Способ получения изделий из пиролитического нитрида бора

(5) НИЯ ЗО ЕТ 3.349,ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛ(72) М, Х. Соловьева56) 1, Патент США Ь. 3152006, кл. 117/105,1964,2. Патент Великобритайии Ь 1.08кл. С 1 АЕ 1 К 4, 1965,3. Заявка Японии М 61-236655, кл. С 04В 35/58, С 01 В 21/064, 1985.4. Патент Великобритании М 2014972,кл. С 01 А, 1979,5, ЕР М 0076731, кл. С 04 В 35/58, 1983.54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДЕЛИЙ ИЗПИРОЛИТИЧЕСКОГО НИТРИДА БОРА(57) Назначение: изобретение относится ктехнологии получения изделий из пиролитического нитридэ бора высокой чистоты и Изобретение относится к технологииполучения изделий из 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 практическинезаменимым материалом для процессоввыращивания монокристаллов полупроводниковых соединений с незначительным содержанием примесей и превосходнымэлектрическим сопротивлением.Известен способ синтеза пиролитического нитрида бора с помощью химическогоосаждения из газовой фазы на поверхность высокого качества, используемых в виде лодочек, тиглей и различных приспособлений в процессах получения соединений типа арсенида галлия, Сущность изобретения: способ получения изделий из пиролитического нитрида бора включает его химическое осэждение на поверхность графитов)й под-, ложки путем реакции газообразйых галогенида бора и аммиака и удаление графитовой подложки путем нагревания в окислительной атмосфере подложку выполняют из плотного графита изделие из пиролитического нитрида бора засыпают со всех сторон порошком тугоплавкого оксида и удаляют графит при 700 - 9000 С, В качестве окислйтельной атмосферы используют воздух или смесь воздуха с инертным газом. Способ обеспечивает 80 - 90%-ный выход годных изделий, делает ненужной механическую обработку. 2 табл,л соответствующей подложки с применением в качестве исходных компонентов галогени- р дэ бора типа треххлористого бора, и аммиа ка при температуре 1450 - 2300 С и давлении до 50 Торр Щ.При обеспечении условий отслаивания пленки пиролитического нитрида бора, получаемой с,помощью химического осажденияиз газовой фазы, от подложки взможно получение изделий из ПНБ произвольной фор-мы.: Далее, при отделении изделия 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 эаключа"ется" 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 . осаждения из газовой фазы, включающей галогенид бора и аммиак, на поверхности графитовой подложки при температуре 1800 - 2100 ОС, охлаждают; извлекают изделие из ПНБ из реактора и обжигаютв печи ной бумаги 2 или используют химические способы удаления с помощью кислотной 3 или окислительной обработки 4, Эти способы необычайно удлиняют технологичеикрометого,посколькувысокочистыйпиро- тельно изделие иэ ПНБ порошком высокочистого тугоплаекого оксида литический нитрид имеет слоистую структуПредложенный способ позволяет получить болеечистую поверхность изделий из ру с высокой степенью ориентированностикристаллической плоскости (плоскости 001), 15 пиролитического нитрида бора (см, таблицу), предотвращает образование оксида бопараллельно поверхности подложки, топри 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 ханической обработке изделий, приводяразоваться стекло В 20 з, которое имеет знащей к возникновению микрозадиров,чительно выше давления пара и химическую которые не удается убрать шлифованиемнаждачной бумагой. Пример 6 прототипа,активность, чем нитрид бора, Наиболее близким решениемк 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 подложку методом СВЧ-излучения до цесс осаждения идет при температуре 1100 1950 С, впускают сверху газообразные - 2000 ОС, 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 подложкеформируютслой пиролитического мосфере подложки с нанесенным на нее нитридаборатолщиной 0,5 мм, Затемиэде.слоем ПНБ, отделение изделия из ПЙБ от лие вместе с подложкой медленно охлаждаподложки,ют; вынимают из реактора" изделие,Причем в качестве йодложки йспользу- визуально оценивают наличие трещин и нают пористую углеродную пену, такую, как, 45 личйеутМерода"иподвергают термическому например, карбониэированную пластичную обжигуна воздухе для удаления углеродных пенуили стекловидный сетчатый углерод, частиц й органических загрязнений; возкоторую затем удаляют путем окисления в можных прй майипуляции с изделиями из АНБ. Предварительно тигель засыпают поокислительной атмосфере; при температуре 500 - 700 С, предпочтительнее 700 ОС. 50Этот способ неудобен при работе-с особоплотными марками графита; или пирограрошком окйси айюминия, кладут в "кварцевую лодочку, заранее засьгпанную оксидом алюминия во избежание прилипания тигля аследдтвйе образования оксида бора на пофита, который наращива от перед процессом осаждения ПНБ для того, чтобы получить изделия, пригодные для использования в качестве тиглей для молекулярноверхности тигеля, а затем полностью засы 55 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- Й р и м е р 2, Изделие из пиролитичерида бора. ского нитрида бора получают аналогично. ский процесс, не могут обеспечить полное 10 .в атмосфере воздуха или смеси воздуха с удаление остаточного материала подложки, инертными добавками, засыпав предвари1791429 Таблица 1 аблица примеру 1, только в качестве тугоплавкого оксида используют оксид магния и окислительный отжиг ведут при темгературе 700 С в течение 40 мин.П р и м е р 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.П р и м е р 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. 6Данный способ позволяет повысить количество годных иэделий на 30 - 40 оь, тогдакак при простом отжиге при 500 - 700 С вбрак идет 50полученных изделий, а меха 5 ническое удаление остатков углерода категорически противопоказано, как описано вматериалах заявки, из-за задиров слоистогоматериала ПНБ, что приводит к затеканиюрасплава под слои ПНБ, разрушению тигля,10 а иногда к эагрязнейию ростовой камеры.Сопоставление выхода годных приведено втабл. 2.Формула изобретения1. Способ получения изделий из пиро 15 литического нитрида бора, включающий егоосаждение на формообразующую графитовую подложку путем реакции газообразныхгалогенида, бора, и аммиака, и удаление20 графитовой подложки йагреванием в окислительной атмосфере, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью получения изделий сложной формы из вакуумплотного нитрида бора, подложки выполняют иэ плотного25 графита, а их удаление осуществляют при700 - 900 С в засыпке порошка тугоплавкого оксида.2. Способ пои. 1, отл ича ю щи йс ятем, что в качестве окислительной атмосфе 30 ры используют воздух или его смесь с инертным газом азотом,