JPH0811822B2 - 窒化ホウ素膜の形成方法 - Google Patents
窒化ホウ素膜の形成方法Info
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- JPH0811822B2 JPH0811822B2 JP61164300A JP16430086A JPH0811822B2 JP H0811822 B2 JPH0811822 B2 JP H0811822B2 JP 61164300 A JP61164300 A JP 61164300A JP 16430086 A JP16430086 A JP 16430086A JP H0811822 B2 JPH0811822 B2 JP H0811822B2
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- boron nitride
- nitride film
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、基材上に、立方晶窒化ホウ素（Ｃ−BN）
を含む窒化ホウ素（BN）膜を形成する方法に関する。
を含む窒化ホウ素（BN）膜を形成する方法に関する。
基材上に立方晶窒化ホウ素を含む窒化ホウ素膜を形成
するには、基材上に元素周期表のIV a族、IV b族、V a
族またはVI a族元素の窒化物を中間層として形成した上
に窒化ホウ素膜を形成するという方法がある。
するには、基材上に元素周期表のIV a族、IV b族、V a
族またはVI a族元素の窒化物を中間層として形成した上
に窒化ホウ素膜を形成するという方法がある。
その場合の基材表面付近の原子密度分布は、例えば第
５図に示すようなものであり、基材２上の上述のような
中間層４および窒化ホウ素膜６の密度分布は段階的で明
瞭な境界を持つ。
５図に示すようなものであり、基材２上の上述のような
中間層４および窒化ホウ素膜６の密度分布は段階的で明
瞭な境界を持つ。
この場合、上記のような中間層４を介在させない場合
は、通常立方晶窒化ホウ素は形成し得ない。これは、上
記のような中間層４は立方晶型結晶になるものであり、
それが無いと立方晶窒化ホウ素を安定化させるのが難し
いからである。
は、通常立方晶窒化ホウ素は形成し得ない。これは、上
記のような中間層４は立方晶型結晶になるものであり、
それが無いと立方晶窒化ホウ素を安定化させるのが難し
いからである。
所が、中間層４を設けても、それが上記のように明瞭
な境界を持つ場合は、結晶の格子サイズが異なるため、
窒化ホウ素膜６が剥離し易いという問題がある。
な境界を持つ場合は、結晶の格子サイズが異なるため、
窒化ホウ素膜６が剥離し易いという問題がある。
そこでこの発明は、基材上に、立方晶窒化ホウ素を含
む窒化ホウ素膜であって付着強度の大きいものを形成す
る方法を提供することを目的とする。
む窒化ホウ素膜であって付着強度の大きいものを形成す
る方法を提供することを目的とする。
この発明の窒化ホウ素膜の形成方法は、基材上に立方
晶窒化ホウ素を含む窒化ホウ素膜を形成する際に、基材
と窒化ホウ素膜との界面付近に、窒化ホウ素に加えて、
Ti、Zr、Hf、SiおよびCrの内から選ばれた第３の元素を
１種以上含み、かつ当該第３の元素の原子密度が基材か
ら離れるにつれて連続的に零まで減少している中間層を
介在させることを特徴とする。
晶窒化ホウ素を含む窒化ホウ素膜を形成する際に、基材
と窒化ホウ素膜との界面付近に、窒化ホウ素に加えて、
Ti、Zr、Hf、SiおよびCrの内から選ばれた第３の元素を
１種以上含み、かつ当該第３の元素の原子密度が基材か
ら離れるにつれて連続的に零まで減少している中間層を
介在させることを特徴とする。
上記のような中間層を介在させることにより、基材上
の組成を安定化した結晶から準安定な立方晶窒化ホウ素
結晶まで連続的に変化させることが可能となり、安定化
された状態で立方晶窒化ホウ素結晶を形成することがで
きる。しかも中間層の組成が連続的に変化しているた
め、境界が明瞭でなくそのため付着強度も増大する。
の組成を安定化した結晶から準安定な立方晶窒化ホウ素
結晶まで連続的に変化させることが可能となり、安定化
された状態で立方晶窒化ホウ素結晶を形成することがで
きる。しかも中間層の組成が連続的に変化しているた
め、境界が明瞭でなくそのため付着強度も増大する。
第１図は、実施例の方法による場合の基材表面付近の
原子密度分布の一例を模式的に示す図である。
原子密度分布の一例を模式的に示す図である。
この実施例の方法においては、基材２上に立方晶窒化
ホウ素を含む高硬度の窒化ホウ素膜10を形成する際に、
基材２と窒化ホウ素膜10との界面付近に、窒化ホウ素に
加えて、Ti、Zr、Hf、SiおよびCrの内から選ばれた第３
の元素12を１種以上含み、かつ当該第３の元素12の原子
密度が基材２から離れるにつれて連続的に零まで減少し
ている中間層８を介在させる。
ホウ素を含む高硬度の窒化ホウ素膜10を形成する際に、
基材２と窒化ホウ素膜10との界面付近に、窒化ホウ素に
加えて、Ti、Zr、Hf、SiおよびCrの内から選ばれた第３
の元素12を１種以上含み、かつ当該第３の元素12の原子
密度が基材２から離れるにつれて連続的に零まで減少し
ている中間層８を介在させる。
上記Ti、Zr、Hf、SiおよびCrは、窒化ホウ素膜10の形
成の際にもたらされる窒素と化合して窒化物を形成する
ものであり、しかもその際に当該窒化物が安定な立方晶
型の結晶構造をとるものである。「安定な」というの
は、当該窒化物が立方晶以外の結晶構造を形成しにく
い、あるいは立方晶の窒化物が非晶質なものになりにく
い、という意味である。
成の際にもたらされる窒素と化合して窒化物を形成する
ものであり、しかもその際に当該窒化物が安定な立方晶
型の結晶構造をとるものである。「安定な」というの
は、当該窒化物が立方晶以外の結晶構造を形成しにく
い、あるいは立方晶の窒化物が非晶質なものになりにく
い、という意味である。
基材２としては、例えばタングステンカーバイド（W
C）、高速度鋼（HSS）等が採り得る。
C）、高速度鋼（HSS）等が採り得る。
上記方法によれば、中間層８に前記のような第３の元
素12を混入させることにより、窒化ホウ素の立方晶構造
を安定化させることができ、かつ第３の元素12の原子密
度を連続的に減少させることにより、結晶の格子定数を
連続的に変化させることが可能となる。即ち、中間層８
において窒化ホウ素に上記のような第３の元素12を上記
のように含めることにより、基材２上の組成を、安定化
した立方晶型結晶から準安定な立方晶窒化ホウ素結晶ま
で連続的に変化させることが可能となり、安定化された
状態で立方晶窒化ホウ素結晶を形成することができる。
素12を混入させることにより、窒化ホウ素の立方晶構造
を安定化させることができ、かつ第３の元素12の原子密
度を連続的に減少させることにより、結晶の格子定数を
連続的に変化させることが可能となる。即ち、中間層８
において窒化ホウ素に上記のような第３の元素12を上記
のように含めることにより、基材２上の組成を、安定化
した立方晶型結晶から準安定な立方晶窒化ホウ素結晶ま
で連続的に変化させることが可能となり、安定化された
状態で立方晶窒化ホウ素結晶を形成することができる。
しかも、中間層８における組成が連続的に変化してい
るため、境界が明瞭でなくそのため窒化ホウ素膜10の付
着強度も増大する。
るため、境界が明瞭でなくそのため窒化ホウ素膜10の付
着強度も増大する。
上記の場合、中間層８の厚みは、100Å〜1000Å程度
の範囲内にするのが好ましい。これは、中間層８の厚み
がこの程度あれば、第３の元素12を含む安定した結晶か
ら準安定な立方晶窒化ホウ素結晶までの移行が支障無く
行えるからである。
の範囲内にするのが好ましい。これは、中間層８の厚み
がこの程度あれば、第３の元素12を含む安定した結晶か
ら準安定な立方晶窒化ホウ素結晶までの移行が支障無く
行えるからである。
また混入する第３の元素12の原子密度は、基材２との
境界付近で最大とし、その割合は窒化ホウ素の原子密度
の0.5％〜50％程度の範囲内にするのが好ましい。これ
は、0.5％位から窒化ホウ素の立方構造を安定化させる
効果が出るからであり、逆に50％を越えると第３の元素
12が主体になり特性が変わってくるからである。
境界付近で最大とし、その割合は窒化ホウ素の原子密度
の0.5％〜50％程度の範囲内にするのが好ましい。これ
は、0.5％位から窒化ホウ素の立方構造を安定化させる
効果が出るからであり、逆に50％を越えると第３の元素
12が主体になり特性が変わってくるからである。
次に、上記のような中間層８および窒化ホウ素膜10を
形成する方法のより具体例を以下に幾つか列挙する。
形成する方法のより具体例を以下に幾つか列挙する。
例えば第２図に示すような装置を用いて、真空中に
おいて基材２に対して、蒸発源14からホウ素16を蒸着さ
せるのと同時に、イオン源18からの加速されたイオンビ
ーム20を照射する。その場合、イオン源18の原料ガスＧ
である窒素ガスに初めはSiH4ガスを混入して窒素イオン
とシリコンイオンの混合したイオンビーム20を照射し、
時間経過と共にSiH4ガス量を減少させ、適当な時間にな
ったら窒素ガスのみとして、窒素イオンのみから成るイ
オンビーム20の照射とホウ素16の蒸着とを行う。これに
よって、基材２上に、上記のような中間層８が形成され
ると共に、立方晶窒化ホウ素を含む窒化ホウ素膜10が形
成される。
おいて基材２に対して、蒸発源14からホウ素16を蒸着さ
せるのと同時に、イオン源18からの加速されたイオンビ
ーム20を照射する。その場合、イオン源18の原料ガスＧ
である窒素ガスに初めはSiH4ガスを混入して窒素イオン
とシリコンイオンの混合したイオンビーム20を照射し、
時間経過と共にSiH4ガス量を減少させ、適当な時間にな
ったら窒素ガスのみとして、窒素イオンのみから成るイ
オンビーム20の照射とホウ素16の蒸着とを行う。これに
よって、基材２上に、上記のような中間層８が形成され
ると共に、立方晶窒化ホウ素を含む窒化ホウ素膜10が形
成される。
基材２上に予めシリコン膜を形成しておいた後、例
えば第２図のような装置を用いて、ホウ素16の蒸着と加
速された窒化イオンビーム20の照射を同時に行う。これ
によると、基材２表面のシリコン膜中にホウ素および窒
素が注入されると共に、シリコン膜中からシリコンがそ
の上の窒化ホウ素膜中に叩き出されるため、基材２上
に、上記のような中間層８が形成されると共に、立方晶
窒化ホウ素を含む窒化ホウ素膜10が形成される。
えば第２図のような装置を用いて、ホウ素16の蒸着と加
速された窒化イオンビーム20の照射を同時に行う。これ
によると、基材２表面のシリコン膜中にホウ素および窒
素が注入されると共に、シリコン膜中からシリコンがそ
の上の窒化ホウ素膜中に叩き出されるため、基材２上
に、上記のような中間層８が形成されると共に、立方晶
窒化ホウ素を含む窒化ホウ素膜10が形成される。
基材２上に予めCVD法等で窒素、ホウ素およびシリ
コンの混合層を形成しておいた後、例えば第２図のよう
な装置を用いて、ホウ素16の蒸着と加速された窒素イオ
ンビーム20の照射とを行う。これによっても、上記混合
層の表面付近でミキシングが生じるため、基材２上に、
上記のような中間層８が形成されると共に、立方晶窒化
ホウ素を含む窒化ホウ素膜10が形成される。
コンの混合層を形成しておいた後、例えば第２図のよう
な装置を用いて、ホウ素16の蒸着と加速された窒素イオ
ンビーム20の照射とを行う。これによっても、上記混合
層の表面付近でミキシングが生じるため、基材２上に、
上記のような中間層８が形成されると共に、立方晶窒化
ホウ素を含む窒化ホウ素膜10が形成される。
CVD法またはプラズマCVD法によって基材２上に窒化
ホウ素膜10を形成する。その場合、例えばB2H6とN2の混
合ガスにSiH4ガスを混入し、時間経過と共にSiH4ガス量
を減少させる。その結果、基材２上に、上記のような中
間層８が形成されると共に、立方晶窒化ホウ素を含む窒
化ホウ素膜10が形成される。
ホウ素膜10を形成する。その場合、例えばB2H6とN2の混
合ガスにSiH4ガスを混入し、時間経過と共にSiH4ガス量
を減少させる。その結果、基材２上に、上記のような中
間層８が形成されると共に、立方晶窒化ホウ素を含む窒
化ホウ素膜10が形成される。
次に実験結果の一例を示すと、上記のような方法
で、鋼材上にシリコン膜を形成した後、ホウ素の蒸着
（1.5Å/sec）と窒素イオンの照射（3KeV、15mA）とを
同時に行うことにより、界面付近にホウ素、窒素、シリ
コンの混合状態（中間層）を形成しながら窒化ホウ素膜
を形成した。
で、鋼材上にシリコン膜を形成した後、ホウ素の蒸着
（1.5Å/sec）と窒素イオンの照射（3KeV、15mA）とを
同時に行うことにより、界面付近にホウ素、窒素、シリ
コンの混合状態（中間層）を形成しながら窒化ホウ素膜
を形成した。
それによって得られた窒化ホウ素膜等の深さ方向のプ
ロファイルの一例を第３図に示す。これはＸ線光電子分
光法（XPS）による光電子強度を示すものであり、横軸
のエッチング時間は表面からの深さに相当する。第１図
に示したような密度分布が得られているのが分かる。
ロファイルの一例を第３図に示す。これはＸ線光電子分
光法（XPS）による光電子強度を示すものであり、横軸
のエッチング時間は表面からの深さに相当する。第１図
に示したような密度分布が得られているのが分かる。
また、上記窒化ホウ素膜のＸ線回折法によるスペクト
ルの一例を第４図に示す。立方晶窒化ホウ素を含む窒化
ホウ素膜が形成されているのが分かる。
ルの一例を第４図に示す。立方晶窒化ホウ素を含む窒化
ホウ素膜が形成されているのが分かる。
以上のようにこの発明によれば、中間層中に上記のよ
うな第３の元素を混入させることにより、窒化ホウ素の
立方晶構造を安定化させることができ、かつこの第３の
元素の原子密度を連続的に減少させることにより、結晶
の格子定数を連続的に変化させることが可能となる。即
ち、中間層において窒化ホウ素に上記のような第３の元
素を上記のように含めることにより、基材上の組成を、
安定化した立方晶型結晶から準安定な立方晶窒化ホウ素
結晶まで連続的に変化させることが可能となり、窒化ホ
ウ素膜中に、安定化された状態で立方晶窒化ホウ素結晶
を形成することができる。
うな第３の元素を混入させることにより、窒化ホウ素の
立方晶構造を安定化させることができ、かつこの第３の
元素の原子密度を連続的に減少させることにより、結晶
の格子定数を連続的に変化させることが可能となる。即
ち、中間層において窒化ホウ素に上記のような第３の元
素を上記のように含めることにより、基材上の組成を、
安定化した立方晶型結晶から準安定な立方晶窒化ホウ素
結晶まで連続的に変化させることが可能となり、窒化ホ
ウ素膜中に、安定化された状態で立方晶窒化ホウ素結晶
を形成することができる。
しかも、中間層における組成が連続的に変化している
ため、基材から窒化ホウ素膜にかけての境界が明瞭でな
く、それによって窒化ホウ素膜の付着強度も増大する。
ため、基材から窒化ホウ素膜にかけての境界が明瞭でな
く、それによって窒化ホウ素膜の付着強度も増大する。
従ってこの発明によれば、基材上に、立方晶窒化ホウ
素を含む窒化ホウ素膜であって付着強度の大きいものを
形成することができる。
素を含む窒化ホウ素膜であって付着強度の大きいものを
形成することができる。
第１図は、実施例の方法による場合の基材表面付近の原
子密度分布の一例を模式的に示す図である。第２図は、
この発明の方法を実施する装置の一例を示す概略図であ
る。第３図は、実施例の方法によって得られた窒化ホウ
素膜等のＸ線光電子分光法による深さ方向のプロファイ
ルの一例を示す図である。第４図は、実施例の方法によ
って得られた窒化ホウ素膜のＸ線回折法によるスペクト
ルの一例を示す図である。第５図は、先行技術による場
合の基材表面付近の原子密度分布の一例を模式的に示す
図である。 ２……基材、８……中間層、10……窒化ホウ素膜、12…
…第３の元素。
子密度分布の一例を模式的に示す図である。第２図は、
この発明の方法を実施する装置の一例を示す概略図であ
る。第３図は、実施例の方法によって得られた窒化ホウ
素膜等のＸ線光電子分光法による深さ方向のプロファイ
ルの一例を示す図である。第４図は、実施例の方法によ
って得られた窒化ホウ素膜のＸ線回折法によるスペクト
ルの一例を示す図である。第５図は、先行技術による場
合の基材表面付近の原子密度分布の一例を模式的に示す
図である。 ２……基材、８……中間層、10……窒化ホウ素膜、12…
…第３の元素。
Claims (1)
- 【請求項１】基材上に立方晶窒化ホウ素を含む窒化ホウ
素膜を形成する際に、基材と窒化ホウ素膜との界面付近
に、窒化ホウ素に加えて、Ti、Zr、Hf、SiおよびCrの内
から選ばれた第３の元素を１種以上含み、かつ当該第３
の元素の原子密度が基材から離れるにつれて連続的に零
まで減少している中間層を介在させることを特徴とする
窒化ホウ素膜の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61164300A JPH0811822B2 (ja) | 1986-07-12 | 1986-07-12 | 窒化ホウ素膜の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61164300A JPH0811822B2 (ja) | 1986-07-12 | 1986-07-12 | 窒化ホウ素膜の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6320446A JPS6320446A (ja) | 1988-01-28 |
| JPH0811822B2 true JPH0811822B2 (ja) | 1996-02-07 |
Family
ID=15790498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61164300A Expired - Fee Related JPH0811822B2 (ja) | 1986-07-12 | 1986-07-12 | 窒化ホウ素膜の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0811822B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63239103A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-05 | Ulvac Corp | 立方晶窒化硼素被覆体およびその製造法 |
| JPH0663093B2 (ja) * | 1988-09-16 | 1994-08-17 | 信越化学工業株式会社 | 熱内部応力緩和異方性蒸着成形体の製造方法 |
| JP2822051B2 (ja) * | 1989-03-31 | 1998-11-05 | リグナイト株式会社 | 電磁波シールド材料 |
| DE10360482B4 (de) | 2002-12-27 | 2014-07-31 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel Co., Ltd.) | Harter Überzug mit hervorragender Haftung |
| KR20210031908A (ko) * | 2018-07-10 | 2021-03-23 | 넥스트 바이오메트릭스 그룹 에이에스에이 | 전자 장치용 열전도성 및 보호성 코팅 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61194171A (ja) * | 1985-02-25 | 1986-08-28 | Natl Res Inst For Metals | 基板上に形成させたＭｏＢＮ膜の表面に窒化ボロンを析出させた積層材料の製造方法 |
-
1986
- 1986-07-12 JP JP61164300A patent/JPH0811822B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61194171A (ja) * | 1985-02-25 | 1986-08-28 | Natl Res Inst For Metals | 基板上に形成させたＭｏＢＮ膜の表面に窒化ボロンを析出させた積層材料の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6320446A (ja) | 1988-01-28 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |