JP2003146760A - Aluminum nitride sintered compact and method of producing the same - Google Patents

Aluminum nitride sintered compact and method of producing the same

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JP2003146760A
JP2003146760A JP2001349712A JP2001349712A JP2003146760A JP 2003146760 A JP2003146760 A JP 2003146760A JP 2001349712 A JP2001349712 A JP 2001349712A JP 2001349712 A JP2001349712 A JP 2001349712A JP 2003146760 A JP2003146760 A JP 2003146760A
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aluminum nitride
sintered body
nitride sintered
magnesium
aluminum
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Naoyuki Umetsu
直幸 梅津
Tatsuo Ezaki
龍夫 江崎
Shinji Oda
晋司 小田
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Tokuyama Corp
Original Assignee
Tokuyama Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an aluminum nitride sintered compact having excellent mechanical strength, resistance to thermal shock, corrosion resistance to gaseous halogens and a volume resistivity hardly depending on temperature. SOLUTION: In the aluminum nitride sintered compact, crystals of Al5 O6 N and/or Al9 O3 N7 are dispersed in the matrix, and magnesium is contained in an amount of 0.1 to 2 wt.%. A method of producing the aluminum nitride sintered compact comprises mixing a magnesium component and Al5 O6 N and/or Al9 O3 N7 components with aluminum nitride powder and firing resulting mixture at 1,750 to 1,950 deg.C for at least 15 h.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、室温(25℃)か
ら高温、例えば800℃に至る広い温度範囲で温度依存
性の小さい体積抵抗率を有する窒化アルミニウム焼結体
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an aluminum nitride sintered body having a volume resistivity with small temperature dependence in a wide temperature range from room temperature (25 ° C.) to high temperature, for example, 800 ° C.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、エッチング、成膜、メタライズ等
の工程において、半導体ウエハを吸着、保持するため静
電チャック等が使用されている。これらの工程はハロゲ
ン系腐食ガスが使われており、高温での使用も行われる
ため、耐食性、耐熱性に優れた材料が必要とされる。一
方、窒化アルミニウムは高熱伝導率で、機械的強度およ
び耐熱衝撃性にも優れ、さらにハロゲン系ガスへの耐食
性に優れていることから、静電チャック等の半導体製造
用部品として適していると考えられる。
2. Description of the Related Art Currently, an electrostatic chuck or the like is used to adsorb and hold a semiconductor wafer in processes such as etching, film formation and metallization. Since halogen-based corrosive gases are used in these processes and they are used at high temperatures, materials having excellent corrosion resistance and heat resistance are required. On the other hand, aluminum nitride is considered to be suitable as a semiconductor manufacturing component such as an electrostatic chuck because it has high thermal conductivity, excellent mechanical strength and thermal shock resistance, and excellent corrosion resistance to halogen gas. To be

【0003】窒化アルミニウム焼結体を上記の静電チャ
ックに用いた場合、体積抵抗率が1×1014〜1×1
Ω・cmの範囲で大きな吸着力が得られる。
When the aluminum nitride sintered body is used in the above electrostatic chuck, the volume resistivity is 1 × 10 14 to 1 × 1.
Large suction force can be obtained in the range of 0 8 Ω · cm.

【0004】しかし、窒化アルミニウム焼結体の体積抵
抗率は温度依存性が高く、例えば室温で1015Ω・c
m以上と高く、温度上昇に伴い体積抵抗率は低下し、8
00℃では106Ω・cm以下となるため、広い温度範
囲で安定的に高い吸着力を得ることが出来ず、使用温度
が150〜500℃程度の中間温度域に制限されてい
た。そのため、室温から高温域で安定的に高い吸着力を
得ることが出来る窒化アルミニウム焼結体が必要とされ
ていた。
However, the volume resistivity of the aluminum nitride sintered body is highly dependent on temperature, for example, 10 15 Ω · c at room temperature.
Higher than m, volume resistivity decreases with increasing temperature, 8
Since it becomes 10 6 Ω · cm or less at 00 ° C., it is not possible to stably obtain a high adsorption force in a wide temperature range, and the operating temperature is limited to an intermediate temperature range of about 150 to 500 ° C. Therefore, there has been a need for an aluminum nitride sintered body that can stably obtain a high adsorption force from room temperature to a high temperature range.

【0005】そこで、窒化アルミニウム焼結体の体積抵
抗率の温度依存性を低減させる試みとして、例えば、特
開平11−100270号公報では希土類元素化合物の
配合量を調整し、焼結時の圧力を大きくすることによっ
て、窒化アルミニウム粒子中の残留酸素量を制御し10
0〜500℃における体積抵抗率が1×1014〜1×
10Ω・cmとなる焼結体が提案されている。
Therefore, as an attempt to reduce the temperature dependence of the volume resistivity of the aluminum nitride sintered body, for example, in JP-A-11-100270, the compounding amount of the rare earth element compound is adjusted to control the pressure during sintering. By increasing the amount, the amount of residual oxygen in the aluminum nitride particles can be controlled.
Volume resistivity at 0 to 500 ° C. is 1 × 10 14 to 1 ×
A sintered body having a resistance of 10 7 Ω · cm has been proposed.

【0006】また、特開2000−143349号公報
では窒化アルミニウムにTiNおよびCeAlOを存
在させることにより、0〜50℃における体積抵抗率が
1×10〜1×1012Ω・cmである焼結体が提案
されている。
Further, according to Japanese Patent Laid-Open No. 2000-143349, by firing TiN and CeAlO 3 in aluminum nitride, the volume resistivity at 0 to 50 ° C. is 1 × 10 8 to 1 × 10 12 Ω · cm. A union is proposed.

【0007】しかしながら、近年半導体設計ルールの一
層の微細化や生産性向上の要請で、半導体ウエハの処理
温度は益々高くなる傾向にあり、これに伴って一層高温
下での体積抵抗率の高い静電チャックの基体が望まれる
に至り、理想的には、室温から800℃を越える領域で
も、例えば、1×1014〜1×10Ω・cmの体積
抵抗率を有する静電チャックの基体が望まれるに至って
いる。
However, in recent years, due to the demand for further miniaturization of semiconductor design rules and improvement of productivity, the processing temperature of semiconductor wafers tends to be higher and higher, and accordingly, the static temperature with a high volume resistivity at a higher temperature. A substrate for an electric chuck has come to be desired, and ideally, a substrate for an electrostatic chuck having a volume resistivity of, for example, 1 × 10 14 to 1 × 10 8 Ω · cm even in a region exceeding room temperature to 800 ° C. It has come to be desired.

【0008】しかるに、前記特開平11−100270
号公報に記載されている焼結体では、室温では体積抵抗
率が1014Ω・cmを越えて高くなり、800℃近辺
では10Ω・cm程度まで体積抵抗率が低下する。さ
らに、ホットプレスなどの加圧焼結が必要条件のため、
常圧焼結に比べ装置が大掛かりになることや、成形体の
炉への仕込み量が低下するなど焼成コストがかかるなど
問題があった。
However, the above-mentioned Japanese Unexamined Patent Publication No. 11-100270.
The volume resistivity of the sintered body described in Japanese Patent Publication exceeds 10 14 Ω · cm at room temperature and increases, and the volume resistivity decreases to about 10 6 Ω · cm near 800 ° C. Furthermore, because pressure sintering such as hot pressing is a necessary condition,
There are problems such as a larger size of the apparatus and a lower cost of molding the furnace into the furnace, and higher firing costs, as compared with atmospheric pressure sintering.

【0009】また、特開2000−143349号公報
に記載されているTiNおよびCeAlOを含有する
焼結体は、静電チャックの基体として室温から精々20
0℃の温度域でしか安定した吸着力が得られず、高温域
での使用が出来ないといった問題があった。さらに、T
iNは遷移金属のため、半導体製造プロセスでは必ずし
も好適ではない。
Further, the sintered body containing TiN and CeAlO 3 described in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-143349 is used as a substrate of an electrostatic chuck from room temperature to 20 at most.
There is a problem that a stable adsorption force can be obtained only in the temperature range of 0 ° C. and that it cannot be used in the high temperature range. Furthermore, T
Since iN is a transition metal, it is not always suitable in the semiconductor manufacturing process.

【0010】更に、高温側での体積抵抗率の低下を改良
する方法としては特開平2000−44345号公報に
は、700℃における体積抵抗率が1×10Ω・cm
以上で、熱伝導率が80w/m・K以下の窒化アルミニ
ウム焼結体として、窒化アルミニウム多結晶にマグネシ
ウムを含有させることが提案されていた。しかし、この
方法においても体積抵抗率が1×10Ω・cm以上と
なるのは高々600℃程度までである。
Further, as a method for improving the decrease in volume resistivity on the high temperature side, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-44345 discloses that the volume resistivity at 700 ° C. is 1 × 10 7 Ω · cm.
As described above, it has been proposed to add magnesium to the aluminum nitride polycrystal as an aluminum nitride sintered body having a thermal conductivity of 80 w / m · K or less. However, even in this method, the volume resistivity becomes 1 × 10 8 Ω · cm or more only up to about 600 ° C.

【0011】そこで、本発明者らは、800℃における
体積抵抗率が1×10Ω・cm以上の窒化アルミニウ
ム焼結体を得るべく、種々検討し、窒化アルミニウム、
希土類化合物、およびMgAlよりなる焼結体が
熱伝導率75w/m・K以上で、かつ800℃における
体積抵抗率が1×10Ω・cm以上となることを見出
し、すでに特願平2001−16074号として提案し
た。この窒化アルミニウム焼結体は高温下での体積抵抗
特性は十分目的とする物性値を満足するものであるが、
室温下(25℃)では、むしろ、体積抵抗率が1×10
14Ω・cmを越えて大きくなりすぎる傾向にあり、利
用上の観点から、今一歩低温側の体積抵抗率を改良する
余地があった。
Therefore, the present inventors have conducted various studies to obtain an aluminum nitride sintered body having a volume resistivity at 800 ° C. of 1 × 10 8 Ω · cm or more.
It has already been found that a sintered body made of a rare earth compound and MgAl 2 O 4 has a thermal conductivity of 75 w / m · K or more and a volume resistivity at 800 ° C. of 1 × 10 8 Ω · cm or more. Proposed as No. 2001-16074. This aluminum nitride sintered body has sufficient volume resistance characteristics at high temperature to satisfy desired physical properties,
At room temperature (25 ° C), the volume resistivity is rather 1 x 10
There is a tendency for it to exceed 14 Ω · cm and become too large, and there is room for improving the volume resistivity on the low temperature side from the viewpoint of utilization.

【0012】室温付近の温度域における窒化アルミニウ
ムの物性、特に静電チャックの部材として用いた場合に
大型のウエハに対応可能な吸着力を示すことが出来る性
能を有する窒化アルミニウム焼結体として、AlON相
およびホウ素を含有する窒化アルミニウム質焼結体が、
特開平11−317441号公報に提案されている。こ
の窒化アルミニウム質焼結体は、室温下でAlONが酸
素含有量で表されたとき、5重量%付近で最大の静電吸
着力を示すことが認められる。しかし、高温側では、窒
化アルミニウムの本来の性能が維持されるため、体積抵
抗率は1×10 Ω・cm以下であった。更に、該公報
においては体積抵抗率の改良については、全く記載され
ておらず、その温度依存性は予測することは出来ない。
Aluminum nitride in a temperature range near room temperature
Physical properties, especially when used as an electrostatic chuck member
Possibility of exhibiting suction power that can handle large wafers
AlON phase as an aluminum nitride sintered body with high performance
And an aluminum nitride sintered body containing boron,
It is proposed in JP-A-11-317441. This
The aluminum nitride-based sintered body of
When expressed as elemental content, the maximum electrostatic absorption around 5% by weight
It is recognized that it shows a firmness. However, on the high temperature side,
Since the original performance of aluminum fluoride is maintained,
Resistance rate is 1 × 10 8Ω · cm or less. Furthermore, the publication
The improvement of volume resistivity is completely described in
The temperature dependence cannot be predicted.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明者らは、
高熱伝導率で、ハロゲン系腐食性ガスへの耐食性に優
れ、かつ室温から800℃以上の広い温度域で1×10
14〜1×10Ω・cmの範囲の体積抵抗率を有する
窒化アルミニウム焼結体の開発を目的として研究を行っ
た。
Therefore, the present inventors have found that
High thermal conductivity, excellent corrosion resistance to halogen-based corrosive gases, and 1 x 10 in a wide temperature range from room temperature to 800 ° C
Research was conducted for the purpose of developing an aluminum nitride sintered body having a volume resistivity in the range of 14 to 1 × 10 8 Ω · cm.

【0014】その結果、窒化アルミニウム焼結体中にA
Nおよび/又はAlの結晶が分散
し、かつマグネシウム成分を、特定量含有したものは、
両配合剤の相乗作用により、800℃で1×10Ω・
cm以上の体積抵抗率を示しかつ室温においても1×1
14Ω・cm以下の体積抵抗率となることを見出し
た。かかる現象は真に驚くべきことであった。
As a result, in the aluminum nitride sintered body, A
The crystals of l 5 O 6 N and / or Al 9 O 3 N 7 dispersed therein and containing a magnesium component in a specific amount,
1 × 10 8 Ω at 800 ° C due to the synergistic action of both compounding agents
It has a volume resistivity of 1 cm or more and is 1 × 1 even at room temperature.
It was found that the volume resistivity was 0 14 Ω · cm or less. Such a phenomenon was truly surprising.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは上
記知見に基づき更に研究を重ねた結果、高熱伝導率で、
かつ温度依存性の少ない体積抵抗率を有し、また、ハロ
ゲン系腐食性ガスへの高い耐食性も兼ね備え、更には量
産性にも優れる窒化アルミニウム焼結体が得られること
を見出し、本発明を完成するに至った。
Therefore, as a result of further research based on the above findings, the present inventors have found that the high thermal conductivity is
The present invention has been completed by finding that an aluminum nitride sintered body having a volume resistivity with little temperature dependency and also having a high corrosion resistance to a halogen-based corrosive gas and further excellent in mass productivity can be obtained. Came to do.

【0016】すなわち本発明は、窒化アルミニウム焼結
体マトリックス中に、AlNおよび/又はAl
の結晶相が分散しており、かつマグネシウムを
全重量の0.1〜2重量%含有することを特徴とする窒
化アルミニウム焼結体である。
That is, according to the present invention, Al 5 O 6 N and / or Al 9 is contained in the aluminum nitride sintered body matrix.
The aluminum nitride sintered body is characterized in that a crystal phase of O 3 N 7 is dispersed and contains magnesium in an amount of 0.1 to 2% by weight based on the total weight.

【0017】本発明の窒化アルミニウム焼結体にあって
は、窒化アルミニウムの多結晶粒子が互いに隣接し、場
合によっては、粒界に不純物や焼結助剤に由来する化合
物を挟雑した連続相を形成したマトリックスの間に、X
線回折によりAlN結晶に由来するピーク(2θ
=31.0〜32.0゜)および/又はAl
結晶に由来するピーク(2θ=70.5〜71.5゜)
を有する物質(以下これらを単にAlN結晶およ
びAl結晶という)の結晶が分散した状態で
存在していることが走査電子顕微鏡(SEM)の観察な
どで知ることが出来る。
In the aluminum nitride sintered body of the present invention,
Indicates that the aluminum nitride polycrystalline particles are adjacent to each other and
Depending on the combination, a compound derived from impurities or a sintering aid may be present in the grain boundary.
X between the matrices that formed the continuous phase interspersed with the
Al by line diffraction5O6Peak derived from N crystal (2θ
= 31.0 to 32.0 °) and / or Al9OThreeN 7
Crystal-derived peak (2θ = 70.5 to 71.5 °)
A substance having5O6N crystal and
And Al9OThreeN7Crystals)
Existence is not observed by scanning electron microscope (SEM)
Where can I find out?

【0018】また、本願発明の窒化アルミニウム焼結体
には、マグネシウム成分の存在が不可欠である。後述す
る図1からも明らかなとおり、マグネシウム成分は、マ
グネシウム原子として全重量の0.1〜2重量%でなけ
ればならず、窒化アルミニウム焼結体中に分散して存在
していることが、蛍光X線測定(XRF)などで確認す
ることが出来る。
The presence of the magnesium component is indispensable for the aluminum nitride sintered body of the present invention. As will be apparent from FIG. 1 described later, the magnesium component must be 0.1 to 2% by weight based on the total weight of magnesium atoms, and the magnesium component is present in a dispersed state in the aluminum nitride sintered body. It can be confirmed by fluorescent X-ray measurement (XRF).

【0019】本発明にあっては、窒化アルミニウムマト
リックス中にAlNの結晶および/又はAl
の結晶が分散存在していれば、その散在割合は、
特に問わないが、X線回折のピーク強度面積から求め
た、窒化アルミニウム結晶のピーク強度面積(2θ=4
9.5〜50.5゜)に対するAlN結晶のピー
ク強度面積(2θ=31.0〜32.0゜)およびAl
結晶のピーク強度面積(2θ=70.5〜7
1.5゜)の比率の和が、窒化アルミニウム1に対して
0.02〜0.60であることが特に好適である。
According to the present invention, Al 5 O 6 N crystals and / or Al 9 O are contained in the aluminum nitride matrix.
If the crystals of 3 N 7 are dispersed,
Although not particularly limited, the peak intensity area of the aluminum nitride crystal (2θ = 4 is obtained from the peak intensity area of X-ray diffraction).
9.5 to 50.5 °) peak intensity area of Al 5 O 6 N crystal (2θ = 31.0 to 32.0 °) and Al
9 O 3 N 7 crystal peak intensity area (2θ = 70.5 to 7)
It is particularly preferred that the sum of the ratios (1.5 °) is 0.02-0.60 with respect to 1 aluminum nitride.

【0020】本発明の窒化アルミニウム焼結体の特徴の
1つは、室温から800℃の広い温度域において体積抵
抗率が1×1014〜1×10Ω・cmである。
One of the features of the aluminum nitride sintered body of the present invention is that the volume resistivity is 1 × 10 14 to 1 × 10 8 Ω · cm in a wide temperature range from room temperature to 800 ° C.

【0021】更に、本発明の窒化アルミニウム焼結体の
別の特徴は、熱伝導率を60W/m・K以上、さらには
80W/m・K、特に90W/m・K以上の如く高熱伝
導率とすることが出来る。
Further, another feature of the aluminum nitride sintered body of the present invention is that it has a high thermal conductivity of 60 W / m · K or more, further 80 W / m · K, especially 90 W / m · K or more. Can be

【0022】上記の如き本発明の窒化アルミニウム焼結
体の製造方法は、特に限定されないが、一般に窒化アル
ミニウム粉末100重量部に対し、マグネシウム成分を
酸化マグネシウムとして1〜4.2重量部、Al
Nおよび/又はAl 成分を酸化アルミニウム
として2.5〜9重量部を含む混合物を成形し、焼結す
ることによって得られる。更に、上記マグネシウム成分
として酸化マグネシウムを、AlNおよび/又は
Al成分として酸化アルミニウムをそれぞれ
用い1750〜1950℃で15時間以上焼結するか、
或いは、マグネシウム成分およびAlNおよび/
又はAl成分としてMgAl を用い1
750〜1950℃で15時間以上焼成することによっ
て本発明の焼結体を得ることが出来る。
Aluminum nitride sintering of the present invention as described above
The method for manufacturing the body is not particularly limited, but in general, aluminum nitride is used.
Magnesium component to 100 parts by weight of minium powder
1 to 4.2 parts by weight as magnesium oxide, Al5O6
N and / or Al9OThreeN 7Aluminum oxide
And sinter a mixture containing 2.5-9 parts by weight as
It is obtained by Furthermore, the above magnesium component
Magnesium oxide as Al5O6N and / or
Al9OThreeN7Aluminum oxide as a component
Sinter at 1750 to 1950 ° C. for 15 hours or more,
Alternatively, magnesium component and Al5O6N and /
Or Al9OThreeN7MgAl as a component TwoOFourUsing 1
By firing at 750 to 1950 ° C for 15 hours or more
The sintered body of the present invention can be obtained.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明の特徴の一つは、窒化アルミニウムを主結晶と
し、AlNおよび/又はAlの結晶相
をその中に有し、かつマグネシウムを含有していること
により、室温から800℃の温度領域における体積抵抗
率が1×1014〜1×10Ω・cmである点にあ
る。他の特徴は60W/m・K以上の高い熱伝導率の焼
結体を得ることが出来る点にある。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below.
One of the features of the present invention is that aluminum nitride is the main crystal, and the crystal phase of Al 5 O 6 N and / or Al 9 O 3 N 7 is contained therein, and magnesium is contained, The volume resistivity in the temperature range from room temperature to 800 ° C. is 1 × 10 14 to 1 × 10 8 Ω · cm. Another feature is that a sintered body having a high thermal conductivity of 60 W / m · K or more can be obtained.

【0024】本発明において、窒化アルミニウム焼結体
に含まれるAlNおよび/又はAl
結晶相が、窒化アルミニウム結晶のピーク強度面積(2
θ=49.5〜50.5゜)に対するAlN結晶
のピーク強度面積(2θ=31.0〜32.0゜)およ
びAl結晶のピーク強度面積(2θ=70.
5〜71.5゜)の比率の和が0.02〜0.60の範
囲にあることが、更には0.05〜0.30の範囲にあ
ることが好ましい。前記比率が0.60より大きい場合
には熱伝導率が小さくなる傾向を示し、場合によっては
60W/m・K以下にまで低下する。また、前記比率が
0.02より小さい場合は室温における体積抵抗率が大
きくなり、場合によっては1×1014Ω・cmを逸脱
する。図2は本発明の一実施例のX線回折ピークを示す
図である(但し、窒化アルミニウムのピークの上部はカ
ットした)。窒化アルミニウム結晶のピーク強度面積に
対するAlN結晶のピーク強度面積および/又は
Al結晶のピーク強度面積の比率は、CuK
α線によるX線回折で求めることが出来る。
In the present invention, the crystal phase of Al 5 O 6 N and / or Al 9 O 3 N 7 contained in the aluminum nitride sintered body is the peak intensity area (2) of the aluminum nitride crystal.
The peak intensity area (2θ = 31.0-32.0 °) of the Al 5 O 6 N crystal and the peak intensity area (2θ = 70) of the Al 9 O 3 N 7 crystal with respect to θ = 49.5 to 50.5 °). .
It is preferable that the sum of the ratio (5 to 71.5 °) is in the range of 0.02 to 0.60, and further preferably in the range of 0.05 to 0.30. When the ratio is larger than 0.60, the thermal conductivity tends to be small, and in some cases, it is reduced to 60 W / m · K or less. Further, when the ratio is less than 0.02, the volume resistivity at room temperature becomes large, and deviates from 1 × 10 14 Ω · cm in some cases. FIG. 2 is a diagram showing X-ray diffraction peaks in one example of the present invention (however, the upper part of the peak of aluminum nitride is cut). The ratio of the peak intensity area of the Al 5 O 6 N crystal and / or the peak intensity area of the Al 9 O 3 N 7 crystal to the peak intensity area of the aluminum nitride crystal is CuK.
It can be determined by X-ray diffraction using α rays.

【0025】また、AlNおよび/又はAl
の結晶相を有する窒化アルミニウム焼結体にマグ
ネシウムを全重量の0.1〜2重量%、好ましくは0.
5〜1重量%含有する必要がある。
Al 5 O 6 N and / or Al 9 O
Magnesium is added to the aluminum nitride sintered body having a crystal phase of 3 N 7 in an amount of 0.1 to 2% by weight, preferably 0.1% by weight based on the total weight.
It is necessary to contain 5 to 1% by weight.

【0026】すなわち、マグネシウムの含有量は特に高
温領域の体積抵抗率に大きく影響を及ぼす。図1はAl
Nおよび/又はAlを窒化アルミニウ
ムに対し、0.5〜3.0存在させたときのマグネシウ
ム存在量と窒化アルミニウム焼結体の室温、500℃お
よび800℃における体積抵抗率の関係を示す図であ
り、マグネシウムは0.5〜1重量%あたりに効果のピ
ークがあり、その後は徐々に効果は減退し大略2重量%
あたりで、800℃における体積抵抗率は1×10Ω
・cm以下にまで低下する。
That is, the content of magnesium has a great influence on the volume resistivity particularly in the high temperature region. Figure 1 shows Al
5 O 6 N and / or Al 9 O 3 N 7 in the presence of 0.5 to 3.0 with respect to aluminum nitride and the amount of magnesium present and the volume of the aluminum nitride sintered body at room temperature, 500 ° C. and 800 ° C. It is a figure which shows the relationship of a resistivity, and there is a peak of effect about 0.5-1 weight% of magnesium, and after that, an effect declines gradually and it is about 2 weight%.
And the volume resistivity at 800 ° C. is 1 × 10 8 Ω
・ Decrease to below cm.

【0027】従って、マグネシウムの含有量が前記範囲
を逸脱する場合は、一般に800℃における体積抵抗率
が1×10Ω・cm以上になり難くなる。
Therefore, when the magnesium content deviates from the above range, it is generally difficult for the volume resistivity at 800 ° C. to become 1 × 10 8 Ω · cm or more.

【0028】本発明の窒化アルミニウム焼結体のマトリ
ックスを形成する窒化アルミニウムの結晶粒径の平均粒
子径が0.5〜50μm、さらには1〜20μmである
ことが望ましい。平均粒子径が小さすぎると、基体材料
として所望の形状に機械加工する際などに、被加工物の
欠損が起こりやすく、製品の歩留りを低下させてしま
う。また、平均粒子径が大きすぎると基体材料としての
強度が得られ難くなる。
The average grain size of the crystal grain size of aluminum nitride forming the matrix of the aluminum nitride sintered body of the present invention is preferably 0.5 to 50 μm, more preferably 1 to 20 μm. If the average particle size is too small, the work piece is likely to be damaged when the base material is machined into a desired shape, and the product yield is reduced. Further, if the average particle size is too large, it becomes difficult to obtain strength as a base material.

【0029】本発明の窒化アルミニウム焼結体の製造方
法は、本発明で規定する性質を有するものを得ることが
出来る方法であれば、特に限定されないが、以下に示す
方法により好適に本発明で規定する性質を達成すること
ができる。
The method for producing the aluminum nitride sintered body of the present invention is not particularly limited as long as it can obtain the one having the properties specified in the present invention, but the present invention is preferably used in the following method. The specified properties can be achieved.

【0030】本発明において、用いられる窒化アルミニ
ウム粉末は公知の酸化アルミニウム還元窒化粉、金属ア
ルミニウムの直接窒化粉等が全て支障なく使用できる
が、緻密な焼結体を得ることを勘案すると、粉末の平均
粒子径が5μm以下であることが好ましく、更に3μm
以下であることが好ましい。更には、アルミニウムおよ
びマグネシウムを除く、金属不純物は1000ppm以
下であることが好ましい。
In the present invention, the aluminum nitride powder used may be any known aluminum oxide reduction nitride powder, direct nitriding powder of metallic aluminum or the like without any problem, but in consideration of obtaining a dense sintered body, The average particle size is preferably 5 μm or less, and further 3 μm
The following is preferable. Further, the metal impurities other than aluminum and magnesium are preferably 1000 ppm or less.

【0031】本発明において、AlNおよび/又
はAlは、別途合成したものを窒化アルミニ
ウム粉末と混合してもよいが、窒化アルミニウム粉末の
焼結時に上記結晶を形成し得る成分として窒化アルミニ
ウム粉末と混合し、焼結時に該結晶を形成させる方法が
最も有利な方法である。この場合、酸化アルミニウムを
用いることにより、マトリックスの窒化アルミニウムと
反応させてAlNおよび/又はAl
結晶を形成させることが出来る。勿論硝酸アルミニウム
や炭酸アルミニウムのように窒化アルミニウムの焼結温
度よりも低い温度で容易に酸化物に変換し得るアルミニ
ウム化合物も同様に使用することが出来る。
In the present invention, Al 5 O 6 N and / or Al 9 O 3 N 7 may be separately synthesized and mixed with aluminum nitride powder, but the above-mentioned crystals are formed when the aluminum nitride powder is sintered. The most advantageous method is to mix with aluminum nitride powder as a possible component and form the crystals during sintering. In this case, by using aluminum oxide, it is possible to react with the aluminum nitride of the matrix to form crystals of Al 5 O 6 N and / or Al 9 O 3 N 7 . Of course, an aluminum compound such as aluminum nitrate or aluminum carbonate that can be easily converted into an oxide at a temperature lower than the sintering temperature of aluminum nitride can be used as well.

【0032】なかでも、マグネシウムの複合酸化物であ
るMgAlは、同時にマグネシウム成分の導入も
行うことが出来るので、特に好ましい物質である。
Among them, MgAl 2 O 4, which is a magnesium composite oxide, is a particularly preferable substance because it can simultaneously introduce a magnesium component.

【0033】本発明において、MgAlを用いる
場合その特性には制限がないが、高温領域で高い抵抗率
の焼結体を得るには、純度が99.9%以上で平均粒子
径が2μm以下、特に0.5μm以下の微粉末が使用さ
れることが望ましい。
In the present invention, when MgAl 2 O 4 is used, its characteristics are not limited, but in order to obtain a sintered body having a high resistivity in the high temperature region, the purity is 99.9% or more and the average particle size is It is desirable to use a fine powder of 2 μm or less, particularly 0.5 μm or less.

【0034】本発明において、AlNおよび/又
はAlの窒化アルミニウム中における存在量
は、通常窒化アルミニウム100重量部に対して、該化
合物中のアルミニウム分を酸化アルミニウムとして求め
たときの割合で2.5〜9重量部用いるのが好ましい。
In the present invention, the amount of Al 5 O 6 N and / or Al 9 O 3 N 7 present in aluminum nitride is such that the aluminum content in the compound is usually aluminum oxide based on 100 parts by weight of aluminum nitride. It is preferable to use 2.5 to 9 parts by weight in the ratio obtained.

【0035】次に本発明に用いるマグネシウムは、上記
複合酸化物として配合される他酸化マグネシウム又は、
窒化アルミニウムの焼結条件下で酸化マグネシウムにな
り得る化合物、例えば硝酸マグネシウムや炭酸マグネシ
ウムを用いることも出来る。これらの化合物も高純度で
あることが好ましく、通常純度は99%以上、平均粒径
1μm以下のものを、酸化マグネシウムとして求めたと
きの割合で1〜4.2重量部用いるのが好ましい。
Next, magnesium to be used in the present invention is another magnesium oxide compounded as the above composite oxide, or
It is also possible to use a compound capable of forming magnesium oxide under the sintering conditions of aluminum nitride, such as magnesium nitrate or magnesium carbonate. It is preferable that these compounds also have a high purity, and normally, a purity of 99% or more and an average particle size of 1 μm or less is preferably used in an amount of 1 to 4.2 parts by weight in a ratio determined as magnesium oxide.

【0036】本発明の焼結体製造方法は、通常の窒化ア
ルミニウム焼結体を製造する方法と特に変るものではな
く、窒化アルミニウムには焼結助剤として希土類化合物
を10重量部以下、好ましくは0.5〜7重量部程度加
えても差しつかえなく、しばしば好ましい結果が得られ
る。希土類化合物の種類は特に限定されるものではな
く、例えば、Y、La、CeO、Ho
、Yb、Gd 、Nd、Sm
、Dyなどが挙げられ、その中でも、Y
が好適である。
The method for producing a sintered body according to the present invention is a conventional method
It is not particularly different from the method of manufacturing a luminium sintered body.
For aluminum nitride, rare earth compounds are used as sintering aids.
10 parts by weight or less, preferably about 0.5 to 7 parts by weight
It's okay to get good results often
It The type of rare earth compound is not particularly limited.
For example, YTwoOThree, LaTwoOThree, CeOTwo, HoTwo
OThree, YbTwoOThree, Gd TwoOTwo, NdTwoOThree, SmTwoO
Three, DyTwoOThreeAmong them, among them, Y TwoOThree
Is preferred.

【0037】本発明において、窒化アルミニウム粉末に
配合するMgAl等種々の化合物粉末の混合方法
は特に限定されず、公知の窒化アルミニウム粉末に焼結
助剤等の粉末に混合する方法が採用し得る。例を挙げる
と、乾式混合で混合物(混合粉末)を得る方法やエタノ
ールなどの有機溶媒と共にボールミルなどを用いて湿式
混合し、混合物のスラリーを得る方法等である、該スラ
リーは十分に乾燥して溶媒を除去し混合物(混合粉末)
を得る。
In the present invention, the method of mixing various compound powders such as MgAl 2 O 4 mixed with the aluminum nitride powder is not particularly limited, and a known method of mixing aluminum nitride powder with a powder such as a sintering aid is adopted. You can Examples thereof include a method of obtaining a mixture (mixed powder) by dry mixing, a method of wet mixing with an organic solvent such as ethanol using a ball mill, etc. to obtain a slurry of the mixture. The slurry is sufficiently dried. Solvent removed mixture (mixed powder)
To get

【0038】本発明において、窒化アルミニウム焼結体
を得る方法としては、前記混合物を焼成する前に、あら
かじめグリーン体を作製しても良い。グリーン体を作製
するためには公知の方法が適用できる。例を挙げると、
前記混合物(混合粉末)を一軸プレスや静水圧プレス
(CIP)等で成形しグリーン体を得る方法や、前記混
合粉末に有機バインダー等を添加して金型プレス、又は
シート成形などを行いグリーン体を得る方法、更には混
合物のスラリーを鋳込み成形する方法などがある。
In the present invention, as a method of obtaining an aluminum nitride sintered body, a green body may be prepared in advance before firing the mixture. A known method can be applied to produce a green body. For example,
A method of molding the mixture (mixed powder) with a uniaxial press, a hydrostatic pressure press (CIP) or the like to obtain a green body, or a method of adding an organic binder or the like to the mixed powder, pressing a mold, or performing sheet molding to obtain a green body. And a method of casting the mixture slurry.

【0039】前記有機バインダーとしては、公知のもの
が特に制限なく使用できる。具体的には、ポリビニルブ
チラール、エチルセルロース類やアクリル樹脂類などが
使用でき、その中でもポリn−ブチルメタクリレートお
よびポリビニルブチラールが、グリーン体の成形性に優
れるため好適である。
Known organic binders can be used without particular limitation. Specifically, polyvinyl butyral, ethyl celluloses, acrylic resins and the like can be used, and among them, poly-n-butyl methacrylate and polyvinyl butyral are preferable because of excellent moldability of the green body.

【0040】また、上記混合粉に有機バインダーを加え
る量は、プレス成形体を得る場合には、窒化アルミニウ
ム100重量部あたり2〜15重量部、シート体を得る
場合には5〜15重量部が好ましく採用される。
The amount of the organic binder added to the mixed powder is 2 to 15 parts by weight per 100 parts by weight of aluminum nitride in the case of obtaining a press-molded body, and 5 to 15 parts by weight in the case of obtaining a sheet body. It is preferably adopted.

【0041】上記した有機バインダーを用いる方法とし
ては、前記混合物および有機バインダーにアルコール類
やトルエン等の有機溶媒、グリセリン化合物などの分散
剤およびフタル酸等の可塑剤を必要により加えて、ボー
ルミルで十分に混合してスラリー状にしたものをスプレ
ードライ法等により顆粒状にした後に金型プレスにより
ブロック状のグリーン体にする方法やドクターブレード
法によりシート状のグリーン体にする方法が一般的であ
る。
As a method of using the above-mentioned organic binder, an organic solvent such as alcohols and toluene, a dispersant such as a glycerin compound, and a plasticizer such as phthalic acid are added to the mixture and the organic binder as needed, and a ball mill is sufficient. It is common to mix the mixture into a slurry to make it into granules by a spray drying method or the like, and then use a die press to form a block-shaped green body or a doctor blade method to form a sheet-shaped green body. .

【0042】上記した有機バインダーを用いたグリーン
体は、通常、焼成を行う前に脱脂を行い脱脂体とする。
前記脱脂は、酸素や空気等の酸化性ガス、或いは水素な
どの還元性ガス、アルゴンや窒素などの不活性ガス、二
酸化炭素およびこれらの混合ガス或いは水蒸気を混合し
た加湿ガス雰囲気中での熱処理によって行う方法が一般
的である。前記脱脂温度は250〜1200℃、また保
持時間は1〜1000分の範囲で、前記有機バインダー
の配合割合と脱脂方法に応じて適宜選択すれば良い。
The green body using the above organic binder is usually degreased before firing to obtain a degreased body.
The degreasing is carried out by heat treatment in an oxidizing gas such as oxygen or air, a reducing gas such as hydrogen, an inert gas such as argon or nitrogen, carbon dioxide and a mixed gas thereof or a humidified gas atmosphere in which steam is mixed. The method is generally used. The degreasing temperature is in the range of 250 to 1200 ° C., and the holding time is in the range of 1 to 1000 minutes, and may be appropriately selected according to the blending ratio of the organic binder and the degreasing method.

【0043】本発明において、前記の有機バインダーを
含まないグリーン体や、有機バインダーを含むグリーン
体を更に脱脂して得た脱脂体は、非酸化性雰囲気中で1
750℃以上の温度で15時間以上、好ましくは20時
間以上焼成する。しかし、あまり長時間焼成を行っても
技術的なメリットはなく、むしろ窒化アルミニウム結晶
粒が成長し強度の低下が現れるため、一般に焼成は70
時間以下で十分である。
In the present invention, the green body not containing the organic binder or the degreased body obtained by further degreasing the green body containing the organic binder is used in a non-oxidizing atmosphere.
Baking is performed at a temperature of 750 ° C. or higher for 15 hours or longer, preferably 20 hours or longer. However, there is no technical merit even if the firing is performed for a too long time, rather, since the aluminum nitride crystal grains grow and the strength decreases, firing is generally performed at 70%.
Less than an hour is enough.

【0044】焼成温度は1750〜1950℃とすべき
であり、焼成温度が1750℃以下、又は焼成時間が1
5時間未満といずれか一方で上記範囲をはずれると、窒
化アルミニウム中でAlNおよび/又はAl
結晶相を生成させる場合十分でなく、室温におけ
る体積抵抗率が1×10Ω・cm以下になり難く、本
発明の窒化アルミニウム焼結体が得られないためであ
る。
The firing temperature should be 1750 to 1950 ° C, the firing temperature is 1750 ° C or lower, or the firing time is 1
If it deviates from the above range for either less than 5 hours, Al 5 O 6 N and / or Al 9 O in aluminum nitride.
This is because the case where the 3 N 7 crystal phase is generated is not sufficient, the volume resistivity at room temperature is less than 1 × 10 8 Ω · cm, and the aluminum nitride sintered body of the present invention cannot be obtained.

【0045】なお、前記非酸化性雰囲気としては、例え
ば、窒素、アルゴン、ヘリウム、水素などのガス単独或
いは混合ガスよりなる雰囲気、又は真空雰囲気が使用さ
れる。
As the non-oxidizing atmosphere, for example, an atmosphere of a single gas such as nitrogen, argon, helium, hydrogen or a mixed gas, or a vacuum atmosphere is used.

【0046】また、焼結は常圧焼成、ホットプレス(H
P)、および熱間静水圧プレス(HIP)等によって行
われる。
Sintering is carried out under normal pressure firing, hot pressing (H
P) and hot isostatic pressing (HIP).

【0047】常圧焼成は、通常、前記グリーン体や脱脂
体を焼成容器に収容して行われる。焼成容器としては窒
化アルミニウムの焼成に使われる公知の容器が使用でき
る。具体的に例を挙げると、窒化アルミニウム製或いは
窒化ホウ素製の箱型の密閉容器が挙げられる。
The normal pressure firing is usually carried out by placing the green body or degreased body in a firing vessel. As the baking container, a known container used for baking aluminum nitride can be used. A specific example is a box-shaped closed container made of aluminum nitride or boron nitride.

【0048】また、前記グリーン体や脱脂体と焼成容器
との間には、焼成による融着を防ぐため一般的に使用さ
れている敷粉を介在させても良い。敷粉としては、例え
ば窒化ホウ素等が挙げられる。
Further, between the green body or degreased body and the firing container, a generally used spread powder may be interposed to prevent fusion due to firing. Examples of the spread powder include boron nitride and the like.

【0049】HPは、公知の方法が挙げられる。通常、
カーボン製の治具が用いられ、前記混合粉末、グリーン
体又は脱脂体が前記治具に収容される。被焼成物と接触
する治具の表面には、窒化ホウ素を塗布したり、カーボ
ンシートや粉末などをを配置すると、前記治具と被焼成
物との融着防止に効果的である。HPの圧力の大きさは
公知の圧力の範囲であり、例えば、5〜50MPaで行
われる。
The HP may be a known method. Normal,
A jig made of carbon is used, and the mixed powder, the green body or the degreased body is housed in the jig. It is effective to prevent fusion between the jig and the object to be fired by applying boron nitride or disposing a carbon sheet or powder on the surface of the jig that comes into contact with the object to be fired. The HP pressure is within a known pressure range, and is, for example, 5 to 50 MPa.

【0050】このように、本発明の窒化アルミニウム焼
結体は、高い熱伝導率と温度依存性の小さい体積抵抗率
を併せ有する。また、焼結体の曲げ強度、誘電率、その
他焼結体物性値ならびに焼結体の外観も良好である。
As described above, the aluminum nitride sintered body of the present invention has both high thermal conductivity and small volume resistivity with low temperature dependence. In addition, the bending strength, dielectric constant, other physical properties of the sintered body and the appearance of the sintered body are also good.

【0051】[0051]

【実施例】以下、本発明の方法を具体的に説明するため
実施例を示すが、本発明はこれらの実施例に限定される
ものではない。 1)窒化アルミニウム焼結体の平均粒子径の測定 焼結体の破断面で露出している300個以上の窒化アル
ミニウム粒子について、モード法により求めた。
EXAMPLES Examples will be shown below for specifically explaining the method of the present invention, but the present invention is not limited to these examples. 1) Measurement of average particle diameter of aluminum nitride sintered body 300 or more aluminum nitride particles exposed at the fracture surface of the sintered body were determined by a mode method.

【0052】2)窒化アルミニウム焼結体の密度の測定 アルキメデス法により測定し、相対密度を算出した。2) Measurement of density of aluminum nitride sintered body It was measured by the Archimedes method and the relative density was calculated.

【0053】3)窒化アルミニウム焼結体を構成する結
晶相 焼結体の研削面でX線回折(XRD)を行った。
3) X-ray diffraction (XRD) was performed on the ground surface of the crystal phase sintered body constituting the aluminum nitride sintered body.

【0054】4)窒化アルミニウム焼結体に含有するマ
グネシウムの測定 焼結体の研削面で蛍光X線測定(XRF)を行った。
4) Measurement of magnesium contained in aluminum nitride sintered body Fluorescent X-ray measurement (XRF) was performed on the ground surface of the sintered body.

【0055】5)窒化アルミニウム焼結体の体積抵抗率
の測定 純度99.999%以上の高純度窒素中において、JI
S2141に基づいて測定した。
5) Measurement of volume resistivity of aluminum nitride sintered body In high purity nitrogen having a purity of 99.999% or more, JI
It measured based on S2141.

【0056】6)窒化アルミニウム焼結体の熱伝導率測
定 理学電気(株)製の熱定数測定装置PS−7を使用して、
レーザーフラッシュ法により測定した。厚み補正は検量
線により行った。
6) Measurement of thermal conductivity of aluminum nitride sintered body Using a thermal constant measuring device PS-7 manufactured by Rigaku Denki Co., Ltd.
It was measured by the laser flash method. The thickness was corrected by the calibration curve.

【0057】実施例1〜8 平均粒径が1.5μm、酸素濃度0.8wt%の窒化ア
ルミニウム粉末と、希土類酸化物として純度99.99
%以上で比表面積が12.5m/gの酸化イットリウ
ム粉末、および純度99.9%以上で平均粒子径が0.
39μmのMgAl粉末を表1に示す配合量で加
えた。次いで、エタノールを溶媒として加え、ボールミ
ル混合、乾燥して得られた混合粉末をCIP成形し、直
径38mm、厚さ4mmのグリーン体を得た。
Examples 1 to 8 Aluminum nitride powder having an average particle size of 1.5 μm and an oxygen concentration of 0.8 wt%, and a purity of 99.99 as a rare earth oxide.
% Or more and a specific surface area of 12.5 m 2 / g of yttrium oxide powder, and a purity of 99.9% or more and an average particle diameter of 0.
39 μm of MgAl 2 O 4 powder was added in the compounding amount shown in Table 1. Next, ethanol was added as a solvent, mixed by a ball mill and dried to obtain a mixed powder, which was CIP molded to obtain a green body having a diameter of 38 mm and a thickness of 4 mm.

【0058】このようにして得られたグリーン体を窒化
アルミニウム製の焼成容器に入れ、窒素雰囲気中、温度
1780℃で保持時間20時間(実施例6は35時間、
実施例7は50時間)の常圧焼成を行い、相対密度98
%以上の緻密な窒化アルミニウム焼結体を得た。各物質
の配合量、焼成条件等を表1に示す。
The green body thus obtained was placed in a baking container made of aluminum nitride and kept in a nitrogen atmosphere at a temperature of 1780 ° C. for a holding time of 20 hours (in Example 6, 35 hours,
Example 7 was subjected to normal pressure firing for 50 hours) to obtain a relative density of 98.
% Or more dense aluminum nitride sintered body was obtained. Table 1 shows the blending amount of each substance, firing conditions, and the like.

【0059】前記焼結体のX線回折を行った。いずれの
窒化アルミニウム焼結体中にも窒化アルミニウム相を主
相とし窒化アルミニウムの不純物酸素と酸化イットリウ
ムが焼成時に反応して生成した複合酸化物相であるYA
G(3Y・5Al )相とAlN相お
よび/又はAl相が存在した。
X-ray diffraction of the sintered body was performed. Which
The aluminum nitride phase is mainly contained in the aluminum nitride sintered body.
Impurity Oxygen and Yttrium Oxide in Aluminum Nitride as Phase
YA, which is a complex oxide phase formed by the reaction of aluminum during firing
G (3YTwoOThree・ 5AlTwoO Three) Phase and Al5O6N phase
And / or Al9OThreeN7There was a phase.

【0060】さらに、蛍光X線測定により前記焼結体中
に含まれるマグネシウムの定量を行った。いずれの焼結
体にもマグネシウム成分を含有していた。
Further, the amount of magnesium contained in the sintered body was quantified by fluorescent X-ray measurement. Each of the sintered bodies contained a magnesium component.

【0061】前記焼結体の相対密度、体積抵抗率および
熱伝導率を表2に示す。実施例1〜8の焼結体は、本発
明の窒化アルミニウム焼結体を満足するものであった。
Table 2 shows the relative density, volume resistivity and thermal conductivity of the sintered body. The sintered bodies of Examples 1 to 8 satisfied the aluminum nitride sintered body of the present invention.

【0062】実施例9、10 実施例1の窒化アルミニウム粉末、酸化イットリウム粉
末およびMgAl 粉末を表1で示す配合量で混合
した。次いで、エタノールを溶媒として加え、ボールミ
ル混合し、乾燥して混合粉末を得た。この混合粉末を黒
鉛製のHP治具に充填し、窒素雰囲気中、1830℃で
保持時間20時間、20MPaの圧力でHPを行い、直
径40mm、厚み3.5mmで相対密度99%以上の緻
密な焼結体を得た。
Examples 9 and 10 Aluminum nitride powder and yttrium oxide powder of Example 1
Powder and MgAlTwoO FourMix the powders in the amounts shown in Table 1.
did. Then add ethanol as a solvent and
Mixed and dried to obtain a mixed powder. This mixed powder is black
Fill a lead-made HP jig at 1830 ° C in a nitrogen atmosphere.
Hold for 20 hours, perform HP at a pressure of 20 MPa, and
Diameter 40mm, thickness 3.5mm, relative density 99% or more
A dense sintered body was obtained.

【0063】前記焼結体のX線回折を行ったところ、窒
化アルミニウム相を主相とし、Al N相およびA
相が存在した。
When X-ray diffraction of the sintered body was performed,
Aluminum oxide phase as the main phase, Al 5O6N phase and A
l9OThreeN7There was a phase.

【0064】さらに、蛍光X線測定により前記焼結体中
に含まれるマグネシウム定量を行ったところ、マグネシ
ウム成分を含有していた。
Further, when the amount of magnesium contained in the sintered body was measured by fluorescent X-ray measurement, it was found to contain a magnesium component.

【0065】前記焼結体の製造条件等を表1に、また相
対密度、体積抵抗率および熱伝導率を表2に示す。得ら
れた焼結体は、本発明の窒化アルミニウム焼結体を満足
するものであった。
Table 1 shows the manufacturing conditions and the like of the sintered body, and Table 2 shows the relative density, volume resistivity and thermal conductivity. The obtained sintered body satisfied the aluminum nitride sintered body of the present invention.

【0066】実施例11 実施例1の窒化アルミニウム粉末、MgAl粉末
および純度99.99%以上で平均粒子径1.33μm
の酸化アルミニウムを表1で示す配合量で混合し、実施
例9と同様の操作を行った。
Example 11 The aluminum nitride powder, MgAl 2 O 4 powder of Example 1 and a purity of 99.99% or more and an average particle size of 1.33 μm.
The aluminum oxide of was mixed in the compounding amounts shown in Table 1, and the same operation as in Example 9 was performed.

【0067】前記焼結体のX線回折を行ったところ、窒
化アルミニウム相を主相とし、Al N相およびA
相が存在した。
When X-ray diffraction of the sintered body was performed,
Aluminum oxide phase as the main phase, Al 5O6N phase and A
l9OThreeN7There was a phase.

【0068】さらに、蛍光X線測定により前記焼結体中
に含まれるマグネシウム定量を行ったところ、マグネシ
ウム成分を0.16重量%含有していた。
Further, when the amount of magnesium contained in the sintered body was determined by fluorescent X-ray measurement, it was found to contain 0.16% by weight of magnesium component.

【0069】前記焼結体の製造条件等を表1に、またそ
の物性を表2に示す。得られた焼結体は、本発明の窒化
アルミニウム焼結体を満足するものであった。
Table 1 shows the production conditions of the sintered body and Table 2 shows the physical properties thereof. The obtained sintered body satisfied the aluminum nitride sintered body of the present invention.

【0070】実施例12 実施例1の窒化アルミニウム粉末、MgAl粉末
を表1で示す配合量で混合し、実施例9と同様の操作を
行った。
Example 12 The aluminum nitride powder and MgAl 2 O 4 powder of Example 1 were mixed in the compounding amounts shown in Table 1, and the same operation as in Example 9 was performed.

【0071】前記焼結体のX線回折を行ったところ、窒
化アルミニウム相を主相とし、Al N相が存在し
た。
When X-ray diffraction of the sintered body was performed,
Aluminum oxide phase as the main phase, Al 5O6N phase exists
It was

【0072】さらに、蛍光X線測定により前記焼結体中
に含まれるマグネシウム定量を行ったところ、マグネシ
ウム成分を1.07重量%含有していた。
Further, the amount of magnesium contained in the sintered body was determined by fluorescent X-ray measurement and found to contain 1.07% by weight of magnesium component.

【0073】前記焼結体の製造条件等を表1に、またそ
の物性を表2に示す。得られた焼結体は、本発明の窒化
アルミニウム焼結体を満足するものであった。
Table 1 shows the production conditions and the like of the sintered body, and Table 2 shows the physical properties thereof. The obtained sintered body satisfied the aluminum nitride sintered body of the present invention.

【0074】実施例13、14 実施例1の窒化アルミニウム粉末に焼結助剤としてMg
Al粉末の代わりに純度99.9%以上で平均粒
子径0.2μmの酸化マグネシウムと酸化アルミニウム
を表1で示す配合量で混合したことを除いては、実施例
1と同様の操作を行った。その物性を表2に示す。得ら
れた焼結体は、本発明の窒化アルミニウム焼結体を満足
するものであった。
Examples 13 and 14 Mg was added to the aluminum nitride powder of Example 1 as a sintering aid.
The same operation as in Example 1 except that magnesium oxide and aluminum oxide having a purity of 99.9% or more and an average particle diameter of 0.2 μm were mixed in the compounding amounts shown in Table 1 instead of the Al 2 O 4 powder. I went. The physical properties are shown in Table 2. The obtained sintered body satisfied the aluminum nitride sintered body of the present invention.

【0075】比較例1 実施例1の窒化アルミニウム粉末に焼結助剤として酸化
イットリウムを混合し、実施例1と同様の操作を行っ
た。X線回折を行ったところ、窒化アルミニウム相、Y
AG相およびAlYO相が存在していた。なお、Al
N相およびAl相の存在は確認出来な
かった。焼結体の製造条件等とその物性を表1および表
2に示す。
Comparative Example 1 Yttrium oxide as a sintering aid was mixed with the aluminum nitride powder of Example 1 and the same operation as in Example 1 was performed. When X-ray diffraction was performed, aluminum nitride phase, Y
There was an AG phase and an AlYO 3 phase. In addition, Al
The presence of 5 O 6 N phase and Al 9 O 3 N 7 phase could not be confirmed. Tables 1 and 2 show the production conditions and the physical properties of the sintered body.

【0076】比較例2 焼成時の保持時間を3時間にしたことを除いては実施例
1と同様の操作を行った。X線回折を行ったところ、窒
化アルミニウム相、YAG相およびMgAl相が
存在していた。焼結体の製造条件等とその物性を表1お
よび表2に示す。
Comparative Example 2 The same operation as in Example 1 was carried out except that the holding time during firing was 3 hours. When X-ray diffraction was performed, an aluminum nitride phase, a YAG phase, and a MgAl 2 O 4 phase were present. Tables 1 and 2 show the production conditions and the physical properties of the sintered body.

【0077】比較例3、4 焼結体中のマグネシウムが0.1〜2.0重量%の範囲
外であることを除いては、実施例1と同様の操作を行っ
た。焼結体の製造条件等とその物性を表1および表2に
示す。
Comparative Examples 3 and 4 The same operation as in Example 1 was carried out except that the magnesium content in the sintered body was out of the range of 0.1 to 2.0% by weight. Tables 1 and 2 show the production conditions and the physical properties of the sintered body.

【0078】比較例5 実施例1の窒化アルミニウム粉末に焼結助剤として酸化
イットリウムおよび酸化アルミニウムを混合し、実施例
1と同様の操作を行った。X線回折を行ったところ、窒
化アルミニウム相、YAG相およびAlN相が存
在した。焼結体中にマグネシウム成分は存在しなかっ
た。焼結体の製造条件等とその物性を表1および表2に
示す。
Comparative Example 5 The aluminum nitride powder of Example 1 was mixed with yttrium oxide and aluminum oxide as a sintering aid, and the same operation as in Example 1 was performed. When X-ray diffraction was performed, an aluminum nitride phase, a YAG phase, and an Al 5 O 6 N phase were present. No magnesium component was present in the sintered body. Tables 1 and 2 show the production conditions and the physical properties of the sintered body.

【0079】比較例6 実施例1の窒化アルミニウム粉末に焼結助剤として酸化
イットリウムおよび酸化マグネシウムを混合し、実施例
1と同様の操作を行った。X線回折を行ったところ、窒
化アルミニウム相、YAG相が存在した。焼結体の製造
条件等とその物性を表1および表2に示す。
Comparative Example 6 The aluminum nitride powder of Example 1 was mixed with yttrium oxide and magnesium oxide as sintering aids, and the same operation as in Example 1 was performed. When X-ray diffraction was performed, an aluminum nitride phase and a YAG phase were present. Tables 1 and 2 show the production conditions and the physical properties of the sintered body.

【0080】[0080]

【表1】 [Table 1]

【0081】[0081]

【表2】 [Table 2]

【0082】[0082]

【発明の効果】本発明によれば、高熱伝導率で、幅広い
温度域で温度依存性の小さい体積抵抗率を有する窒化ア
ルミニウム焼結体が提供される。
According to the present invention, there is provided an aluminum nitride sintered body having a high thermal conductivity and a volume resistivity having a small temperature dependency in a wide temperature range.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明におけるマグネシウムの存在量と体積抵
抗率の温度依存性との関係を示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of magnesium present and the temperature dependence of volume resistivity in the present invention.

【図2】本発明の一実施例における窒化アルミニウム焼
結体のX線回折ピークを示す図である。
FIG. 2 is a view showing an X-ray diffraction peak of an aluminum nitride sintered body in one example of the present invention.

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Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】窒化アルミニウム焼結体マトリックス中
に、AlNおよび/又はAlの結晶相
が分散存在しており、かつマグネシウムを0.1〜2重
量%含有することを特徴とする窒化アルミニウム焼結
体。
1. A crystal phase of Al 5 O 6 N and / or Al 9 O 3 N 7 is dispersedly present in a matrix of an aluminum nitride sintered body and contains 0.1 to 2% by weight of magnesium. An aluminum nitride sintered body characterized by the above.
【請求項2】X線回折のピーク強度面積から求めた、窒
化アルミニウム結晶のピーク強度面積(2θ=49.5
〜50.5゜)に対するAlN結晶のピーク強度
面積(2θ=31.0〜32.0゜)およびAl
結晶のピーク強度面積(2θ=70.5〜71.5
゜)の比率の和が窒化アルミニウム1に対して0.02
〜0.60であることを特徴とする請求項1に記載の窒
化アルミニウム焼結体。
2. A peak intensity area of an aluminum nitride crystal (2θ = 49.5) obtained from an X-ray diffraction peak intensity area.
˜50.5 °) peak intensity area of Al 5 O 6 N crystal (2θ = 31.0 to 32.0 °) and Al 9 O 3
Area of peak intensity of N 7 crystal (2θ = 70.5 to 71.5
The sum of the ratios of °) is 0.02 for 1 aluminum nitride.
It is -0.60, The aluminum nitride sintered compact of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
【請求項3】室温から800℃の温度範囲における体積
抵抗率が1×1014〜1×10Ω・cmであること
を特徴とする請求項1又は2記載の窒化アルミニウム焼
結体。
3. The aluminum nitride sintered body according to claim 1, which has a volume resistivity of 1 × 10 14 to 1 × 10 8 Ω · cm in a temperature range of room temperature to 800 ° C.
【請求項4】熱伝導率が60W/m・K以上である請求
項1〜3のいずれかである窒化アルミニウム焼結体。
4. The aluminum nitride sintered body according to claim 1, which has a thermal conductivity of 60 W / m · K or more.
【請求項5】窒化アルミニウム粉末100重量部に対し
て、マグネシウム成分を酸化マグネシウムとして1〜
4.2重量部、酸化アルミニウムとして2.5〜9重量
部を含む混合物を成形し、焼成することを特徴とする請
求項1〜4のいずれかに記載の窒化アルミニウム焼結体
の製造方法。
5. A magnesium component is used as magnesium oxide in an amount of 1 to 100 parts by weight of aluminum nitride powder.
The method for producing an aluminum nitride sintered body according to claim 1, wherein a mixture containing 4.2 parts by weight and 2.5 to 9 parts by weight of aluminum oxide is molded and fired.
【請求項6】マグネシウム成分として酸化マグネシウム
を、AlNおよび/又はAl成分とし
て酸化アルミニウムをそれぞれ用い1750〜1950
℃で15時間以上焼成することを特徴とする請求項5に
記載の窒化アルミニウム焼結体の製造方法。
6. Magnesium oxide as a magnesium component and aluminum oxide as an Al 5 O 6 N and / or Al 9 O 3 N 7 component are used, respectively, from 1750 to 1950.
The method for producing an aluminum nitride sintered body according to claim 5, wherein the firing is performed at 15 ° C. for 15 hours or more.
【請求項7】マグネシウム成分およびAlNおよ
び/又はAl成分としてMgAlを用
い1750〜1950℃で15時間以上焼成することを
特徴とする請求項5に記載の窒化アルミニウム焼結体の
製造方法。
7. The method according to claim 5 , wherein MgAl 2 O 4 is used as the magnesium component and the Al 5 O 6 N and / or Al 9 O 3 N 7 component, and the firing is performed at 1750 to 1950 ° C. for 15 hours or more. Method for manufacturing aluminum nitride sintered body of.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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