JPS63109170A - ＳｉＣ被膜を有する部材及びＳｉＣ被膜の形成方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はＳｉＣ被膜を有する部材及びＳｉＣ被膜の形成
方法に係り、特にポリシリコン基材とＳｉＣ被膜との接
着性を改良したＳｉＣ被膜を有する部材及びＳｉＣ被膜
の形成方法に関する。

［従来の技術］ 近年、高温高強度材料として、窒化珪素、炭化珪素、サ
イアロン等の非酸化物セラミックス、あ゛るいは酸化ア
ルミニウム、酸化ジルコニウム等、いわゆるニューセラ
ミックスが急速にクローズアップされ、多くの研究や開
発がなされている。

これらセラミックスのうち、炭化珪素（以下「ＳｉＣ」
と略記する。）は、 ■　軽い材料である。

■　常温から高温まで機械的強度が高く安定している。

■　熱膨張が小さく熱伝導性が良いため耐スポーリング
性に優れる。

■　耐食性が極めて大きい。

■　硬度が高く、耐摩耗性に優れる。

■　導電性があり電気素子としても使用できる。

などの特徴を有し、極めて重要な工業材料としてン主目
されている。

とりわけ、ＣＶＤ法等の気相法によって製造されるＳｉ
Ｃは、緻密で高純度であることから、これらの特性が著
しく高いため、気相法ＳｉＣ膜で被覆することにより、
各種部材の特性を改良する方法が従来より提案されてい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、基材表面に気相法により高純度ＳｉＣ被
膜を形成した場合、基材と膜との熱膨張係数の差が大き
い場合には、膜剥離や亀裂発生の問題がある。

このため、従来においては、ＳｉＣ被膜を形成すること
のできる材料は、等方性炭素が焼結ＳｉＣに限られてお
り、例えば半導体拡散炉に用いられている既存のポリシ
リコン製ウェハーボート等に、剥離や亀裂の問題なく、
ＳｉＣ被膜を形成することはできなかった。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、ポリシリコン製つエノ＼−ボート等の基材表
面に、ＳｉＣ被膜を形成した場合に起こる膜剥離や亀裂
発生の問題を解決するものであって、 ポリシリコン基材上にＳｉＣとＳｉとを含む被膜が形成
された部材であって、ポリシリコン基材表面から離隔す
るに従って該被膜中のＳｉＣ含有量が高められ、被膜表
面はＳｉＣのみからなることを特徴とするＳｉＣ被膜を
有する部材、及び ポリシリコン基材上に珪素原料ガスと炭素原料ガスとを
流してＳｉＣを析出させるに際し、初期には珪素原料ガ
スのみもしくは少量の炭素原料ガスを含む珪素原料ガス
を流してＳｉのみ又は少量のＳｉＣを含むＳｉ層を析出
させ、その後順次炭素原料ガスの割合を増加させてＳｉ
Ｃの析出割合を増加させ、終期にはＳｉＣのみを析出さ
せることを特徴とするＳｉＣ被膜の形成方法、を要旨と
するものである。

［作用コ 本発明の部材のＳｉＣ被膜は、ＳｉＣとＳｉとを含み、
ポリシリコン基材表面から離隔するに従って該被膜中の
ＳｉＣ含有量が高められ、被膜表面はＳｉＣのみからな
るものであるため、表面は高特性のＳｉＣであるが、ポ
リシリコン基材はＳｉＣと直接接触せずＳＬ或はＳｉ及
び少量のＳｉＣよりなる複合層゛と接触する。このため
、ポリシリコン基材と被膜との間の熱膨張係数の差は小
さいものとなる。そして、被膜の熱膨張率は、ポリシリ
コン基材接触面側から、その厚さ方向に次第にＳｉＣの
熱膨張率に近ずくため、熱膨張係数の差に起因する膜剥
離や亀裂発生の問題が解消される。

しかして、このようにＳｉＣ含有率が厚さ方向で変化す
るＳｉＣとＳＬとを含む被膜は、本発明の方法に従って
、ポリシリコン基材上に珪素原料ガスと炭素原料ガスと
を流してＳｉＣを析出させるに際し、初期には珪素原料
ガスのみもしくは少量の炭素原料ガスを含む珪素原料ガ
スを流してＳｉのみ又は少量のＳｉＣを含むＳｉ層を析
出させ、その後順次炭素原料ガスの割合を増加させてＳ
ｉ、Ｃの析出割合を増加させ終期にはＳｉＣのみを析出
させることにより容易に形成される。このような気相法
によれば、ＳｉとＳｉＣが極めて均一に分散した層を析
出させることが可能であるので、被膜内部のＳ　ｉ−Ｓ
　ｉ　Ｃ複合層の形成に有利である。

［実施例］ 以下に図面を参照して本発明の実ＤｆＥ例を詳細に説明
する。

第１図は本発明の実施例に係るＳｉＣ被膜を有する部材
の部分断面図である。図示の如く、本発明のＳｉＣ被膜
を有する部材は、ポリシリコン基材１上にＳｉＣとＳｉ
とを含む被膜２が形成された部材であって、ポリシリコ
ン基材表面から離隔するに従って該被膜中のＳｉＣ含有
量が高められ、被膜表面はＳｉＣのみからなるものであ
る。

即ち、本発明に係る被膜２は、その厚さｄＯに対する被
膜中のある点のポリシリコン基材１からの距１１１ｉｄ
の比、即ち、ｄ　／　ｄ　ｏが１に近ずくに従りて、被
膜中のＳｉＣ含有比（モル％）が１００に近ずき、最終
的にＳｆＣの被膜表面を提供するものである。

このＳｉＣ含有比のｄ／ｄｏに対する増加割合には特に
制限はなく、第２図■の如く、比例的に増加するもの、
あるいは■、■のような増加曲線をたどるものであって
も良い。

また、被膜２のポリシリコン基材１と接触する面、即ち
、ｄ／ｄｏ＝ｏの部分における層は、Ｓｉｊ＄Ｌ独層で
あっても、少量のＳｉＣを含むＳｉとＳｉＣとの複合層
であっても良い。更に、被膜２の表面のＳｉＣよりなる
層は、ある程度の厚みを有するものであっても良い。従
って、第３図■〜■に示すようなｄ／ｄｏに対するＳｉ
Ｃ含有比の増加直線あるいはこれに類似した増加の曲線
をたどるものであっても良い。

このような本発明に係るｓｉｃＭＨは、本発明の方法に
従って、ポリシリコン基材上に珪素原料ガスと炭素原料
ガスとを流してＳｉＣを析出させるに際し、初期には珪
素原料ガスのみもしくは少量の炭素原料ガスを含む珪素
原料ガスを流してＳｉのみ又は少量のＳｉＣを含むＳｉ
層を析出させ、その後順次炭素原料ガスの割合を増加さ
せてＳｉＣの析出割合を増加させ、終期にはＳｉＣのみ
を析出させることにより、容易かつ効率的に形成するこ
とができる。

例えば、ポリシリコン基材の少なくとも被膜形成部をＣ
ＶＤ反応温度域、例えば１０５０〜１２５０℃に加熱し
、ＣＶＤ原料ガスとして初期にＨ２／　Ｓ　ｉ　Ｃ１４
を流し、 ５ｉＣｆ＋＋２Ｈ２→Ｓ　ｉ　＋４ＨＣＪＺの反応によ
りＳｉ層を所望の厚さに形成し、次にこの原料ガスにＣ
２Ｈδを混入してゆき、順次Ｃ３Ｈ８の割合を増し、Ｓ
ｉＣ含有率が次第に増加するＳｉとＳｉＣとの複合層を
所望の厚さに形成し、最終的にガス組成をＳ　ｉ　Ｃｆ
Ｌ４／Ｃ３Ｈａとして所望厚さのＳｉＣ層を形成する。

このような気相反応によれば、Ｓｉ層とＳｉＣ層との間
に析出するＳｉＣとＳｉとの複合層は、ＳｉＣとＳｉと
が極めて均一に分散したものとなり、優れた膜特性が得
られる。なお、本発明では珪素原料ガス及び炭素原料ガ
スとして、上記以外の各種のものを用い得る。

本発明は、ポリシリコン製ウェハーボート等に適用する
ことにより、その耐熱性、機械的強度を向上させ、耐久
性を著しく高めることができる。

［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明のＳｉＣ被膜を有する部材は
、 ■　表面はＳｉＣ層であるため、ＳｉＣの優れた耐食性
、耐摩耗性を有する。

■　被膜の基材接触面側はＳｉ又はＳｉＣを少量含むＳ
ｉとＳｉＣの複合層であるため、基材と被膜との熱膨張
差が緩和される。

■　基材表面から離隔するに従って被膜中のＳｉＣ含有
量が高められ、被膜表面はＳｉＣのみからなるようにさ
れているため、被膜中において大きな熱膨張差が生じる
ことはない。

等の特長を有し、このため高特性ＳｉＣ被膜をポリシリ
コン基材表面に膜剥離や亀裂発生の問題をおこすことな
く形成した部材が提供される。

しかして、このようなＳｉＣ被膜は、ポリシリコン基材
上に珪素原料ガスと炭素原料ガスとを流してＳｉＣを析
出させるに際し、初期には珪素原料ガスのみもしくは少
量の炭素原料ガスを含む珪素原料ガスを流してＳｉのみ
又は少量のＳｉＣを含むＳｉ層を析出させ、その後順次
炭素原料ガスの割合を増加させてＳｉＣの析出割合を増
加さ・せ、終期にはＳｉＣのみを析出させる本発明の方
法により、容易かつ効率的に形成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のＳｉＣ被膜を有する部材の部分断面図
、第２図及び第３図は本発明のＳｉＣ被膜を有する部材
の被膜厚み方向のＳｉＣ含有比の変化の例を示すグラフ
である。 １・・・ポリシリコン、　　　２・・・被膜。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ポリシリコン基材上にＳｉＣとＳｉとを含む被膜
   が形成された部材であって、ポリシリコン基材表面から
   離隔するに従って該被膜中のＳｉＣ含有量が高められ、
   被膜表面はＳｉＣのみからなることを特徴とするＳｉＣ
   被膜を有する部材。
2. （２）ポリシリコン基材上に珪素原料ガスと炭素原料ガ
   スとを流してＳｉＣを析出させるに際し、初期には珪素
   原料ガスのみもしくは少量の炭素原料ガスを含む珪素原
   料ガスを流してＳｉのみ又は少量のＳｉＣを含むＳｉ層
   を析出させ、その後順次炭素原料ガスの割合を増加させ
   てＳｉＣの析出割合を増加させ、終期にはＳｉＣのみを
   析出させることを特徴とするＳｉＣ被膜の形成方法。