
P−BN層を剥離するP−BN成形体の製造方法におい
て、基体上でハロゲン化ほう素とアンモニアガスとを圧
力20トール以下、1,500〜2.400℃の温度で
化学気相反応させて、基体上に膜厚10〜200μmの
P−BN層を形成させたものを基体として用いることを
特徴とするものであるが、これによれば基体が予じめP
−BN層で被覆されているので、このものは基体とその
上に形成されるP−BN層の間のアンカー効果が著しく
低減されたものとなり、したがってこの基体からP−B
N層を分離するときにP−BN成形体に基体の一部が付
着することがなくなり、P−BN成形体が層状剥離する
こともなくなるので、目的とするP−BN成形体を高純
度で、しかも機械的強度の大きいものとすることができ
るという有利性が与えられる。
【図面の簡単な説明】
第1図はハロゲン化ほう素とアンモニアガスとのCVD
法によって得たP−BNの反応温度、反応圧力と物性と
の関係図、第2図はこのP−BNの反応温度と引張り強
度との関係図、第3図は実施例により得られたP−BN
成形体内面の結晶の構造を示す顕微鏡写真、第4図は比
較例で得られたP−BN成形体内面の結晶の構造を示す
顕微鏡写真を示したものである。 第  二31゛区1 □々先I贋(’C) 第1図 】麿(0C) 第2図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、ハロゲン化ほう素とアンモニアガスとから化学気相
    反応法によって基体上に熱分解窒化ほう素層を形成させ
    たのち、該基体から熱分解窒化ほう素膜を剥離する熱分
    解窒化ほう素成形体の製造方法において、基体上でハロ
    ゲン化ほう素とアンモニアガスとを圧力20トール以下
    、1,500〜2,400℃の温度で化学気相反応させ
    て、基体上に膜厚10〜200μmの熱分解窒化ほう素
    層を形成させたものを基体として用いることを特徴とす
    る熱分解窒化ほう素成形体の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017002357A (ja) * 2015-06-09 2017-01-05 信越化学工業株式会社 熱分解窒化ほう素容器の製造方法及び熱分解窒化ほう素容器

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6272505A (ja) * 1985-09-26 1987-04-03 Denki Kagaku Kogyo Kk 熱分解窒化ほう素製器物の製造法

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