JPS61201607A - 熱分解窒化ホウ素物品およびその製造方法 - Google Patents
熱分解窒化ホウ素物品およびその製造方法Info
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は均質な組織を有する熱分解窒化ホウ素物品（Ｐ
ＩＮ）及びその製造方法、たとえば化合物半導体育成用
ルツボ、分子線ビーム、エピタキシー等金属蒸発用ルツ
ボ、半導体育成用ボート、治具類、進行波管用サポート
ロンド、マイクロ波あるいは赤外線窓、電気絶縁部品等
のＰＩＩＮ物品及びその製造方法に関するものである。
ＩＮ）及びその製造方法、たとえば化合物半導体育成用
ルツボ、分子線ビーム、エピタキシー等金属蒸発用ルツ
ボ、半導体育成用ボート、治具類、進行波管用サポート
ロンド、マイクロ波あるいは赤外線窓、電気絶縁部品等
のＰＩＩＮ物品及びその製造方法に関するものである。
ＦＩＳＨは高純度・高品質の窒化ホウ素（ＢＮ）として
、半導体や特殊合金製造用のルツボをはじめとする巾広
い用途で用いられている工業材料である。
、半導体や特殊合金製造用のルツボをはじめとする巾広
い用途で用いられている工業材料である。
ＰＩＮは、たとえば米国特許第３，１５２，００６号明
細書中で開示されているように、三塩化ホウ素（Ｂα、
）のようなハロゲン化ホウ素とアンモニアを気体状原料
とし、温度１４５０〜２３００℃の圧力、ＩＴ 未
満〜５０Ｔ の条件下、ｏＲＲｏＲＲ 適当な基材の表面上にＢＮを析出させるいわゆる化学気
相蒸着法（ＣＶＤ法）によプ合成される。基材材料とＣ
ＶＤ条件を適切に選べば、析出したＰＢＨ膜を基材から
分離し、自立型のＰＢＮ物品を得ることができる。
細書中で開示されているように、三塩化ホウ素（Ｂα、
）のようなハロゲン化ホウ素とアンモニアを気体状原料
とし、温度１４５０〜２３００℃の圧力、ＩＴ 未
満〜５０Ｔ の条件下、ｏＲＲｏＲＲ 適当な基材の表面上にＢＮを析出させるいわゆる化学気
相蒸着法（ＣＶＤ法）によプ合成される。基材材料とＣ
ＶＤ条件を適切に選べば、析出したＰＢＨ膜を基材から
分離し、自立型のＰＢＮ物品を得ることができる。
ルツボやボートのように機械的強度が要求される自立型
ＰＢＮ物品は通常１８５０〜２１００℃の温度でＣＶＤ
法によシ作製される。このよ５Ｋして作製されたＰＢＮ
はＢＮの結晶化が進み、しかもその結晶の０面（（００
１）面）が基材表面と平行に高度に配向した層構造をし
ている。
ＰＢＮ物品は通常１８５０〜２１００℃の温度でＣＶＤ
法によシ作製される。このよ５Ｋして作製されたＰＢＮ
はＢＮの結晶化が進み、しかもその結晶の０面（（００
１）面）が基材表面と平行に高度に配向した層構造をし
ている。
このためＰＢＮ物品は基材表面と平行方向では高い機械
的強度を示す他、たとえばルツボとして用いる場合には
優れた耐食性、熱的安定性を示すなど、ＰＢＮ物品の性
能とその微構造の間には強い相関がある。
的強度を示す他、たとえばルツボとして用いる場合には
優れた耐食性、熱的安定性を示すなど、ＰＢＮ物品の性
能とその微構造の間には強い相関がある。
本発明者等は、従来から製造されているＰＢＮ物品では
、微構造中に不均質部分が高い密度で存在し、これがＰ
ＩＩＮ物品の本来の性能を低下させる原因となっている
ことを見出した。従来のＰＩＩＮ物品の断面を析出方向
に垂直な方向から電子顕微鏡写真で観察すると、ＰＢＨ
中に規則的な配向層構造をした部分（第１図）だけでな
く、層構造がわん曲し局所的に岨域不均−が生じている
部分（第２図）があることがわかった、なお第１図及び
第２図は電子顕微鏡写真の模式図である。このように層
構造のわん曲が起きている部分では、第２図に示すよう
に析出したＰＩＩＮの表面に小さい半球状の小突起１が
あられれ、またわん曲部の中心部を詳細に観察すると直
径５〜５０趣程度の球形をした核２が存在している０本
発明において、このようなＰＢＮ表面にあられれる門＃
≠手千半球状つ・突起をノジュールという、従来のｐＢ
Ｎ物品は、多数のノジュールを含んだ析出物の表面を機
械的に研摩加工して外観上平滑にしたもので、現在市販
されている各種ＰＢＮ製品の表面を観察すると、ノジュ
ールの痕跡が小さい円形状のスポットとして多数−めら
れる。
、微構造中に不均質部分が高い密度で存在し、これがＰ
ＩＩＮ物品の本来の性能を低下させる原因となっている
ことを見出した。従来のＰＩＩＮ物品の断面を析出方向
に垂直な方向から電子顕微鏡写真で観察すると、ＰＢＨ
中に規則的な配向層構造をした部分（第１図）だけでな
く、層構造がわん曲し局所的に岨域不均−が生じている
部分（第２図）があることがわかった、なお第１図及び
第２図は電子顕微鏡写真の模式図である。このように層
構造のわん曲が起きている部分では、第２図に示すよう
に析出したＰＩＩＮの表面に小さい半球状の小突起１が
あられれ、またわん曲部の中心部を詳細に観察すると直
径５〜５０趣程度の球形をした核２が存在している０本
発明において、このようなＰＢＮ表面にあられれる門＃
≠手千半球状つ・突起をノジュールという、従来のｐＢ
Ｎ物品は、多数のノジュールを含んだ析出物の表面を機
械的に研摩加工して外観上平滑にしたもので、現在市販
されている各種ＰＢＮ製品の表面を観察すると、ノジュ
ールの痕跡が小さい円形状のスポットとして多数−めら
れる。
ノジュールあるいはノジュール痕跡の存在は、ＰＢＮ物
品を用いて製造される材料の品質を低下させた。９、Ｐ
ＢＮ物品の機械的性質、耐熱衝撃性、あるいは繰シ返し
使用での寿命を低下させたシする大きな原因となってい
る。以下液体封止チョコラルスキー法（ＬＫＣ法）化合
物半導体単結晶育成用としてＰＢＮルツボを用いる場合
について説明する。ＰＢＮルツボは通常ルツボ形状をし
た黒鉛の基材外表面上に窒化ホウ素を析出させた後にＰ
ＢＨ膜（厚さ１■前後）を基材から取シ外丁ことで得ら
れる。このためルツボ内表面側にはノジュールの核があ
られれやすく、この中でＧ＆ム１等の半導体材料と封止
剤のＢ、 Ｏ，を溶かすと、はなはだしい場合には溶融
物中にノジュールの核が混入して結晶欠陥や不純物の原
因となる。また結晶育成を終え冷却後にルツボ内に固化
付着しているＢ、 Ｏ，を除去する際に、ノジュール核
がＢ１０．に付着してＰＩＮ本体から剥ぎ取られ、ルツ
ボ内面にピンホールを残した）、あるいはノジエール核
部分からＰＢＨの層剥離を起こしてルツボ寿命を著しく
低下させている。一方、ノジュール痕跡部は外側にわん
曲していた層構造を研摩して平滑にした部分であるため
、膚の積み宜なった断面が局所的に表面に現われる領域
となっている。ＰＢＮは層の積み重なシ方向に対しては
機械的強度が低く、層剥離を起こしやすいので、急熱急
冷が繰〕返される条件下ではノジュール痕跡からの層剥
離が起こ多やすく、また溶融物中に浸されて使用される
場合に溶融物が層間に浸透し層剥離を起こす原因ともな
っている。またマイクロ波の進行波管用サポートロッド
のようなｌ−角程度の極小断面でしかも数十側の長さの
角材物品の場合には、その大きさが０．１〜１禦程度で
あるノジュールの存在は、角材の機械強度を著しく低下
させる微構造上の不均質部分として作用している。
品を用いて製造される材料の品質を低下させた。９、Ｐ
ＢＮ物品の機械的性質、耐熱衝撃性、あるいは繰シ返し
使用での寿命を低下させたシする大きな原因となってい
る。以下液体封止チョコラルスキー法（ＬＫＣ法）化合
物半導体単結晶育成用としてＰＢＮルツボを用いる場合
について説明する。ＰＢＮルツボは通常ルツボ形状をし
た黒鉛の基材外表面上に窒化ホウ素を析出させた後にＰ
ＢＨ膜（厚さ１■前後）を基材から取シ外丁ことで得ら
れる。このためルツボ内表面側にはノジュールの核があ
られれやすく、この中でＧ＆ム１等の半導体材料と封止
剤のＢ、 Ｏ，を溶かすと、はなはだしい場合には溶融
物中にノジュールの核が混入して結晶欠陥や不純物の原
因となる。また結晶育成を終え冷却後にルツボ内に固化
付着しているＢ、 Ｏ，を除去する際に、ノジュール核
がＢ１０．に付着してＰＩＮ本体から剥ぎ取られ、ルツ
ボ内面にピンホールを残した）、あるいはノジエール核
部分からＰＢＨの層剥離を起こしてルツボ寿命を著しく
低下させている。一方、ノジュール痕跡部は外側にわん
曲していた層構造を研摩して平滑にした部分であるため
、膚の積み宜なった断面が局所的に表面に現われる領域
となっている。ＰＢＮは層の積み重なシ方向に対しては
機械的強度が低く、層剥離を起こしやすいので、急熱急
冷が繰〕返される条件下ではノジュール痕跡からの層剥
離が起こ多やすく、また溶融物中に浸されて使用される
場合に溶融物が層間に浸透し層剥離を起こす原因ともな
っている。またマイクロ波の進行波管用サポートロッド
のようなｌ−角程度の極小断面でしかも数十側の長さの
角材物品の場合には、その大きさが０．１〜１禦程度で
あるノジュールの存在は、角材の機械強度を著しく低下
させる微構造上の不均質部分として作用している。
本発明は従来の１’ｌＩＮ物品が有していたこのような
問題点を解決する目的でなされたものである。
問題点を解決する目的でなされたものである。
本発明者は前記の欠点を解決するためいろいろ研究を行
ったところ、均質な組織を有する熱分解窒化ホウ素物品
は、ＰＢＮ物品中のノジュールもしくはノジュール痕跡
の大きさとその存在密度に関係かあｆｉ、ＰＩＮ物品の
性能を著しく低下させるのはノジュールもしくはノジュ
ール痕跡はその大きさが１００μｍ以上のものであるこ
とを見出し、これらの存在密眞が低いＰｌｌＮが、高品
質、長寿命という性能を有するとの知見を得た。更に−
１たノジュールもしくはノジュール痕跡の数が少い場合
でも、それらが局所的に集中して存在すると好ましくな
いことも判明した。
ったところ、均質な組織を有する熱分解窒化ホウ素物品
は、ＰＢＮ物品中のノジュールもしくはノジュール痕跡
の大きさとその存在密度に関係かあｆｉ、ＰＩＮ物品の
性能を著しく低下させるのはノジュールもしくはノジュ
ール痕跡はその大きさが１００μｍ以上のものであるこ
とを見出し、これらの存在密眞が低いＰｌｌＮが、高品
質、長寿命という性能を有するとの知見を得た。更に−
１たノジュールもしくはノジュール痕跡の数が少い場合
でも、それらが局所的に集中して存在すると好ましくな
いことも判明した。
本発明はハはゲン化ホウ素とアンモニアを原料とし、化
学蒸着法によシ気相から析出された、厚さ０．３ ｖｍ
以上１０−以下の自立調熱分解窒化ホウ素物品であって
、直径１００μｍ以上の大きさを有するノジュールもし
くはノジュール（７４゜跡の存在密度が （１）物品表面全域の平均で０．５個／ａｉ以下で、か
つ （匂 物品表面のいかなる部分においても１３平方の領
域で２個／−以下 であることを特徴とする均質な組織を有する熱分解窒化
ホウ素物品（第１発明）であシ、またハロゲン化ホウ素
とアンモニアとを原料として１８５０〜２１００℃の温
度で黒鉛製反応室内で気相から窒化ホウ素を析出させる
熱分解窒化ホウ素の製法において、アンモニアガスもし
くはアンモニアガスとハロゲン化ホウ素ガスとの混合ガ
スを３００〜１８５０℃の温度で直接黙鉛と接触させな
いことを特徴とする熱分解窒化ホウ素物品の製造方法（
第２発明）である。
学蒸着法によシ気相から析出された、厚さ０．３ ｖｍ
以上１０−以下の自立調熱分解窒化ホウ素物品であって
、直径１００μｍ以上の大きさを有するノジュールもし
くはノジュール（７４゜跡の存在密度が （１）物品表面全域の平均で０．５個／ａｉ以下で、か
つ （匂 物品表面のいかなる部分においても１３平方の領
域で２個／−以下 であることを特徴とする均質な組織を有する熱分解窒化
ホウ素物品（第１発明）であシ、またハロゲン化ホウ素
とアンモニアとを原料として１８５０〜２１００℃の温
度で黒鉛製反応室内で気相から窒化ホウ素を析出させる
熱分解窒化ホウ素の製法において、アンモニアガスもし
くはアンモニアガスとハロゲン化ホウ素ガスとの混合ガ
スを３００〜１８５０℃の温度で直接黙鉛と接触させな
いことを特徴とする熱分解窒化ホウ素物品の製造方法（
第２発明）である。
ＰＩＩＮ物品におい１、直径１００μｍ以上のノジュー
ルもしくはノジュール痕跡の存在密度が物品表面全域の
平均で０．５個／−以上あると、組織の不均一部分の密
度が高（なシ、機械的性質の低下、耐熱衝撃性の低下を
招くので好ましくない、また、たとえ平均０．５個／−
未満の存在密度であっても、ノジュールもしくはノジュ
ール痕跡が局所的に集中して存在し、１ａ１１平方の領
域内に２個以上存在するよ５な部分があると、組織不均
一部が相互に作用し合って微少剥離が一気に拡大しやす
くなる等の問題を発生する。
ルもしくはノジュール痕跡の存在密度が物品表面全域の
平均で０．５個／−以上あると、組織の不均一部分の密
度が高（なシ、機械的性質の低下、耐熱衝撃性の低下を
招くので好ましくない、また、たとえ平均０．５個／−
未満の存在密度であっても、ノジュールもしくはノジュ
ール痕跡が局所的に集中して存在し、１ａ１１平方の領
域内に２個以上存在するよ５な部分があると、組織不均
一部が相互に作用し合って微少剥離が一気に拡大しやす
くなる等の問題を発生する。
ノジュールもしくはノジュール痕跡の大きさはそれぞれ
、析出表面から突出した半球状部分の直径もしくは研摩
後の物品表面に残る小円形の痕跡の直径として定義され
る。ノジュール痕跡部はその部分だけＢＨの眉間が表面
に現われるため色調が他の部分と異なるので目視によっ
ても検知できる他、よｐ確実には、太陽光やスポットラ
イト光を透過させて斑点もしくはじみとして明瞭に浮か
び上がらせることで観察できるので、スケール付きの低
倍率顕微鏡などＫよりその直径測定が可能である。
、析出表面から突出した半球状部分の直径もしくは研摩
後の物品表面に残る小円形の痕跡の直径として定義され
る。ノジュール痕跡部はその部分だけＢＨの眉間が表面
に現われるため色調が他の部分と異なるので目視によっ
ても検知できる他、よｐ確実には、太陽光やスポットラ
イト光を透過させて斑点もしくはじみとして明瞭に浮か
び上がらせることで観察できるので、スケール付きの低
倍率顕微鏡などＫよりその直径測定が可能である。
ノジュールもしくはノジュール痕跡の直径は、その核の
大きさと、核から析出表面までの距離（深さ）とに依存
し、核が大きい程、また核が深く存在する程、大きいノ
ジューが析出表面に現われる。ｉ’ＢＮ物品の膜厚が０
．３簿未満の場合には、ノジュールが大きく成長するの
に充分な核の深さがなく、ノジュールやノジュール痕跡
による性能低下が少い、またＰＢＮ物品の膜厚が１０■
を越えると、膜の内ＢＥ力が物品の機械的性質に著しく
影響するようＫなる。このため、本発明のＰＩＩＮ物品
はその厚さが０．３〜ｌＯ−以下の場合にその効果が著
しい。
大きさと、核から析出表面までの距離（深さ）とに依存
し、核が大きい程、また核が深く存在する程、大きいノ
ジューが析出表面に現われる。ｉ’ＢＮ物品の膜厚が０
．３簿未満の場合には、ノジュールが大きく成長するの
に充分な核の深さがなく、ノジュールやノジュール痕跡
による性能低下が少い、またＰＢＮ物品の膜厚が１０■
を越えると、膜の内ＢＥ力が物品の機械的性質に著しく
影響するようＫなる。このため、本発明のＰＩＩＮ物品
はその厚さが０．３〜ｌＯ−以下の場合にその効果が著
しい。
次に本発明の製造方法について説明する。ハロゲン化ホ
ウ素とアンモニアとを原料として、１８５０〜２１００
℃の温度にて、黒鉛製反応室内で気相からＢＮを析出さ
せる際に原料のアンモニアガスもしくはアンモニアガス
とハロゲン化ホウ素ガスの混合物が、３００〜１８５０
℃の温度で直接黒鉛と接触しないようにするととＫよシ
、前記ノジュールの発生を著しく低減させ、Ｐ！ＩＮ物
品の性能を改善することができる。
ウ素とアンモニアとを原料として、１８５０〜２１００
℃の温度にて、黒鉛製反応室内で気相からＢＮを析出さ
せる際に原料のアンモニアガスもしくはアンモニアガス
とハロゲン化ホウ素ガスの混合物が、３００〜１８５０
℃の温度で直接黒鉛と接触しないようにするととＫよシ
、前記ノジュールの発生を著しく低減させ、Ｐ！ＩＮ物
品の性能を改善することができる。
機械的強度が高い結晶質のＰＡＩＮ物品は、通常５０Ｔ
以下の圧力、１８５０〜２１００ＲＲ ℃の温度で作製されるが、この時用いられる反応室の材
質は、耐熱性、製品ＰＢＮ中への不純物混入防止の点か
ら黒鉛が一般的に用いられている。製品ＰＢ１１１をそ
の表面に析出させる黒鉛製基材をその内部に設置した黒
鉛製反応室は、真空高温炉内にセットされ、更に原料ガ
スを導入するための管が反応室に接続され、炉外から所
定量のガスが反応室内に導入されるようになっている０
本発明者等は、このような炉内各部の構造、材質や、温
度、圧力、原料ガス組成などの様々な組合わせの場合に
ついて、生成するＰＩＩＮの性質、特にノジュールの発
生状況を調べた。その結果、原料ガスのうち、特にアン
モニアガスもしくはアンモニアガスとハロゲン化ホウ素
ガスの混合物が反応室に導入される前の低温部の温度３
００〜１８５０℃の範囲で黒鉛と直接に触れるような場
合に、特に著しいノジュールの発生が起こることを見出
した。この場合に何故ノジュールが特に発生しやすいの
かは１明かではないが、低温部でアンモニアガスと黒鉛
が反応して微量メタンガスを発生し、このメタンガスが
反応室内で熱分解してカーボンの微粒子を発生し、この
上ＫＰＢＮが析出してできる微粒子がノジュールの核と
してＰＢＮ膜中に取）込まれることがその原因となって
いるのではないかと推測される。なお、温度３００℃未
満の領域でアンモニアガスと黒鉛の接触が起っても、お
そらく反応速度が遅いためと考えられるが、ノジュール
の発生には殆んど影響しない。
以下の圧力、１８５０〜２１００ＲＲ ℃の温度で作製されるが、この時用いられる反応室の材
質は、耐熱性、製品ＰＢＮ中への不純物混入防止の点か
ら黒鉛が一般的に用いられている。製品ＰＢ１１１をそ
の表面に析出させる黒鉛製基材をその内部に設置した黒
鉛製反応室は、真空高温炉内にセットされ、更に原料ガ
スを導入するための管が反応室に接続され、炉外から所
定量のガスが反応室内に導入されるようになっている０
本発明者等は、このような炉内各部の構造、材質や、温
度、圧力、原料ガス組成などの様々な組合わせの場合に
ついて、生成するＰＩＩＮの性質、特にノジュールの発
生状況を調べた。その結果、原料ガスのうち、特にアン
モニアガスもしくはアンモニアガスとハロゲン化ホウ素
ガスの混合物が反応室に導入される前の低温部の温度３
００〜１８５０℃の範囲で黒鉛と直接に触れるような場
合に、特に著しいノジュールの発生が起こることを見出
した。この場合に何故ノジュールが特に発生しやすいの
かは１明かではないが、低温部でアンモニアガスと黒鉛
が反応して微量メタンガスを発生し、このメタンガスが
反応室内で熱分解してカーボンの微粒子を発生し、この
上ＫＰＢＮが析出してできる微粒子がノジュールの核と
してＰＢＮ膜中に取）込まれることがその原因となって
いるのではないかと推測される。なお、温度３００℃未
満の領域でアンモニアガスと黒鉛の接触が起っても、お
そらく反応速度が遅いためと考えられるが、ノジュール
の発生には殆んど影響しない。
本発明を実施する方法としては、アンモニアガスもしく
はアンモニアガスと／Ｓロゲン化ホウ素ガスの予備混合
物を反応室内に導入するための管（以下、原料導入管と
いう）を、黒鉛以外の材料によって構成すれはよい、そ
の具体例としては高純度アル５す等の耐火物、ホットプ
レス成型によるＢＮ％また高価であるがＰＩＩＮ自身な
どがあげられる。さらに、簡便かつ効果的には黒鉛にて
原料導入管を作製し、それがアンモニアもしくはアンモ
ニアガスとハロゲン化ホウ素ガスの予備混合物と接触し
うる部分を予めＰＢＮ被覆によシ保護する方法がある。
はアンモニアガスと／Ｓロゲン化ホウ素ガスの予備混合
物を反応室内に導入するための管（以下、原料導入管と
いう）を、黒鉛以外の材料によって構成すれはよい、そ
の具体例としては高純度アル５す等の耐火物、ホットプ
レス成型によるＢＮ％また高価であるがＰＩＩＮ自身な
どがあげられる。さらに、簡便かつ効果的には黒鉛にて
原料導入管を作製し、それがアンモニアもしくはアンモ
ニアガスとハロゲン化ホウ素ガスの予備混合物と接触し
うる部分を予めＰＢＮ被覆によシ保護する方法がある。
この方法によれば、好適なガスの流れを形成しうるよ５
な複雑形状の原料導入管でも容易に作ることができ、さ
らには、原料供給管からＰＡＩＮ物品への不純物混入を
ほぼ完全に防止できるという利点もある。
な複雑形状の原料導入管でも容易に作ることができ、さ
らには、原料供給管からＰＡＩＮ物品への不純物混入を
ほぼ完全に防止できるという利点もある。
本発明のこの製造方法によって得られるＰＢＮ物品は、
従来のものよシも著しくノジュール発生が抑制された、
均質な組織を有するものである。直径１００−以上の大
きさを有するノジュールもしくは表面加工をした後の物
品にあってはノジュール痕跡の存在密度が、１）物品表
面全域の平均でＯ，Ｓ＠／−以下で、かつＩＩ）物品表
面のいかなる部分においても１０平方の領域で２個／−
以下の厚さ０．３〜１０ｍｍの自立ｆｉ ＩＩ Ｂ Ｎ
物品である。即ち、ノジュールの存在密度が低い（数が
少い）だけでなく、少−・ながらもノジュールが存在す
る場合でもそれらが部分的に局在することがない物品が
得られる。
従来のものよシも著しくノジュール発生が抑制された、
均質な組織を有するものである。直径１００−以上の大
きさを有するノジュールもしくは表面加工をした後の物
品にあってはノジュール痕跡の存在密度が、１）物品表
面全域の平均でＯ，Ｓ＠／−以下で、かつＩＩ）物品表
面のいかなる部分においても１０平方の領域で２個／−
以下の厚さ０．３〜１０ｍｍの自立ｆｉ ＩＩ Ｂ Ｎ
物品である。即ち、ノジュールの存在密度が低い（数が
少い）だけでなく、少−・ながらもノジュールが存在す
る場合でもそれらが部分的に局在することがない物品が
得られる。
実施例 工
１０３巾×６０国長Ｘ１３犀の黒鉛板６枚を使い、直径
３０ａ＋の黒鉛板（底板）の上面に六角形状反応室を形
成した。底板の中央にはガス導入のだめの孔をあけ、原
料ガス導入管として予めＰＩＩＮ被覆した黒鉛の管２本
を同軸になるように接続した。六角形状体上端から直径
９６■、長さ１１０■のルツボ型の黒鉛基材を吊シ下げ
、反応基全体を抵抗加熱方式の真空炉内に装入した。炉
を１ｃｆ′Ｔ、ＲＲｌで排気した後１８７５℃の温度ま
で加熱した。その時原料ガス導入管の温度は反応炉入口
で２００℃、黒鉛反応室入口で１８５０℃であった。”
”ｏＲＲの圧力下、窒素ガスで稀釈した三塩化ホウ素
とアンモニアを導入し、所定時間蒸着後冷却し、生成し
たＰＩＩＮを無鉛基材から取り外し、肉厚１ｍｍのＰＩ
ＩＮルツボな得た。ルツボ上端約２０鱈を切断除去して
、４インチ径ＰＩＩＮルツボとした。このものはルツボ
側面にはノジュールは全く認められず、底面にほぼ平均
的に分散した５個の直径約５００細のノジュールが存在
していた。ノジュールの存在密度は０．０１４ ｇＶｃ
ｄで、また１５１平方の領域内に２個以上のノジュール
が存在することはなかった１表面のノジュールを研摩し
て平滑表面のルツボを得た。
３０ａ＋の黒鉛板（底板）の上面に六角形状反応室を形
成した。底板の中央にはガス導入のだめの孔をあけ、原
料ガス導入管として予めＰＩＩＮ被覆した黒鉛の管２本
を同軸になるように接続した。六角形状体上端から直径
９６■、長さ１１０■のルツボ型の黒鉛基材を吊シ下げ
、反応基全体を抵抗加熱方式の真空炉内に装入した。炉
を１ｃｆ′Ｔ、ＲＲｌで排気した後１８７５℃の温度ま
で加熱した。その時原料ガス導入管の温度は反応炉入口
で２００℃、黒鉛反応室入口で１８５０℃であった。”
”ｏＲＲの圧力下、窒素ガスで稀釈した三塩化ホウ素
とアンモニアを導入し、所定時間蒸着後冷却し、生成し
たＰＩＩＮを無鉛基材から取り外し、肉厚１ｍｍのＰＩ
ＩＮルツボな得た。ルツボ上端約２０鱈を切断除去して
、４インチ径ＰＩＩＮルツボとした。このものはルツボ
側面にはノジュールは全く認められず、底面にほぼ平均
的に分散した５個の直径約５００細のノジュールが存在
していた。ノジュールの存在密度は０．０１４ ｇＶｃ
ｄで、また１５１平方の領域内に２個以上のノジュール
が存在することはなかった１表面のノジュールを研摩し
て平滑表面のルツボを得た。
比較のため、原料ガス導入管をＰＢＮ被覆していない黒
鉛とした以外は、実施例と全く同じ方法によｊ）ＰＢＮ
ルツボ（比較品）を作製した。
鉛とした以外は、実施例と全く同じ方法によｊ）ＰＢＮ
ルツボ（比較品）を作製した。
このものＫは底面に２３５個、側面に４６個の直径１０
０μｍ以上のノジュールが発生していた。即ち、ノジュ
ールの存在密度は約０．８ルーであシ、また１ａ１１平
方の領域内での最高ノジュール密度は１３個／−であっ
た。
０μｍ以上のノジュールが発生していた。即ち、ノジュ
ールの存在密度は約０．８ルーであシ、また１ａ１１平
方の領域内での最高ノジュール密度は１３個／−であっ
た。
この２つのＰＡＩＮルツボについて、Ｌ］ＣＣ法ＧａＡ
ｓ単結晶考成を想定した寿命テストを行った。即ち、ま
ずルツボ内で２０ｏｆの３．０．をアルゴン雰凹気中温
度１３００℃で融解し、室温まで冷却する。ルツボ内壁
にはＢ、 Ｏ，が固着しているので、全体をメタノール
中につけ、超音波をかけてＢ１０１ とＰＢＮ固着界
面にメタノールを浸透させ、固着している殆んどの部分
を分離し、残っているＢｍ Ｏ，塊を取りはずす。この
サイクルを繰〕返し、毎回ごとのルツボの消耗状態を調
べた。上記メタノール処理によっても完全に分離できな
いＰＢＮと”ｔ Ｏ，の固着部分は殆んど全ての場合に
存在し、このためＢ１ ｏ。
ｓ単結晶考成を想定した寿命テストを行った。即ち、ま
ずルツボ内で２０ｏｆの３．０．をアルゴン雰凹気中温
度１３００℃で融解し、室温まで冷却する。ルツボ内壁
にはＢ、 Ｏ，が固着しているので、全体をメタノール
中につけ、超音波をかけてＢ１０１ とＰＢＮ固着界
面にメタノールを浸透させ、固着している殆んどの部分
を分離し、残っているＢｍ Ｏ，塊を取りはずす。この
サイクルを繰〕返し、毎回ごとのルツボの消耗状態を調
べた。上記メタノール処理によっても完全に分離できな
いＰＢＮと”ｔ Ｏ，の固着部分は殆んど全ての場合に
存在し、このためＢ１ ｏ。
塊除去時にＰＢＮルツボの内壁層が少しずつ剥離する。
このよ５な剥離は比較例のルツボの場合には、ノジュー
ルの局在領域を中心として発生し、しかも−回ごとの剥
離厚さ、面積が大きいため、１３回目でルツボ底部に穴
があいた。
ルの局在領域を中心として発生し、しかも−回ごとの剥
離厚さ、面積が大きいため、１３回目でルツボ底部に穴
があいた。
一方、実施例のルツボでは、メタノール処理後も固着し
た１１０部分の面積、数ともに少く、ＰＢＮルツボ内壁
層の剥離が全く起きない場合もある他、剥離が発生する
場合も、その剥離厚さ、面積が小さいので、１回ごとの
損傷量が少く、３０回目を終えた後もルツボとして使用
することが可能であった。
た１１０部分の面積、数ともに少く、ＰＢＮルツボ内壁
層の剥離が全く起きない場合もある他、剥離が発生する
場合も、その剥離厚さ、面積が小さいので、１回ごとの
損傷量が少く、３０回目を終えた後もルツボとして使用
することが可能であった。
実施例 ２
実施例１と同一の方法で、黒鉛板を基材として１２．７
ｍＸ ２５４ｍＸ １．６５ｍ厚１７）ＰＩＩＮ板を作
製した。このＰＩＮ板上には直径約３００μｍの３ケの
ノジュールが発生していたが、これらのノジュールは互
いに３ｍ以上離れた位置に分散してお９、またその存在
密度は０．１１ｃｄ以下であった。この板から０．５−
巾のダイヤモンド刃によって１．６５＠ＩＩＸ １．６
５■ｘ２５４■のＰＡＩＮ角材６本を切シ出した。各々
の角材を２２０−のスパンで支え、その中央部でＰＢＮ
層の積層方向に２０ｍの変位を与えたが、破損した角材
はなかった。
ｍＸ ２５４ｍＸ １．６５ｍ厚１７）ＰＩＩＮ板を作
製した。このＰＩＮ板上には直径約３００μｍの３ケの
ノジュールが発生していたが、これらのノジュールは互
いに３ｍ以上離れた位置に分散してお９、またその存在
密度は０．１１ｃｄ以下であった。この板から０．５−
巾のダイヤモンド刃によって１．６５＠ＩＩＸ １．６
５■ｘ２５４■のＰＡＩＮ角材６本を切シ出した。各々
の角材を２２０−のスパンで支え、その中央部でＰＢＮ
層の積層方向に２０ｍの変位を与えたが、破損した角材
はなかった。
比較のため、市販の同一寸法のＰＢＮ板（比較例２）を
入手した。このものＫは直径１００μｍ以上のノジュー
ル痕跡２１個が昭められ、存在密度０．６５個／ａＩｉ
であった。この板よシ同様にして１．６５■Ｘ １．６
５■Ｘ２５４簡のＰＢＮ角材６本を切ル出し、上記のよ
うＫｌ、’Ｃ変位を与える試験を行ったところ、２本の
角材が破損した。破損した試料を顕微境観察したところ
、いずれもノジュール部が破損した箇所にあられれてお
シ、ノジュールが破損厘因となっていることが分った。
入手した。このものＫは直径１００μｍ以上のノジュー
ル痕跡２１個が昭められ、存在密度０．６５個／ａＩｉ
であった。この板よシ同様にして１．６５■Ｘ １．６
５■Ｘ２５４簡のＰＢＮ角材６本を切ル出し、上記のよ
うＫｌ、’Ｃ変位を与える試験を行ったところ、２本の
角材が破損した。破損した試料を顕微境観察したところ
、いずれもノジュール部が破損した箇所にあられれてお
シ、ノジュールが破損厘因となっていることが分った。
〔発明の効果〕
（１）本発明は上述のよ５に組織の均質性を改善したＰ
ＢＮ物品であシ、機械的性質や耐熱衝撃性が改善される
。
ＢＮ物品であシ、機械的性質や耐熱衝撃性が改善される
。
（２） 化合物半導体育成用ルツボ、金属蒸発用ルツ
ボなどの用途においては溶融物中への不純物や異物混入
がなくなる他、ルツボの繰り返し寿命が長くなる。
ボなどの用途においては溶融物中への不純物や異物混入
がなくなる他、ルツボの繰り返し寿命が長くなる。
（３） 半導体育成用ボートや治具類などの用途では
特に耐熱衝撃性の改善によシ寿命が延長される。
特に耐熱衝撃性の改善によシ寿命が延長される。
（４） 進行波管用サポートロンドにおい【は、強度
の向上と安定化、及び加工時の製品歩留が向上する。
の向上と安定化、及び加工時の製品歩留が向上する。
（５） 電気絶縁部品として用いる場合には従来より
も均質であるので、絶縁破壊を起こす不均買部がなく、
耐絶縁性が同上する。
も均質であるので、絶縁破壊を起こす不均買部がなく、
耐絶縁性が同上する。
図面は従来例の熱分肩菫化ｆＭ紫物品の断面を説明する
模式図であって、第１図は規則的な配向層構造をした部
分、第２図は層構造がわん曲し局所的に組織不均一が生
じている部分を示す。
模式図であって、第１図は規則的な配向層構造をした部
分、第２図は層構造がわん曲し局所的に組織不均一が生
じている部分を示す。
Claims (2)
- （１）ハロゲン化ホウ素とアンモニアを原料とし、化学
蒸着法により気相から析出された厚さ０．３ｍｍ以上１
０ｍｍ以下の自立量熱分解窒化ホウ素物品であつて、直
径１００μｍ以上の大きさを有するノジユールもしくは
、ノジユール痕跡の存在密度が （１）物品表面全域の平均で０．５個／ｃｍ＾３以下で
、かつ - （２）物品表面のいかなる部分においても１ｃｍ平方の
領域で２個／ｃｍ＾２以下 であることを特徴とする均質な組織を有する熱分解窒化
ホウ素物品。 （２）ハロゲン化ホウ素とアンモニアとを原料として１
８５０〜２１００℃の温度で黒鉛製反応室内で気相から
窒化ホウ素を析出させる熱分解窒化ホウ素の製法におい
て、アンモニアガスもしくはアンモニアガスとハロゲン
化ホウ素ガスとの混合ガスを３００〜１８５０℃の温度
で直接黒鉛と接触させないことを特徴とする熱分解窒化
ホウ素物品の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60039532A JPS61201607A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 熱分解窒化ホウ素物品およびその製造方法 |
| US06/831,247 US4690841A (en) | 1985-02-28 | 1986-02-19 | Pyrolytic boron nitride article |
| DE8686102536T DE3666800D1 (en) | 1985-02-28 | 1986-02-27 | Pyrolytic boron nitride article and method for producing the same |
| EP86102536A EP0193192B1 (en) | 1985-02-28 | 1986-02-27 | pyrolytic boron nitride article and method for producing the same |
| US07/042,148 US4849146A (en) | 1985-02-28 | 1987-04-24 | Method for producing pyrolytic boron nitride article |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60039532A JPS61201607A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 熱分解窒化ホウ素物品およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61201607A true JPS61201607A (ja) | 1986-09-06 |
| JPH0456765B2 JPH0456765B2 (ja) | 1992-09-09 |
Family
ID=12555653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60039532A Granted JPS61201607A (ja) | 1985-02-28 | 1985-02-28 | 熱分解窒化ホウ素物品およびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US4690841A (ja) |
| EP (1) | EP0193192B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61201607A (ja) |
| DE (1) | DE3666800D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH07151011A (ja) * | 1994-09-02 | 1995-06-13 | Hitachi Ltd | 自動車における負荷分担制御方法 |
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| DE3841326A1 (de) * | 1988-12-08 | 1990-06-13 | Umbert Schulz | Schutzgasduese fuer einen schutzgasschweissbrenner mit einer auf dem stromkontaktrohr vorgesehenen isolierhuelse |
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