Способ получения изделий из пиролитического нитрида бора

 

Назначение: изобретение относится к технологии получения изделий из пиролитическрго нитрида бора высокой чистоты и высокого качества, используемых в виде лодочек , тиглей и различных приспособлений в процессах получения соединений типа арсенида галлия. Сущность изобретения: способ получения изделий из пиролитцческого нитрида бора включает его химическое осаждение на поверхность графитовой подложки путем реакции газообразных галогенида бора и аммиака и удаление графитовой подложки путем нагревания в окислительной атмосфере подложку выполняют из плотного графита изделие из пиролитичё- ского нитрида бора засыпают со всех сторон порошком тугоплавкого оксида и удаляют, 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.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)з С 04 В 35/58

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ," -:.„-: ::""

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4891802/33 (22) 24.10.90 (46) 30,01.93, Бюл. N 4 (71) Кооператив "Лептон" (72) М, X. Соловьева (56) 1, Патент США N . 3152006, кл. 117/105, 1964, 2. Патент Великобритайии N - 1.083.349, кл. С 1 АЕ1К4, 1965, 3. Заявка Японии N . 61-236655, кл. С04

В 35/58, С 01 В 21/064, 1985.

4. Патент Великобритании N 2014972, кл. С 01 А, 1979, 5, ЕР N 0076731, кл. С 04 В 35/58, 1983. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗ

ПИРОЛИТИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА (57) Назначение: изобретение относится к .технологии получения изделий иэ пиролитического нитридэ бора высокой чистоты и

Изобретение относится к технологии получения изделий иэ пиролитического нитрида бора высокой чистоты и высокого качества, использующихся в виде. лодочек, тиглей и различных приспособлений в процессах получения полупроводниковых соединений типа арсенида галлия, Пиролитический нитрид бора (ПНБ) вы:. сокой чистоты обладает превосходной коррозионной стойкостью и является практически незаменимым материалом для процессов выращивания монокристаллов полупроводниковых соединений с незначительным содержанием примесей и превосходным электрическим сопротивлением.

Известен способ синтеза пиролитического нитрида бора с помощью химического осаждения из газовой фазы на поверхность

„„5U „„1 791429 А1 высокого качества, используемых в виде лодочек, тиглей и различных приспособлений в процессах получения соединений типа арсенида галлия, Сущность изобретения: способ получения изделий иэ пиролитического нитрида бора включает его химическое осэждение на поверхность графитовой подложки путем реакции гэзообразйых галогенида бора и аммиака и удаление графитовой подложки путем нагревания в окислительной атмосфере подложку выполняют из плотного графита изделие иэ пиролитического нитрида бора засыпают со всех сторон порошком тугоплавкого оксида и удаляют графит при 700 — 900 С, В качестве окислительной атмосферы используют воздух или смесь воздуха с инертным газом. Способ обеспечивает 80 — 90%-ный выход годных иэделий, делает ненужной механическую обработку. 2 табл, I:.: соответствующей подложки с применением в качестве исходных компонентов галогени- } дэ бора типа треххлористого бора, и аммиака при температуре 1450 - 2300 С и давлении до 50 Торр (1).

При обеспечении условий. отслаивания пленки пиролитического нитрида бора, получаемой с,помощью химического осаждения из газовой фазы, от подложки взможно получение изделий из ПНБ произвольной фор- 1 мы.

: Далее, при отделении иэделия из ПНБ от подложки на внутрейней поверхности тигля остается часть материала подложки. В этом случае при эксплуатации полученных тиглей, лодочек и различных приспособлений из нитрида бора в процессе получения полупроводниковых соединений имеет мес1791429

Сущность предложенного технического решения заключается" в том, что изделия иэ пиролитического нитрида бора произвольной формы получают методом химического то загрязнение полупроводников материалом подложки, При известных способах остаточный материал подложки с участков готовых изделий из ПНБ удаляют с помощью наждач- 5 . осаждения из газовой фазы, включающей галогенид бора и аммиак, на поверхности графитовой подложки при температуре

1800 — 2100ОС. охлаждают; извлекают изделие из ПНБ из реактора и обжигают в печи ной бумаги (2) или используют химические способы удаления с помощью кислотной (3) или окислительной обработки (4). Эти способы необычайно удлиняют технологиче. ский процесс, не могут обеспечить полное 10 .в атмосфере воздуха или смеси воздуха с удаление остаточного материала подложки, инертными добавками, засыпав предварии кроме того, поскольку высокочистый пирс- тельно изделие иэ ПНБ порошком высдкочистого тугоплавкого оксида литический нитрид имеет слоистую структуПредложенный способ позволяет получить более чистую поверхность изделий из ру с высокой степенью .ориентированности кристаллической плоскости (плоскости 001), 15 пиролитического нитрида бора (см, таблицу), предотвращает образование оксида бопараллельно поверхности подложки, то при применении мехобработки может возникнутьрасслоениетигля,чтогрозитпроникно- * ра и других примесных оксидов, уменьшает вением расплава металла между слоями и время окислительного отжига за счет возбыстрым разрушением тигля в испарителе 20 можности проведения процесса отжига при более высоких температурах. При использовании этого способа исключена воэможность образования черных точек частиц карбида бора, как пд прототипу. Пример 4 в описаний заявки, нет необходимостй в мемолекулярнолучевой эпитаксии.

Однако при нагревании тиглей из ПНБ в окислительной атмосфере в течение длительного времени при температуре свыше

750 С на открытых поверхностях может об- 25 ханической обработке изделий, приводяразоваться стекло В20з, которое имеет знащей к возникновению микрозадирав, чительно выше давления пара и химическую которые не удается убрать шлифованием наждачной бумагой . Пример 6 прототипа, активность, чем нитрид бора.

Наиболее близким решением к заявляемому способу является способ получения 30 Примеры практического испольэовапористых изделий из пиролитического нит- -ния, Й р и м е р 1. В реакционную камеру с рида бора (ПНБ), когда ПНБ осаждается на охлаждаемыми стенками вносят подложку пористую подложку путем реакции аммиака и галогенида бора, в частности, трихлорида из графита желаемой формы, Нагревают бора, и подложка затем удаляется (5). Про- 35 подложку методом СВЧ-излучения до цесс осаждения идет при температуре 1100 1950 С, впускают сверху газообразные — 2000ОС, предпочтительнее 1700 — 2000 С, треххлористый бор, аммиак и газ-носитель при пониженном давлении ниже 67 х 10 Ра азот, При поддержании в печи вакуума 2 до получения желаемого количества ПНБ, Торр и указанной температуры подложки на затем охлаждение в неокислительной ат- 40 подложкеформируютслойпиролитического мосфере подложки с нанесенным на нее нитридаборатолщиной0,5мм, Затемиэде.слоем ПНБ, отделение изделия из ПЙБ от лие-вместе с подложкой медленно охлаждаподложки.:....., " ют ; выйимают из реактора" изделие, Причем в качестве йодложки йспользу- визуально оценивают наличие трещин и нают пористую углеродную пену, такую, как, 45 личйе утлерода"и подвергают термическому

АНБ. Предварительно тигель засыпают поокислительной атмосфере, при температуре

500 — 700 С, предпочтительнее 700 С. 50

Этот способ неудобен при работе-с особоплотными марками графита; или пирограрошком окйси алюминия, кладут в-кварцевую лодочку, заранее засыпанную оксидом. алюминия во избежание прилипания тигля аследдтвйе образования оксида бора на пофита, который наращива от перед процессом осаждения ПНБ для -».ого, чтобы получить изделия, пригодные для использования s качестве тиглей для молекулярноверхности тигеля, а затем полностью засы55 йают сверху тигель оксидом, Затем полностью засыпанный тигель вносят в печь и отжигают при температуре 750 С в течение 30 мин в атмосфере воздуха. лучевой эпитаксии, роста монокристаллдв.

Цель изобретения — получение изделий сложной формы из вакуумноплотного нит- Пример 2, Изделие из пиролитичерида бора. ского нитрида бора получают аналогично например, карбониэированную пластичную обжигу на воздухе для удаления углеродных пену„или стекловидный сетчатый углерод, частиц и органических загрязнений; воз " которую затем удаляют путем окисленйя в . можных прй майипуляции с изделиями из

1791429

Та бл ица 1

Таблица2 примеру 1, только в качестве тугоплавкого оксида используют оксид магния и окислительный отжиг ведут при температуре 700 С в течение 40 мин.

Пример 3. Изделия йз ПНБ йолучают аналогично примеру 1 при давлении в реакторе 3 Торр и температуре 1980 С. Формируют слой пиролитического нитрида бора толщиной 0,8 мм, Затем изделие охлаждают, вынимают из реактора: и подвергают термическому отжигу в печи в атмосфере смеси воздуха с особочистым аргоном при температуре 800 С в течение 20 минут.

Пример 4; Изделия из пиролитического нитрида бора получают аналогично примеру 3. Термический отжиг изделий из пиролитического. нитрида бора ведут в атмосфере смеси воздуха с азотом особой чистотй при 900 С в течение 15 минут, В табл, 1 приведены сравнительные характеристики тиглей из ПНБ, полученные по предложенному решению и по прототипу для молекулярно-лучевой эпитаксии, Значение содержания бора общего, бора свободного, оксида бора и металлических примесей получены методом атомно-абсорбционного анализа. .Относительное стандартное отклонение определения микропримесей в ПНБ составляет = 0,05 — 0,10.

Данный способ позволяет повысить количество годных иэделий на 30- 40%. тогда как при простом отжиге при 500 — 700 С в брак идет 50О полученных изделий, а меха5 ническое удаление остатков углерода категорически противопоказано, как описано в материалах заявки, из-за задиров слоистого материала ПНБ, что приводит к затеканию расплава под слои ПНБ, разрушению тигля, 10 а иногда к эагрязнейию ростовой камеры.

Сопоставление выхода годных приведено в табл. 2.

Формула изобретения

1. Способ получения изделий из пиро15 литического нитрида бора, включающий его осаждение на формообразующую графитовую подложку путем реакции газообразных галогенида, бора, и аммиака, и удаление

20 графитовой подложки йагреванием в окислительной атмосфере, отличающийся тем, что, с целью получения изделий сложной формы из вакуумплотного нитрида бора, подложки выполняют иэ плотного

25 графита. а их удаление осуществляют при

700 — 900 С в засыпке порошка тугоплавкого оксида.

2. Способпоп. 1,отл ича ющийся тем, что в качестве окислительной атмосфе30 ры используют воздух или его смесь с инертным газом азотом,