JPH06345412A - 高純度窒化ケイ素−炭化ケイ素複合微粉末およびその製造方法 - Google Patents
高純度窒化ケイ素−炭化ケイ素複合微粉末およびその製造方法Info
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- JPH06345412A JPH06345412A JP5135819A JP13581993A JPH06345412A JP H06345412 A JPH06345412 A JP H06345412A JP 5135819 A JP5135819 A JP 5135819A JP 13581993 A JP13581993 A JP 13581993A JP H06345412 A JPH06345412 A JP H06345412A
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- 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
- C01B21/068—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 silicon
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- Inorganic Chemistry (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は半導体部材の製造に好適な高純度の
窒化ケイ素−炭化ケイ素複合微粉末を提供するものであ
る。 【構成】 鉄、カルシウム、アルミニウム、ナトリウ
ム、などの不純物としての含有量が５ｐｐｍ以下で、ホ
ウ素の不純物としての含有量が０．１ｐｐｍ以下であり
炭素含有量が０．２〜２９ｗｔ％である窒化ケイ素−炭
化ケイ素複合微粉末。
窒化ケイ素−炭化ケイ素複合微粉末を提供するものであ
る。 【構成】 鉄、カルシウム、アルミニウム、ナトリウ
ム、などの不純物としての含有量が５ｐｐｍ以下で、ホ
ウ素の不純物としての含有量が０．１ｐｐｍ以下であり
炭素含有量が０．２〜２９ｗｔ％である窒化ケイ素−炭
化ケイ素複合微粉末。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体製造分野におい
て、例えばシリコンウエハーの熱拡散処理工程に使用さ
れるライナーチューブ（均熱管）、プロセスチューブ
（反応管）、ウエハーボート等の半導体部材の製造に好
適な高純度窒化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末およびその
製造方法に関する。
て、例えばシリコンウエハーの熱拡散処理工程に使用さ
れるライナーチューブ（均熱管）、プロセスチューブ
（反応管）、ウエハーボート等の半導体部材の製造に好
適な高純度窒化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末およびその
製造方法に関する。
【０００２】本発明の窒化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末
より製造した半導体部材は炭化ケイ素質部材に比べ靭性
が高いため欠けにくく、加工、運搬の際の破損による歩
留低下を抑制することができる。また、熱衝撃に対して
強く、半導体素子の不純物拡散工程における高温加熱、
冷却のサイクルにおいて優れた耐熱衝撃性を持った材料
となる。
より製造した半導体部材は炭化ケイ素質部材に比べ靭性
が高いため欠けにくく、加工、運搬の際の破損による歩
留低下を抑制することができる。また、熱衝撃に対して
強く、半導体素子の不純物拡散工程における高温加熱、
冷却のサイクルにおいて優れた耐熱衝撃性を持った材料
となる。
【０００３】
【従来の技術】高純度を要求される半導体部材の材質と
して、従来より比較的容易に高純度のものが製造できる
石英ガラスが使用されている。しかし、石英ガラス製部
材は１１００℃以上の高温下では軟化して変形が生じ、
かつ失透、破損等により寿命が短いという欠点を有して
いる。また近年、シリコンウエハー拡散工程の高温化、
ウエハーサイズの大型化によるウエハーボートへの高荷
重化の傾向に対し、従来の石英ガラス製部材では耐熱性
および強度的に対応が困難になって来ている。
して、従来より比較的容易に高純度のものが製造できる
石英ガラスが使用されている。しかし、石英ガラス製部
材は１１００℃以上の高温下では軟化して変形が生じ、
かつ失透、破損等により寿命が短いという欠点を有して
いる。また近年、シリコンウエハー拡散工程の高温化、
ウエハーサイズの大型化によるウエハーボートへの高荷
重化の傾向に対し、従来の石英ガラス製部材では耐熱性
および強度的に対応が困難になって来ている。
【０００４】このような問題を解消し得る材料として多
孔質炭化ケイ素焼結体に金属ケイ素を溶融含浸させて緻
密化、あるいは含浸と同時に焼結体中に残留している炭
素を金属ケイ素と反応させ炭化ケイ素化（反応焼結）し
て製造した炭化ケイ素質材料が開発され、耐熱性半導体
部材として一部で実用化が開始されている。
孔質炭化ケイ素焼結体に金属ケイ素を溶融含浸させて緻
密化、あるいは含浸と同時に焼結体中に残留している炭
素を金属ケイ素と反応させ炭化ケイ素化（反応焼結）し
て製造した炭化ケイ素質材料が開発され、耐熱性半導体
部材として一部で実用化が開始されている。
【０００５】半導体部材製造用の原料炭化ケイ素粉末
は、高純度の炭化ケイ素粉末が得難いため、通常フッ
酸、硝酸等の酸洗浄により高純度化したものが用いられ
ている。また、原料粉末を成形、焼結し部材とした後も
酸洗浄および塩酸ガスや塩素ガスによる乾式洗浄が行わ
れている。しかし、これらの純化処理によっても原料粉
末の内部に閉じ込められている不純物を除去することは
著しく困難であり、かつ部材の不純物除去は表面層に限
定される。その結果、この方法によって製造された炭化
ケイ素質部材で、例えばシリコンウエハーの熱処理を行
うと、炭化ケイ素内部の鉄等の金属不純物が拡散放出さ
れ、シリコンウエハーを汚染するという問題があった。
は、高純度の炭化ケイ素粉末が得難いため、通常フッ
酸、硝酸等の酸洗浄により高純度化したものが用いられ
ている。また、原料粉末を成形、焼結し部材とした後も
酸洗浄および塩酸ガスや塩素ガスによる乾式洗浄が行わ
れている。しかし、これらの純化処理によっても原料粉
末の内部に閉じ込められている不純物を除去することは
著しく困難であり、かつ部材の不純物除去は表面層に限
定される。その結果、この方法によって製造された炭化
ケイ素質部材で、例えばシリコンウエハーの熱処理を行
うと、炭化ケイ素内部の鉄等の金属不純物が拡散放出さ
れ、シリコンウエハーを汚染するという問題があった。
【０００６】また、ホウ素はシリコンの半導体化元素の
一つであり、かつ高温で拡散しやすいため部材中の不純
物としての含有量は他の元素に比べ低く抑える必要があ
る。しかし、酸洗浄、ハロゲン系ガスによる乾式洗浄と
いった通常の純化処理ではホウ素の除去は困難であり、
ホウ素含有量が特に低い原料粉末が望まれていた。
一つであり、かつ高温で拡散しやすいため部材中の不純
物としての含有量は他の元素に比べ低く抑える必要があ
る。しかし、酸洗浄、ハロゲン系ガスによる乾式洗浄と
いった通常の純化処理ではホウ素の除去は困難であり、
ホウ素含有量が特に低い原料粉末が望まれていた。
【０００７】さらに、炭化ケイ素質部材は靭性が低いた
め欠け易く、加工、運搬の際に破損し易いという問題が
あった。
め欠け易く、加工、運搬の際に破損し易いという問題が
あった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明者らは先に特開
昭６３−１５９２５６号公報、特開平２−１６０６６９
号公報等において、有機ケイ素化合物を原料としたＣＶ
Ｄ法によって得られる窒化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末
から製造したセラミックスは高温強度、破壊靭性に優れ
ることを示した。したがって、この窒化ケイ素−炭化ケ
イ素複合粉末を原料として半導体部材を製造すると高温
強度、破壊靭性に優れた高品質の耐熱性半導体部材が得
られることが期待された。しかし、これらの公報で示さ
れる製造方法では製造過程で不純物汚染が生じ、粉末の
純化処理を行わずに半導体部材製造用原料として使用す
るには純度の点で不充分であった。
昭６３−１５９２５６号公報、特開平２−１６０６６９
号公報等において、有機ケイ素化合物を原料としたＣＶ
Ｄ法によって得られる窒化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末
から製造したセラミックスは高温強度、破壊靭性に優れ
ることを示した。したがって、この窒化ケイ素−炭化ケ
イ素複合粉末を原料として半導体部材を製造すると高温
強度、破壊靭性に優れた高品質の耐熱性半導体部材が得
られることが期待された。しかし、これらの公報で示さ
れる製造方法では製造過程で不純物汚染が生じ、粉末の
純化処理を行わずに半導体部材製造用原料として使用す
るには純度の点で不充分であった。
【０００９】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、原料粉末の純化処理を必要としない高純度の窒化ケ
イ素−炭化ケイ素複合粉末とその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
で、原料粉末の純化処理を必要としない高純度の窒化ケ
イ素−炭化ケイ素複合粉末とその製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の窒
化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末の製造方法における不純
物汚染を排除するべく鋭意検討を行った結果、鉄、カル
シウム、アルミニウム、ナトリウムの不純物としての含
有量がいずれも５ｐｐｍ以下、かつホウ素の不純物とし
ての含有量が０．１ｐｐｍ以下であり半導体部材製造用
原料として充分対応し得る高純度窒化ケイ素−炭化ケイ
素複合粉末の製造が可能であることを見出した。
化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末の製造方法における不純
物汚染を排除するべく鋭意検討を行った結果、鉄、カル
シウム、アルミニウム、ナトリウムの不純物としての含
有量がいずれも５ｐｐｍ以下、かつホウ素の不純物とし
ての含有量が０．１ｐｐｍ以下であり半導体部材製造用
原料として充分対応し得る高純度窒化ケイ素−炭化ケイ
素複合粉末の製造が可能であることを見出した。
【００１１】本発明の窒化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末
の中間体であるケイ素、炭素、窒素、水素からなる非晶
質微粉末は、特開昭６０−２００８１３、特開昭６０−
２３５７０７、特開昭６３−１５９２０４号公報等にお
いて示されるような有機ケイ素化合物を原料としたＣＶ
Ｄ法（気相反応法）により得ることができる。原料の有
機ケイ素化合物としては、次のような化合物が例示され
る。
の中間体であるケイ素、炭素、窒素、水素からなる非晶
質微粉末は、特開昭６０−２００８１３、特開昭６０−
２３５７０７、特開昭６３−１５９２０４号公報等にお
いて示されるような有機ケイ素化合物を原料としたＣＶ
Ｄ法（気相反応法）により得ることができる。原料の有
機ケイ素化合物としては、次のような化合物が例示され
る。
【００１２】(1) 一般式[R1R2R3Si]2NR4、または[R1R2S
i-NR3]n （ただし、式中のR1〜R4はそれぞれ水素、アル
キル基、アリル基、フェニル基等を示し、n は３または
４である）で示されるシラザン化合物、例えばヘキサメ
チルジシラザン[(CH3)3Si]2NH、ヘキサメチルシクロト
リシラザンが例示される。
i-NR3]n （ただし、式中のR1〜R4はそれぞれ水素、アル
キル基、アリル基、フェニル基等を示し、n は３または
４である）で示されるシラザン化合物、例えばヘキサメ
チルジシラザン[(CH3)3Si]2NH、ヘキサメチルシクロト
リシラザンが例示される。
【００１３】(2) 一般式RnSi(NR1R2)m、（式中のR,R1,R
2 はそれぞれ水素、アルキル基、アリル基、フェニル基
を示す。ただし、R,R1,R2 が同時に水素である場合を除
く、nは０〜３、m は4-n である）で表される有機ケイ
素化合物。具体的には例えば、CH3Si(NHCH3)3 、(CH3)2
Si(NHCH3)2、(CH3)2Si[N(CH3)2]2等のアミノケイ素化合
物が例示される。
2 はそれぞれ水素、アルキル基、アリル基、フェニル基
を示す。ただし、R,R1,R2 が同時に水素である場合を除
く、nは０〜３、m は4-n である）で表される有機ケイ
素化合物。具体的には例えば、CH3Si(NHCH3)3 、(CH3)2
Si(NHCH3)2、(CH3)2Si[N(CH3)2]2等のアミノケイ素化合
物が例示される。
【００１４】(3) 一般式RnSi(CN)m 、（ただし、式中の
R は水素、アルキル基、アリル基、フェニル基を示し、
n は０〜３、m は4-n である）で表される有機ケイ素化
合物。具体的には例えば、H3SiCN、(CH3)3SiCN、(CH3)2
Si(CN)2 、(CH2=CH)CH3Si(CN)2、(C6H5)3Si(CN) 、(C6H
5)2Si(CN)2等のシアノケイ素化合物が例示される。
R は水素、アルキル基、アリル基、フェニル基を示し、
n は０〜３、m は4-n である）で表される有機ケイ素化
合物。具体的には例えば、H3SiCN、(CH3)3SiCN、(CH3)2
Si(CN)2 、(CH2=CH)CH3Si(CN)2、(C6H5)3Si(CN) 、(C6H
5)2Si(CN)2等のシアノケイ素化合物が例示される。
【００１５】(4) 一般式R2n 2(Si)n（式中のR は水素、
アルキル基、アリル基またはフェニル基である。ただ
し、R,R1,R2が同時に水素である場合を除く、nは１〜４
の整数である）で表される有機ケイ素化合物。
アルキル基、アリル基またはフェニル基である。ただ
し、R,R1,R2が同時に水素である場合を除く、nは１〜４
の整数である）で表される有機ケイ素化合物。
【００１６】(5) 一般式R1Si(R'-R2Si)mR3（式中のR1,R
2,R3はそれぞれ水素、アルキル基、アリル基、フェニル
基であり、R'はメチレン基、エチレン基またはフェニレ
ン基であり、m は１〜２の整数である）で表されるSiH
結合を有する有機ケイ素化合物、または前記一般式にお
いて、SiH 結合を有しない有機ケイ素化合物。具体的に
は例えば、(CH3)4Si、(C2H5)2SiH2 、(C6H5)SiH3等が例
示される。
2,R3はそれぞれ水素、アルキル基、アリル基、フェニル
基であり、R'はメチレン基、エチレン基またはフェニレ
ン基であり、m は１〜２の整数である）で表されるSiH
結合を有する有機ケイ素化合物、または前記一般式にお
いて、SiH 結合を有しない有機ケイ素化合物。具体的に
は例えば、(CH3)4Si、(C2H5)2SiH2 、(C6H5)SiH3等が例
示される。
【００１７】これらの有機ケイ素化合物の少なくとも一
種を不活性ガス雰囲気下、８００〜１４００℃、好まし
くは９００〜１２００℃の温度範囲で気相熱分解させる
ことによりケイ素、炭素、窒素、水素からなる非晶質微
粉末が生成する。この際、雰囲気ガスの種類は生成する
複合粉末の組成との関係で重要である。有機ケイ素化合
物中のＳｉ、Ｃ、Ｎの原子比が求める非晶質粉末の組成
と同様な場合には雰囲気ガスとして窒素、アルゴン、ヘ
リウム等の不活性ガスを選択するのが好ましく、また有
機ケイ素化合物中のＳｉ、Ｃ、Ｎの原子比が求める非晶
質粉末の組成と大きく異なる場合には、その組成に応じ
て雰囲気ガス中にアンモニアや水素ガスを存在させるこ
とが好ましい。
種を不活性ガス雰囲気下、８００〜１４００℃、好まし
くは９００〜１２００℃の温度範囲で気相熱分解させる
ことによりケイ素、炭素、窒素、水素からなる非晶質微
粉末が生成する。この際、雰囲気ガスの種類は生成する
複合粉末の組成との関係で重要である。有機ケイ素化合
物中のＳｉ、Ｃ、Ｎの原子比が求める非晶質粉末の組成
と同様な場合には雰囲気ガスとして窒素、アルゴン、ヘ
リウム等の不活性ガスを選択するのが好ましく、また有
機ケイ素化合物中のＳｉ、Ｃ、Ｎの原子比が求める非晶
質粉末の組成と大きく異なる場合には、その組成に応じ
て雰囲気ガス中にアンモニアや水素ガスを存在させるこ
とが好ましい。
【００１８】ＣＶＤ法には外部加熱方式、プラズマ、レ
ーザー等の手段があるが、本発明では工業的に応用範囲
の広い抵抗式電気炉や高周波加熱炉を用いた外部加熱方
式を採用する。具体的には、上記有機ケイ素化合物の少
なくとも一種を気化し雰囲気ガスとよく混合した後、該
混合物を所定温度に加熱されたＣＶＤ反応管に導入し反
応させる。
ーザー等の手段があるが、本発明では工業的に応用範囲
の広い抵抗式電気炉や高周波加熱炉を用いた外部加熱方
式を採用する。具体的には、上記有機ケイ素化合物の少
なくとも一種を気化し雰囲気ガスとよく混合した後、該
混合物を所定温度に加熱されたＣＶＤ反応管に導入し反
応させる。
【００１９】本発明において、原料として使用し得る有
機ケイ素化合物の純度としては、鉄、カルシウム、アル
ミニウム、ナトリウム、ホウ素の不純物としての含有量
がいずれも１００ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以
下であることが要求される。各元素の含有量が１００ｐ
ｐｍを越えると、生成した複合微粉末内部にこれら不純
物元素が取り込まれ、純度が不十分になる場合がある。
機ケイ素化合物の純度としては、鉄、カルシウム、アル
ミニウム、ナトリウム、ホウ素の不純物としての含有量
がいずれも１００ｐｐｍ以下、好ましくは１０ｐｐｍ以
下であることが要求される。各元素の含有量が１００ｐ
ｐｍを越えると、生成した複合微粉末内部にこれら不純
物元素が取り込まれ、純度が不十分になる場合がある。
【００２０】原料ガスおよび雰囲気ガス中にダストとし
て存在する不純物除去には、これらのガス配管に粒径
０．０１μｍ以上の粒子を捕捉可能なフッ素樹脂等の樹
脂製フィルターを設置することが効果的である。また、
アンモニアガスの配管にはフッ素樹脂製チューブを使用
し、窒素、アルゴン、ヘリウムの配管にはナイロン等の
樹脂製チューブを使用することが好ましい。
て存在する不純物除去には、これらのガス配管に粒径
０．０１μｍ以上の粒子を捕捉可能なフッ素樹脂等の樹
脂製フィルターを設置することが効果的である。また、
アンモニアガスの配管にはフッ素樹脂製チューブを使用
し、窒素、アルゴン、ヘリウムの配管にはナイロン等の
樹脂製チューブを使用することが好ましい。
【００２１】ＣＶＤ反応管には市販のアルミナ、ムライ
ト、黒鉛またはインコネル等の耐熱鋼製のチューブが用
いられるが、これらの材質には通常、カルシウム、マグ
ネシウム、ナトリウム等の金属不純物が多量に含まれ、
この不純物が高温下で内部から拡散して放出され生成微
粉末を汚染する。また、アルミナおよびムライトを用い
た場合はアルミニウム、耐熱鋼の場合は鉄、ニッケル等
の反応管材質に起因する元素の汚染が生じる。この汚染
は、反応管内壁に鉄、カルシウム、アルミニウム、ナト
リウム、ホウ素の不純物としての含有量がいずれも１０
０ｐｐｍ以下の黒鉛製のシートを巻いたり、黒鉛製のチ
ューブを入れて二重管構造にする等の手段によって防ぐ
ことができる。
ト、黒鉛またはインコネル等の耐熱鋼製のチューブが用
いられるが、これらの材質には通常、カルシウム、マグ
ネシウム、ナトリウム等の金属不純物が多量に含まれ、
この不純物が高温下で内部から拡散して放出され生成微
粉末を汚染する。また、アルミナおよびムライトを用い
た場合はアルミニウム、耐熱鋼の場合は鉄、ニッケル等
の反応管材質に起因する元素の汚染が生じる。この汚染
は、反応管内壁に鉄、カルシウム、アルミニウム、ナト
リウム、ホウ素の不純物としての含有量がいずれも１０
０ｐｐｍ以下の黒鉛製のシートを巻いたり、黒鉛製のチ
ューブを入れて二重管構造にする等の手段によって防ぐ
ことができる。
【００２２】生成した非晶質微粉末は雰囲気ガスによっ
て輸送されホッパーに捕集されるが、反応管出口からホ
ッパーに至るまでの配管にステンレス等の金属材質を用
いると、輸送粉末により摩耗し材質中の鉄、ニッケル等
の汚染が生じる。この汚染は配管内壁をフッ素樹脂、ポ
リ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂
でライニングすることにより防ぐことができる。また、
金属製ホッパーを用いると粉末排出時にも摩耗が生じ金
属不純物の汚染が生じるが、樹脂製のホッパーまたは樹
脂でライニングした金属製ホッパーを採用することで汚
染を排除できる。ホッパー内の粉末を回収する際には排
出口にグローブボックスを設置して外気を遮断すること
が好ましい。また、粉末を保存する際にはクラス１００
０以下のクリーンルームまたはクリーンブース内で保存
することが好ましい。
て輸送されホッパーに捕集されるが、反応管出口からホ
ッパーに至るまでの配管にステンレス等の金属材質を用
いると、輸送粉末により摩耗し材質中の鉄、ニッケル等
の汚染が生じる。この汚染は配管内壁をフッ素樹脂、ポ
リ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリプロピレン等の樹脂
でライニングすることにより防ぐことができる。また、
金属製ホッパーを用いると粉末排出時にも摩耗が生じ金
属不純物の汚染が生じるが、樹脂製のホッパーまたは樹
脂でライニングした金属製ホッパーを採用することで汚
染を排除できる。ホッパー内の粉末を回収する際には排
出口にグローブボックスを設置して外気を遮断すること
が好ましい。また、粉末を保存する際にはクラス１００
０以下のクリーンルームまたはクリーンブース内で保存
することが好ましい。
【００２３】以上の方法で製造された窒化ケイ素−炭化
ケイ素複合粉末は、焼成条件によってケイ素、炭素、窒
素、酸素からなる平均粒径１μｍ以下の非晶質球状粉
末、結晶質の窒化ケイ素および炭化ケイ素からなる平均
粒径１μｍ以下の等軸状粉末、および非晶質、結晶質粉
末ともに含む粉末となる。いずれの粉末もこれを原料と
して作製された焼結体は、焼結体を構成する窒化ケイ素
および炭化ケイ素粒子の平均粒径が１μｍ以下で均一に
分散した緻密な微細構造を有し、高温強度、破壊靭性、
耐熱衝撃性に優れた窒化ケイ素−炭化ケイ素複合焼結体
となる。
ケイ素複合粉末は、焼成条件によってケイ素、炭素、窒
素、酸素からなる平均粒径１μｍ以下の非晶質球状粉
末、結晶質の窒化ケイ素および炭化ケイ素からなる平均
粒径１μｍ以下の等軸状粉末、および非晶質、結晶質粉
末ともに含む粉末となる。いずれの粉末もこれを原料と
して作製された焼結体は、焼結体を構成する窒化ケイ素
および炭化ケイ素粒子の平均粒径が１μｍ以下で均一に
分散した緻密な微細構造を有し、高温強度、破壊靭性、
耐熱衝撃性に優れた窒化ケイ素−炭化ケイ素複合焼結体
となる。
【００２４】次に、本発明の実施例を比較例と共に示
す。以下に示す実施例は本発明の一例を示すものであっ
て、本発明の要旨を超えない限りこれに限定されるもの
ではない。
す。以下に示す実施例は本発明の一例を示すものであっ
て、本発明の要旨を超えない限りこれに限定されるもの
ではない。
【００２５】実施例 １ 原料有機ケイ素化合物として、鉄０．０５ｐｐｍ、カル
シウム０．００５ｐｐｍ、アルミニウム０．０１ｐｐ
ｍ，ナトリウム０．００４ｐｐｍ、ホウ素０．００２ｐ
ｐｍ以下を不純物として含有するヘキサメチルジシラザ
ン［（ＣＨ3 ）3Ｓｉ］2 ＮＨを用いた。上記ヘキサメ
チルジシラザンを予熱器に導入し完全に気化した後、ア
ンモニアおよび窒素とよく混合し、ＮＨ3 ／［（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ｓｉ］2 ＮＨ（モル比）＝８．０の組成の原料
ガスとした。この原料ガスを不純物として鉄０．１ｐｐ
ｍ、カルシウム０．１ｐｐｍ、アルミニウム０．４ｐｐ
ｍ、ホウ素０．１ｐｐｍ以下を含有する厚さ０．４〜
１．０ｍｍの黒鉛製シートを内壁に巻き付けた内径９０
ｍｍ、長さ１３００ｍｍのムライト製縦型反応管下部の
ガス導入部から吹き込み反応させた。生成粉末はＣＶＤ
反応管上部から排出させ、ふっ素樹脂でライニングした
ステンレス製ベンド管を通してポリ塩化ビニル製ホッパ
ーに捕集した。この粉末を鉄０．３ｐｐｍ、カルシウム
０．１ｐｐｍ、アルミニウム０．２ｐｐｍ、ホウ素０．
１ｐｐｍ以下を含有する黒鉛製トレイ（内寸３３０×３
３０×６５ｍｍ）に充填し、電気炉内に設置した黒鉛製
ケース（内寸３７０ｍｍ角）に入れ、窒素雰囲気下、１
３５０℃で４時間焼成した。
シウム０．００５ｐｐｍ、アルミニウム０．０１ｐｐ
ｍ，ナトリウム０．００４ｐｐｍ、ホウ素０．００２ｐ
ｐｍ以下を不純物として含有するヘキサメチルジシラザ
ン［（ＣＨ3 ）3Ｓｉ］2 ＮＨを用いた。上記ヘキサメ
チルジシラザンを予熱器に導入し完全に気化した後、ア
ンモニアおよび窒素とよく混合し、ＮＨ3 ／［（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ｓｉ］2 ＮＨ（モル比）＝８．０の組成の原料
ガスとした。この原料ガスを不純物として鉄０．１ｐｐ
ｍ、カルシウム０．１ｐｐｍ、アルミニウム０．４ｐｐ
ｍ、ホウ素０．１ｐｐｍ以下を含有する厚さ０．４〜
１．０ｍｍの黒鉛製シートを内壁に巻き付けた内径９０
ｍｍ、長さ１３００ｍｍのムライト製縦型反応管下部の
ガス導入部から吹き込み反応させた。生成粉末はＣＶＤ
反応管上部から排出させ、ふっ素樹脂でライニングした
ステンレス製ベンド管を通してポリ塩化ビニル製ホッパ
ーに捕集した。この粉末を鉄０．３ｐｐｍ、カルシウム
０．１ｐｐｍ、アルミニウム０．２ｐｐｍ、ホウ素０．
１ｐｐｍ以下を含有する黒鉛製トレイ（内寸３３０×３
３０×６５ｍｍ）に充填し、電気炉内に設置した黒鉛製
ケース（内寸３７０ｍｍ角）に入れ、窒素雰囲気下、１
３５０℃で４時間焼成した。
【００２６】得られた粉末はＸ線回折によれば非晶質の
粉末で、ＳＥＭによる観察では０．５μｍ以下の球状粒
子であった。この粉末を分析用高純度試薬のフッ酸と硝
酸（いずれも不純物が１ｐｐｂ以下のもの）を用いて加
圧酸分解し、ＩＣＰ発光分析法により溶液中の不純物元
素である鉄、カルシウム、アルミニウム、ナトリウムお
よびホウ素を定量した。また、燃焼法により粉末中の炭
素量を分析した。この結果を表−１に示す。
粉末で、ＳＥＭによる観察では０．５μｍ以下の球状粒
子であった。この粉末を分析用高純度試薬のフッ酸と硝
酸（いずれも不純物が１ｐｐｂ以下のもの）を用いて加
圧酸分解し、ＩＣＰ発光分析法により溶液中の不純物元
素である鉄、カルシウム、アルミニウム、ナトリウムお
よびホウ素を定量した。また、燃焼法により粉末中の炭
素量を分析した。この結果を表−１に示す。
【００２７】実施例 ２ 実施例１と同様のヘキサメチルジシラザン［（ＣＨ3 ）
3 Ｓｉ］2 ＮＨを予熱器に導入し完全に気化した後、ア
ンモニア、窒素とよく混合し、ＮＨ3 ／［（ＣＨ3 ）3
Ｓｉ］2 ＮＨ（モル比）＝２．１の組成の原料ガスとし
た。この原料ガスを不純物として鉄０．３ｐｐｍ，カル
シウム０．１ｐｐｍ、アルミニウム０．２ｐｐｍ、ホウ
素０．１ｐｐｍ以下を含有する外径７０ｍｍ、厚さ８ｍ
ｍの黒鉛製チューブを設置した実施例１と同様のムライ
ト製反応管下部のガス導入部から吹き込み反応させた。
生成粉末はＣＶＤ反応管上部から排出させ、ふっ素樹脂
でライニングしたステンレス製ベンド管を通してポリ塩
化ビニル製ホッパーに捕集した。この粉末を実施例１と
同様の黒鉛製トレイに充填し、電気炉内に設置した黒鉛
製ケースに入れ、窒素雰囲気下、１３５０℃で４時間焼
成した。
3 Ｓｉ］2 ＮＨを予熱器に導入し完全に気化した後、ア
ンモニア、窒素とよく混合し、ＮＨ3 ／［（ＣＨ3 ）3
Ｓｉ］2 ＮＨ（モル比）＝２．１の組成の原料ガスとし
た。この原料ガスを不純物として鉄０．３ｐｐｍ，カル
シウム０．１ｐｐｍ、アルミニウム０．２ｐｐｍ、ホウ
素０．１ｐｐｍ以下を含有する外径７０ｍｍ、厚さ８ｍ
ｍの黒鉛製チューブを設置した実施例１と同様のムライ
ト製反応管下部のガス導入部から吹き込み反応させた。
生成粉末はＣＶＤ反応管上部から排出させ、ふっ素樹脂
でライニングしたステンレス製ベンド管を通してポリ塩
化ビニル製ホッパーに捕集した。この粉末を実施例１と
同様の黒鉛製トレイに充填し、電気炉内に設置した黒鉛
製ケースに入れ、窒素雰囲気下、１３５０℃で４時間焼
成した。
【００２８】得られた粉末はＸ線回折によれば非晶質の
粉末で、ＳＥＭによる観察では０．５μｍ以下の球状粒
子であった。この粉末を実施例１と同様に加圧酸分解
し、ＩＣＰ発光分析法により不純物元素を定量した。ま
た、燃焼法により粉末中の炭素量を分析した。この結果
を表−１に示す。
粉末で、ＳＥＭによる観察では０．５μｍ以下の球状粒
子であった。この粉末を実施例１と同様に加圧酸分解
し、ＩＣＰ発光分析法により不純物元素を定量した。ま
た、燃焼法により粉末中の炭素量を分析した。この結果
を表−１に示す。
【００２９】実施例 ３ 実施例１と同様のヘキサメチルジシラザン［（ＣＨ3 ）
3 Ｓｉ］2 ＮＨを予熱器に導入し完全に気化した後、ア
ンモニア、窒素とよく混合し、ＮＨ3 ／［（ＣＨ3 ）3
Ｓｉ］2 ＮＨ（モル比）＝０．０の組成の原料ガスとし
た。この原料ガスを実施例１と同様の黒鉛製シートを内
壁に巻き付けたムライト製反応管下部のガス導入部から
吹き込み反応させた。生成粉末はＣＶＤ反応管上部から
排出させ、ふっ素樹脂でライニングしたステンレス製ベ
ンド管を通してポリ塩化ビニル製ホッパーに捕集した。
この粉末を実施例１と同様の黒鉛製トレイに充填し、電
気炉内に設置した黒鉛製ケースに入れ、窒素雰囲気下、
１５８０℃で４時間焼成した。
3 Ｓｉ］2 ＮＨを予熱器に導入し完全に気化した後、ア
ンモニア、窒素とよく混合し、ＮＨ3 ／［（ＣＨ3 ）3
Ｓｉ］2 ＮＨ（モル比）＝０．０の組成の原料ガスとし
た。この原料ガスを実施例１と同様の黒鉛製シートを内
壁に巻き付けたムライト製反応管下部のガス導入部から
吹き込み反応させた。生成粉末はＣＶＤ反応管上部から
排出させ、ふっ素樹脂でライニングしたステンレス製ベ
ンド管を通してポリ塩化ビニル製ホッパーに捕集した。
この粉末を実施例１と同様の黒鉛製トレイに充填し、電
気炉内に設置した黒鉛製ケースに入れ、窒素雰囲気下、
１５８０℃で４時間焼成した。
【００３０】得られた粉末はＸ線回折によれば結晶質の
β−ＳｉＣ粉末および痕跡量のα−Ｓｉ3Ｎ4で、ＳＥＭ
による観察では１μｍ以下の等軸状粒子であった。あっ
た。この粉末を実施例１と同様に加圧酸分解し、ＩＣＰ
発光分析法により不純物元素を定量した。また、燃焼法
により粉末中の炭素量を分析した。この結果を表−１に
示す。
β−ＳｉＣ粉末および痕跡量のα−Ｓｉ3Ｎ4で、ＳＥＭ
による観察では１μｍ以下の等軸状粒子であった。あっ
た。この粉末を実施例１と同様に加圧酸分解し、ＩＣＰ
発光分析法により不純物元素を定量した。また、燃焼法
により粉末中の炭素量を分析した。この結果を表−１に
示す。
【００３１】比較例 原料有機ケイ素化合物として鉄５０ｐｐｍ、カルシウム
６０ｐｐｍ、アルミニウム２０ｐｐｍ、ナトリウム１０
ｐｐｍ、ホウ素１０ｐｐｍを不純物として含有するヘキ
サメチルジシラザン［（ＣＨ3 ）3 Ｓｉ］2 ＮＨを用い
た。上記ヘキサメチルジシラザンを予熱器に導入し完全
に気化した後、アンモニアおよび窒素とよく混合し、Ｎ
Ｈ3 ／［（ＣＨ3 ）3 Ｓｉ］2 ＮＨ（モル比）＝２．１
の組成の原料ガスとした。この原料ガスを内径９０ｍ
ｍ、長さ１３００ｍｍのムライト製縦型反応管下部のガ
ス導入部から吹き込み反応させた。生成粉末はＣＶＤ反
応管上部から排出させ、ステンレス製ベンド管を通して
ステンレス製ホッパーに捕集した。この粉末を鉄１４０
ｐｐｍ、カルシウム１２０ｐｐｍ、アルミニウム１５ｐ
ｐｍ、ホウ素１２ｐｐｍを含有する黒鉛製トレイ（内寸
３３０×３３０×６５ｍｍ）に充填し、電気炉内で窒素
雰囲気下、１３５０℃で４時間焼成した。
６０ｐｐｍ、アルミニウム２０ｐｐｍ、ナトリウム１０
ｐｐｍ、ホウ素１０ｐｐｍを不純物として含有するヘキ
サメチルジシラザン［（ＣＨ3 ）3 Ｓｉ］2 ＮＨを用い
た。上記ヘキサメチルジシラザンを予熱器に導入し完全
に気化した後、アンモニアおよび窒素とよく混合し、Ｎ
Ｈ3 ／［（ＣＨ3 ）3 Ｓｉ］2 ＮＨ（モル比）＝２．１
の組成の原料ガスとした。この原料ガスを内径９０ｍ
ｍ、長さ１３００ｍｍのムライト製縦型反応管下部のガ
ス導入部から吹き込み反応させた。生成粉末はＣＶＤ反
応管上部から排出させ、ステンレス製ベンド管を通して
ステンレス製ホッパーに捕集した。この粉末を鉄１４０
ｐｐｍ、カルシウム１２０ｐｐｍ、アルミニウム１５ｐ
ｐｍ、ホウ素１２ｐｐｍを含有する黒鉛製トレイ（内寸
３３０×３３０×６５ｍｍ）に充填し、電気炉内で窒素
雰囲気下、１３５０℃で４時間焼成した。
【００３２】得られた粉末はＸ線回折によれば非晶質の
粉末であり、この粉末を実施例１と同様に加圧酸分解
し、ＩＣＰ発光分析法により不純物元素を定量した。ま
た、燃焼法により粉末中の炭素量を分析した。この結果
を表−１に示す。
粉末であり、この粉末を実施例１と同様に加圧酸分解
し、ＩＣＰ発光分析法により不純物元素を定量した。ま
た、燃焼法により粉末中の炭素量を分析した。この結果
を表−１に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【発明の効果】本発明の方法によって得られる高純度窒
化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末は、原料粉末の純化処理
を必要とせず、そのまま半導体部材製造に使用すること
ができ、破損し難くかつ耐熱衝撃性に優れた半導体部材
の製造に好適な原料である。
化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末は、原料粉末の純化処理
を必要とせず、そのまま半導体部材製造に使用すること
ができ、破損し難くかつ耐熱衝撃性に優れた半導体部材
の製造に好適な原料である。
Claims (7)
- 【請求項１】 鉄、カルシウム、アルミニウム、ナトリ
ウムの不純物としての含有量がいずれも５ｐｐｍ以下、
ホウ素の不純物としての含有量が０．１ｐｐｍ以下、か
つ０．２〜２９ｗｔ％の炭素を含有することを特徴とす
る窒化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末。 - 【請求項２】 鉄、カルシウム、アルミニウム、ナトリ
ウム、ホウ素の不純物としての含有量がいずれも１０ｐ
ｐｍ以下の有機ケイ素化合物を原料としたＣＶＤ法によ
ってケイ素、炭素、窒素、水素からなる非晶質微粉末を
合成した後、非酸化性雰囲気下、１０００〜１６００℃
で焼成することを特徴とする請求項１記載の窒化ケイ素
−炭化ケイ素複合粉末の製造方法。 - 【請求項３】 有機ケイ素化合物を原料としたＣＶＤ法
によって窒化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末を製造するに
際し、ＣＶＤ反応管内壁に鉄、カルシウム、アルミニウ
ム、ナトリウム、ホウ素の不純物としての含有量がいず
れも１００ｐｐｍ以下の黒鉛製のシートまたはチューブ
を設置したＣＶＤ反応管を用いることを特徴とする請求
項２記載の窒化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末の製造方
法。 - 【請求項４】 ＣＶＤ法によって窒化ケイ素−炭化ケイ
素複合粉末を製造するに際し、ＣＶＤ反応管上部から排
出された粉末を樹脂製のホッパーまたは樹脂でライニン
グしたホッパー内に捕集することを特徴とする請求項２
記載の窒化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末の製造方法。 - 【請求項５】 ＣＶＤ法によって窒化ケイ素−炭化ケイ
素複合粉末を製造するに際し、原料および雰囲気ガスの
配管に粒径０．０１μｍ以上の粒子を捕捉可能な樹脂製
フィルターを設置することを特徴とする請求項２記載の
窒化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末の製造方法。 - 【請求項６】 ＣＶＤ法によって窒化ケイ素−炭化ケイ
素複合粉末を製造するに際し、原料および雰囲気ガスの
配管に樹脂製チューブまたは樹脂でライニングしたチュ
ーブを使用することを特徴とする請求項２記載の窒化ケ
イ素−炭化ケイ素複合粉末の製造方法。 - 【請求項７】 ＣＶＤ法によって合成したケイ素、炭
素、窒素、水素からなる非晶質微粉末の焼成工程におい
て、粉末を鉄、カルシウム、アルミニウム、ナトリウ
ム、ホウ素の不純物としての含有量がいずれも１００ｐ
ｐｍ以下の黒鉛に充填して焼成することを特徴とする請
求項２記載の窒化ケイ素−炭化ケイ素複合粉末の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5135819A JPH06345412A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 高純度窒化ケイ素−炭化ケイ素複合微粉末およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5135819A JPH06345412A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 高純度窒化ケイ素−炭化ケイ素複合微粉末およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06345412A true JPH06345412A (ja) | 1994-12-20 |
Family
ID=15160549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5135819A Pending JPH06345412A (ja) | 1993-06-07 | 1993-06-07 | 高純度窒化ケイ素−炭化ケイ素複合微粉末およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06345412A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6670294B2 (en) * | 2001-01-25 | 2003-12-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Corrosion-resistive ceramic materials and members for semiconductor manufacturing |
| US7442662B2 (en) | 2001-12-21 | 2008-10-28 | Ngk Insulators, Ltd. | High-heat conductive Si-containing material and its manufacturing method |
| JP2009256153A (ja) * | 2008-04-21 | 2009-11-05 | Bridgestone Corp | 炭化珪素粉体の製造方法及び製造装置 |
| DE102008062177A1 (de) | 2008-12-13 | 2010-07-08 | Alzchem Trostberg Gmbh | Verfahren zur Herstellung von hochreinem Siliciumnitrid |
-
1993
- 1993-06-07 JP JP5135819A patent/JPH06345412A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6670294B2 (en) * | 2001-01-25 | 2003-12-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Corrosion-resistive ceramic materials and members for semiconductor manufacturing |
| US7442662B2 (en) | 2001-12-21 | 2008-10-28 | Ngk Insulators, Ltd. | High-heat conductive Si-containing material and its manufacturing method |
| JP2009256153A (ja) * | 2008-04-21 | 2009-11-05 | Bridgestone Corp | 炭化珪素粉体の製造方法及び製造装置 |
| DE102008062177A1 (de) | 2008-12-13 | 2010-07-08 | Alzchem Trostberg Gmbh | Verfahren zur Herstellung von hochreinem Siliciumnitrid |
| US8697023B2 (en) | 2008-12-13 | 2014-04-15 | Alzchem Trostberg Gmbh | Method for producing high-purity silicon nitride |
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