JP2934120B2 - 熱分解窒化ほう素容器 - Google Patents
熱分解窒化ほう素容器Info
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Description
特にはIII-V族化合物半導体単結晶育成時に使用する大
型のルツボ、または真空蒸着もしくは分子線エピタキシ
ー(MBE)などに使用するAl溶解用ルツボなどに適
した熱分解窒化ほう素容器に関するものである。
aAs単結晶やInP単結晶の引き上げには、成分元素
の揮発を防ぐために液体封止チョクラルスキー法(LE
C法)が採用されており、このLEC法では従来から石
英ルツボなどが使用されているが、この場合には結晶中
にSiが不純物として混入するという問題があることか
ら、通常はCrをドープして引き上げを行なうという方
法が採られている。
低下するために、このものはIC用基板として適さない
ものとなるので、これについては最近ノンドープの半導
体基板を得るために、それがIII-V族化合物で高純度の
ものが得られ、単結晶中に混入しても不純物レベルを形
成しない熱分解窒素ほう素(以下PBNと略記する)を
使用するということも提案されている。
層状の表面剥離が生じ易いために10〜15回の引き上げが
寿命とされていて、この寿命が短いことからGaAs単
結晶の工業的な量産に大きな障害となっており、これに
ついてはまた積層表面方向の熱伝導率が大きく、熱良伝
体であることから大型容器では容器内の温度分布コント
ロールが難しいという欠点があるが、これは従来公知の
PBNが密度が 2.1〜2.2 で理論密度2.25に近い高配向
度のものであることに起因するものである。
利、欠点を解決したPBN容器に関するものであり、こ
れは化合物半導体単結晶育成または真空蒸着もしくは分
子線エピタキシーに使用するルツボであって、密度が1.
90〜2.05g/cm3 であり、積層表面方向の熱伝導率が 50
w/m・k以下であることを特徴とするものである。すなわ
ち、本発明者らは表面剥離し難く長寿命で、積層表面方
向の熱伝導率が低く温度分布コントロール性のよいPB
N容器を開発すべく種々検討した結果、これについては
ハロゲン化ほう素、例えばBCl3 とアンモニアとを
真空条件下に高温で反応させるPBN製造条件を検討
し、これをBCl3 1モルとNH3 3モルとを1〜10
Torrの真空下に 1,800〜1,900 ℃で反応させると密度が
1.90〜2.05g/cm3 のものとして得ることができ、この
ものは表面剥離性、熱伝導率、温度分布コントロール性
のよいものになるということを見出すと共に、これにつ
いてはそのものの配向度がX線回折I(002)/I(100) の
ピーク強度比(積層表面/積層成長面)で5〜50のもの
とすることがよいことを確認して本発明を完成させた。
以下これをさらに詳述する。
導体単結晶育成または真空蒸着もしくは分子線エピタキ
シーに使用するルツボであって、密度が1.90〜2.05g/cm
3 であることを特徴とするものであるが、このものは剥
離強度が大きく、熱伝導率も低く、容器内の温度分布の
コントロール性もよいので、III-V族化合物半導体単結
晶育成用の大型ルツボや真空蒸着用、分子エピタキシー
(MBE)用のAl溶解用ルツボなどに好適に使用し得
るという有利性をもつものとされる。
PBNがハロゲン化ほう素、例えば三塩化ほう素(BC
l3 )とアンモニア(NH3 )とを高真空下、高温で反
応させ、この反応生成物をカーボン基体上に析出させる
という方法で作られることはよく知られているところで
あるが、このPBNの密度と配向度との間には図1に示
した関係があり、その配向度をX線回折におけるI(002)
/I(100)のピーク強度比(積層表面/積層成長面)で5
〜50となるようにすれば、アルキメデス法により求めた
密度を1.90〜2.05g/cm3 とすることができことが見出さ
れ、このPBNの配向度、密度はこの反応温度、反応圧
力によって決まることから、このPBNの製造に当って
はBCl3 1モルとNH3 3モルとを真空度が1〜10To
rr、好ましくは1〜5Torrで 1,800〜 1,900℃、好まし
くは 1,800〜 1,850℃という条件で反応させればよいと
いうことが判った。
度が1.90〜2.05g/cm3 であることから、スタッド法で
求めた剥離強度が強いものとなり、この剥離強度は密度
の小さいほうが強いものとなるが、この密度と剥離強度
との関係については図2に示したとおりの結果が得られ
ており、例えば密度が1.90g/cm3 では剥離強度が125kg
/cm2 となり、密度が2.05g/cm3 では剥離強度が50kg/
cm2となるので、このものは例えばこれをIII-V族化合
物半導体単結晶引上げルツボとして使用したときの1回
の平均減量が 0.2g/回となって、30回以上使用すること
ができる長寿命のものになるという有利性が与えられ
る。
2.05g/cm3 のものとされることからこれはレザーフラッ
シュ法で求めた積層表面方向の熱伝導率も低いものとな
り、この熱伝導率も密度の小さいほど熱伝導率の低いも
のとなるが、この密度と熱伝導率との関係については図
3に示したような結果が得られており、密度が1.90g/cm
3 では熱伝導率が 20w/m・kとなり、密度が2.05g/cm3 で
は熱伝導率が 50w/m・kとなるので、この範囲で実用性の
すぐれたものになるという有利性が与えられる。積層表
面方向の熱伝導率測定方法としてはリング法で行い、装
置は LF/TCM-FA8510B((株)リケン社製)を用いた。
またレーザーフラッシュ光入射側にはφ9×φ8のリン
グスリット、観測側にはφ2の穴スリットを用い、サン
プル厚さは 0.2t以下のものを用いた。
〜2.05g/cm3 のものとなると温度分布コントロール性の
よいものとなるが、この密度が1.85g/cm3 のように1.90
g/cm3より小さいものであるとクラックが発生し易く、
短寿命となり、この密度が2.15g/cm3 のように2.05g/cm
3 より大きいものであると熱伝導度が高くなり、均熱化
傾向が強くなって、温度分布コントロール性がわるくな
るということが判かった。
cm3 以下のPBNからなるPBN容器は積層表面方向で
の引張り強度が弱くなり、したがって容器として安定に
長期間使用することができず、配向度が50以上で密度が
2.05g/cm3 以上のPBNからなるPBN容器では異方性
が強くなって面剥離強度が低下し、容器としての寿命が
短いものとなるが、配向度が5〜50で密度が1.90〜2.05
g/cm3 のPBNからなるPBN容器は剥離強度が強く、
熱伝導率も低く、温度分布コントロール性もよくなるの
で、III-V族化合物半導体の引上げ用の大型ルツボまた
は真空蒸着、分子線エピタキシー用のルツボとして使用
した時に作業性がよく、長寿命なものになるという有利
性が与えられる。
例中におけるライフテスト法、ルツボライフ、配向度、
剥離強度、単結晶収率、温度分布コントロール性はつぎ
の方法による結果を示したものである。
BN容器中に200gのB2 O3 を入れ、1,100 ℃まで昇温
して1時間保持したのち自然放冷した。これによると、
B2 O3 は1時溶けて再び固化するが、このときB2 O
3 は熱収縮してPBN容器内面を剥離するので、この内
面剥離後メタノールに10時間浸漬して付着しているB2
O3 を除去したのち、乾燥し、重量を測定してこれを重
量減少量とし、またこの際容器の底にクラックが生ずる
までの回数を求めてルツボライフとした。 (配向度)積層表面(a面)および積層成長面(c面)
のX線回析のピーク強度I 002、I 001を図4(a)、
(b)から測定し、下記の式により求める。
約6mmφの円盤に引張り棒を取りつけた鉄製の釘状の治
具(スタッド)1を熱分解窒化ほう素板2に2液型エポ
キシ樹脂接着剤(アラルダイト)3で約10μmの厚さに
張りつけ、80℃×1時間加熱して接着し、ついで室温で
図6(b)に示したようにこのスタッド1をオートグラ
フによって引上げ、窒化ほう素板2が剥離したときの値
を読み取り、これを5つのサンプルについて行なってそ
の平均値をスタッドの円盤の面積で除して剥離強度(kg
/cm2)とした。 (単結晶収率)容器を用いてLEC法により常法の条件
によって約6"φのGaAsの単結晶の引上げを行ない、
その際得られたブールの単結晶化率を求めて収率(%)
とした。
に示したようにPBN容器1を不活性ガス雰囲気に1気
圧で肉厚10mmの等方性緻密質カーボンサセプター2内に
納め、これをその外側から内径190mm φのカーボン製ヒ
ーター3で容器内の中心温度が 1,400℃になるように加
熱し、そのときヒーター3とPBN容器1との位置関係
xを操作し、PBN容器内面の温度(開口部付近TO と
底部側部TB )の差を調べた。
カーボン型をセットし、ここにBCl3 1モルとNH3
3モルを導入し、1〜5Torrの圧力に 1,800〜1,850 ℃
で反応させて内径 150mmφ、長さ 200mm、厚さ1mmのP
BN容器を作り、そのものの密度、配向度、剥離強度、
熱伝導度、ルツボライフ、GaAsの単結晶収率をしら
べたところ、表1に示したとおりの結果が得られた。
を15Torrとし、1,780℃で反応させた場合(比較例1)
および圧力は 0.5Torrとしたが温度を 1,920〜 1,950℃
として反応させた場合(比較例2〜4)において得られ
た内径 150mmφ、長さ 200mm、厚さ1mmのPBN容器の
密度、配向度、剥離強度、熱伝導度、ルツボライフおよ
びGaAsの単結晶収率をしらべたところ、表1に併記
したとおりの結果が得られた。なお、表1から密度と配
向度の関係、密度と剥離強度との関係、および密度と熱
伝導率との関係をしらべたところ、図1、図2、図3に
示すとおりの結果が得られた。
についてのライフテストを行なったところ、実施例1〜
3のものは平均減少量が 0.2g/回〜 0.3g/回で寿命も30
回以上であったけれども、比較例1のものは2回目でク
ラックが入って以下使用不能となり、比較例2〜4のも
のは平均減少量が 0.7g/回と多くなり、7回目〜12回目
にクラックが発生した。
いての温度分布コントロール性をしらべたところ、図4
(b)に示したように実施例1〜3(図中の)および
比較例1(図中の)のものは最大温度差が大きいため
に温度分布コントロールは容易であったが、比較例2〜
4のもの(図中の)は好ましい最大温度差が容器の大
きさによって異なり、容器が大きくなると最大温度差が
小さくなるために均熱化傾向が強くなり、温度コントロ
ールは難しくなるということが確認された。ただし、比
較例1の場合はルツボライフが2回と小さいものであっ
た。
れは前記したように密度が1.90〜2.05g/cm3 であること
を特徴とするものであるが、このものは配向度が5〜50
であり、剥離強度が50〜125kg/cm2 と大きく、熱伝導率
も 50w/m・k以下であり、加熱時における容器内の最大温
度差が制御されるので、III-V族化合物半導体単結晶の
大型育成用ルツボや真空蒸着または分子線エピタキシー
などに使用するルツボとして有用とされるという有利性
をもつものになる。
グラフを示したものである。
剥離強度との関係グラフを示したものである。
熱伝導率との関係グラフを示したものである。
性を調査する装置の縦断面、(b)は実施例、比較例で
得られたPBN容器の温度分布コントロール性のグラフ
を示したものである。
(b)は(c面)のX線回析チャートのグラフの一例を
示したものである。
…カーボン製ヒーター。
Claims (4)
- 【請求項1】 化合物半導体単結晶育成または真空蒸着
もしくは分子線エピタキシーに使用するルツボであっ
て、密度が1.90〜2.05g/cm3 であり、積層表面方向の
熱伝導率が 50w/m・k以下であることを特徴とする熱分
解窒化ほう素容器。 - 【請求項2】 配向度がX線回折[I(002)/I(100)]の
ピーク強度比(積層表面/積層成長面)で5〜50である
請求項1に記載した熱分解窒化ほう素容器。 - 【請求項3】 剥離強度が50〜125kg/cm2 である請求
項1に記載した熱分解窒化ほう素容器。 - 【請求項4】 加熱時における容器内の最大温度差が制
御されている請求項1に記載した熱分解窒化ほう素容
器。
Priority Applications (1)
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JP4-199264 | 1992-07-02 | ||
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JPH06122504A JPH06122504A (ja) | 1994-05-06 |
JP2934120B2 true JP2934120B2 (ja) | 1999-08-16 |
Family
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JP5152016A Expired - Fee Related JP2934120B2 (ja) | 1992-07-02 | 1993-06-23 | 熱分解窒化ほう素容器 |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE102015121795A1 (de) | 2014-12-17 | 2016-06-23 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Pyrolytisches bornitrid-element und ein verfahren zur herstellung desselben |
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JP4825081B2 (ja) * | 2006-08-25 | 2011-11-30 | 電気化学工業株式会社 | 窒化ホウ素焼結体の製造方法 |
US20090169781A1 (en) * | 2007-12-31 | 2009-07-02 | Marc Schaepkens | Low thermal conductivity low density pyrolytic boron nitride material, method of making, and articles made therefrom |
EP2243166A1 (en) * | 2007-12-31 | 2010-10-27 | Rafael Nathan Kleiman | High efficiency silicon-based solar cells |
CN102906314B (zh) * | 2010-05-21 | 2015-09-30 | 住友电气工业株式会社 | 用于晶体生长的热分解氮化硼容器和使用该容器的半导体晶体生长方法 |
DE102010050900A1 (de) * | 2010-11-10 | 2012-05-10 | Esk Ceramics Gmbh & Co. Kg | Bornitrid-Agglomerate, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung |
CN104781446B (zh) * | 2012-10-23 | 2017-03-08 | 吉坤日矿日石金属株式会社 | Fe‑Pt基烧结体溅射靶及其制造方法 |
JP5854512B2 (ja) * | 2012-12-17 | 2016-02-09 | 信越化学工業株式会社 | 熱分解窒化ホウ素被覆炭素質基材の製造方法 |
-
1993
- 1993-06-23 JP JP5152016A patent/JP2934120B2/ja not_active Expired - Fee Related
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