JP2009196861A - 炭化珪素を用いた部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】炭化珪素を用いた部材の簡便かつ低コストな製造方法を提供する。
【解決手段】この発明に従った炭化珪素を用いた部材の製造方法では、少なくとも表面層が炭化珪素からなる１の部材を準備するＳｉＣ部材準備工程（Ｓ１０）を実施する。珪素の融点以上の融点を示す材料からなる他の部材を準備する他の部材準備工程（Ｓ２０）を実施する。１の部材と他の部材とを、珪素を主成分とする層を介して接触させた状態で、珪素の融点以上の温度に加熱することにより、１の部材と他の部材とを接合する接着工程（Ｓ４０）を実施する。
【選択図】図３

Description

この発明は、炭化珪素を用いた部材の製造方法に関し、より特定的には、複数の部材を接合することで形成される炭化珪素を用いた部材の製造方法に関する。

従来、炭化珪素を用いた部材の製造方法として、炭化珪素粉末と炭素粉末とバインダ粉末などの原料をモールド内部に充填し、加熱によるバインダの仮硬化後炭化させ、得られたモールドを伴う成形部材を複数個接着剤で一体化した後、熱間等方加圧により反応焼結させる、といった方法が知られている（たとえば、特開２００１−１３９３７７号公報：以下、特許文献１と呼ぶ）。

上述の特許文献１では、上記方法により、高い加工精度により炭化珪素を用いた部材の製造を行なうことができるとしている。
特開２００１−１３９３７７号公報

しかし、上述した方法では、工程が複雑であり、また特殊な設備が必要となる。この結果、炭化珪素を用いた部材の製造コストが増大するという問題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するために成されたものであり、この発明の目的は、炭化珪素を用いた部材の簡便かつ低コストな製造方法を提供することである。

この発明に従った炭化珪素を用いた部材の製造方法では、少なくとも表面層が炭化珪素からなる１の部材を準備する工程を実施する。珪素の融点以上の融点を示す材料からなる他の部材を準備する工程を実施する。１の部材と他の部材とを、珪素を主成分とする層を介して接触させた状態で、珪素の融点以上の温度に加熱することにより、１の部材と他の部材とを接合する工程を実施する。

このようにすれば、１の部材と他の部材とを簡単に接合することができるので、炭化珪素を用いた部材を容易に製造することができる。

上記炭化珪素を用いた部材の製造方法において、１の部材は炭化珪素基板であってもよい。この場合、炭化珪素基板に他の部材を接合した本発明による部材を容易に製造することができる。

上記炭化珪素を用いた部材の製造方法において、１の部材を準備する工程または他の部材を準備する工程は、１の部材または他の部材の表面を加工する工程を含んでいてもよい。この場合、予め1の部材または他の部材の加工を行なっておくことで、複雑な形状の部材を容易に形成することができる。

上記炭化珪素を用いた部材の製造方法において、他の部材は、炭化珪素、炭素、および高融点金属からなる群から選択される１種を材料とする部材であってもよい。この場合、耐熱性の高い部材を容易に得ることができる。

上記炭化珪素を用いた部材の製造方法において、珪素を主成分とする層は、珪素を主成分とする基板であってもよい。この場合、珪素を主成分とする基板を１の部材と他の部材との接合部に配置するという簡単な作業により、１の部材と他の部材とを、珪素を主成分とする層を介して接触させることができる。このため、本発明による製造方法の作業性を向上させることができる。

上記炭化珪素を用いた部材の製造方法において、珪素を主成分とする層は、１の部材または他の部材の表面に成膜されていてもよい。この場合、１の部材または他の部材の（接合部となる）表面に珪素を主成分とする層を形成するので、当該層を別部材として準備する場合のように、接合する工程を準備する作業において、珪素を主成分とする層の配置が所定の位置からずれるといった問題の発生を抑制できる。

上記炭化珪素を用いた部材の製造方法において、珪素を主成分とする層は、１の部材または他の部材の間に配置された、珪素を主成分とする膜部材であってもよい。この場合、１の部材と他の部材との接合部に当該膜部材を配置するという簡単な工程で本発明による部材の製造方法を実施できる。

上記炭化珪素を用いた部材の製造方法は、接合する工程の後、珪素を主成分とする層に残存する珪素を、炭化珪素にする工程をさらに備えていてもよい。この場合、１の部材と他の部材との接合部において珪素が残存することにより、当該接合部の接合強度が低下する可能性を低減できる。つまり、１の部材と他の部材との接合部において残存する珪素を炭化珪素に変化させることで、当該接合部の接合強度を向上させることができる。

上記炭化珪素を用いた部材の製造方法にて、接合する工程においては、珪素を主成分とする層に炭素を供給することにより、珪素を主成分とする層から炭化珪素を主成分とする層を生成してもよい。この場合、接合する工程において、１の部材と他の部材との接合部に珪素が未反応で残存することを抑制できる。

上記炭化珪素を用いた部材の製造方法は、接合する工程の後、珪素を主成分とする層に残存する珪素を酸化珪素にする工程をさらに備えていてもよい。この場合、１の部材と他の部材との接合部において珪素が残存することにより、当該接合部の接合強度が低下する可能性を低減できる。

上記炭化珪素を用いた部材の製造方法では、接合する工程においては、珪素を主成分とする層に酸素を供給することにより、珪素を主成分とする層から酸化珪素を主成分とする層を生成してもよい。この場合、接合する工程において、１の部材と他の部材との接合部に珪素が未反応で残存することを抑制できる。

上記炭化珪素を用いた部材の製造方法は、接合する工程の後、珪素を主成分とする層に残存する珪素をエッチングにより除去する工程を備えていてもよい。この場合、１の部材と他の部材との接合部に珪素が残存することにより、当該接合部の接合強度が低下する可能性を低減できる。

上記炭化珪素を用いた部材の製造方法は、接合する工程の後、珪素を主成分とする層に残存する珪素を酸化珪素にする工程と、酸化珪素をエッチングにより除去する工程とを備えていてもよい。この場合、１の部材と他の部材との接合部から珪素を確実に除去することができる。

上記炭化珪素を用いた部材の製造方法は、接合する工程の後、接合する工程での加熱温度より高い温度に１の部材と他の部材とを加熱する工程を備えていてもよい。この場合、１の部材と他の部材との接合部において、未反応の珪素が残存する可能性を低減できる。

本発明によれば、炭化珪素を用いた部材を簡便な方法で製造することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照番号を付しその説明は繰返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明による部材の実施の形態１を示す斜視模式図である。図２は、図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。図１および図２を参照して、本発明による部材の実施の形態１を説明する。

図１および図２に示す部材１は、炭化珪素を用いた部材であるサセプタであって、基板２と、当該基板２の外周部上に接続されたリング状部材４と、当該基板２とリング状部材４との間、あるいはリング状部材４同士を接続する接合層３とからなる。部材１は平面形状が円形状であって、外周部にリング状部材４を積層した側壁を有する。

基板２は炭化珪素（ＳｉＣ）からなり、平面形状が円形状である。リング状部材４も炭化珪素（ＳｉＣ）からなり、平面形状がいわゆるドーナツ形状の板状体である。リング状部材４の外径は、基板２の外径にほぼ等しい。また、部材１では、２つのリング状部材４が基板２の外周部上に積層された状態になっている。基板２とリング状部材４との接合部には、接合層３が配置されている。接合層３は実質的にＳｉＣからなる。この接合層３により、基板２とリング状部材４とが接合されている。また、積層されたリング状部材４の間にも、実質的にＳｉＣからなる接合層３が形成されている。この接合層３により、２つのリング状部材４は接合されている。

次に、図１および図２に示した部材１の製造方法を説明する。図３は、図１および図２に示した部材の製造方法を示すフローチャートである。図４は、図１および図２に示した部材の製造方法を説明するための断面模式図である。図３および図４を参照して、図１および図２に示した部材の製造方法を説明する。

図３に示すように、部材１の製造方法では、まず、少なくとも表面層が炭化珪素からなる１の部材を準備する工程としての、ＳｉＣ部材準備工程（Ｓ１０）を実施する。具体的には、部材１を構成するＳｉＣ部材である基板２（図４参照）を準備する。

次に、他の部材準備工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、珪素の融点以上の融点を示す材料からなる他の部材としてのリング状部材４（図４参照）を複数準備する。このようなリング状部材４は、任意の方法で形成することができる。たとえば、円形状のＳｉＣ基板からリング状部材４を機械加工により切出す、といった方法を用いることができる。また、リング状部材４の材料として、ＳｉＣ以外に、たとえば炭素（カーボン、ダイヤモンド）や高融点金属など、珪素より融点の高い任意の材料を用いることができる。

次に、接着部準備工程（Ｓ３０）を実施する。具体的には、珪素を主成分とする層としてのリング状のＳｉ基板５（図４参照）を複数準備する。当該Ｓｉ基板５は、任意の方法で準備することができる。たとえば、円形状のＳｉ基板から平面形状がリング状のＳｉ基板５を機械加工により切出す、といった方法を用いることができる。

次に、接着工程（Ｓ４０）を実施する。具体的には、１の部材（基板２）と他の部材（リング状部材４）とを、珪素を主成分とする層（Ｓｉ基板５）を介して接触させた状態で、珪素の融点以上の温度に加熱することにより、１の部材と他の部材とを接合する工程として、基板２、Ｓｉ基板５、リング状部材４、Ｓｉ基板５、リング状部材４を図４に示すような順番で積層してから、当該積層体全体の温度を珪素の融点以上の温度（たとえば１４００℃以上１５００℃以下）に加熱する。この結果、Ｓｉ基板５が溶融することにより、基板２とリング状部材４、およびリング状部材４同士がＳｉからなる接合層により接合される。なお、この加熱処理の雰囲気ガスとしてはたとえばアルゴン、窒素、水素、シラン、プロパンなどを用いることができる。

次に、後処理工程（Ｓ５０）を実施する。具体的には、上記接着工程（Ｓ４０）における加熱温度より高い温度（たとえば１６００℃以上１９００℃以下の温度域）となるように、上記基板２、リング状部材４およびＳｉからなる接合層の集合体を加熱する。このとき、雰囲気ガスとして炭素を含むガス（たとえば炭化水素ガス）を用いる。この結果、上記基板２とリング状部材４との間、およびリング状部材４同士の間に位置するＳｉからなる層に、雰囲気ガスから炭素が供給される。これにより、当該Ｓｉからなる層はＳｉＣからなる接合層３（図２参照）となる。このようにして、図１および図２に示した部材１を比較的容易に得ることができる。

なお、上述した製造方法では、接着工程（Ｓ４０）において雰囲気ガスとして上述した炭素を含むガスを用いることで、珪素を主成分とする層としてのＳｉ基板５に炭素を供給することにより、Ｓｉ基板５からから炭化珪素を主成分とする層としての接合層３を生成してもよい。この場合、接合する工程としての接着工程（Ｓ４０）において、１の部材としての基板２と他の部材としてのリング状部材４との接合部に珪素が未反応で残存することを抑制できる。この場合、後処理工程（Ｓ５０）を実施しないようにしてもよい。

また、上述した製造方法については、接着部準備工程（Ｓ３０）の内容を適宜変更することができる。図５は、図３に示した製造方法の変形例を説明するための断面模式図であり、図４に対応する。図５を参照して、本発明による部材の製造方法の変形例を説明する。

まず、図３の工程（Ｓ１０）および工程（Ｓ２０）を実施する。その後、工程（Ｓ３０）として、図５に示すように、他の部材としてのリング状部材４において基板２または他のリング状部材４との接合面の１つ（リング状部材４の下部表面）に、Ｓｉ膜６を形成する。Ｓｉ膜６の形成方法としては任意の方法を用いることができる。たとえば、シランガスの分解によるＣＶＤ法や金属Ｓｉのスパッタリング法などを利用してＳｉ膜６を形成することができる。

次に、図３の工程（Ｓ４０）を実施する。具体的には、図５に示すように基板２上にリング状部材４を積層した積層体を構成し、当該積層体全体の温度を珪素の融点以上の温度となるように熱処理を行なう。その後、図３に示した工程（Ｓ５０）を実施することにより、図１および図２に示した部材１を得ることができる。なお、Ｓｉ膜６は基板２の表面に形成してもよい。

図６は、図１および図２に示した部材の第１の変形例を示す断面模式図である。図６を参照して、図１および図２に示した部材の第１の変形例を説明する。

図６に示す部材１は、基本的には図１に示した部材１と同様の構造を備えるが、基板２とリング状部材４との間、またはリング状部材４の間を接合する接合層１３の構成が図１に示した部材１とは異なっている。具体的には、図６に示した部材１では、接合層１３が酸化珪素（ＳｉＯ_２）により構成されている。このような構成であっても、炭化珪素からなる基板２やリング状部材４を用いてサセプタとしての部材１を構成することができる。

図７は、図６に示した部材の製造方法を示すフローチャートである。図７を参照して、図６に示した部材１の製造方法を説明する。

図７に示す部材の製造方法では、まず図３に示した部材の製造方法と同様に工程（Ｓ１０）〜工程（Ｓ４０）までを実施する。その後、ＳｉＯ_２化工程（Ｓ６０）を実施する。具体的には、酸素雰囲気中で上記接着工程（Ｓ４０）での加熱温度より高い温度となるように、基板２とリング状部材４との接合体を加熱する。この結果、上記基板２とリング状部材４との間、およびリング状部材４同士の間に位置するＳｉからなる層に、雰囲気ガスから酸素が供給される。このようにして、Ｓｉからなる層はＳｉＯ_２からなる接合層１３（図６参照）となる。その結果、図６に示す部材１を得ることができる。なお、上記工程（Ｓ３０）においては、図５に示したように基板２またはリング状部材４の表面に接合層となるべきＳｉ膜を形成してもよい。

また、上述した製造方法では、接着工程（Ｓ４０）において酸素雰囲気を用いることで、珪素を主成分とする層としてのＳｉ基板５に酸素を供給することにより、Ｓｉ基板５からから酸化珪素を主成分とする層としての接合層１３を生成してもよい。この場合、接合する工程としての接着工程（Ｓ４０）において、基板２とリング状部材４との接合部に珪素が未反応で残存することを抑制できる。この場合、ＳｉＯ_２化工程（Ｓ６０）を実施しないようにしてもよい。

図８は、図１および図２に示した部材の第２の変形例を示す断面模式図である。図８を参照して、図１および図２に示した部材の第２の変形例を説明する。

図８に示す部材１は、基本的には図１に示した部材１と同様の構造を備えるが、基板２とリング状部材４との間、またはリング状部材４の間を接合する接合層２３の構成が図１に示した部材１とは異なっている。具体的には、図８に示した部材１では、接合層２３が珪素（Ｓｉ）により構成されている。このような構成であっても、炭化珪素からなる基板２やリング状部材４を用いてサセプタとしての部材１を構成することができる。

図９は、図８に示した部材の製造方法を示すフローチャートである。図９を参照して、図８に示した部材１の製造方法を説明する。

図９に示す部材の製造方法では、図３に示した部材の製造方法と同様に工程（Ｓ１０）〜工程（Ｓ４０）までを実施する。図３に示した製造方法では後処理工程（Ｓ５０）を実施しているが、図９に示した部材の製造方法では当該後処理工程（Ｓ５０）を実施しない。このように、上記工程（Ｓ１０）〜工程（Ｓ４０）を実施することで、図８に示したようなＳｉからなる接合層２３により基板２およびリング状部材４が接合された接合体として部材１を得ることができる。なお、上記工程（Ｓ３０）においては、図５に示したように基板２またはリング状部材４の表面に接合層となるべきＳｉ膜を形成してもよい。

（実施の形態２）
図１０は、本発明による部材の実施の形態２を示す断面模式図である。図１０を参照して、本発明による部材の実施の形態１を説明する。

図１０を参照して、本発明による部材３１は、ヒートシンクであって、ＳｉＣからなる基板３２と、当該基板３２上にＳｉＣからなる接合層３を介して固定されているダイヤモンド基板３３とからなる。基板３２の平面形状は、四角形状や円形状など、任意の形状とすることができる。また、このようにＳｉＣとダイヤモンドとからヒートシンクとしての部材３１を構成することで、極めて放熱特性の優れたヒートシンクを実現できる。

次に、図１０に示したヒートシンクとしての部材３１の製造方法を説明する。図１０に示した部材３１の製造方法は、基本的には図３に示した部材の製造方法と同様である。具体的には、まずＳｉＣ部材準備工程（Ｓ１０）を実施する。より具体的には、部材３１を構成するＳｉＣ部材である基板３２（図１０参照）を準備する。

次に、他の部材準備工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、他の部材としてのダイヤモンド基板３３（図１０参照）を準備する。このようなダイヤモンド基板３３は、任意の方法で形成することができる。たとえば、ＣＶＤ法といった方法を用いることができる。なお、ダイヤモンド基板３３に代えて、カーボンなどを用いてもよい。

次に、接着部準備工程（Ｓ３０）を実施する。具体的には、珪素を主成分とする層としての、Ｓｉ基板を準備する。当該Ｓｉ基板は、任意の方法で準備することができる。たとえば、円形状のＳｉ基板から、ダイヤモンド基板３３の平面形状と同じ形状となるようにＳｉ基板を機械加工により切出す、といった方法を用いることができる。

次に、接着工程（Ｓ４０）を実施する。具体的には、基板３２、Ｓｉ基板、ダイヤモンド基板３３を積層してから、当該積層体全体の温度を珪素の融点以上の温度（たとえば１４００℃以上１５００℃以下）に加熱する。この結果、Ｓｉ基板が溶融することにより、基板３２とダイヤモンド基板３３とがＳｉからなる接合層により接合される。なお、この加熱処理の雰囲気ガスなどの条件は、図３に示した製造方法における工程（Ｓ４０）と同じ条件を用いることができる。

次に、後処理工程（Ｓ５０）を実施する。具体的には、上記接着工程（Ｓ４０）における加熱温度より高い温度（たとえば１６００℃以上１９００℃以下の温度域）となるように、上記基板３２、ダイヤモンド基板３３およびＳｉからなる接合層の集合体を加熱する。このとき、図３に示した工程（Ｓ５０）の場合と同様に雰囲気ガスとして炭素を含むガス（たとえば炭化水素ガス）を用いる。この結果、上記基板３２とダイヤモンド基板３３との間に位置するＳｉからなる層に、雰囲気ガスから炭素が供給される。これにより、当該Ｓｉからなる層はＳｉＣからなる接合層３（図１０参照）となる。このようにして、図１０に示した部材３１を得ることができる。

なお、上述した製造方法においては、接着部準備工程（Ｓ３０）として、基板３２またはダイヤモンド基板３３の表面に予めＳｉ膜を形成するようにしてもよい。

なお、上述した製造方法では、接着工程（Ｓ４０）において雰囲気ガスとして上述した炭素を含むガスを用いることで、珪素を主成分とする層としてのＳｉ基板に炭素を供給することにより、Ｓｉ基板からから炭化珪素を主成分とする層としての接合層３を生成してもよい。この場合、接合する工程としての接着工程（Ｓ４０）において、１の部材としての基板３２と他の部材としてのダイヤモンド基板３３との接合部に珪素が未反応で残存することを抑制できる。この場合、後処理工程（Ｓ５０）を実施しないようにしてもよい。

図１１は、図１０に示したヒートシンクとしての部材３１の第１の変形例を示す断面模式図である。図１１を参照して、図１０に示した部材３１の第１の変形例を説明する。

図１１に示す部材３１は、基本的には図１０に示した部材３１と同様の構造を備えるが、基板３２とダイヤモンド基板３３との間を接合する接合層１３の構成が図１０に示した部材３１とは異なっている。具体的には、図１１に示した部材３１では、接合層１３が酸化珪素（ＳｉＯ_２）により構成されている。このような構成であっても、炭化珪素からなる基板２やダイヤモンド基板３３を用いてヒートシンクとしての部材３１を構成することができる。

次に、図１１に示した部材３１の製造方法を説明する。図１１に示した部材３１の製造方法では、まず図７に示した部材の製造方法と同様に工程（Ｓ１０）〜工程（Ｓ４０）までを実施する。その後、ＳｉＯ_２化工程（Ｓ６０）を実施する。具体的には、酸素雰囲気中で上記接着工程（Ｓ４０）での加熱温度より高い温度となるように、基板３２とダイヤモンド基板３３との接合体を加熱する。この結果、上記基板３２とダイヤモンド基板３３との間に位置するＳｉからなる層に、雰囲気ガスから酸素が供給される。このようにして、Ｓｉからなる層はＳｉＯ_２からなる接合層１３（図１１参照）となる。その結果、図１１に示す部材３１を得ることができる。

なお、上述した製造方法では、接着工程（Ｓ４０）において酸素雰囲気を用いることで、珪素を主成分とする層としてのＳｉ基板に酸素を供給することにより、Ｓｉ基板からから酸化珪素を主成分とする層としての接合層１３を生成してもよい。この場合、接合する工程としての接着工程（Ｓ４０）において、基板３２とダイヤモンド基板３３との接合部に珪素が未反応で残存することを抑制できる。この場合、ＳｉＯ_２化工程（Ｓ６０）を実施しないようにしてもよい。

図１２は、図１０に示した部材の第２の変形例を示す断面模式図である。図１２を参照して、図１０に示した部材の第２の変形例を説明する。

図１２に示す部材３１は、基本的には図１０に示した部材３１と同様の構造を備えるが、基板３２とダイヤモンド基板３３との間を接合する接合層２３の構成が図１０に示した部材３１とは異なっている。具体的には、図１２に示した部材３１では、接合層２３が珪素（Ｓｉ）により構成されている。このような構成であっても、炭化珪素からなる基板２やダイヤモンド基板３３を用いてヒートシンクとしての部材３１を構成することができる。

次に、図１２に示した部材３１の製造方法を説明する。図１２に示した部材３１の製造方法では、図９に示した部材の製造方法と同様に工程（Ｓ１０）〜工程（Ｓ４０）までを実施する。このように、上記工程（Ｓ１０）〜工程（Ｓ４０）を実施することで、図１２に示したようなＳｉからなる接合層２３により基板３２およびダイヤモンド基板３３が接合された接合体として部材３１を得ることができる。

（実施の形態３）
図１３は、本発明による部材の実施の形態３を示す断面模式図である。図１を参照して、本発明による部材の実施の形態１を説明する。

図１３を参照して、本発明による部材４１は、微細加工部を有するＳｉＣ部材であって、基板４２と、当該基板４２上にＳｉＣからなる接合層３を介して固定されている微細加工部材４４とからなる。基板４２の平面形状は、四角形状や円形状など、任意の形状とすることができる。また、微細加工部材４４の材質としてはＳｉＣを用いる。このような微細加工部材４４を基板４２に貼り付けることで、微細加工部材４４のハンドリングや他の機器への接続を容易にすることができる。なお、微細加工部材４４の上部表面に形成された微細化後部の形成方法としては、任意の方法を用いることができる。

次に、図１３に示した部材４１の製造方法を説明する。図１３に示した部材４１の製造方法は、基本的には図３に示した部材の製造方法と同様である。具体的には、まずＳｉＣ部材準備工程（Ｓ１０）を実施する。より具体的には、部材４１を構成するＳｉＣ部材である微細加工部材４４（図１３参照）を準備する。この工程（Ｓ１０）では、ＳｉＣからなるベース体の表面に任意の加工方法により微細加工を行なうことにより、微細加工部材４４を準備する。たとえば、微細加工の方法としてはフォトリソグラフィーとエッチング、またはイオンビーム加工といった方法を用いることができる。

次に、他の部材準備工程（Ｓ２０）を実施する。具体的には、他の部材としての基板４２（図１３参照）を準備する。このような基板４２の材料としては、たとえば炭化珪素、炭素（たとえばカーボン、ダイヤモンド）、高融点金属などを用いることができる。なお、この工程（Ｓ２０）において、基板４２の表面に微細加工をおこなってもよい。

次に、接着部準備工程（Ｓ３０）を実施する。具体的には、珪素を主成分とする層としての、Ｓｉ基板を準備する。当該Ｓｉ基板は、任意の方法で準備することができる。たとえば、円形状のＳｉ基板から、微細加工部材４４の平面形状と同じ形状となるようにＳｉ基板を機械加工により切出す、といった方法を用いることができる。

次に、接着工程（Ｓ４０）を実施する。具体的には、基板４２、Ｓｉ基板、微細加工部材４４を積層してから、当該積層体全体の温度を珪素の融点以上の温度（たとえば１４００℃以上１５００℃以下）に加熱する。この結果、Ｓｉ基板が溶融することにより、基板４２と微細加工部材４４とがＳｉからなる接合層により接合される。なお、この加熱処理の雰囲気ガスなどの条件は、図３に示した製造方法における工程（Ｓ４０）と同じ条件を用いることができる。

次に、後処理工程（Ｓ５０）を実施する。具体的には、上記接着工程（Ｓ４０）における加熱温度より高い温度（たとえば１６００℃以上１９００℃以下の温度域）となるように、上記基板４２、微細加工部材４４およびＳｉからなる接合層の集合体を加熱する。このとき、図３に示した工程（Ｓ５０）の場合と同様に雰囲気ガスとして炭素を含むガス（たとえば炭化水素ガス）を用いる。この結果、上記基板４２と微細加工部材４４との間に位置するＳｉからなる層に、雰囲気ガスから炭素が供給される。これにより、当該Ｓｉからなる層はＳｉＣからなる接合層３（図１３参照）となる。このようにして、図１３に示した部材４１を得ることができる。

なお、上述した製造方法においては、接着部準備工程（Ｓ３０）として、基板４２または微細加工部材４４の表面に予め珪素を主成分とする層（膜部材）としてＳｉからなる膜を形成するようにしてもよい。

また、上述した製造方法では、接着工程（Ｓ４０）において雰囲気ガスとして上述した炭素を含むガスを用いることで、珪素を主成分とする層としてのＳｉ基板５に炭素を供給することにより、Ｓｉ基板５からから炭化珪素を主成分とする層としての接合層３を生成してもよい。この場合、接合する工程としての接着工程（Ｓ４０）において、１の部材としての微細加工部材４４と他の部材としての基板４２との接合部に珪素が未反応で残存することを抑制できる。この場合、後処理工程（Ｓ５０）を実施しないようにしてもよい。

図１４は、図１３に示した部材４１の第１の変形例を示す断面模式図である。図１４を参照して、図１３に示した部材４１の第１の変形例を説明する。

図１４に示す部材４１は、基本的には図１３に示した部材４１と同様の構造を備えるが、基板４２と微細加工部材４４との間を接合する接合層１３の構成が図１３に示した部材４１とは異なっている。具体的には、図１４に示した部材４１では、接合層１３が酸化珪素（ＳｉＯ_２）により構成されている。このような構成であっても、基板４２と微細加工部材４４を用いて部材４１を構成することができる。

次に、図１４に示した部材４１の製造方法を説明する。図１４に示した部材４１の製造方法では、まず図７に示した部材の製造方法と同様に上述した工程（Ｓ１０）〜工程（Ｓ４０）までを実施する。その後、ＳｉＯ_２化工程（Ｓ６０）を実施する。具体的には、酸素雰囲気中で上記接着工程（Ｓ４０）での加熱温度より高い温度となるように、基板４２と微細加工部材４４との接合体を加熱する。この結果、上記基板４２と微細加工部材４４との間に位置するＳｉからなる層に、雰囲気ガスから酸素が供給される。このようにして、Ｓｉからなる層はＳｉＯ_２からなる接合層１３（図１４参照）となる。その結果、図１４に示す部材４１を得ることができる。

なお、上述した製造方法では、接着工程（Ｓ４０）において酸素雰囲気を用いることで、珪素を主成分とする層としてのＳｉ基板に酸素を供給することにより、Ｓｉ基板からから酸化珪素を主成分とする層としての接合層１３を生成してもよい。この場合、接合する工程としての接着工程（Ｓ４０）において、基板３２と微細加工部材４４との接合部に珪素が未反応で残存することを抑制できる。この場合、ＳｉＯ_２化工程（Ｓ６０）を実施しないようにしてもよい。

図１５は、図１３に示した部材の第２の変形例を示す断面模式図である。図１５を参照して、図１３に示した部材４１の第２の変形例を説明する。

図１５に示す部材４１は、基本的には図１３に示した部材４１と同様の構造を備えるが、基板４２と微細加工部材４４との間を接合する接合層２３の構成が図１３に示した部材４１とは異なっている。具体的には、図１５に示した部材４１では、接合層２３が珪素（Ｓｉ）により構成されている。このような構成であっても、基板４２と微細加工部材４４を用いて部材４１を構成することができる。

次に、図１５に示した部材４１の製造方法を説明する。図１５に示した部材４１の製造方法では、図９に示した部材の製造方法と同様に工程（Ｓ１０）〜工程（Ｓ４０）までを実施する。このように、上記工程（Ｓ１０）〜工程（Ｓ４０）を実施することで、図１５に示したようなＳｉからなる接合層２３により基板４２および微細加工部材４４が接合された接合体として部材４１を得ることができる。

また、上記炭化珪素を用いた部材１、３１、４１の製造方法は、接着工程（Ｓ４０）の後、あるいは後処理工程（Ｓ５０）やＳｉＯ_２化工程（Ｓ６０）の後、珪素を主成分とする層（接合層３、１３）に残存する珪素をエッチングにより除去する工程を備えていてもよい。この場合、接合層３、１３に珪素が残存することにより、当該接合部の接合強度が低下する可能性を低減できる。

また、上記炭化珪素を用いた部材１、３１、４１の製造方法では、接着工程（Ｓ４０）の後、より具体的には後処理工程（Ｓ５０）の後、珪素を主成分とする層に残存する珪素を酸化珪素にする工程（ＳｉＯ_２化工程（Ｓ６０）と同様の工程）と、形成された酸化珪素をエッチングにより除去する工程とを備えていてもよい。この場合、接合層３から珪素を確実に除去することができる。

また、上記炭化珪素を用いた部材１、３１、４１の製造方法は、接着工程（Ｓ４０）の後、接着工程（Ｓ４０）での加熱温度より高い温度に、接着工程（Ｓ４０）で接着された加工対象である接合体を加熱する工程（たとえば後処理工程（Ｓ５０）またはＳｉＯ_２化工程（Ｓ６０））を備えていてもよい。この場合、接合層３、１３において、未反応の珪素が残存する可能性を低減できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、炭化珪素を用いて形成されるサセプタやヒートシンクなどの製造方法に適用することができる。

本発明による部材の実施の形態１を示す斜視模式図である。 図１の線分ＩＩ−ＩＩにおける断面模式図である。 図１および図２に示した部材の製造方法を示すフローチャートである。 図１および図２に示した部材の製造方法を説明するための断面模式図である。 図３に示した製造方法の変形例を説明するための断面模式図である。 図１および図２に示した部材の第１の変形例を示す断面模式図である。 図６に示した部材の製造方法を示すフローチャートである。 図１および図２に示した部材の第２の変形例を示す断面模式図である。 図８に示した部材の製造方法を示すフローチャートである。 本発明による部材の実施の形態２を示す断面模式図である。 図１０に示した部材の第１の変形例を示す断面模式図である。 図１０に示した部材の第２の変形例を示す断面模式図である。 本発明による部材の実施の形態３を示す断面模式図である。 図１３に示した部材の第１の変形例を示す断面模式図である。 図１３に示した部材の第２の変形例を示す断面模式図である。

符号の説明

１，３１，４１ 部材、２，３２，４２ 基板、３，１３，２３ 接合層、４ リング状部材、５ Ｓｉ基板、６ Ｓｉ膜、３３ ダイヤモンド基板、４４ 微細加工部材。

Claims (14)

1. 少なくとも表面層が炭化珪素からなる１の部材を準備する工程と、
   珪素の融点以上の融点を示す材料からなる他の部材を準備する工程と、
   前記１の部材と前記他の部材とを、珪素を主成分とする層を介して接触させた状態で、珪素の融点以上の温度に加熱することにより、前記１の部材と前記他の部材とを接合する工程とを備える、炭化珪素を用いた部材の製造方法。
2. 前記１の部材は炭化珪素基板である、請求項１に記載の炭化珪素を用いた部材の製造方法。
3. 前記１の部材を準備する工程または前記他の部材を準備する工程は、前記１の部材または前記他の部材の表面を加工する工程を含む、請求項１または２に記載の炭化珪素を用いた部材の製造方法。
4. 前記他の部材は、炭化珪素、炭素、および高融点金属からなる群から選択される１種を材料とする部材である、請求項１〜３のいずれか１項に記載の炭化珪素を用いた部材の製造方法。
5. 前記珪素を主成分とする層は、珪素を主成分とする基板である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の炭化珪素を用いた部材の製造方法。
6. 前記珪素を主成分とする層は、前記１の部材または前記他の部材の表面に成膜されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の炭化珪素を用いた部材の製造方法。
7. 前記珪素を主成分とする層は、前記１の部材または前記他の部材の間に配置された、珪素を主成分とする膜部材である、請求項１〜４のいずれか１項に記載の炭化珪素を用いた部材の製造方法。
8. 前記接合する工程の後、前記珪素を主成分とする層に残存する珪素を、炭化珪素にする工程をさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の炭化珪素を用いた部材の製造方法。
9. 前記接合する工程においては、前記珪素を主成分とする層に炭素を供給することにより、前記珪素を主成分とする層から炭化珪素を主成分とする層を生成する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の炭化珪素を用いた部材の製造方法。
10. 前記接合する工程の後、前記珪素を主成分とする層に残存する珪素を酸化珪素にする工程をさらに備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の炭化珪素を用いた部材の製造方法。
11. 前記接合する工程においては、前記珪素を主成分とする層に酸素を供給することにより、前記珪素を主成分とする層から酸化珪素を主成分とする層を生成する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の炭化珪素を用いた部材の製造方法。
12. 前記接合する工程の後、前記珪素を主成分とする層に残存する珪素をエッチングにより除去する工程を備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の炭化珪素を用いた部材の製造方法。
13. 前記接合する工程の後、前記珪素を主成分とする層に残存する珪素を酸化珪素にする工程と、
    前記酸化珪素をエッチングにより除去する工程とを備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載の炭化珪素を用いた部材の製造方法。
14. 前記接合する工程の後、前記接合する工程での加熱温度より高い温度に前記１の部材と前記他の部材とを加熱する工程を備える、請求項１〜１３のいずれか１項に記載の炭化珪素を用いた部材の製造方法。

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