DE69110197T2 - Schiffchen aus Bornitrid und seine Herstellung. - Google Patents

Schiffchen aus Bornitrid und seine Herstellung.

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Description

  • Diese Erfindung betrifft ein verbessertes Schiffchen aus Bornitrid (im folgenden als ein "Bornitridschiffchen" bezeichnet). Genauer betrifft sie ein solches Schiffchen mit einer Höhlung, die im wesentlichen gleichmäßig hervorragende Knöllchen aufweist, die das Schiffchen ideal geeignet machen für einen Einsatz beim Züchten und Dotieren von Halbleiterkristallen.
  • So wie hierin verwendet, soll Schiffchen Tiegel oder jeden anderen Behälter bedeuten, der auf dein Gebiet des Einkristallwachstums verwendet werden kann.
  • Die Struktur, die physikalischen Eigenschaften, die Reinheit, und die chemische Inertheit von pyrolytischem Bornitrid (PBN) machen es als ein Behältermaterial zur Elementarreinigung, zum Mischen und zum Wachsen von Halbleiterkristallen attraktiv. Beispiele schließen Behälter für ein flüssigkeitsgekapseltes Czochralski- (LEC) und ein Vertikalgradienten-Gefrierwachstum (vertical gradient freeze, VGF) von GaAs und von anderen Einkristallen aus III-V- und II-VI-Verbindungen und Primärbehälter zur Abscheidung von Metallen und Dotierstoffen bei hohen Temperaturen und Ultrahochvakuum durch Molekularstrahl-Epitaxie (MBE) ein. Neuerdings ist pyrolytisches Bornitrid als ein Behälter für das Wachstum von GaAs-Kristallen mittels eines flüssigkeitsgekapselten Vertikalzonenschmelzverfahrens benutzt worden. GaAs-Kristalle mit extrem geringem Kohlenstoffgehalt sind in flüssigkeitsgekapselten Czochralski-Öfen hergestellt worden, in denen die Ofenteile aus Graphit mit pyrolytischem Bornitrid überzogen waren.
  • Pyrolytisches Bornitrid kann durch unterschiedliche Verfahren hergestellt werden, wie beispielsweise das in der US-A-3,152,006 beschriebene Verfahren, bei dem pyrolytisches Bornitrid durch die Dampfphasenreaktion von Ammoniak und Borhalogeniden wie beispielsweise Bortrichlorid erzeugt wird. Durch Abscheiden des auf diese Weise erzeugten Bornitrids auf einem geeigneten Kern wie beispielsweise einem Graphitkern kann eine breite Palette von Formen hergestellt werden. Schiffchen aus pyrolytischem Bornitrid sind auf diese Art mit glatten Oberflächen hergestellt worden, die durch ein geschmolzenes Element oder eine Verbindung benetzt werden können. So wie hierin verwendet soll Benetzen eine physikalische Oberflächenreaktion zwischen einem geschmolzenen Material und der Oberfläche eines Schiffchens bedeuten, die zum Anhaften und/oder einer Adhäsion des geschmolzenen Materials auf der Oberfläche führt. Ein Benetzen führt zu inneren Spannungen während des Erstarrens des geschmolzenen Materials (beispielsweise eines Elementes oder einer Verbindung) und es kann als eine Folge davon ein fehlerhaftes Produkt erzeugt werden. Beispielsweise kann beim Herstellen von Einkristallen in Schiffchen mit glatter Oberfläche das Benetzen der Wände durch das geschmolzene Material eine innere Spannung während der Erstarrung bewirken, die zu einer fehlerhaften Kristallbildung, d.h. einem Vielkristall oder zu einer Zwillingsbildung führen kann.
  • Die Abscheidung von dünnen Bornitridschichten auf Kerne einer gewünschten Gestalt, d.h. schiffchenförmig, ist ebenfalls in der EP-A-0 193 192 offenbart, wobei diese Vorveröffentlichung die Idee offenbart, Kristallisationskeime auf der Abscheidungsfläche in der Höhlung der Schiffchengestalt anzuordnen, um in den abgeschiedenen, dünnen Bornitridschichten Knöllchen zu bilden.
  • Die meisten GaAs-Einkristalle werden in horizontalen Schiffchen aus Quarz gezüchtet. Dieses Material ist durch seinen niedrigen elektrischen Widerstand und sein hohes Maß an Kristallfehlerfreiheit gekennzeichnet. Der niedrige elektrische Widerstand ist im allgemeinen eine Folge einer Silikonverunreinigung (Selbstdotierung) des Quarzschiffchens. Das Maß der Selbstdotierung ist im allgemeinen über die Länge des Schiffchens ungleichmäßig mit dem niedrigsten Wert am Impfende. Diese Selbstdotierung durch Silikon aus dem Quarzschiffchen beschränkt den erzeugten Kristall auf Anwendungen, die keinen hohen elektrischen Widerstand erfordern, d.h. Leuchtdioden. Es ist in der Literatur beschrieben, daß eine Zwillingsbildung durch Sandstrahlen der Höhlungsoberfläche eines Quarzschiffchens, in dem der Einkristall gezüchtet wird, vermindert werden kann.
  • Eine Beseitigung der Silikonselbstdotierung würde die Gleichförmigkeit der elektrischen Eigenschaften dieser Kristalle verbessern und ihre Verwendung auf Einsatzgebiete ausweiten, die einen hohen elektrischen Widerstand erfordern, d.h. integrierte Schaltkreise. Pyrolytische Bornitridschiffchen sind verwendet worden, um undotierte GaAs-Kristalle mit hohem Widerstand zu erzeugen, bei denen die Silikonverunreinigung tatsächlich ausgeschaltet war, jedoch wurde die Bildung eines Einkristallwachstums behindert, da eine Oberflächenreaktion (Benetzung) zwischen der GaAs-Schmelze und der Oberfläche des pyrolytischen Bornitridschiffchens stattfand. Dieses Grenzflächenproblem kann wegen der lamellaren Natur der pyrolytischen Bornitridstruktur nicht durch Sandstrahlen des pyrolytischen Bornitridschiffchens überwunden werden. Die Dicke der pyrolytischen Bornitridschiffchen ist im allgemeinen zu dünn (ungefähr 0,0127 mm oder 0,5 mil dick), um eine ausreichende Oberflächenrauhigkeit auftreten zu lassen, bevor die gesamte Schicht entfernt ist und eine frische, glatte Schicht freigelegt ist.
  • Es ist nun gefunden worden, daß es möglich ist, ein Verfahren zur Herstellung eines pyrolytischen Bornitridschiffchens bereitzustellen, das eine Höhlung mit einer knolligen Oberfläche aufweist, die ideal geeignet für einen Einsatz beim Kristallwachstum von Einkristallmaterialien und für einen Einsatz beim Wachstum von GaAs geeignet ist.
  • Es wurde auch gefunden, daß es möglich ist, ein pyrolytisches Bornitridschiffchen bereitzustellen, das eine Höhlung mit einer knolligen Oberfläche aufweist, die für das Wachstum von GaAs ideal geeignet ist.
  • Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines Schiffchens aus Bornitrid mit einer Höhlung bereitgestellt, bei dem zumindest ein Teil der Höhlung eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung vorragender Knöllchen aufweist, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
  • a) Präparieren eines Kerns, der die Gestalt eines gewünschten Schiffchens hat, und Behandeln zumindest eines Teils des Kerns, der dem zumindest einen Teil der Höhlung entspricht, zur Bildung einer im wesentlichen gleichmäßigen Verteilung vorragender Knöllchen auf dem zumindest einem Teil der Höhlung entsprechenden Kern, wobei die Knöllchen eine durchschnittliche Höhe von zumindest 0,0254 mm (1 mil) haben,
  • b) Abscheiden von Bornitrid auf dem Kern aus Schritt a),
  • c) Fortführen der Abscheidung von Bornitrid, bis die gewünschte Dicke von Bornitrid auf dem Kern abgeschieden ist, und
  • d) Ablösen des Schiffchens aus Bornitrid von dem Kern zur Bildung des Schiffchens mit einer Höhlung, die eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung vorragender Knöllchen aufweist.
  • Das Bornitrid konnte durch Reagieren von Ammoniak und einem Borhalogenid in einer Dampfphase bei einer Temperatur von etwa 1.450 ºC bis etwa 2.300 ºC unter einem Druck nicht größer als 6.665 Pa (50 mm Quecksilber absolut), bevorzugt nicht größer als 133,3 Pa (1 mm Quecksilber absolut) abgeschieden werden.
  • Das abgeschiedene Bornitrid hat allgemein eine lamellare Struktur und die dünnen Schichten, die Stapel aus kristallinen Basalflächen sind, sind ungefähr 0,0127 bis 0,0381 mm (0,5 bis 1,5 mil) dick und typischerweise ungefähr 0, 0127 mm (0,5 mil) dick. Die Höhe der vorragenden Knöllchen auf der Oberfläche des Schiffchen soll vorzugsweise mehr als die Dicke einer einzelnen dünnen Schicht des abgeschiedenen Bornitrids betragen.
  • So wie hierin verwendet soll der Ausdruck vorragende Knöllchen eine texturierte Oberfläche bedeuten, die eine Vielzahl gleichmäßiger oder ungleichmäßiger Störungen oder Spalten aufweist, die über die niedrigste Ebene der Oberfläche hervorragen. Die Störungen sollten zumindest 0,0254 mm (1 mil) hoch und vorzugsweise ungefähr 0,00381 bis 0,0762 mm (1,5 bis 3 mils) hoch sein. Bevorzugt sollte die Höhe der vorragenden Knöllchen oder Störungen zumindest zweimal größer als die Dicke einer dünnen Schicht des abgeschiedenen pyrolytischen Bornitrids sein. Wie oben erwähnt wurde, hat pyrolytisches Bornitrid, obwohl Sandstrahlverfahren zum Erzeugen einer knolligen Oberfläche eingesetzt werden können, eine lamellare, aus glatten dünnen Schichten aufgebaute Struktur und ein Sandstrahlen würde daher eine dünne Schicht nur entfernen, um eine darunterliegende dünne Schicht freizulegen, die eine glatte dünne Oberfläche hätte. Um dieses Problem zu überwinden, wird der Kern mit einer knolligen Oberfläche hergestellt, so daß beim Abscheiden von pyrolytischem Bornitrid auf der Oberfläche des Kerns jede dünne Schicht der Kontur der knolligen Oberfläche folgt. Dies führt zu einem Schiffchen mit einer Höhlung, die aus dünnen Schichten aufgebaut ist, von denen jede eine knollige Kontur hat. Somit existiert selbst dann, wenn eine pyrolytische Bornitridschicht entfernt wird, die gleiche knollige oder texturierte Oberfläche bei der freigelegten neuen Schicht, wodurch ein vielfacher Einsatz des pyrolytischen Bornitridschiffchens erlaubt ist. Ein herkömmliches Quarzschiffchen ist im allgemeinen aufgrund Erweichens und einer Deformation, Anhaftens, Verglasens oder Springens auf einen Kristallwachstumszyklus begrenzt. Das neuartige pyrolytische Bornitridschiffchen dieser Erfindung hat eine Höhlung mit einer knolligen Oberfläche, die widerstandsfähig gegen Springen ist und nichthaftende Eigenschaften aufweist. Da das neuartige pyrolytische Bornitridschiffchen dieser Erfindung aus einer Vielzahl dünner Schichten aufgebaut ist, wobei jede Schicht eine knollige Kontur hat, legt die Abtragung der obersten Schicht eine Schicht mit einer ähnlichen knolligen Oberfläche frei und macht dadurch das Schiffchen zur Wiederverwendung geeignet, ohne die knolligen Oberflächeneigenschaften zu zerstören. Darüber hinaus hat das pyrolytische Bornitridschiffchen die folgenden Vorteile:
  • 1) es erlaubt ein Kristallwachstum mit höheren Ausbeuten als pyrolytische Bornitridschiffchen mit nichtknolliger Oberfläche;
  • 2) es vermindert die Herstellungskosten verglichen mit einer Verwendung von Quarzschiffchen;
  • 3) es erlaubt eine Herstellung von undotierten, halbisolierenden GaAs-Einkristallen mit geringer Fehlstellendichte;
  • 4) es erlaubt eine Herstellung gleichmäßiger dotierter halbleitender GaAs-Kristalle mit niedriger Fehlstellendichte.
  • Der vorzugsweise aus Graphit hergestellte Kern kann mit einer knolligen Oberfläche erzeugt werden durch Sandstrahlen, spanabhebende Bearbeitung, oder durch Versehen des Kerns mit oder Erzeugen desselben mit grobem oder porösem Graphit. Zumindest die der Höhlung des Schiffchens entsprechende Oberfläche des Kerns soll behandelt oder mit einer knolligen Oberfläche erzeugt werden.
  • Um die Schiffchen der vorliegenden Erfindung herzustellen, wird das Bornitrid auf einem Kern mit der gleichen Gestalt wie das gewünschte Schiffchen abgeschieden und der Oberflächenbereich des Kerns, der der Höhlung des Schiffchens entspricht, sollte eine knollige Oberfläche haben. Natürlich muß der verwendete Kern einer sein, der nicht bei der Temperatur schmilzt, bei der das Bornitrid aufgetragen wird und der gegenüber dem Borhalogenid und dem Ammoniak bei einer solchen Temperatur inert ist. Im allgemeinen ist der verwendete Kern aus Graphit gemacht.
  • Typischerweise ist der Kern, auf dem das Bornitridschiffchen zu bilden ist, in einem Bedampfungsofen angebracht und das Ammoniak und das Borhalogenidgas, im allgemeinen Bortrichlorid, werden in den Reaktor eingeleitet, nachdem der Ofen auf die gewünschte Temperatur aufgeheizt worden ist. Die Reaktion zwischen dem Ammoniak und dem Borhalogenid und die Abscheidung des durch diese Reaktion erzeugten Bornitrids wird typischerweise bei einer Temperatur von ungefähr 1.450 ºC bis ungefähr 2.300 ºC durchgeführt und der Reaktor wird dementsprechend in diesem Bereich gehalten. Bevorzugt wird die Temperatur des Reaktors zwischen ungefähr 1.850 ºC und 1.950 ºC gehalten.
  • Die Reaktionspartner werden als Dampfphase in den Reaktor eingeleitet. Im allgemeinen wird zumindest 1 mol Ammoniak pro mol Halogenid eingesetzt, wobei ein Überschuß an Ammoniak bevorzugt ist. Besonders bevorzugt werden von 2,5 bis 3,5 mol Ammoniak pro mol Borhalogenid eingesetzt, obwohl sogar noch größere Überschußmengen eingesetzt werden können, falls gewünscht. Die Durchflußmenge der Reaktionspartner durch den Reaktor hängt von der genauen Konstruktion des Reaktors und der Größe und Gestalt des Kerns ab, auf dem das Bornitrid abgeschieden werden soll. Im allgemeinen sind Durchflußmengen von ungefähr 0,2 Normkubikmeter/Std. bis ungefähr 0,3 Normkubikmeter/Std. Ammoniak und von ungefähr 0,06 Normkubikmeter/Std. bis ungefähr 0,1 Normkubikmeter/Std. Borhalogenid pro 1,5 bis 2,5 Kubikmeter Ofenvolumen geeignet. Falls gewünscht kann ein Inertgas mit den Reaktandengasen gemischt werden.
  • Nach einer geeigneten Zeitdauer, d.h. nachdem die gewünschte Menge Bornitrid auf dem Kern abgeschieden worden ist, wird der Reaktandenstrom in den Reaktor unterbrochen und der Reaktor wird auf Raumtemperatur abgekühlt. Das pyrolytische Bornitridschiffchen kann dann von dem Kern abgenommen und, falls erforderlich, auf eine gewünschte Länge geschnitten und gereinigt werden.
  • Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Schiffchen aus pyrolytischem Bornitrid mit einer Höhlung aus pyrolytischem Bornitrid bereitgestellt, welches eine vielschichtige Struktur aus Bornitrid aufweist, in der jede dünne Schicht der die Höhlung begrenzenden Struktur eine knollige Oberfläche hat und bei dem die knollige Oberfläche der oberen dünnen Schicht aus einer im wesentlichen gleichmäßigen Verteilung der vorragenden Knöllchen besteht, wobei die durchschnittliche Höhe des vorragenden Knöllchen zumindest 0,0254 mm (1 mil) beträgt.
  • Bevorzugt ist die durchschnittliche Höhe der vorragenden Knöllchen zumindest zweimal größer als die Dicke der oberen dünnen Schicht aus Bornitrid.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf und wie in den beigefügten Zeichnungen dargestellt weiter beschrieben, sie ist jedoch in keiner Weise darauf beschränkt. In den Zeichnungen ist:
  • Fig. 1 eine isometrische Ansicht eines erfindungsgemäßen Schiffchens zum Züchten von Einkristallen;
  • Fig. 2 eine stark vergrößerte Querschnittsansicht aus Fig. 1 entlang der Linie A-A, die die geschichtete Struktur des pyrolytischen Bornitridmaterials zeigt;
  • Fig. 2a eine vergrößerte Teilansicht der geschichteten Struktur des pyrolytischen Bornitridmaterials aus Fig. 2; und
  • Fig. 3 eine stark-vergrößerte Querschnittsansicht eines herkömmlichen pyrolytischen Bornitridschiffchens, die die geschichtete Struktur des pyrolytischen Bornitridmaterials zeigt.
  • Fig. 1 zeigt ein pyrolytisches Bornitridschiffchen 2 mit einer Höhlung 4 und einer aufrecht stehenden Wand 6. Die Innenfläche 8 der Höhlung 4 hat eine knollige Oberfläche, was die Neigung der Kristallschmelze in der Höhlung 4, die Oberfläche zu benetzen, vermindert und gleichzeitig die Zugbeanspruchung herabsetzt, die während der Erstarrung Spannung in der Kristallschmelze bewirkt. Die Verwendung eines pyrolytischen Bornitridschiffchens 2 mit einer knolligen Oberfläche 8 verbessert die Ausbeute an Einkristallen.
  • Fig. 2 ist ein Querschnitt des pyrolytischen Bornitridschiffchens 2 aus Fig. 1, der stark vergrößert ist, um die geschichtete Struktur des pyrolytischen Bornitrids zu zeigen. Speziell umfaßt das pyrolytische Bornitridschiffchen 2 eine Vielzahl von dünnen Schichten 10, die je eine knollige Oberfläche 12 haben. Diese geschichtete Struktur wird durch Abscheiden pyrolytischen Bornitrids auf einem Kern gebildet, der eine knollige Oberfläche auf zumindest dem der Höhlung 4 des Schiffchens 2 entsprechenden Bereich hat. Wie in Fig. 2a dargestellt ist, haben die vorragenden Knöllchen 3 eine Höhe D, die von der Ebene des niedrigsten Punktes 5, dargestellt durch die gestrichelte Linie, zu der Spitze der vorragenden Knöllchen 3 gemessen wird. Die Höhe der Knöllchen sollte bevorzugt größer als die Höhe einer einzelnen dünnen Schicht der abgeschiedenen pyrolytischen Bornitridschichtstruktur sein und besonders bevorzugt größer als zweimal die Dicke der einzelnen dünnen Schicht. Die lamellare Natur der abgeschiedenen pyrolytischen Bornitridstruktur führt zu einzelnen dünnen, auf dem Kern abgeschiedenen Schichten und alle diese Schichten haben die der knolligen Oberfläche des Kerns entsprechende knollige Oberflächenkontur. Wie zuvor erwähnt, existiert, selbst wenn ein Teil der oberen Schicht entfernt wird, die gleiche texturierte oder knollige Kontur in der neu freigelegten Schicht, wodurch ein vielfacher Einsatz des pyrolytischen Bornitridschiffchens möglich ist, ohne eine weitere Oberflächenbehandlung zu erfordern.
  • Fig. 3 zeigt einen vergrößerten Querschnitt eines herkömmlichen pyrolytischen Bornitridschiffchens 14, das eine geschichtete Struktur umfaßt. Das pyrolytische Bornitridschiffchen 14 umfaßt eine Vielzahl glatter dünner Schichten 16. Die dünnen Schichten des herkömmlichen pyrolytischen Bornitridschiffchens 14 sind üblicherweise ungefähr 0,0127 mm (0,05 mil) dick. Durch Sandstrahlen einem herkömmlichen pyrolytischen Bornitridschiffchen eine knollige Oberfläche zu verleihen, wäre daher vergebens, da die Schichten des pyrolytischen Bornitrids zu dünn sind, um eine ausreichende Oberflächenrauhigkeit eintreten zu lassen, bevor die gesamte obere Schicht entfernt ist und eine frische, glatte Schicht freigelegt ist. Im Gegensatz hierzu umfaßt das pyrolytische Bornitridschiffchen der vorliegenden Erfindung eine Vielzahl von dünnen Schichten, die je eine knollige Oberflächenkontur haben. Darüber hinaus wird geglaubt, daß Sandstrahlen eines pyrolytischen Bornitridschiffchens die Randebenen der abgeschiedenen Schichten des Bornitrids frei legen könnte und bezüglich dieser Ränder wird geglaubt, daß sie benetzbarer als die durch die Bornitridabscheidung erzeugten Basalebenen sind.
  • Die vorliegende Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf das beigefügte Beispiel weiter beschrieben, sie ist jedoch in keiner Weise darauf beschränkt.
  • Beispiel
  • Es wurde ein Graphitkern mit der Gestalt des gewünschten Schiffchens hergestellt. Der Graphitkern wurde nach spanabhebender Bearbeitung mit 60 mesh (0,42 mm) Al&sub2;O&sub3; Metallsand bei 2 kg/cm² Luftdruck sandgestrahlt. Die Oberfläche des Graphitkerns wurde ungefähr 20 bis 25 cm von der Düse der Sandstrahlmaschine entfernt gehalten. Der Kern wurde in einem 0,33 Kubikmeter Bedampfungsofen befestigt. Der Druck in dem Ofen wurde auf 66,7 Pa (0,5 mm Quecksilber absolut) reduziert und die Temperatur wurde auf 1.900 ºC angehoben. Gasförmiges Bortrichlorid und Ammoniak wurden dann in den Reaktor eingeleitet. Die Durchflußmenge des Ammoniaks durch den Reaktor betrug 1,5 Normkubikmeter/Std. und die Durchflußmenge des Bortrichlorids betrug 2,0 Normkubikmeter/Std.. Nach 40 Betriebsstunden wurde der Strom an Ammoniak und Bortrichlorid gestoppt. Nachdem der Reaktor auf Raumtemperatur abgekühlt war, wurde das vielschichtige pyrolytische Bornitridschiffchen einfach von dem Graphitkern entfernt und hatte in der Höhlung eine knollige Oberfläche.
  • Vom pyrolytischen Bornitridschiffchen dieser Erfindung wird geglaubt, daß es beim Erzeugen von GaAs-Einkristallen unter Einsatz herkömmlicher Technologie vorteilhaft ist. Es wird auch geglaubt, daß das Schiffchen dieser Erfindung ein Einkristallwachstum mit höheren Ausbeuten als herkömmliche, nichtknollige pyrolytische Bornitridschiffchen erlaubt.
  • Es versteht sich, daß, obwohl die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf viele ihrer besonderen Details beschrieben worden ist, es nicht beabsichtigt ist, das diese Einzelheiten als den Bereich dieser Erfindung einschränkend ausgelegt werden. Beispielsweise könnte das Schiffchen dieser Erfindung ein Graphitschiffchen umfassen, das behandelt ist, um eine knollige Oberfläche zu haben, und dann könnte das pyrolytische Bornitrid auf dem Graphitsubstrat aus der Dampfphase abgeschieden werden, um ein pyrolytisches Bornitridschiffchen mit einer knolligen Oberfläche zumindest in dem die Höhlung begrenzenden Bereich zu ergeben.
  • Es ist ebenfalls im Bereich dieser Erfindung, einen weiblichen Kern oder einen männlichen Kern zum Herstellen des Bornitridschiffchens zu verwenden. Bevorzugt würde ein männlicher Kern zum Herstellen des Bornitridschiffchens eingesetzt werden.

Claims (8)

1. Verfahren zur Herstellung eines Schiffchens (2) aus Bornitrid mit einer Höhlung (4), bei dem zumindest ein Teil der Höhlung eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung vorragender Knöllchen (3) aufweist, wobei das Verfahren die Schritte umfaßt:
a) Präparieren eines Kerns, der die Gestalt eines gewünschten Schiffchens (2) hat, und Behandeln zumindest eines Teils des Kerns, der dem zumindest einen Teil der Höhlung (4) entspricht, zur Bildung einer im wesentlichen gleichmäßigen Verteilung vorragender Knöllchen (3) auf dem zumindest einem Teil der Höhlung (4) entsprechenden Kern, wobei die Knöllchen (3) eine durchschnittliche Höhe von zumindest 0,0254 mm (1 mil) haben
b) Abscheiden von Bornitrid auf dem Kern aus Schritt a)
c) Fortführen der Abscheidung von Bornitrid, bis die gewünschte Dicke von Bornitrid auf dem Kern abgeschieden ist, und
d) Ablösen des Schiffchens (2) aus Bornitrid von dem Kern zur Bildung des Schiffchens (2) mit einer Höhlung (4), die eine im wesentlichen gleichmäßige Verteilung vorragender Knöllchen (3) aufweist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, in dem das Bornitrid eine Laminarstruktur aus einer Vielzahl dünner Schichten (10) hat und die durchschnittliche Höhe der vorragenden Knöllchen (3) zumindest das Zweifache der Dicke einer dünnen Schicht (10) des Bornitrids beträgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, in dem das Bornitrid im Schritt b) durch Reagierenlassen von Ammoniak und einem Borhalogenid in einer Dampfphase bei einer Temperatur von etwa 1.450º C bis etwa 2.300º C unter einem Druck nicht höher als etwa 6665 Pa (50 mm Quecksilber absolut) abgeschieden wird.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, in dem das Borhalogenid Bortrichlorid ist und der Kern aus Graphit hergestellt ist.
5. Schiffchen (2) aus pyrolytischem Bornitrid mit einer Höhlung (4) aus pyrolytischem Bornitrid, welches eine vielschichtige Struktur (10) aus Bornitrid aufweist, in der jede dünne Schicht (10) der die Höhlung (4) begrenzenden Struktur eine knollige Oberfläche (12) hat und bei dem die knollige Oberfläche (12) der oberen dünnen Schicht aus einer im wesentlichen gleichmäßigen Verteilung der vorragenden Knöllchen (3) besteht, wobei die durchschnittliche Höhe der vorragenden Knöllchen zumindest 0,0254 mm (1 mil) beträgt.
6. Schiffchen (2) nach Anspruch 5, bei dem die durchschnittliche Dicke der dünnen Bornitridschicht (10) mit einer knolligen Oberfläche (12) etwa 0,0127 mm (0,5 mil) beträgt.
7. Schiffchen (2) nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die vielschichtige Struktur aus Bornitrid über einem Substrat mit einer knolligen Oberfläche (12) angeordnet ist und jede dünne Schicht (10) des die Höhlung (4) begrenzenden Bornitrids eine knollige Oberfläche (12) hat.
8. Schiffchen (2) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die durchschnittliche Höhe der vorragenden Knöllchen (3) zumindest zweimal größer als die Dicke der oberen dünnen Schicht aus Bornitrid ist.
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Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5674317A (en) * 1992-07-02 1997-10-07 Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Vessel made from pyrolytic boron nitride
TW230822B (de) * 1993-03-02 1994-09-21 Sumitomo Electric Industries
GB2313846B (en) * 1994-09-28 1999-05-26 Advanced Ceramics Corp High density flash evaporator
US5820681A (en) * 1995-05-03 1998-10-13 Chorus Corporation Unibody crucible and effusion cell employing such a crucible
US20160208373A1 (en) 2015-01-20 2016-07-21 Kennametal Inc. Imc evaporator boat assembly
US10184168B2 (en) 2015-01-20 2019-01-22 Kennametal Inc. IMC evaporator boat-thermal insulation cartridge assembly
DE102019110950A1 (de) 2019-04-29 2020-10-29 Kennametal Inc. Hartmetallzusammensetzungen und deren Anwendungen

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3152006A (en) * 1961-06-29 1964-10-06 High Temperature Materials Inc Boron nitride coating and a process of producing the same
US3544486A (en) * 1968-05-23 1970-12-01 Sylvania Electric Prod Refractory bodies containing aluminum nitride,boron nitride and titanium boride
US4142008A (en) * 1972-03-01 1979-02-27 Avco Corporation Carbon filament coated with boron and method of making same
US3903347A (en) * 1973-12-26 1975-09-02 United Aircraft Corp Boron filament having a titanium carbide coated substrate
US4264803A (en) * 1978-01-10 1981-04-28 Union Carbide Corporation Resistance-heated pyrolytic boron nitride coated graphite boat for metal vaporization
FR2532194A1 (fr) * 1982-08-31 1984-03-02 Comp Generale Electricite Creuset pour traiter par un flux gazeux un materiau fondu
JPS6123759A (ja) * 1984-07-11 1986-02-01 Showa Denko Kk 熱分解窒化ホウ素容器
JPS61201607A (ja) * 1985-02-28 1986-09-06 Denki Kagaku Kogyo Kk 熱分解窒化ホウ素物品およびその製造方法
JPS61236683A (ja) * 1985-04-13 1986-10-21 Denki Kagaku Kogyo Kk 単結晶引上げ用るつぼ
JPS63107885A (ja) * 1986-10-24 1988-05-12 Sumitomo Electric Ind Ltd 化合物半導体単結晶成長用ボ−ト

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