JPS61194171A - 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 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はＭｏＢＮ膜の表面に窒化ボロンを析出させた金
属・セラミック積層材料の製造方法に関する。

更に詳しくはＢＮ膜によりＭＯの高温における耐酸化性
を高め、ガスの吸着性を少なくした材料、またＢＮの絶
縁膜を持つ機能的性質を有する材料として有用な積層材
料の製造方法に関する。

従来技術 一般に金属・セラミック積層材料はセラミックを保護膜
として内部金属を保護し、また、セラミック層自体に機
能上の役割を持たせた電子素子等に利用される。

これらの材料においては金属とセラミックの界面での密
着性が良好であること、また電子素子等に利用する場合
は更に膜の一様性、膜厚の制御性が要求される。Ｌ７か
し、セラミックの融点は金属の融点に比べて高いこと（
窒化ボロンの融点は３０００ｒ）、金属の表面が反応性
に富むとして、金属の表面を化学的気相蒸着法によって
セラミックを被覆する方法は知られている。

しかし、この方法で窒化はう素セラミック被覆を行うと
、膜に不純物が含有し、またＢＮの融点が高いため、金
属材料を１０００〜２０００Ｃと言う非常に高い温度に
加熱しなければならず、しかもその操作も面倒である欠
点があった。そのほか、物理的方法として、真空蒸着法
、イオンプレー型インク法、スパッタ法によりセラミッ
クよると、膜が不均一で密着性も悪く、母材を加熱して
おく必要がある等の欠点があった。

本発明者らはこの欠点がなく、比較的低温で、且つ容易
ＫＢＮ膜で被覆する方法について研究の結果、本発明者
らの一人がさきにチタンを含まないオーステナイト系ス
テンレス鋼の成分ＫＮを０．１〜０．３％、Ｂを０．０
０５〜０．０２％、Ｃｅを０．００１〜０．１％（ただ
し、俤は重量係を示す。）を添加した合金を作り、これ
を真空中で７ｏｏｃ程度に加熱すると、合金内部から表
面にＢＮが析出して膜を形成し得ることを究明し得た。

（％願昭５８−１４４４１９号）しかし、この方法によ
ると、金属がチタンを含まないオーステナイト系ステン
レス鋼に限られ、また・セリウムを必須とする問題点が
あった。

発明の目的 本発明は前記問題点を解消しようとするものであり、そ
の目的はセリウムの添加を必要とせず、真空中での加熱
によりセラミックとなる成分（Ｂ、Ｎ）を合金内部から
表面に析出させてＢＮ＠を形成させることにより密着性
が優れ、かつ均一にセラミック鼻で被覆された金属・セ
ラの結果、モリブデン及び窒化ボロンをターゲットとし
て使用し、例えばモリブデンターゲット上に窒化ボロン
の小片を並べて、アルゴンガスｘ、ｙは原子係を表わす
、ｘ〉０、Ｙ＞Ｏ１ｘ＋ｙ（１００）の組成からなる膜
が得られ、Ｂ、Ｎを高濃度に含有させたものが容易に得
られること、及びこの生成膜を真空中で５００〜１００
０ｒｌＣ加熱すると、窒素、壷素が表面に拡散結合して
窒化ボロンを析出することを究明し得た。この知見に基
いて本発明を完成した。

本発明の要旨は、モリブデン及び窒化ボロン（ただし、
ｘ、ｙは前記と同じものを表わす）で示されるＭｏ　Ｂ
Ｎ膜を作り、これを真空中で５００〜１０００　Ｄ　Ｋ
加熱して表面に窒化ボロンを析ｔｂ　−ｓ　＜’Ｉｔ□
よ、よオ、や。８、ワ。７つよ窒化ボロンを析出させた
金属拳セラミック積層材料の製造方法に漬る。

本発明において高周波スパッタ法を使用するのは、絶縁
体である窒化はう素をターゲラ）セして使用するからで
ある。高周波スパッタ法はプラズマ生成のため、１０−
２〜１０２Ｐａのアルゴン雰囲気下で行う。得られるス
パッタ膜の組成のｘ、ｙはモリブデンターゲット上に並
べる窒化ボロンの面積比に比例して増加し、またアルボ
化させることができる。ｘ＋ｙの値は５，８くｘ＋Ｙく
４０であることが適当である。

基板としては例えば、モリブデン、サファイア、ガラス
、シリコン、石英が挙げられる。

得られたＭｏＢＮ膜を真空中（Ｍｏ　、　Ｂを酸化させ
ないため）で５００〜１０００Ｃで１分以上加熱すると
膜の表面に窒化ボロンが析出する。加熱温度が５ｏｏｃ
より低いと窒素・はう素が表面に拡散しないので５ｏｏ
ｃ以上であることが必要であることが必要である。

中における加熱温度及び加熱時間、真空度、不純物量等
によって変化する。これらの制御によって析出ＢＮ膜厚
を変化させることができる。

実施例 ＭＯの４インチ−ターゲット上に、５×５−の窒化ボロ
ンの小片を並べて、アルゴン５　Ｘ　１０　”ｔｏｒｒ
下で２０分間高周波スパｙ　ＩＩ＊　１５０　ｍＡ、　
１８０　Ｗ　）モリブデン基板上に製膜した。得られた
膜を５Ｘ１０−’ｔｏｒｒ以下の真空下で７５０〜９５
０Ｃで１時間加熱した。その結果は第１図に示す通りで
あった。析出するＢＮ膜厚は加熱前の膜中に含まれるＢ
Ｎの濃度によって大きく変化す石。厚いＢＮ膜を得るに
は、Ｂ＋Ｎが８〜１２原子係、２０〜４０原子係である
ことがよい。

ＢＮり膜厚は、スパッタ膜厚、スパッタガス（Ａｒ）れ
を適当に選択することによって制御し得る。得られた窒
化ボロンを表面に析出させ７ｈＭｏＢＮζ宵ツタ幅膜の
表面汚染度（付着した酸素と炭素の合計量、原子％）を
オージェ電子分光法で調ベア）糾果は下記表−１に示す
通りであった。

表−１ 表面に付着したＯとＣの合計ｆｉｌ（原子％）この結果
が示すように、高周波スパッタ後、大気中にさらしたも
のの表面は多量の酸素、炭素で覆われているが、加熱後
、窒化ボロンを析出させたものは、その量が数分の１に
減少することがわかる。

発明の効果 本発明の方法によると、　Ｍｏと窒化ボロンをターゲッ
トとして用い、基板上に高周波スパッタ法によってＭｏ
ＢＮ＠を形成するため、Ｂ、Ｎを高濃度に含有させたも
のが容易に得られ、これを加熱すものとなし得ると共Ｋ
、表面の窒化ボロンは非ガス吸着性であって、清浄面で
あるため、高真空装置等の材料として好適である。

更にまた、窒化ボロンの高絶縁の特性を利用した、種々
の素子を構成する材料、例えばＭＩＳ接合素子（金属−
絶縁体一半導体）やジョゼフソン素子（超電導体−絶縁
体−超電導体）等の材料としても優れたものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法における高周波スパッタ法によっ
て生成した膜を真空中で加熱した場合における加熱温度
と析出するＢＮ膜の厚さとの関係図である。 特許出願人　科学技術庁金属材料技術研究所長中用龍− 第１図 Ｏｔｏ　　　２０　　３０　　４０ ’１０（ｘ＋ｙ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 モリブデン及び窒化ボロンをターゲットとして使用し、
   高周波スパッタ法によって基板上に一般式 Ｍｏ＿１＿０＿０＿−＿（＿Ｘ＿＋＿Ｙ＿）Ｂ＿ＸＮ＿
   Ｙ（ただし、Ｘ＞０、Ｙ＞０、Ｘ＋Ｙ＜１００を表わす
   ）で示されるＭｏＢＮ膜を作り、これを真空中で５００
   〜１０００℃に加熱して表面に窒化ボロンを析出させた
   ことを特徴とするＭｏＢＮ膜の表面に窒化ボロンを析出
   させた金属・セラミック積層材料の製造方法。