JP2520421B2 - 熱分解窒化硼素板 - Google Patents
熱分解窒化硼素板Info
- Publication number
- JP2520421B2 JP2520421B2 JP62123753A JP12375387A JP2520421B2 JP 2520421 B2 JP2520421 B2 JP 2520421B2 JP 62123753 A JP62123753 A JP 62123753A JP 12375387 A JP12375387 A JP 12375387A JP 2520421 B2 JP2520421 B2 JP 2520421B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boron nitride
- pyrolytic boron
- plate
- nitride plate
- cvd
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
- C01B21/064—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with boron
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、シリコンや化合物半導体を製造する際、ウ
エハー又は治具等として使用される熱分解窒化硼素板に
関する。
エハー又は治具等として使用される熱分解窒化硼素板に
関する。
従来、窒化硼素からなる板は、例えばシリコンウエハ
ーに硼素を拡散する際の拡散用ウエハーとして使用され
ている。しかし、従来の窒化硼素板は、窒化硼素粉末に
助剤を添加しホツトプレスで成型されるため不純物が多
く、昨今の1M bit以上の高集積回路部品の製造に十分対
応できず、更に高純度のウエハーが要望されている。
ーに硼素を拡散する際の拡散用ウエハーとして使用され
ている。しかし、従来の窒化硼素板は、窒化硼素粉末に
助剤を添加しホツトプレスで成型されるため不純物が多
く、昨今の1M bit以上の高集積回路部品の製造に十分対
応できず、更に高純度のウエハーが要望されている。
一方、化合物半導体単結晶、例えばガリウム砒素単結
晶を製造する場合、従来から、熱分解窒化硼素からなる
高純度窒化硼素ルツボ又はボートが使用されている。こ
れら熱分解窒化硼素製品は、例えば米国特許第3,152,00
6号明細書に示されているように、通常、BCl3,B2H6等の
Ｂ化合物及びNH3等のＮ化合物を原料とし、温度1,450〜
2,300℃，圧力50torr未満の条件下、化学気相蒸着法
（以下CVD法という）により、黒鉛等の芯金（マンドレ
ル）表面上に析出させることによりつくられるが、この
ものは、溶融金属等を保持する際、冷却時のルツボ又は
ボートの破壊を避けるため、層状構造をもつ高配向、高
結晶性の窒化硼素からなつている。例えば面間隔d002が
3.36〜3.42Å、小突起の大きさ0.6μ以上からなつてい
る窒化硼素である。なお、ここでいう小突起とは、熱分
解窒化硼素結晶のＣ面に沿つて観察される半球状の突起
であつて、その大きさが10.0μ以上のものはノジユール
と呼ばれているものである。それは、カーボン粒子のよ
うな異物が結晶生長の核となつて生成する。
晶を製造する場合、従来から、熱分解窒化硼素からなる
高純度窒化硼素ルツボ又はボートが使用されている。こ
れら熱分解窒化硼素製品は、例えば米国特許第3,152,00
6号明細書に示されているように、通常、BCl3,B2H6等の
Ｂ化合物及びNH3等のＮ化合物を原料とし、温度1,450〜
2,300℃，圧力50torr未満の条件下、化学気相蒸着法
（以下CVD法という）により、黒鉛等の芯金（マンドレ
ル）表面上に析出させることによりつくられるが、この
ものは、溶融金属等を保持する際、冷却時のルツボ又は
ボートの破壊を避けるため、層状構造をもつ高配向、高
結晶性の窒化硼素からなつている。例えば面間隔d002が
3.36〜3.42Å、小突起の大きさ0.6μ以上からなつてい
る窒化硼素である。なお、ここでいう小突起とは、熱分
解窒化硼素結晶のＣ面に沿つて観察される半球状の突起
であつて、その大きさが10.0μ以上のものはノジユール
と呼ばれているものである。それは、カーボン粒子のよ
うな異物が結晶生長の核となつて生成する。
しかしながら、以上のような熱分解窒化硼素からウエ
ハー或いはその他の板状治具を作製すると必ずソリ等の
変形が起るという欠点がある。特に、拡散用ウエハーの
場合、このようなソリがあると相対して配置されている
シリコンウエハーと接触したり或いはシリコンウエハー
との距離が一定とならないためボロン拡散時にシリコン
ウエハー面内濃度が不均一となり、シート抵抗がバラツ
クという問題が発生する。また、その他の板用途、例え
ば液相成長用ボート材として使用した場合においても、
ソリがあると部品としての組み込みができなくなる等の
不都合が生じる。
ハー或いはその他の板状治具を作製すると必ずソリ等の
変形が起るという欠点がある。特に、拡散用ウエハーの
場合、このようなソリがあると相対して配置されている
シリコンウエハーと接触したり或いはシリコンウエハー
との距離が一定とならないためボロン拡散時にシリコン
ウエハー面内濃度が不均一となり、シート抵抗がバラツ
クという問題が発生する。また、その他の板用途、例え
ば液相成長用ボート材として使用した場合においても、
ソリがあると部品としての組み込みができなくなる等の
不都合が生じる。
本発明の目的は、前記欠点を改善し、ソリの発生の少
ない熱分解窒化硼素板を提供することにある。
ない熱分解窒化硼素板を提供することにある。
すなわち、本発明は、熱分解によつて析出した窒化硼
素板であつて、面間隔d002が3.46Å以上で、かつ、微小
突起の大きさ（直径）が0.5μ以下であることを特徴と
する熱分解窒化硼素板である。
素板であつて、面間隔d002が3.46Å以上で、かつ、微小
突起の大きさ（直径）が0.5μ以下であることを特徴と
する熱分解窒化硼素板である。
以下、さらに詳しく本発明について説明する。
本発明の窒化硼素板においては、Ｘ線回折手法で測定
される面間隔d002が3.46Å未満であつたり、走査型電子
顕微鏡で測定される微小突起の大きさが0.5μをこえる
と、窒化硼素の層状構造による熱膨張率の異方性が強く
なり、CVD後の冷却時に熱分解窒化硼素層に内部応力が
不均一に残留しソリを引きおこす。ここでいう微小突起
とは、前述のように、カーボン粒子などの異物が結晶生
長の核となつて生成したものとは異なり、気相分解によ
り生成された結晶核を中心に窒化硼素膜が生長した0.5
μ以下の微小突起であり、結晶核の生成速度に依存して
いるものである。
される面間隔d002が3.46Å未満であつたり、走査型電子
顕微鏡で測定される微小突起の大きさが0.5μをこえる
と、窒化硼素の層状構造による熱膨張率の異方性が強く
なり、CVD後の冷却時に熱分解窒化硼素層に内部応力が
不均一に残留しソリを引きおこす。ここでいう微小突起
とは、前述のように、カーボン粒子などの異物が結晶生
長の核となつて生成したものとは異なり、気相分解によ
り生成された結晶核を中心に窒化硼素膜が生長した0.5
μ以下の微小突起であり、結晶核の生成速度に依存して
いるものである。
本発明の熱分解窒化硼素板は例えば次のようにしてつ
くることができる。すなわち、反応器にマンドレルをセ
ツトし、反応器内を減圧にすると共に、所定の高温に保
持し、原料ガス例えば三塩化硼素とアンモニアを導入
し、CVD法により前記マンドレル上に熱分解窒化硼素を
析出させることにより得ることができる。
くることができる。すなわち、反応器にマンドレルをセ
ツトし、反応器内を減圧にすると共に、所定の高温に保
持し、原料ガス例えば三塩化硼素とアンモニアを導入
し、CVD法により前記マンドレル上に熱分解窒化硼素を
析出させることにより得ることができる。
熱分解温度は、1200〜1900℃で好ましくは1400℃〜18
00℃である。1900℃を越えると通常のCVD圧力、原料ガ
スモル比等の条件によらず、非常に配向性のある高結晶
の層状を呈する。この場合、面間隔d002が3.42Å以下の
六方晶構造となり、CVD後冷却して板を取り出すとソリ
を生じる。また、1200℃未満の温度では、CVDにより板
をつくることはできない。
00℃である。1900℃を越えると通常のCVD圧力、原料ガ
スモル比等の条件によらず、非常に配向性のある高結晶
の層状を呈する。この場合、面間隔d002が3.42Å以下の
六方晶構造となり、CVD後冷却して板を取り出すとソリ
を生じる。また、1200℃未満の温度では、CVDにより板
をつくることはできない。
一方、微小突起の大きさが0.5μ以下の熱分解窒化硼
素板とするには、蒸着速度を100μ/h以上とする。
素板とするには、蒸着速度を100μ/h以上とする。
圧力については、通常のCVDでは100torr未満の減圧下
で行なわれるが、本発明では10torr以下が好ましい。何
故ならば10torrを越えると析出速度が大きく均一なCVD
が出来ず、きれいな膜成長とならないため、不均一な組
織をもつ板となるからである。
で行なわれるが、本発明では10torr以下が好ましい。何
故ならば10torrを越えると析出速度が大きく均一なCVD
が出来ず、きれいな膜成長とならないため、不均一な組
織をもつ板となるからである。
熱分解窒化硼素の構成元素であるB,Nの原料ガスのモ
ル比はB/N＝1/4〜１であればよい。B/Nが１を越えると
未反応のボロンが残留する。原料ガスとしては、硼素源
としてBCl3,B2H6等，窒素源としてNH3等があげられるが
これらに限るものではなく、例えば三弗化硼素，トリク
ロロボラゾール等も用いることができる。
ル比はB/N＝1/4〜１であればよい。B/Nが１を越えると
未反応のボロンが残留する。原料ガスとしては、硼素源
としてBCl3,B2H6等，窒素源としてNH3等があげられるが
これらに限るものではなく、例えば三弗化硼素，トリク
ロロボラゾール等も用いることができる。
以上の条件でつくられる熱分解窒化硼素板は、面間隔
d002が3.46Å以上で、微小突起の大きさ0.5μ以下であ
り、ソリの少ないものである。窒化硼素は元来層状構造
をつくりやすい物質であり、通常の条件下例えば1900℃
以上でつくられる窒化硼素層は完全に異方性をもつてい
る。すなわち、組織的にはCVD析出方向に垂直に層状構
造をもつため例えば熱膨張率，熱伝導率等の物性が析出
方向に平行又は垂直で全く異なつている。ソリの発生機
構については、ほとんど明確となつておらず、前記物
性、特に成長方向に対する熱膨張率の異方性と成長層中
に存在する微小突起の大きさに関係することを本発明者
らが初めてつきとめたものである。
d002が3.46Å以上で、微小突起の大きさ0.5μ以下であ
り、ソリの少ないものである。窒化硼素は元来層状構造
をつくりやすい物質であり、通常の条件下例えば1900℃
以上でつくられる窒化硼素層は完全に異方性をもつてい
る。すなわち、組織的にはCVD析出方向に垂直に層状構
造をもつため例えば熱膨張率，熱伝導率等の物性が析出
方向に平行又は垂直で全く異なつている。ソリの発生機
構については、ほとんど明確となつておらず、前記物
性、特に成長方向に対する熱膨張率の異方性と成長層中
に存在する微小突起の大きさに関係することを本発明者
らが初めてつきとめたものである。
以下実施例をあげてさらに具体的に説明する。
メカニカルブースターポンプ及び油回転ポンプにより
減圧下で操業が可能なCVD装置の反応炉の中に１辺が15c
m、高さ30cmの六角筒型の反応室を設け、１辺の長さが2
cmで高さ15cmである下方が六角錐の六角柱マンドレルを
設置し、マンドレル下方より原料ガスであるBCl3及びNH
3を表に示すとおり各種混合条件下で導入した。CVD温度
は、マンドレル収納の反応室壁外側に配置した黒鉛製抵
抗加熱ヒーターにより加熱し光高温計により温度セツト
した。
減圧下で操業が可能なCVD装置の反応炉の中に１辺が15c
m、高さ30cmの六角筒型の反応室を設け、１辺の長さが2
cmで高さ15cmである下方が六角錐の六角柱マンドレルを
設置し、マンドレル下方より原料ガスであるBCl3及びNH
3を表に示すとおり各種混合条件下で導入した。CVD温度
は、マンドレル収納の反応室壁外側に配置した黒鉛製抵
抗加熱ヒーターにより加熱し光高温計により温度セツト
した。
表にあげる条件により、CVD成長を行ない、1mm厚の熱
分解層を得た後、原料ガスの導入を止めると共に冷却し
熱分解窒化硼素蒸着物を取り出した。蒸着速度は、キヤ
リヤガスとして用いたN2ガス流量を変化させて制御し
た。その後、ダイヤモンドカツターを用い、一辺が1cm
長さ10cmの板材を切り出し、ソリを測定した。その結果
を表に示す。
分解層を得た後、原料ガスの導入を止めると共に冷却し
熱分解窒化硼素蒸着物を取り出した。蒸着速度は、キヤ
リヤガスとして用いたN2ガス流量を変化させて制御し
た。その後、ダイヤモンドカツターを用い、一辺が1cm
長さ10cmの板材を切り出し、ソリを測定した。その結果
を表に示す。
ソリは、（ソリ（変形量）／長さ）×100％で表示し
た。また、面間隔d002はＸ線回折により、微小突起の大
きさは、走査型電子顕微鏡（１万倍）により測定した。
た。また、面間隔d002はＸ線回折により、微小突起の大
きさは、走査型電子顕微鏡（１万倍）により測定した。
〔発明の効果〕 本発明の熱分解窒化硼素板は、ソリがきわめて少ない
ため、これをシリコンウエハーへのボロン拡散用固体源
として用いると、ボロン拡散が均一となり、シリコンウ
エハーシート抵抗値のバラツキが少なくなるので歩留り
が向上する。
ため、これをシリコンウエハーへのボロン拡散用固体源
として用いると、ボロン拡散が均一となり、シリコンウ
エハーシート抵抗値のバラツキが少なくなるので歩留り
が向上する。
Claims (1)
- 【請求項１】熱分解によつて析出した窒化硼素板であつ
て、面間隔d002が3.46Å以上で、かつ、微小突起の大き
さが0.5μ以下であることを特徴とする熱分解窒化硼素
板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62123753A JP2520421B2 (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 熱分解窒化硼素板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62123753A JP2520421B2 (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 熱分解窒化硼素板 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63288902A JPS63288902A (ja) | 1988-11-25 |
| JP2520421B2 true JP2520421B2 (ja) | 1996-07-31 |
Family
ID=14868456
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62123753A Expired - Lifetime JP2520421B2 (ja) | 1987-05-22 | 1987-05-22 | 熱分解窒化硼素板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2520421B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009082816A1 (en) * | 2007-12-31 | 2009-07-09 | Rafael Nathan Kleiman | High efficiency silicon-based solar cells |
-
1987
- 1987-05-22 JP JP62123753A patent/JP2520421B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63288902A (ja) | 1988-11-25 |
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