JPH05254808A

JPH05254808A - 窒化ほう素の作製方法

Info

Publication number: JPH05254808A
Application number: JP4087665A
Authority: JP
Inventors: Toru Inoue; 亨井上; Shinya Sumino; 真也角野; Shoji Miyanaga; 昭治宮永
Original assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Current assignee: Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date: 1992-03-10
Filing date: 1992-03-10
Publication date: 1993-10-05

Abstract

(57)【要約】【目的】常圧において立方晶窒化ほう素を作成する方法
に関するものである。【構成】常圧においてハロゲン化ほう素、アンモニアお
よび水素からなる原料ガスを加熱し、生じた活性種によ
って立方晶窒化ほう素薄膜を作成する方法において、ハ
ロゲン化ほう素をＢ₂Ｆ₄とし、原料ガスを９００℃〜
１２００℃で活性化し、基板温度を２００℃〜４５０℃
にすることにより窒化ほう素薄膜を作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は切削工具の寿命向上の為
の最終ハードコート膜として窒化ほう素を用いる方法に
関する。

【０００２】本発明は半導体素子の一部および該半導体
素子本体として窒化ほう素を用いる方法に関する。

【０００３】本発明は窒化ほう素の低温合成に関する。

【０００４】

【従来の技術】窒化ほう素は天然には存在しない物質で
ある。ウルツ型、六方晶型等多くの結晶構造が知られて
いるが、中でも立方晶窒化ほう素はダイヤモンドに次ぐ
硬度と高い耐熱性を有しており、また広いバンドギャッ
プを持つことから、工具用コーティング材料や電子素子
材料としての実用化を目指して合成が高圧合成法や気相
成長法等、数多く試みられている。

【０００５】従来、窒化ほう素膜を化学的気相成長法
（ＣＶＤ法）によって作製する際に用いる原料ガスは、
ジボラン等の水素化ほう素とアンモニアおよび水素の混
合ガスを用いる反応系、三塩化ほう素などの塩化ほう素
（主として常温常圧では液体）とアンモニアおよび水素
の混合ガスを用いる反応系が知られている。気相からの
窒化ほう素膜合成においては化学的気相成長法として熱
ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などが用いられている。し
かし熱ＣＶＤ法・プラズマＣＶＤ法で合成される窒化ほ
う素膜はほとんどが熱分解ＢＮ（ＰＢＮ）と呼ばれる物
であり、結晶構造的には乱層構造の中に六方晶窒化ほう
素が混在する構造となっている。従ってＣＶＤ法によっ
て立方晶窒化ほう素薄膜を安定して合成することに成功
した例は今のところ報告されていない。勿論ＣＶＤ法を
用いて立方晶窒化ほう素を合成しようという試みは広く
行われており、微細な立方晶窒化ほう素の合成に成功し
たという報告も幾つか見受けられるが、そのいずれにお
いても原料ガス活性化・成膜反応に必要な雰囲気温度は
１０００℃以上であり自ずから成膜可能な基体の種類は
限定されてくる。

【０００６】〔従来技術の問題点〕従来の技術では、ジ
ボラン（Ｂ₂Ｈ₆）ガスを用いる場合が多い。これは二
つのほう素の間が解離点となりやすく、ＢＨ₃の様な分
子に比べて活性化が容易であるため、ほう素ラジカルが
得られやすいからである。しかし、立方晶窒化ほう素の
合成を考えるならば、例えアンモニアの様な活性なガス
を用いたとしても高い活性エネルギーが必要であり、ゆ
えに膜質の向上を考えるのであれば基体およびその雰囲
気温度を高温にしなければならない。その為、熱に弱い
物質には成膜できない。さらに、立方晶窒化ほう素と極
端に熱膨張係数が異なる物質の上では、成膜後に剥離す
る可能性が高くなる。また半導体における電子素子とし
て使用に耐えうるほど膜質の良い立方晶窒化ほう素膜も
作製されていない。

【０００７】また近年、高圧合成立方晶窒化ほう素を用
いてｐｎ接合を成功させて青色〜柴外光の発光素子を作
製したという報告が成されているが、単結晶で立方晶窒
化ほう素を得ることが困難なため、非常に高価な材料と
なっている。このため、薄膜の立方晶窒化ほう素でｐｎ
接合を達成すれば青色〜柴外光発光素子の量産化が可能
となる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、低温で立方
晶構造を有する窒化ほう素を大面積で作製することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、気相から窒化
ほう素を作製する際、９００℃〜１２００℃から室温に
いたる温度勾配を設けた反応管を反応装置とし、反応ガ
スを該反応管中の高温側から低温側へ流し、該温度勾配
を通過する際に高温部で反応ガスの分解、低温部でＢＮ
結合反応を起こすことを第１の発明の構成とするもので
ある、また、気相から窒化ほう素を作製する際、９００
℃〜１２００℃の高温度ガス反応部分とそれより低温度
部分の２００℃〜４５０℃に保たれた基体との二段階温
度設定部を設けた装置を用い、反応ガスを該反応装置中
の高温側から低温側へ流し、該二段階温度設定部を通過
する際に高温部で分解、低温部でＢＮ結合反応を起こす
構成を第２の発明の構成とするものである。また、上記
構成において、反応ガスとしてハロゲンまたはハロゲン
化合物を用いることを特徴とするものである。

【００１０】我々のこれまでの研究によると、ハロゲン
（フッ素・塩素）ガスまたはハロゲン（フッ素・塩素・
臭素・沃素）化合物、好ましくはフッ素系ガスを反応ガ
スとして用いれば膜質の良好な立方晶窒化ほう素膜を作
製することが可能であることが明らかになった。またそ
れにより基体雰囲気温度を低温化し、かつ反応装置を簡
略化することが可能であることが明らかになった。

【００１１】従来の方法では窒化ほう素の原料ガスとし
て三塩化ほう素が既に使用されており、三塩化ほう素と
アンモニアを原料ガスとして組み合わせた例が報告され
ている。この反応系においては本発明のガス種条件を満
たすように思われるが、得られた窒化ほう素は前述のＰ
ＢＮすなわちアモルファスに類似した緻密な乱層構造の
六方晶窒化ほう素であった。従って本発明が解決しよう
とする立方晶窒化ほう素成膜プロセスの低温化という課
題を解決するに至ってはいない。

【００１２】我々の研究の結果では、ほう素源としての
ハロゲン化合物の種類に関する選択も重要であることが
明らかになった。すなわち三フッ化ほう素・三塩化ほう
素のような単体ほう素分子のガスを使用した場合のラジ
カル生成エネルギーは必ずしも水素化合物系に比べて低
いとは言えず、分子構造に若干偏りが見られるガスを使
用することによって初めてより低温において、結晶性に
優れた立方晶窒化ほう素膜を作製できる事、さらにはこ
の分子構造に若干偏りが見られるほう素源ガスとしては
Ｂ₂Ｆ₄が最も好ましいものであることが明らかになっ
た。分子構造に若干偏りが見られるほう素源ガスとして
は、液体ソースではあるが、Ｂ₂Ｃｌ₄を用いることが
できる。

【００１３】分子構造に若干偏りのあるというのは、分
子単体で見た場合、電荷が偏って存在している分子をい
うものである。このような分子は、ダイポールモーメン
トをゆうしているので、低いエネルギーでラジカルを生
成するという特徴を有する。

【００１４】また、窒素源ガスに関してもＮＦ₃の様な
ハロゲン系のガスを用いると更に好ましい結果が得られ
た。このように反応ガスにハロゲン化合物を用いる事に
よって低温成膜が可能になった結果、成膜装置を簡略化
できることが判った。

【００１５】これまで試みられてきた立方晶窒化ほう素
の成膜では、前述の様に高い反応エネルギーを加えるこ
とが必要であるため、ひたすら大掛かりな装置の運用が
必要であった。例えば電磁波によって原料ガスをプラズ
マ励起する装置を用いて得た活性種を反応室内部に挿入
した熱フィラメントによる補助加熱によって延命する方
法や、電気炉の内部にプラズマＣＶＤ装置を挿入する方
法など、極端な活性化方法を取っているものが多かっ
た。

【００１６】我々の研究によるとこのような反応ガス系
を用いれば大掛かりな真空装置を用意する必要は無く常
圧のガス流装置の応用で充分であり、従来の方法に比べ
成膜装置は大きく簡略化される。但しハロゲン系のガス
の対策（処理装置等）に関しては充分に検討されねばな
らない。

【００１７】我々の研究による成膜装置では、反応管に
対して電気炉を用いて温度勾配を設定して約３００℃付
近に基体を設置し、高温度領域側から低温度領域側へあ
る流速でガスを通過させ高温度領域においてガスを活性
化することにより、低温度領域において立方晶窒化ほう
素膜の成膜を行なうことができた。またその方法を発展
させて高温度のガス活性化領域と該領域から離れて設置
された約２００℃の温度に保持された基板を用意し、上
記方法と同様に高温度領域から低温度に保持された基体
へある流速でガスを通過させる方法を用いても、立方晶
窒化ほう素の成膜が可能であることが明らかになった。

【００１８】ここで重要な条件となるのが原料ガスの流
速である。高温度領域において活性化された反応活性種
には、低温度部分にて結晶構造を有する膜を形成するた
めに必要なエネルギーを維持する活性種寿命がある。す
なわち活性種を発生させる為に必要な温度の低い原料ガ
スを選択し、活性種寿命の内に低温度領域に活性種を到
達せしめる流速の組み合わせを選択することが出来れ
ば、成膜温度を低下させ、ひいては反応装置の簡略化を
はかることが可能となるのである。以下、実施例をもと
に本発明をさらに詳解する。

【００１９】

【実施例】

「実施例１」「実施例１」は一種の予備実験の意味も含んでいる。本
実施例においては、図１に示した熱ＣＶＤ装置を用いて
立方晶窒化ほう素膜の合成を試みた。本装置は所謂ホッ
トウォール型熱ＣＶＤ装置の一種であり、横置きに配置
した炉心管１１に、電気炉１２と冷却ファン（炉心管１
１内に反応ガスを図のinの向きに送り込む為に用いられ
る）を用いて長さ３０cmに渡る１０５０℃〜室温の温度
勾配を設定した。１０５０℃の部分は点線ａ−ａ’の線
上に存在する。なお、以上の温度は雰囲気温度であり、
温度勾配は点線ａ−ａ’で示される部分からout と表示
がある方向に向かって設定される。また、雰囲気温度
は、熱電対により計測を行った。

【００２０】炉心管材料は、反応中に発生するであろう
ＨＦガス等の腐食環境、耐熱能力および機械的強度の見
地から、慎重に検討されるべきであるが反応ガス種や加
熱形式等の実験条件によって選択の余地を残す。例えば
ＳＵＳ３１６の様なステンレス材料を頻繁に交換する方
法や、炭化珪素や窒化珪素等のセラミックス材料を使用
するなどしても良い。本実施例では、耐蝕性・機械強度
に優れたニッケル合金管の内、インコネル６２５を使用
した。炉心管は外径３２mm、内径２７mm、長さ１ｍであ
る。

【００２１】窒化ほう素が形成される基体である基板１
３は、幅８mm、長さ４００mmのモネル４００（ニッケル
合金）を、先端が電気炉の中央に来るように炉心管内部
に置いた。基板をこのようにして設置するのは、温度勾
配を有する雰囲気温度の違いによって、成膜状況がどの
ように変化するかということを明らかにするためであ
る。すなわち、基板の各表面部分が接する雰囲気の温度
は、温度勾配に従って違っている構成になっている。

【００２２】反応ガスは、前述の様にほう素源ガスはハ
ロゲン化合物であることが望ましく、かつ分子構造的に
若干アンバランスであるダイポールモーメントを有して
いるものが好ましい。本実施例ではほう素源ガスとして
ダイポールモーメントを有しており、解離エネルギーの
大きいＢ₂Ｆ₄を用い、窒素源ガスとしてＮＦ₃を使用
し、これらを水素ガスと共に温度勾配設定を行った炉心
管内部へ導入した。ガス組成はＢ₂Ｆ₄：ＮＦ₃：Ｈ₂
を0.7 〜２：0.8 〜１：７、好ましくは1.85：0.9 ：７
が適当である。但しこのガス比はガス種、加熱温度、温
度勾配の長さ、および後述のガスの断面流速によって大
きく変化する。しかし少なくとも、ほう素源・窒素源ガ
スの解離・活性化を促す為の水素ガスの割合は大きく取
らねばならない。

【００２３】断面流速は総流量と反応炉心管の断面積か
ら容易に算出できる値であるが、前述の様に断面流速は
発生する活性種の寿命と到達距離から成膜の是非を決定
する非常に重要な条件である。断面流速は前述の温度勾
配設定距離と温度勾配の最高温度から検討されねばなら
ない。いくつか行った予備実験で本実施例の温度勾配条
件においては１〜８cm／ｓが適当であることが明らかに
なったので、断面流速を約４cm／ｓとした。この時の反
応ガスの総流量は１５００ｃｃｍである。また、反応圧
力は圧力計と連結された圧力制御装置を用いて７６０Ｔ
ｏｒｒ、すなわち常圧とした。反応時間は４時間とし
た。

【００２４】得られた試料はＸＲＤで膜の結晶性を、赤
外線吸収（以下ＩＲ）で膜の組成を、ＳＩＭＳで膜中の
不純物をそれぞれ分析した。

【００２５】以下比較例を示し、ほう素ガス種の選択に
ついて、温度勾配について、断面流速について検討す
る。

【００２６】「比較例１」本比較例ではほう素源ガス種
選択の効果を比較するため、Ｂ₂Ｆ₄の代わりにＢＦ₃
を使用し、温度勾配や断面流速を実施例１と同じにし
た。得られた試料の評価方法は実施例１と同じである。

【００２７】「比較例２」本比較例では温度勾配を比較
するため、ほう素源ガス種選択や断面流速を実施例１と
同じにし、次の実験を行った。温度勾配長さを３０cmに
固定し、最高温度１４００℃、８５０℃の２種類につい
て成膜を行った。

【００２８】「比較例３」本比較例では断面流速を比較
するため、ほう素源ガス種選択や温度勾配を実施例１と
同じにし、次の２つの実験を行った。 1. 原料ガス比を実施例１に固定し、総流量を２２００
ｃｃｍ（断面流速は約６.４cm／ｓ）として成膜を行っ
た。２．原料ガス比を実施例１に固定し、総流量を１００
０ｃｃｍ（断面流速は約２.９cm／ｓ）として成膜を行
った。得られた試料の評価方法は実施例１と同じである。

【００２９】「実施例１」と「比較例１〜３」の結果を
以下に比較する。まず実施例１において得られた試料の
評価結果である。表面観察では、本実施例においては電
子顕微鏡観察の結果から雰囲気温度が約２００〜４５０
℃の部分における基板表面には、非常に凹凸のはげしい
表面を持った薄膜となっていることが判った。触針式段
差膜厚計を用いた膜厚測定の結果からは３００℃の部分
で約４８００Åであった。このことから成膜速度は約
０．１６μｍ／時である事がわかる。同じ部分でのＸＲ
Ｄの結果からは、ほぼ立方晶構造のみの多結晶窒化ほう
素薄膜であることが確認された。因みに高温度部分へ移
動するに従って、立方晶ではあったが、成膜速度が減少
していくことがわかった。また極端に低温度の部分で
は、ウルツ型や六方晶窒化ほう素の薄膜ないし粉体とな
る傾向がある。

【００３０】図２に、雰囲気温度が１８０℃の部分にお
ける基板表面で得られた膜のＩＲスペクトルを示す。Ｉ
Ｒ分析の結果では四配位（ｓｐ³）のＢ−Ｎ結合に起因
する吸収スペクトルが１０７０cm^-1に認められた他は全
く吸収スペクトルは認められなかった。またＳＩＭＳに
よる膜中不純物の測定では、フッ素は全く確認できず、
また水素は表面で検出されたのみであった。

【００３１】それに対して比較例１で得られた試料につ
いて行った同様の評価では、ほぼ実施例１と同じ温度範
囲において２０００Å〜１μｍの堆積物が確認された
が、全温度範囲に渡って無定形窒化ほう素であった。

【００３２】比較例１で得られた資料におけるＩＲ分析
の結果では、微弱な三配位（ｓｐ²）のＢ−Ｎ結合に起
因する吸収スペクトルが１３９０cm^-1と８００cm^-1に、
Ｎ−Ｈ結合に起因する吸収スペクトルが３２００cm^-1付
近と１７００cm^-1付近に認められた。またＢ−Ｈ結合に
起因する吸収スペクトルが２６００cm^-1付近に認められ
たことから、添加した水素との再結合が起こっているこ
とがわかった。ＸＲＤの結果からは何箇所かの測定点に
おいて六方晶らしいピークが微弱ながらも得られたが、
大部分が無定形構造であることが確認された。ＳＩＭＳ
測定では、フッ素は全く確認できなかったが、水素が膜
の深さ方向全体に検出された。

【００３３】また比較例２のでは温度勾配の最高温度１
４００℃、８５０℃のどちらも最高温度（活性化部分の
雰囲気温度）１０５０℃の場合に比べて膜ないし粉体の
付着量・物性に大きな違いが認められた。すなわち最高
温度１４００℃の場合は９００℃〜７００℃の高温度部
分において堆積物が得られたが、ＩＲ分析およびＸＲＤ
から、無定形窒化ほう素の堆積であり、結晶性窒化ほう
素は得られなかった。おそらくＢ₂Ｆ₄の活性化が極端
に進んでいる為ではないかと思われる。但し７００℃以
下では薄膜状であった。ＳＩＭＳの分析結果からは、粉
体・薄膜共にフッ素・水素を含有していることが判っ
た。最高温度８５０℃の場合は１２００℃の場合のよう
な高温度部分での無定形窒化ほう素は認められなかっ
た。ただしこちらも結晶性薄膜としては得られず、無定
形の組織の中に、ＩＲ分析とＸＲＤから六方晶窒化ほう
素と考えられる微粒子が点在する堆積物が６００℃〜４
５０℃に認められた。ただしＳＩＭＳ分析でフッ素が検
出される無定形窒化ほう素薄膜が４５０℃〜室温の範囲
で確認された。

【００３４】比較例３の断面流速比較では、つぎの様な
結果が得られた。先ず、原料ガス総流量２２００ｃｃｍ
（断面流速約６.４cm／ｓ）の成膜では、立方晶窒化ほ
う素と無定形物質の混合薄膜が得られた。この無定形物
質の同定は困難である。単に無定形窒化ほう素かとも思
われたが、ＳＩＭＳではフッ素をかなり含んでいる用で
ある。

【００３５】次に原料ガス総流量１０００ｃｃｍ（断面
流速約２.９cm／ｓ）の成膜では、最も厚い個所でも５
００Å足らずの、極端に薄い無定形な窒化ほう素膜のみ
が、６５０〜４００℃の部分に確認された。おそらく活
性種が必要よりも高温度部分で基板上にトラップされる
事により、結晶化よりも先に基板から脱離してしまうた
めと思われる。

【００３６】以上の結果より、原料ガスとしてＢ₂Ｆ₄
とＮＦ₃を用い、活性化のための温度を約１０５０℃と
し、基板付近の雰囲気温度を約３００℃とすることによ
って立方晶構造よりなる多結晶窒化ほう素膜を得られる
ことがわかる。

【００３７】「実施例２」本実施例は、実施例１と比較
例１〜３の結果より、適当な反応ガス活性化温度と基体
の温度を選択すれば、必ずしもリニアな温度勾配に固執
する必要はないという仮定に基づいて図３に示す改良ホ
ットウォール型熱ＣＶＤ装置を使用して窒化ほう素膜を
作製した例である。

【００３８】すなわち、本実施例においては、反応ガス
の活性化のための加熱とは独立に基板自体の加熱を行う
ことによって、温度勾配を設けるのではなく、２種類の
温度設定を行ない、２００℃〜４５０℃という従来より
も低い基板温度で窒化ほう素膜の成膜を行なうものであ
る。

【００３９】図３に本実施例において用いた装置を示
す。装置は実施例１と同じく腐食環境、耐熱能力および
機械的強度から反応管３１としてインコネル６２５を使
用し、実施例１よりも大型の外径８０mm、内径７０mm、
長さ５００mmの円筒状とした。ただしこの反応装置寸法
は、電気炉３２やフィラメント等の加熱装置の選択等に
より変化する。フィラメント等の加熱装置は、基板ホル
ダー３３の内部に設けられており、基板３４を所定の温
度に加熱する。

【００４０】原料ガスの組成比は実施例１に準じた。た
だし総流量は２０００ｃｃｍとした。これにより断面流
速は０．８６cm／ｓｅｃである。

【００４１】前述のように本実施例の装置は、反応ガス
の活性化のための温度設定と基板温度の設定とを別に行
っている。まず反応ガス活性化は反応管３１外部に設置
した電気炉３２により外部周囲から行なわれる。電気炉
３２の中心位置は反応ガスの供給口より約２００mm離し
て設置し、中心温度は１０５０℃とした。なお本実施例
では、電気炉を用いたホットウォール型の装置とした
が、流速設定を検討すればガス流の中に熱フィラメント
を挿入して原料ガスの活性化う形式のものでもよい。

【００４２】本実施例においては、基板の温度設定は３
００℃とし、基板ステージの裏面からのフィラメント加
熱に基板の温度を制御した。試料である基板３４は、実
施例１と同じくモネル４００を４２mm×４２mm、厚さ８
mmとして使用した。予備実験により基板はフィラメント
保温のみで、ガス流によるものを除いては電気炉による
加熱は受けていないことを確認した。

【００４３】反応ガスは、組成・流速共に実施例１と同
様とした。高温度側から導入される反応ガスは電気炉部
分を通過する際に活性化され、保温されたモネル基板３
４に到達する。その他反応圧力は実施例１と同様に７６
０Ｔｏｒｒに固定し、また反応時間は４時間とした。

【００４４】得られた試料の評価は、実施例１と同様に
ＸＲＤで膜の結晶性を、ＩＲで膜の組成を、ＳＩＭＳで
膜中不純物をそれぞれ評価した。ＸＲＤからは立方晶構
造のみの多結晶窒化ほう素薄膜であることがわかった。
ＩＲ、ＳＩＭＳの測定結果も実施例１と全く同様であっ
た。ただし基板端部においては、膜質が若干劣った膜と
なっていた。

【００４５】得られた試料の表面均一性を触針式段差計
にて確認したところ、基板の周辺部において若干薄くな
る部分（最低で約１５００Å）が認められた他は概ね均
一であった（４３００〜５１００Å）。このことから本
実施例の方法は、大面積の立方晶窒化ほう素成膜の可能
性を開くものといえる。

【００４６】本実施例の構成をとるならば、すなわち加
熱方法および加熱装置の検討によって原料ガス活性化と
基板温度の均一設定を行えば、より大型化し処理面積を
増大させることも可能である。従来、ＣＶＤ装置として
は例えば熱フィラメントを用いたもの、プラズマによる
もの等様々な形式が考えられるが、例えば基板ステージ
の回転機構の工夫や均一な熱・プラズマ加熱の実現な
ど、かなり困難な工夫が必要であった。それに対して本
実施例の様にハロゲン系ガスを用いて成膜を行う場合
は、簡単な電気炉加熱で必要な活性種を得る事ができ、
基板加熱を均一にすれば充分大面積成膜に対応出来る。

【００４７】本発明における基体としては、２００℃以
上の耐熱性を有しているならば、絶縁物、半導体、導電
体その他如何なる材料でもよい。

【００４８】なお、本実施例においては基板温度を制御
したが、基板付近の雰囲気温度を制御する方法によるも
のであってもよい。

【００４９】「実施例３」本実施例は、実施例２の場合
において反応ガスの活性化のための加熱を９００℃で行
なった場合の例である。本実施例において作製された膜
は、ＩＲ分析とＸＲＤから無定形の組織の中に、六方晶
構造と立方晶構造とが混在した様子が認められた。しか
し、立方晶構造を有する多結晶窒化ほう素を得ることは
できた。

【００５０】「実施例４」本実施例は、実施例２の場合
において反応ガスの活性化のための加熱を１２００℃で
行なった場合の例である。本実施例において作製された
膜は、ＩＲ分析およびＸＲＤから、無定形窒化ほう素と
立方晶構造を有する多結晶窒化ほう素とが混在している
状態が確認できた。

【００５１】

【発明の効果】本発明を用いることによって、合成が困
難とされる良質な立方晶窒化ほう素薄膜を、非常に簡単
な合成装置により、５００℃以下という従来の１０００
℃以上の基体温度に比較して半分以下の低温で形成する
ことが可能になった。また、異種基板上への成膜実験と
しては異例の高速で成膜が可能になった。特に実施例２
で示した形式を発展させれば、立方晶窒化ほう素薄膜の
大面積成膜が可能である。すなわちハロゲン化合物であ
る窒素源ガスとハロゲン化合物であり、かつダイポール
モーメントを有する分子構造をもつほう素源ガスとを有
する反応ガスを１０５０℃まで加熱し、基板温度を３０
０℃近辺に保持し、該基板上に適当な速度で加熱ガス
（活性種）を吹きつければよい。もちろんガス種や基体
の種類によって条件は選択されるべきであるが、本発明
の応用で充分に可能と思われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１で使用した熱ＣＶＤ装置の概略図であ
る。

【図２】実施例１で得られた膜のＩＲスペクトルを示す
図である。

【図３】実施例２で使用した熱ＣＶＤ装置の概略図であ
る。

【符号の説明】

１１反応管１２電気炉１３基板３１反応炉３２電気炉３３基板ホルダー３４基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】気相から窒化ほう素を作製する際、９０
０℃〜１２００℃から室温にいたる温度勾配を設けた反
応管を反応装置とし、反応ガスを該反応管中の高温側か
ら低温側へ流し、該温度勾配部分を通過する際に高温部
で反応ガスの分解を行い、低温部でＢＮ結合反応を起こ
させることを特徴とする窒化ほう素の作製方法。
【請求項２】請求項１において、反応ガスとしてハロ
ゲンまたはハロゲン化合物を用いることを特徴とする窒
化ほう素の作製方法。
【請求項３】気相から窒化ほう素を作製する際、９０
０℃〜１２００℃の高温度ガス反応部分と２００℃〜４
５０℃に保たれた基体部分の二段階の温度設定を有する
反応装置を用い、反応ガスを該反応装置中の高温側から
基体側へ流し、該二段階温度設定部を通過する際に高温
部で分解、基体部分でＢＮ結合反応を起こさせるこを特
徴とする窒化ほう素の作製方法。
【請求項４】請求項３において、反応ガスとしてハロ
ゲンまたはハロゲン化合物を用いることを特徴とする窒
化ほう素の作製方法。