JP2008081362A - タンタルと炭素結合物の製造方法、タンタルと炭素の傾斜組成構造、タンタルチューブとpit炭素芯の製造方法、タンタルチューブとpit炭素芯、タンタル炭化物配線の製造方法、タンタル炭化物配線 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】タンタル若しくはタンタル合金と炭素基板とを真空熱処理炉内に設置し、前記タンタル若しくはタンタル合金表面に形成されている自然酸化膜であるTa2O5が昇華する条件下で熱処理を行い、前記Ta2O5を除去した後、前記真空熱処理炉内に炭素源を導入して熱処理を行い、前記タンタル若しくはタンタル合金表面と炭素基板表面を固相拡散接合させると同時に、タンタルと炭素を固相拡散接合を行う場所以外のタンタル表面に炭化物を形成する。
【選択図】図2
Description
I.グラファイトブロック、もしくはグラファイトシートとTaを図3のような配置で高温高真空熱処理炉中の予備加熱炉に設置し、炉内を1×10−5torr程度になるまで真空引きを行なう。
II.予備加熱炉内が真空に引けると、真空中で試料温度が800℃になるまで1時間ほど掛けてゆっくりと加熱を行ない、炉内のガス出しを行なう。
III.サンプルを予備加熱炉から熱処理炉に搬送することにより、800℃から2000℃〜2200℃まで瞬間昇温させ、2〜10時間真空アニールを行う。
2 真空チャンバー
3 予熱室
4 搬送室
5 Ta基材
6 予熱ランプ
8 支持台
9 搬送トレイ
10 昇降台
11a 炭素トレイ
11b 保温防護部材
12 熱反射板
13 炭素源注入口
14 真空ポンプ接続口
15 試料出入口
16 測定窓
17 赤外線放射温度計
20 ヒータ
22 シール部材
Claims (17)
- タンタル若しくはタンタル合金表面と炭素基板表面とをそれぞれ片面又は両面を重ね合わせた状態で真空熱処理炉内に設置し、前記タンタル若しくはタンタル合金表面に形成されている自然酸化膜であるTa2O5が昇華する条件下で熱処理を行い、前記Ta2O5を除去した後、前記真空熱処理炉内温度を更に上昇させて、前記タンタル若しくはタンタル合金表面と前記炭素基板表面を固相拡散結合で分子接合する温度条件下で前記タンタル若しくはタンタル合金表面と前記炭素基板表面を固相拡散分子結合することを特徴とするタンタルと炭素結合物の製造方法。
- タンタル若しくはタンタル合金表面と炭素基板表面とをそれぞれ片面又は両面を重ね合わせた状態で真空熱処理炉内に設置し、前記タンタル若しくはタンタル合金表面に形成されている自然酸化膜であるTa2O5が昇華する条件下で熱処理を行い、前記Ta2O5を除去した後、前記真空熱処理炉内に炭素源を導入して前記真空熱処理炉内温度を更に上昇させて、前記タンタル若しくはタンタル合金表面と前記炭素基板表面を固相拡散結合で分子接合する温度条件下で前記タンタル若しくはタンタル合金表面と前記炭素基板表面を固相拡散分子結合すると同時に前記タンタル若しくはタンタル合金の表面の前記炭素基板を接合しない部分の全部の領域は炭素が侵入して形成されたTaCであることを特徴とするタンタルと炭素結合物の製造方法。
- 前記タンタル若しくはタンタル合金は表面の前記Ta2O5を除去した後に前記タンタル若しくはタンタル合金の全部の領域に予め炭素分子を浸炭させた状態のものをもちい、炭素基板表面とをそれぞれ片面又は両面を重ね合わせて真空熱処理炉内に設置し、固相拡散結合で分子接合する温度条件下で前記タンタル若しくはタンタル合金表面と前記炭素基板表面を結合するものであって、前記タンタル若しくはタンタル合金の表面に前記炭素基板を接合しない部分の全部の領域は炭素が侵入して形成されたTaCである請求項1または2に記載のタンタルと炭素結合物の製造方法。
- 前記タンタル若しくはタンタル合金表面と前記炭素基板表面の固相拡散結合部分の組成は前記タンタル若しくはタンタル合金表面からTa2C、Ta4C3、TaC、Cの順の傾斜組成構造である請求項1〜3のいずれか1項に記載のタンタルと炭素結合物の製造方法。
- 前記タンタル若しくはタンタル合金の表面に前記炭素基板を接合しない部分の全部の領域に炭素が侵入して形成されたTaCの詳細組成は前記タンタル若しくはタンタル合金表面からTa2C、Ta4C3、TaCの順の傾斜組成構造である請求項1〜3のいずれか1項に記載のタンタルと炭素結合物の製造方法。
- 前記自然酸化膜が除去される際の放射率の変化を放射温度計で測定する熱処理法であることを特徴とする請求項1に記載のタンタルと炭素結合物の製造方法。
- 自然酸化膜であるTa2O5が昇華する条件下での前記熱処理条件が、約1750℃以上、圧力約1Pa以下である請求項1に記載のタンタルと炭素結合物の製造方法。
- 前記タンタル若しくはタンタル合金表面に前記炭素基板表面とをそれぞれ片面又は両面を重ね合わせた状態で真空熱処理炉内に設置し、前記タンタル若しくはタンタル合金表面と前記炭素基板表面を固相拡散結合で分子接合する熱処理条件が、1860℃以上2500℃以下、圧力1Pa以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載のタンタルと炭素結合物の製造方法。
- 前記真空熱処理炉内に炭素源を導入して、前記タンタル若しくはタンタル合金表面にタンタルの炭化物を形成する前記熱処理条件が、1860℃以上2500℃以下、圧力1Pa以下である請求項2に記載のタンタルと炭素結合物の製造方法。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載の製造方法で製造されたタンタルと炭素結合物におけるタンタルと炭素の傾斜組成構造であって、前記タンタル若しくはタンタル合金表面と前記炭素基板表面の固相拡散結合部分の組成は前記タンタル若しくはタンタル合金表面からTa2C、Ta4C3、TaC、Cの順であることを特徴とするタンタルと炭素の傾斜組成構造。
- 請求項2または3に記載の製造方法で製造されたタンタルと炭素結合物におけるタンタルと炭素の傾斜組成構造であって、前記タンタル若しくはタンタル合金の表面に前記炭素基板を接合しない部分の全部の領域に炭素が侵入して形成されたTaCの詳細組成は前記タンタル若しくはタンタル合金表面からTa2C、Ta4C3、TaCの順であることを特徴とするタンタルと炭素の傾斜組成構造。
- タンタル若しくはタンタル合金をチューブ状の形状に加工しチューブの中にPIT方式で炭素粉末を圧入し更に前記タンタル若しくはタンタル合金チューブを圧延成形して焼結固形化前の加工性の高い間に全体を所定のコイル形状に加工した後に、真空熱処理炉内に設置し、前記タンタル若しくはタンタル合金表面に形成されている自然酸化膜であるTa2O5が昇華する条件下で熱処理を行い、前記Ta2O5を除去した後、前記真空熱処理炉内に炭素源を導入して前記真空熱処理炉内温度を更に上昇させて、前記タンタル若しくはタンタル合金チューブ内面と前記炭素粉末PITを固相拡散結合で分子接合する温度条件下で前記タンタル若しくはタンタル合金表面と前記PIT方式で圧縮圧接された炭素粉末が高温で焼結固形化しチューブの内表面と固相拡散分子結合すると同時に前記タンタル若しくはタンタル合金チューブの外表面に炭素が侵入して形成されたTaCであることを特徴とするタンタルチューブとPIT炭素芯の製造方法。
- タンタル若しくはタンタル合金をチューブ状の形状に加工しチューブの中にPIT方式で炭素粉末を圧入し更に前記タンタル若しくはタンタル合金チューブを圧延成形してリボン状に成形して焼結固形化前の加工性の高い間に全体を所定のコイル形状に加工した後に、真空熱処理炉内に設置し、前記タンタル若しくはタンタル合金表面に形成されている自然酸化膜であるTa2O5が昇華する条件下で熱処理を行い、前記Ta2O5を除去した後、前記真空熱処理炉内に炭素源を導入して前記真空熱処理炉内温度を更に上昇させて、前記タンタル若しくはタンタル合金リボン内表面と前記炭素粉末PITを固相拡散結合で分子接合する温度条件下で前記タンタル若しくはタンタル合金リボン内表面と前記PIT方式で圧縮圧接された炭素粉末が高温で焼結固形化しリボンの内表面と固相拡散分子結合すると同時に前記タンタル若しくはタンタル合金リボンの外表面に炭素が侵入して形成されたTaCであることを特徴とするタンタルチューブとPIT炭素芯の製造方法。
- 請求項12または13に記載の製造方法で製造されたタンタルチューブとPIT炭素芯であって、前記タンタルチューブとPIT炭素芯がタンタル炭化物のフィラメント若しくはヒータであることを特徴とするタンタルチューブとPIT炭素芯。
- SiC半導体基板上に真空下で所定の形状にレーザー又は電子線でパターニングして加熱処理する事で炭素リッチな基板表面を作り、タンタル若しくはタンタル合金をその部分にパターニングして、前記パターニングしたタンタル若しくはタンタル合金の表面に形成されている自然酸化膜であるTa2O5が昇華する条件下で熱処理を行い、前記パターニングされたタンタル若しくはタンタル合金の表面から前記Ta2O5を除去した後、炭素源を導入して熱処理を行い、前記パターニングされたタンタル若しくはタンタル合金の表面とSiC基板表面の炭素リッチ部分から炭素を浸入させて形成されたSiC半導体のタンタル炭化物配線の製造方法。
- SiC半導体基板上を真空下で加熱処理する事で炭素リッチなSiC基板表面環境を作り、前記基板表面にタンタル若しくはタンタル合金をパターニングして、表面に形成されている自然酸化膜であるTa2O5が昇華する条件下で熱処理を行い、前記パターニングされたタンタル若しくはタンタル合金の表面から前記Ta2O5を除去した後、炭素源を導入して熱処理を行い、前記パターニングされたタンタル若しくはタンタル合金の表面とSiC基板表面の炭素リッチなSiC表面部分から炭素を浸入させて形成されたSiC半導体のタンタル炭化物配線の製造方法。
- 請求項15または16に記載の製造方法で製造されたタンタル炭化物配線であって、前記タンタル炭化物配線は所定の形状にCVD法又は真空蒸着されたタンタル若しくはタンタル合金の表面の全てに炭素が浸入して形成されたTaCであることを特徴とするタンタル炭化物配線。
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