JPS61251593A - 高純度半導体単結晶製造用ルツボ - Google Patents

高純度半導体単結晶製造用ルツボ

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JPS61251593A
JPS61251593A JP9418085A JP9418085A JPS61251593A JP S61251593 A JPS61251593 A JP S61251593A JP 9418085 A JP9418085 A JP 9418085A JP 9418085 A JP9418085 A JP 9418085A JP S61251593 A JPS61251593 A JP S61251593A
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graphite
coated
semiconductor
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浩一 山口
Hiroshi Aida
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は窒化ホウ素でコーディングされたルツボであり
、特に高純度半導体単結晶製造用ルツボに関するもので
ある。
〔従来技術〕
半導体業界においては、良品賞の半導体製品を作成する
に当たって、まず高純度の珪素、ゲルマ二6ム、ヒ化ガ
リウム(GaAs )等の単結晶を製造することが重要
である。
即ち、原料に不純物が混入しないように為すことばかシ
でなく、得られた半導体物質を熔融しで引き上げ法によ
シ大径の単結晶を製造する際にその装置自体の損傷など
によシそれが不純物となって該単結晶に混入されること
のないようにする必要がある。
熔融状態の半導体素材から引き上げ法によって単結晶を
得る方法においては、熔融のためのルツボを半導体材料
と反応性のない高純度の材料で構成すべきであり、各種
セラミック、貴金属材料等が用いられている。しかしな
がら、それらルツボ材料には種々の焼結剤が配合されて
いることや若干の反応性があることなどの理由から、高
純度半導体単結晶の製造、特に超LSI用GaA3半導
体単結晶の製造に際してはルツボ材料が不純物となって
該単結晶に混入してくることが重大な問題となっている
。また、昨今の大型半導体ウェハー製造工業においては
、大容量のルツボを要するため、ルツボ材料使用量は増
大し、そして大容量の内容物を安全に収容するためには
!ツボ材料の強度も高めなければならない。
ところで、窒化はう素は電気絶縁性、熱伝導性、耐熱衝
撃性に優れ、高温下での化学的安定性、附酸化性、潤滑
性等が優れていることから、その用途は多分野に亘って
賞月されているが、前記半導体の製造用ルツボとしても
好適なものとして使用されつつちる。
窒化ホウ素の製造法にはホウ素酸化物をアンモニア中炭
素で還元窒化する方法や、ハロゲン化ホウ素とアンモニ
アを高温で気相反応させる方法(CVD法)等があるが
、後者の気相反応による方法では熱分解窒化ホウ素(P
BN)が得られ、高純度なものであるので、半導体製造
用ルツボ用には特に良い。
しかしながら、そのCVD法による製造は容易でなく、
大型のものの製造はコストも実大なものとなシ、実際上
不可能に近いものである。
更に半導体製造用ルツボとしては石英製、黒鉛製、炭化
珪素製、貴金属製等のものが使用されていて、サイズ、
強度の点では好適なルツボが提供されてはいるが、内容
物の熔融時にそれらルツボ材料がしばしば不純物として
半導体に導入される結果、優良な半導体単結晶が得られ
難いという問題点がある。
一方、PBNの厚膜でコーティングされたグツファイト
(黒鉛)からなる蒸着のための金属蒸気生成用ルツボあ
るいはボートが公知であシ(例えば、特公昭59−19
192号公報ゝ・、この場合PEN膜は保護膜として、
金属蒸気発生用熔融金属によってグツファイトが侵食さ
れないようにするため且つ同時にグツファイトから浸出
する不純物によって該熔融金属が汚染されないようにす
るために作用している。しかしながら、高純度半導体単
結晶製造用ルツボに該公知ルツボを使用しようとすると
、PBNコーティング層へ不純物として不可避的に導入
される幾分かのグツファイトが問題となることと、また
グツファイトとPBNの密着性は非常に弱く、そしてP
EN膜は膜層に平行の方向の熱膨張係数が−2,9X 
10  /℃と負の膨張であることからグツファイト基
体とPBN薄膜とは熱膨張率が大きく異なるため加熱−
冷却サイケ〜を受けると、たちまち剥離現象が生じると
いった問題がある。
従って、実用品となるルツボを製造するには、グツファ
イト自体が低強度のものであることとも相まって、PB
Nを長時間の蒸着によシ分厚く、実際にはグツファイト
基体よシも厚層にコーディングしなければならない状況
である。
〔発明の目的〕
従って本発明は叙上の問題を解決すべく完成されたもの
であり、その目的は大型であってしかも強度も充分に保
証でき、加えて比較的低コストな高純度半導体単結晶製
造用ルツボを提供することにある。
〔問題を解決するための手段〕
本発明によれば、黒鉛から成るルツボ状成形体基体の表
面が炭化珪素膜を介して熱分解窒化ホウ素でコーティン
グされてなることを特徴とする高純度半導体単結晶製造
用ルツボが提供される。
本発明のルツボ状成形体基体の心金には低コストで加工
性に優れた黒鉛を下地として、この上に高融点を有し、
熔融半導体に対する耐食性の良い炭化珪素膜を形成して
成るものであシ、この心金の表面に熱分解窒化ホウ素(
PBN)が(4D法によシ、通常0.01〜1.0屑m
程度コーティングされる。
本発明に係る心金によれば、黒鉛だけを用いたものに比
べて強度が大きく、壁厚を比較的薄くしてもルツボの強
度は充分であシ、軽量且つ大型のものとすることができ
る。そして、黒鉛の熱伝導率は約15Q W/mlcで
あって、熱伝導率に優れた炭化珪素の約2倍の熱伝導率
を有しているため、特に、大型のルツボ内の熔融半導体
を均等且つ迅速に所定の温度にまで到達させる効果があ
る。
また本発明によれば、炭化珪素膜にPBNをコーティン
グさせると、界面に反応層が生じるのでPEN膜の密着
力が顕著に向上する。
本発明は、特に、超LSIの工C々どに用いられる高純
度GaAs半導体の製造のためのyツボ′として好適な
ものであシ、ルツボからの不純物の浸出がなく、また、
加熱・冷却サイクルによるPBNコーティング層の剥離
がない、そして強度も充分テカツまた製造コストも安価
であるという有利性がある。
本発明においては上述した通シ、炭化珪素膜を介在させ
ることが重要であシ、この膜は周知のCVD法を用いれ
ばよく、また黒鉛から成る下地の表面を気相化学反応に
より珪化処理を施すことによっても炭化珪素膜を形成す
ることができる。
〔実施例〕
次に本発明の実施例を述べる。
(例1) 高緻密黒鉛から成る直径2oCM、高さ20c11、肉
厚0.5肩渭のルツボ状成形体を作成した。
次いで、この成形体を反応室に設置し、該成形体を12
00℃として反応室に5IH4ガスを3Q TOrrの
圧力で導入し、1時間珪化反応を行った。その結果、黒
鉛成形体の表面に1000μmの膜厚で炭化珪素を全面
に形成した。
然る後、前記成形体(心金)をCVD反応室に配置して
1300℃の温度に設置し、該反応室内にBCIsガス
、NH3ガス及びH意ガスをそれぞれ50CQ/m、 
200 QQ/謡及び1000 QC/linの流速で
導入して圧カフ、Q Torrとし、10時間にわ九っ
て接触反応をさせ、前記炭化珪素膜の全面に厚さ50μ
鯛のPBNコーティングを施した。
得られた本発明製品を引き上げ法による半導体GaAs
単結晶製造ルツボとして使用した結果、10回の使用(
加熱−冷却サイクル付与1回)によっても、PBNコー
ティング膜には剥離やクツツクが生ぜず、セしてルツボ
から不純物がGaA3熔融体へ混入することも全くなく
、良品の高純度半導体GaAs単結晶を製造することが
できた。
また、該ルツボはPBNコーティング膜によシ良耐食性
が発揮されるばかシでなく、炭化珪素膜で被覆された黒
鉛から成る心金は熱伝導性の優良なものであるため、ル
ツボ全体の温度を常に均一に維持することができ、ルツ
ボ内の試料は均一に溶解されるので優良な単結晶の製造
に好適である。
(例2) 例1で用いられた黒鉛製ルツボ状成形体をCVD反応室
に配置して1400℃の温度に設置し、CH45l−C
Itsガスを導入して熱分解によ’) 200 am 
の厚みの炭化珪素膜を全面に形成した。
次いで例1と同様にして全面に厚さ50 swtのPB
Nコーティングを施した。
得られた本発明製品を引き上げ法による半導体GaAs
単結晶製造ルツボとして使用した結果、PBNコーティ
ング膜には剥離やクツツクが生じることなく、そしてル
ツボから不純物がGaA3熔融体へ混入することは全く
なく、高純度半導体GaAs単結晶が得られた。
また、ルツボ全体の温度を常に均−I/c、Ii持する
ことができ、ルツボ内の試料は均一に溶解されるので優
良な単結晶の製造に好適である。
〔発明の効果〕
本発明のものは、高純度半導体単結晶製造用ルツボとし
て適当であり特に、超LSIの工Cなどに用いられる高
純度GaAS半導体の製造用ルツボとして好適なもので
あって、又、m−v族半導体やIt−VI族半導体を作
成する方法である分子線エピタキシー法(MB]1il
y)やクフスターイオンプV−ディング法(工CB)等
におけるπ、m、v。
■族の合金を蒸発させるるつばとしても用いることがで
きる。
更に、本発明によれば基体に炭化珪素膜で被覆した黒鉛
を用いているためにルツボからの不純物浸出がなく、ま
た基体とPBNとは密着性が良いために、加熱・冷却サ
イク〜によってもPBNコーティング層が剥離すること
がない。そして基体は高強度であるため、ルツボの壁厚
を薄くしても強度が充分で軽量、大型のものとすること
ができ、且つ安価な黒鉛を使用するのく加えてPBN層
の厚みを大きくする必要もないため、製造コストを低減
できるという優れた有利性がある。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  黒鉛から成るルツボ状成形体基体の表面が炭化珪素膜
    を介して熱分解窒化ホウ素でコーテイングされてなるこ
    とを特徴とする高純度半導体単結晶製造用ルツボ。
JP60094180A 1985-04-30 1985-04-30 高純度半導体単結晶製造用ルツボ Expired - Lifetime JPH0686352B2 (ja)

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