Способ получения легированного карбида кремния

(57) Изобретение отнгии карбидов, а именполучения поликристда кремния кубическоированного азотомдля электросопротивл осится к технолоно к способу аллического карби- " модификации,используемого ений различного лег Цель изобретениябида кремния с уделнием 0,1-0,2 Онагревании доПример 1. Втель заливают 50хлорсилана и устанотуру, равную 30 С,тель заливают 10охлаждают его до -чистый водород над- получение карьным сопротивлестабильным приих температур.первый испаримл чистого метилтри авливают темпера-Во второй испаримл пропионитрила и 6 Пропускаютрхностью мем.см, высок 0 С, пове ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР(56) Заявка Великобританиикл. С 01 В 31/36, 1983,Заявка Великобритании Ркл, С 01 В 31/36, 1980,Плетюшкин А.А. и др Легполикристаллического карбидв процессе выращивания иэ гФазы, Электронная техника,вып.2, 1970. Изобретение относится к технологии карбидов, а именно к способу получения поликристаллического карбида кремния кубической модификации легированного азотом, используемого для электросопротивлений различного назначения, например, при создании повышенной надежности двигателя малой тяги, применяемых в системах управления и,ориентации космических аппаратов,назначения, например при созданииповышенной надежности двигателеймалой тяги, применяемых в системахуправления и ориентации космическихаппаратов. Целью изобретения являет"ся получения карбида кремния с электросопротивлением О, 1-0,20 Ом см,стабильным при высоких температурах.Это обеспечивается тем, что вспособе получения карбида кремния путемтермического разложения метилтрихлорсилана при 1300-1600 С в атмосАереводорода, синтез карбида кремнияосуществляется одновременно с еголегированием азотом, вводимым в видепаров пропионитрила, концентрациякоторого в газовой среде составляетв пределах 0,04-0,135 мг/л, а молярное соотношение его и метилтрихлорсилана равно 1:3000-10000. Полученный при этом поликристаллическийкарбид кремния, легированный азотом,имеет электросопротивление О, 10,2 Ом см со стабильностью при нагреве до 900-1200 С в пределах до 5%.4 табл.15464тилтрихлорсилана со скоростью 12 л/ч; а над поверхностью пропионитрила 1 л/ч. Образовавшаяся парогазовая смесь в которой концентрация пропиоУ5 нитрила равна 0,04 мг/л, а молярное отношение пропионитрила к метилтрихлорсилану составляет 1:10000, поступает в реактор.Разложение смеси происходит на поверхности графитового стержня 6 мм и длиной 120 мм, нагреваемого до Т = 1430 + 10 С. Процесс продолжается до образования слоя карбида кремния толщиной 1,25-1,30 мм, Удельное сопротивление легированного азотом карбида кремния составляет 0,20 Ом см и сохраняет это значение при 1000 С,П р и м е р 2. В первый испаритель заливают 50 мл жидкого метилтрихлор 20 силана и устанавливают температуру в нем, равную 32 С, Во второй испаритель заливают 10 мл пропионитрила и охлаждают его до температуры -55 С. Пропускают чистый водород над поверх ностью метилтрихлорсилана со скоростью 8 л/ч; над поверхностью пропионитрила 1 л/ч. Образовавшаяся парогазовая смесь, в которой концентрация пропионитрила составляет 0,089 мг/л и молярное отношение к метилтрихлорсилану равно 1:4500, поступает в реактор. Разложение смеси происходит на поверх" ности графитового стержня, диаметром 6 мм и длиной 120 мм при температуре Т = 1430 + 10 С.35Процесс продолжается 3 ч до образования слоя карбида кремния толщиной 1,25-1,30 мм. Удельное сопротивление продУкта равно 0,13 Ом см и такое же 40 при 1000 С.П р и м е р 3. В первый испаритель заливают 50 мп чистого метил- трихлорсилана и устанавливают температуру в нем, равную 32 С, Во второй испаритель заливают 10 мл пропионитрила и охлаждают его до температуры -50 С, Начинают пропускатьочистый водород над поверхностью метилтрихлорсилана со скоростью 8 л/ч, над поверхностью пропионитрила 1 л/ч. Образовавшаяся парогазовая смесь, в которой концентрация пропионитрипа равна О, 135 мг/л, а малярное отношение пропионитрила к метилтрихлорсила" ну составляет 1;3000, поступает в реактор. Разложение смеси происходит на поверхности графитового стержня ф 6 мм и длиной 120 мм, нагреваемого 21 4до Т = 1430 + 10 С; процесс продолжается 3 ч да образования легированного азотом слоя карбида кремния толщиной 1,25 - 1,30 мм, Удельное сопротивление его составляет 0,10 Ом-сми такое же при 1000 С,П р и м е р 4 (сравнительный), Впервый испаритель заливают 50 мл чистого метилтрихлорсилана и устанавлиовают температуру в нем равную 30 С,Во второй испаритель заливают 1 О млпропионитрила и охлаждают до темпеоратуры -40 С. Пропускают чистый водород над поверхностью метилтрихлорсилана со скоростью 12 л/ч, над поверхностью пропионитрила 2 л/ч.Образовавшаяся парогазовая смесь,в которой концентрация пропионитрила0,4 мг/л, а молярное отношение пропионитрила к метилтрихлорсилану составляет 1: 1000, поступает в реактор,Разложение смеси происходит на поверхности графитового стержня диаметром6 мм и длиной 120 мм, нагреваемогоодо Т = 1430 + 10 С. Процесс продолжается 3 ч до образования легированногоазотом слоя карбида кремния, толщиной1,25-130 мм. Удельное сопротивлениеего составляет 0,04 Ом см и сохраняетэто значение при 1000 С.П р и м е р 5 (сравнительный). Впервый испаритель заливают 50 мл чистого метилтрихлорсилана, устанавливают температуру в нем, равную 30 С.Во второй испаритель заливают 10 млпропионитрила и охлаждают его до -78 С. (Пропускают чистый водород над поверхностью метилтрихлорсилана со скоростью 12 л/ч и над поверхностью пропионитрила -1 л/ч. Образовавшаясяпарогазовая смесь, в которой концентрация пропионитрила равна0,006 мг/л, а молярное отношение пропионитрила к метилтрихлорсилану составляет 1:66000, поступает в реактор,Разложение смеси происходит на поверхности стержня ф 6 мм и длиной120 мм, нагреваемого до 1430+10 С.Процесс продолжают три часа до образования легированного азотом карбида кремния, толщиной 1,25-1,30 мм.Удельное сопротивление продукта равно 0,45 Ом см и сохраняется при нагреве образца до 10000 С. Результаты представлены в табл.1. Данные табл.1 показывают, чтоизобретение обеспечивает получение21 о Формула изобретения Способ по Объемная скорость водорода Темперапрнмерам л/чтура испаренняВ нспарителе пропнос метнлтрн- ннтрнла, хлорснланомос1 1 -60 2 1 -55 3 1 -50 4 2 -40 5 1. -78 Т а б л н ц а 1 Удельноесопротивление прн1000 С,Ом см Молярное отношение пропнонитриКонцентрация паров пропнонитрнла в реакторе,мг/л ла к метнлтрнхлорснлану Ф йспарнтеле с пропионнтрнлом 1: 100001;45001;30001;10001:66000 0,20 0,13 0,10 0,04 045 12881212 0,040 0,089 О, 135 0,40 0,006 П. р и м е ч а н и е. Во всех опытах температура в нспарителе с метнлтрнхлорснланом30 С нлн 32 С.1 Таблица 2Величинаобразца Ь-ЯдС в интервале 860-1200 С,Температураизмерения, С 860 950 1020 1100 1200 Ом см 0,12 0,11 0,11 0,11 0,11 ю еющт евемТаблица 3В отдельных измеренияхР 1000 С Ом смпервое второе третье юСредняя квадратичнаяошибка, /3 1000 СОм см Способ по примерам Среднее попартиям,Р 1 ОООС,Омсм. 1 2 3 0,134 0,131 0,133 0,134 0,140 О, 126 0,122 0,121 0,130 0,130 0,006 515464 карбида кремния с удельным электро- сопротивлением О, 1-0, 2 Ом см.Крк следует из табл.2 величина сопротивления по существу сохраняется при нагреве образца в пределах 860- 1200 С.Результаты экспериментов по воспроизводимостипри 1000 С образцов-ЫС, выращенных в различные перио 1 О ды времени, представлены в табл.З.В табл.4 представлены данные повеличине 3 образцов поликристаллического Р -ЯС, измеренная при комнатной температуре ( 2 о) и в интервале температур 900-1200 С в единио 15 цах Ом см.Изобретение таким образом позволяет получить 3 -БАС с удельным электросопротивлением О, 1-0, 2 Ом см. Величина Ообраэцов (Ь -БдС при высоких температурах является стабильной,Способ получения легированногокарбида кремния, включающий термическое разложение паров метилтрихлорсилана в атмосфере водорода при1300-1600 оС и осаждение при этомполикристаллического карбида кремния на поверхности в присутствии паров органического азотсодержащегосоединения, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью получения карбидакремния с злектросопротивлением величиной 0,1-0,2 Ом.см, стабильного привысоких температурах, термическоеразложение и осаждение осуществляютв присутствии паров пропионитрилапри концентрации его относительноводорода 0,04-0,135 мг/л молярномсоотношении к метилтрихлорсилану,равном 1:3000-10000,0,04 Редактор И.Сегляник Закаэ 53 Тираж 413 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по иэобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Рауюская наб., д. 4/5 Проиэводственно-иэдательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 1,1 0,50 0,46 0,21 0,30 0,13 0,20 0,11 Оэ 05 Оэ 04 0,45 0,20 0,13 0,10 0,04 О, 130,100,04 Составитель И.СоловьеваТехред А,Кравчук Корректор Т.Палий