RU1791429C - Method of producing parts from pyrolytic boron nitride - Google Patents
Method of producing parts from pyrolytic boron nitrideInfo
- Publication number
- RU1791429C RU1791429C SU904891802A SU4891802A RU1791429C RU 1791429 C RU1791429 C RU 1791429C SU 904891802 A SU904891802 A SU 904891802A SU 4891802 A SU4891802 A SU 4891802A RU 1791429 C RU1791429 C RU 1791429C
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- substrate
- boron nitride
- boron
- graphite
- pyrolytic
- Prior art date
Links
Landscapes
- Ceramic Products (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
Назначение: изобретение относитс к технологии получени изделий из пиролити- ческрго нитрида бора высокой чистоты и высокого качества, используемых в виде лодочек , тиглей и различных приспособлений в процессах получени соединений типа ар- сенида галли . Сущность изобретени : способ получени изделий из пиролитцческого нитрида бора включает его химическое осаждение на поверхность графитовой подложки путем реакции газообразных галоге- нида бора и аммиака и удаление графитовой подложки путем нагревани в окислительной атмосфере подложку выполн ют из плотного графита изделие из пиролитичё- ского нитрида бора засыпают со всех сторон порошком тугоплавкого оксида и удал ют, графит при 700 - 900°С, В качестве окислительной атмосферы используют воздух или смесь воздуха с инертным газом. Способ обеспечивает 80 - 90%-ный выход .годных изделий, делает ненужной механическую обработку. 2 табл.Purpose: the invention relates to a technology for the manufacture of articles of pyrolytically pure boron nitride of high purity and high quality, used in the form of boats, crucibles and various devices in the production of compounds such as gallium arsenide. SUMMARY OF THE INVENTION: A method for producing articles from pyrolytic nitride of boron involves chemically depositing it on the surface of a graphite substrate by reacting gaseous boron halide and ammonia and removing the graphite substrate by heating in an oxidizing atmosphere. The substrate is made of dense graphite. A product from pyrolytic boron nitride is filled up on all sides with a powder of refractory oxide and graphite is removed at 700 - 900 ° C. Air or a mixture of air with an inert gas is used as the oxidizing atmosphere ohm The method provides 80 - 90% yield of suitable products, makes machining unnecessary. 2 tab.
Description
Изобретение относитс к технологии получени изделий из пиролитического нитрида бора высокой чистоты и высокого качества , использующихс в виде, лодочек, тиглей и различных приспособлений в процессах получени полупроводниковых соединений типа арсенида галли .The invention relates to a technology for the production of high purity and high quality pyrolytic boron nitride products used in the form of boats, crucibles and various devices in the production of semiconductor compounds such as gallium arsenide.
Пиролитический нитрид бора (ПНБ) высокой чистоты обладает превосходной коррозионной стойкостью вл етс 1 практически незаменимым материалом дл процессов выращивани монокристаллов полупроводниковых соединений с .незначительным содержанием примесей и превосходным электрическим сопротивлением.High purity pyrolytic boron nitride (PNB) with excellent corrosion resistance is one practically irreplaceable material for the processes of growing single crystals of semiconductor compounds with a low content of impurities and excellent electrical resistance.
Известен способ синтеза пиролитического нитрида бора с помощью химического осаждени из газовой фазы на поверхностьA known method for the synthesis of pyrolytic boron nitride using chemical vapor deposition on the surface
соответствующей подложки с применением в качестве исходных компонентов галогёни- да бора типа треххлористого бора, и аммиака при. температуре 1450 - 2300°С и давлении до 50 Торр 1.appropriate substrate using boron halide such as boron trichloride and ammonia at as initial components. temperature 1450 - 2300 ° С and pressure up to 50 Torr 1.
При обеспечении условий отслаивани ; пленки пиролитического нитрида бора, получаемой с. помощью химического осаждени из газовой фазы, от подложки взможно получение изделий из ПНБ произвольной формы/ ..- -.- . .;-...;-. . .:-:.. .. Providing peeling conditions; films of pyrolytic boron nitride obtained with. using chemical vapor deposition from the substrate, it is possible to obtain arbitrary-shaped products from PNB / ..- -.-. .; -...; -. . .: -: .. ..
Далее, при отделении издели из ПНБ от подложки на внутренней поверхности тигл остаетс часть мэгёрйа ла подложки. В этом случае при эксплуатации полученных тиглей, лодочек и различных приспособлений из нитрида бора в процессе получени полупроводниковых соединений имеет месXIFurther, upon separation of the article from the BSS from the substrate, a portion of the backing material remains on the inner surface of the crucible. In this case, during the operation of the obtained crucibles, boats and various devices made of boron nitride during the preparation of semiconductor compounds, there is a month XI
О ЈOh Ј
юYu
|Ч | H
то загр знение полупроводников материалом подложки. .... .... .This contamination of the semiconductors by the substrate material. .... .....
При известных способах рстатрчный материал подложки с участков готовых изделий из ПНБ удал ют с помощью наждачной бумаги 2 или использует химические способы удалени с помощью кислотной 3 или окислительной обработки 4. Эти способы необычайно удлин ют технологиче- . ский процесс, не могут обеспечить полное удаление остаточного материала подложки, и кроме того, поскольку высокочистый п йро- литический нитрид имеет слоистую структуру с высокой степенью ориентированности кристаллической плоскости (плоскости 001), параллельно поверхности подложки,тбгфи применении мехобрабртки может возникнуть расслоение тигл , что грозит проникновением расплава металла между сло ми и быстрым разрушением тигл в испарителе молекул рнолучеврй эпитаксии. -..-, .With known methods, the substrate material from sections of finished products from BSS is removed using sandpaper 2 or using chemical removal methods using acid 3 or oxidative treatment 4. These methods unusually extend the process. This process cannot ensure the complete removal of the residual substrate material, and in addition, since highly pure pyrolytic nitride has a layered structure with a high degree of orientation of the crystalline plane (001 plane), crucible stratification can occur parallel to the surface of the substrate, when using mechanical processing, which It threatens the penetration of the molten metal between the layers and the rapid destruction of the crucible in the evaporator of the molecular beam epitaxy. -...,.
Однако при нагревании тиглей из ПНБ е окислительной атмосфере в течение длительного времени при температуре свыше 750°С на открытых поверхност х может образоватьс стекло В20з, которое имеет значительно выше давлени пара и химическую активность, чем нитрид бора.However, by heating crucibles from PNB in an oxidizing atmosphere for a long time at temperatures above 750 ° C, B203 glass can form on open surfaces, which has a significantly higher vapor pressure and chemical activity than boron nitride.
Наиболее близким решением к за ел - е м ому способу вл етс способ получени пористых изделий из пиррлитйчёского нитрида бора (ПНБ), когда ПНБ осаждаетс на пористую подложку путем реакции аммиака и галогенида бора, в частности, трихлорида бора,.и подложка затем удал етс 5. Про-, ; цесс осаждени идет при температуре 1100 , - 200р°С, предпочтительнее 1700 - 2000°С, при пониженном давлении ниже 67 х 10 Ра до получени желаемого количества ПНБ, затем охлаждение в неокислительной атмосфере подложки с нанесенным на нее слоем ПНБ, отделение издели из ПНБ от подложки. ,; ;.. :;;.. ,-. ,/ч:Г , : / The closest solution to the inventive method is a method for producing porous articles from pyrrleitic boron nitride (PNB), when PNB is deposited on a porous substrate by the reaction of ammonia and boron halide, in particular boron trichloride, and the substrate is then removed 5. About-; the deposition process is carried out at a temperature of 1100, - 200 r ° C, preferably 1700 - 2000 ° C, under reduced pressure below 67 x 10 Ra to obtain the desired amount of PNB, then cooling the substrate with a layer of PNB in a non-oxidizing atmosphere, separating the article from PNB from the substrate. ,; ; ..: ;; .., -. , / h: G,: /
Причем в качестее подложки используют пористую углеродную пену, такую, как, например, карбонизированную пластичную 1 пену, или стекловидный сетчатый углерод, . которую затем удал ют путём окйсл ёнм в окислительной атмосфере; при температуре 500 - 700°С, предпочтительнее 700°С. ,Moreover, a porous carbon foam, such as, for example, carbonized plastic 1 foam, or glassy carbon net, is used as a substrate. which is then removed by oxidation in an oxidizing atmosphere; at a temperature of 500 to 700 ° C, more preferably 700 ° C. ,
Этот способ неудобен при работе с осо боплртны.ми марками графита; или пирогра- фита, который наращивают перед процессом осаждени ПНБ дл voro, чтобы получить издели , пригодные дл использовани в качестве тиглей дл молекул рно лучевой зпйтаксйй; роста монокристаллов:This method is inconvenient when working with special grades of graphite; or pyrographite, which is expanded prior to the PNB deposition process for voro to obtain products suitable for use as molecular beam crucibles; single crystal growth:
Цель изобретени - получение изделий сложной формы из вакуумноплотного нитрида бора.The purpose of the invention is to obtain products of complex shape from vacuum tight boron nitride.
Сущность предложенного технического решени закл ючаётс в том что издели изThe essence of the proposed technical solution lies in the fact that products from
пиролитического нитрида бора произвольной формы получают методом химического . осаждени из газовой фазы, включающей галогенид бора и аммиак, на поверхности графитовой подложки при температуре 1800 - 2100°С, охлаждают, извлекают изделие из ПНБ из реактора и обжигают в печи .в,атмосфере воздуха или смеси воздуха с инертными добавками, засыпав предварительно изделие из ПНБ порошком высоко- чистого тугоплавкого Оксида.arbitrary form pyrolytic boron nitride is obtained by the chemical method. deposition from the gas phase, including boron halide and ammonia, on the surface of the graphite substrate at a temperature of 1800 - 2100 ° C, is cooled, the product is removed from the PNB from the reactor and burned in a furnace. in air, or in an air mixture with inert additives, pre-filled with the product from PNB powder of highly pure refractory oxide.
Предложенный способ позвол ет пол- учить более чистую поверхность изделий из пйролйтйчёскрго нитрида бора (см. таблицу ), предотвращает образование оксида бора и других примесных оксидов, уменьшает врем Окислительного отжига за счет воз- можности проведени процесса отжига при более высоких температурах. При использовании этого способа исключена возможность образова ни черных точек частиц карбида бора, как по прототипу. Пример 4 в описаний за вки, нет необходимости в механической обработке изделий, привод щей к возникновению микрозадиров, которые не удаетс убрать шлифованием наждачной бумагой. Пример 6 прототипа. Примеры практического использоваНИЯ .-.- :-.;; : (:: :.. ; -. ..; , -.-:, - -.: : The proposed method allows to obtain a cleaner surface of products made of pyrolytic nitride boron (see table), prevents the formation of boron oxide and other impurity oxides, reduces the time of oxidative annealing due to the possibility of annealing at higher temperatures. When using this method, the possibility of the formation of no black dots of boron carbide particles, as in the prototype, is excluded. Example 4 in the application descriptions, there is no need for machining the products, resulting in micro-seizures that cannot be removed by grinding with sandpaper. Example 6 of the prototype. Examples of practical use.-.-: -. ;; : (::: ..; -. ..;, -.- :, - - .::
Приме р 1. В реакционную камеру с охлаждаемыми стенками внос т подложку из графита желаемой формы. НагреваютExample 1. A graphite substrate of the desired shape is introduced into a reaction chamber with cooled walls. Heat up
подложку методом СВЧ-излучени до 1950°С, впускаюг сверху газообразные треххлористый бор, аммиак и газ-носитель азот. При поддержании в печи вакуума 2 Торр и указанной температуры подложки иаthe substrate by microwave radiation up to 1950 ° C; gaseous boron trichloride, ammonia and a nitrogen carrier gas are admitted from above. When maintaining a vacuum of 2 Torr in the furnace and the specified temperature of the substrate
подложке формиру1рт слой пиролитического нитрида бора толщиной 0,5 мм. Затем изделие вместе с подложкой медленно охлаждают , вьГнимают из реактора изделие, вйзуэл ьно Оценивают наличие трещин и налй йё;угШ:р 6 а и |16:д ёёр г а1от:термичё ,с 1Јбму the substrate forms a 0.5 mm thick layer of pyrolytic boron nitride. Then the product, together with the substrate, is slowly cooled, the product is removed from the reactor, visually assess the presence of cracks and fill; angle: p 6 a and | 16: djör g a1ot: thermal, with 1 bm
обжйгу на воздухе дл удалени углеродныхburning in air to remove carbon
частиц и Органических загр знений, врзможнУх при м а ййпуй ций с издели ми изparticles and organic pollutants, possible with products from
АНБ. Предварительно тигель засыпают порошШм ркйси аАЬ мййй , кладут в кварцевую лод очку, заранее засыпанную Оксидом алюмини во избежание прилипани тигл вследствие образовани оксида бора на поверхностй тйгел , а затем .полностью засыпают сверху тигель оксидом. Затем пбйНоСтью засыпанный тигель внос т в печь и отжигают при температуре 750°С в течение 30 мин в атмосфере воздуха.NSA. The crucible is preliminarily filled with powdered powder AABM, put in a quartz lid a glass that is pre-coated with alumina to prevent the crucible from sticking due to the formation of boron oxide on the surface of the crucible, and then the crucible is completely covered with oxide. Then, the filled crucible is introduced into the furnace and annealed at a temperature of 750 ° C for 30 minutes in an atmosphere of air.
Л р и м е р 2. Изделие из пиролитиче- ского нитрида бора получают аналогичноLI me R 2. The product of pyrolytic boron nitride receive similarly
примеру 1, только в качестве тугоплавкого оксида используют оксид магни и окислительный отжиг ведут при температуре 700°С в течение 40 мин.Example 1, only magnesium oxide is used as a refractory oxide, and oxidative annealing is carried out at a temperature of 700 ° C for 40 minutes.
П р и м е р 3. Издели из ПНБ получают аналогично примеру 1 при давлении в реакторе 3 Торр и температуре 1980°С. Формируют слой пиролитичёркОго нитрида бора толщиной 0,8 мм. Затем изделие охлаждают , вынимают из реактора и подвергают термическому отжигу в ггечи в атмосфере смеси воздуха с особочистым аргоном при температуре 800°С в течение 20 минут.PRI me R 3. Products from PNB receive analogously to example 1 at a pressure in the reactor of 3 Torr and a temperature of 1980 ° C. A layer of pyrolytic boron nitride with a thickness of 0.8 mm is formed. Then the product is cooled, removed from the reactor and subjected to thermal annealing in heli in an atmosphere of a mixture of air with pure argon at a temperature of 800 ° C for 20 minutes.
П р им е р 4. Издели из пиролитиче- скогр нитрида бора получают аналогично примеру 3. Термический отжиг изделий из пиролитического нитрида бора ведут в атмосфере смеси воздуха с азотом особой чистоты при 900°С в течение 15 минут.Example 4. Products from pyrolytic boron nitride are obtained analogously to example 3. Thermal annealing of products from pyrolytic boron nitride is carried out in an atmosphere of a mixture of air with high purity nitrogen at 900 ° C for 15 minutes.
В табл. 1 приведены сравнительные характеристики тиглей из ПНБ, полученные по предложенному решению и по прототипу дл молекул рно-лучевой эпитаксии. Значение содержани бора общего, бора свободного , оксида бора и металлических примесей получены методом атомно-абсор- бционнотоанализа.In the table. Figure 1 shows the comparative characteristics of PNB crucibles obtained by the proposed solution and the prototype for molecular beam epitaxy. The values of total boron, free boron, boron oxide and metallic impurities were obtained by atomic absorption analysis.
Относительное стандартное отклонение определени микропрймесей в ПНБ составл ет 0.05 - 0,10.The relative standard deviation of the determination of microimpurities in the BSS is 0.05-0.10.
Данный способ позвол ет повысить количество годных изделий на 30-40%, тогда как при простом отжиге при 500 - 700°С в брак идет 50% полученных изделий, а механическое удаление остатков углерода категорически противопоказано, как описано в материалах за вки, из-за задиров слоистого материала ПНБ, что приводит к затеканию расплава под слои ПН6, разрушению тигл ,This method allows you to increase the number of suitable products by 30-40%, whereas with simple annealing at 500 - 700 ° C, 50% of the products are rejected, and the mechanical removal of carbon residues is strictly contraindicated, as described in the application materials, for scoring of the PNB layered material, which leads to melt flowing under the PN6 layers, destruction of the crucible,
а иногда к загр знению ростовой камеры. Сопоставление выхода годных приведено вand sometimes to the pollution of the growth chamber. A comparison of yield is given in
. табл.2. . .. : . ; ... ; ; : :: - : - р м у л а и з о б р е т е н и -1. Способ получени изделий из пиролитического нитрида бора, включающий его осаждение на формообразующую графитовую подложку путем реакции газообразных галогенида. бора, и аммиака, и удаление. table 2. . ..:. ; ...; ; : :: -: - r m u l a s a t s and -1. A method for producing articles from pyrolytic boron nitride, including its deposition on a graphite forming substrate by reaction of gaseous halide. boron, and ammonia, and removal
графитовой подложки нагреванием в окислительной атмосфере, отличающийс тем, что, с целью получени изделий сложной формы из вакуумплотного нитрида бора , подложки выполн ют из плотногоgraphite substrate by heating in an oxidizing atmosphere, characterized in that, in order to obtain products of complex shape from vacuum-tight boron nitride, the substrates are made of dense
графита, а их удаление осуществл ют при 700 - 900°С в засыпке порошка тугоплавкого оксида.:graphite, and their removal is carried out at 700 - 900 ° C in the filling of a powder of refractory oxide .:
2. Способ по п. Т, о т и ч а ю щи и с тем, что в качестве окислительной атмосферы используют воздух или его смесь с инертным газом азотом.2. The method according to p. T, and so on and with the fact that air or its mixture with an inert gas, nitrogen, is used as the oxidizing atmosphere.
Т а б л ица .1Table 1
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904891802A RU1791429C (en) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | Method of producing parts from pyrolytic boron nitride |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU904891802A RU1791429C (en) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | Method of producing parts from pyrolytic boron nitride |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU1791429C true RU1791429C (en) | 1993-01-30 |
Family
ID=21550531
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU904891802A RU1791429C (en) | 1990-10-24 | 1990-10-24 | Method of producing parts from pyrolytic boron nitride |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU1791429C (en) |
-
1990
- 1990-10-24 RU SU904891802A patent/RU1791429C/en active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Патент US №3152006, кл. 117/105, 1964. . .: ..,...: -..-Ч.,.-.,. ,./;,-..-, ; 2. Патент GB N° 1.083.349, кл. С 1 АЁ1К4, 1965. 3. За вка JP N 61-236655, кл. С04 В 35/58, С 01 В 21/064,1985. 4. Патент GB № 2014972, кл. С 01 А, 1979. 5. ЕР №0076731, кл. С 04 В 35/58, 1983. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP0149044B1 (en) | Boron nitride containing titanium nitride, method of producing the same and composite ceramics produced therefrom | |
US5911824A (en) | Method for growing crystal | |
US4040849A (en) | Polycrystalline silicon articles by sintering | |
EP1375423B1 (en) | Use of a low nitrogen concentration carbonaceous material as a jig. | |
US3385723A (en) | Carbon article coated with beta silicon carbide | |
JPH02111613A (en) | Polycrystalline silicon capable of producing single crystal silicon having long life | |
JPS61201607A (en) | Product consisting of pyrolytically prepared boron nitride and its preparation | |
EP0065122B1 (en) | Device made of silicon nitride for pulling single crystal of silicon and method of manufacturing the same | |
US4040848A (en) | Polycrystalline silicon articles containing boron by sintering | |
US4828595A (en) | Process for the production of glass | |
RU1791429C (en) | Method of producing parts from pyrolytic boron nitride | |
EP0851042B1 (en) | Crucible of pyrolytic boron nitride for molecular beam epitaxy | |
JPS62101026A (en) | Impurity diffusion source | |
CN114538387B (en) | Preparation method of high-purity tin telluride | |
JPH0688866B2 (en) | Boron nitride coated crucible and method of manufacturing the same | |
JPS62176981A (en) | Boron nitride-coated crucible | |
JPH08290905A (en) | Hexagonal boron nitride powder and its production | |
JPH0456766B2 (en) | ||
JP2620075B2 (en) | Graphite material for Ga compound single crystal pulling device | |
Prakash et al. | Use of silicon oxynitride as a graphite mold releasing coating for the growth of shaped multicrystalline silicon crystals | |
JP2708612B2 (en) | Method for producing pyrolytic boron nitride compact | |
JPH0784357B2 (en) | Boron nitride coated crucible | |
RU2082821C1 (en) | Method of preparing iridium coatings | |
JPH0214312B2 (en) | ||
JP3247838B2 (en) | Pyrolytic boron nitride crucible and method for producing the same |