Изобретение относится к технологии получения 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) высокой чистоты обладает превосходной коррозионной стойкостью является1 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
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.
При обеспечении условий отслаивания; пленки пиролитического нитрида бора, получаемой с. помощью химического осаждения из газовой фазы, от подложки взможно получение изделий из ПНБ произвольной формы/ ..- -.- . .;-...;-. . .:-:.. ..
Далее, при отделении изделия из ПНБ от подложки на внутренней поверхности тигля остается часть мэгёрйа ла подложки. В этом случае при эксплуатации полученных тиглей, лодочек и различных приспособлений из нитрида бора в процессе получения полупроводниковых соединений имеет месXI
О Ј
ю
|Ч
то загрязнение полупроводников материалом подложки. .... .... .
При известных способах рстатрчный материал подложки с участков готовых изделий из ПНБ удаляют с помощью наждачной бумаги 2 или использует химические способы удаления с помощью кислотной 3 или окислительной обработки 4. Эти способы необычайно удлиняют 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 тигля, что грозит проникновением расплава металла между слоями и быстрым разрушением тигля в испарителе молекулярнолучеврй эпитаксии. -..-, .
Однако при нагревании тиглей из ПНБ е окислительной атмосфере в течение длительного времени при температуре свыше 750°С на открытых поверхностях может образоваться стекло В20з, которое имеет значительно выше давления пара и химическую активность, чем нитрид бора.
Наиболее близким решением к заяеля- е м ому способу является способ получения пористых изделий из пиррлитйчёского нитрида бора (ПНБ), когда ПНБ осаждается на пористую подложку путем реакции аммиака и галогенида бора, в частности, трихлорида бора,.и подложка затем удаляется 5. Про-, ; цесс осаждения идет при температуре 1100 , - 200р°С, предпочтительнее 1700 - 2000°С, при пониженном давлении ниже 67 х 10 Ра до получения желаемого количества ПНБ, затем охлаждение в неокислительной атмосфере подложки с нанесенным на нее слоем ПНБ, отделение изделия из ПНБ от подложки. ,; ;.. :;;.. ,-. ,/ч:Г , : /
Причем в качестее подложки используют пористую углеродную пену, такую, как, например, карбонизированную пластичную 1 пену, или стекловидный сетчатый углерод, . которую затем удаляют путём окйсл ёнм я в окислительной атмосфере; при температуре 500 - 700°С, предпочтительнее 700°С. ,
Этот способ неудобен при работе с осо боплртны.ми марками графита; или пирогра- фита, который наращивают перед процессом осаждения ПНБ для voro, чтобы получить изделия, пригодные для использования в качестве тиглей для молекулярно лучевой зпйтаксйй; роста монокристаллов:
Цель изобретения - получение изделий сложной формы из вакуумноплотного нитрида бора.
Сущность предложенного технического решения закл ючаётся в том что изделия из
пиролитического нитрида бора произвольной формы получают методом химического . осаждения 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.
Предложенный способ позволяет пол- учить более чистую поверхность изделий из пйролйтйчёскрго нитрида бора (см. таблицу), предотвращает образование оксида бора и других примесных оксидов, уменьшает время Окислительного отжига за счет воз- можности проведения процесса отжига при более высоких температурах. При использовании этого способа исключена возможность образова ния черных точек частиц карбида бора, как по прототипу. Пример 4 в описаний заявки, нет необходимости в механической обработке изделий, приводящей к возникновению микрозадиров, которые не удается убрать шлифованием наждачной бумагой. Пример 6 прототипа. Примеры практического использоваНИЯ.-.- :-.;; : (:: :.. ; -. ..; , -.-:, - -.: :
Приме р 1. В реакционную камеру с охлаждаемыми стенками вносят подложку из графита желаемой формы. Нагревают
подложку методом СВЧ-излучения до 1950°С, впускаюг сверху газообразные треххлористый бор, аммиак и газ-носитель азот. При поддержании в печи вакуума 2 Торр и указанной температуры подложки иа
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
обжйгу на воздухе для удаления углеродных
частиц и Органических загрязнений, врзможнУх при м а ййпуйяций с изделиями из
АНБ. Предварительно тигель засыпают порошШм ркйси аАЬ мйййя, кладут в кварцевую лод очку, заранее засыпанную Оксидом алюминия во избежание прилипания тигля вследствие образования оксида бора на поверхностй тйгеля, а затем .полностью засыпают сверху тигель оксидом. Затем пбйНоСтью засыпанный тигель вносят в печь и отжигают при температуре 750°С в течение 30 мин в атмосфере воздуха.
Л р и м е р 2. Изделие из пиролитиче- ского нитрида бора получают аналогично
примеру 1, только в качестве тугоплавкого оксида используют оксид магния и окислительный отжиг ведут при температуре 700°С в течение 40 мин.
П р и м е р 3. Изделия 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.
П р им е р 4. Изделия 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.
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-абсор- бционнотоанализа.
Относительное стандартное отклонение определения микропрймесей в ПНБ составляет 0.05 - 0,10.
Данный способ позволяет 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 заявки, из-за задиров слоистого материала ПНБ, что приводит к затеканию расплава под слои ПН6, разрушению тигля,
а иногда к загрязнению ростовой камеры. Сопоставление выхода годных приведено в
. табл.2. . .. : . ; ... ; ; : :: - : - р м у л а и з о б р е т е н и я -1. Способ получения изделий из пиролитического нитрида бора, включающий его осаждение на формообразующую графитовую подложку путем реакции газообразных галогенида. бора, и аммиака, и удаление
графитовой подложки нагреванием в окислительной атмосфере, отличающийся тем, что, с целью получения изделий сложной формы из вакуумплотного нитрида бора, подложки выполняют из плотного
графита, а их удаление осуществляют при 700 - 900°С в засыпке порошка тугоплавкого оксида.:
2. Способ по п. Т, о т я и ч а ю щи и с я тем, что в качестве окислительной атмосферы используют воздух или его смесь с инертным газом азотом.
Назначение: изобретение относится к технологии получения изделий из пиролити- ческрго нитрида бора высокой чистоты и высокого качества, используемых в виде лодочек, тиглей и различных приспособлений в процессах получения соединений типа ар- сенида галлия. Сущность изобретения: способ получения 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 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.
Т а б л ица .1
