(57)【要約】【課題】反りが小さく、色ムラやシミの少ない半導体用ホウ素ドープ材の製造が可能となる窒化ホウ素焼結体の製造方法を提供する。【解決手段】比表面積５〜１５ｍ２／ｇ、酸素量１質量％以下の窒化ホウ素粉末４８〜８９質量％と、比表面積２５〜６０ｍ２／ｇ、酸素量２質量％以下の窒化ホウ素粉末１０〜４８質量％と、ホウ酸カルシウム粉末１〜４質量％とを含む混合粉をホットプレス焼結することを特徴とする窒化ホウ素焼結体の製造方法。本発明においては、窒化ホウ素焼結体が、窒化ホウ素９６〜９９質量％、酸化カルシウム０．４〜２質量％、酸化ホウ素０．５〜３質量％を含み、密度が１．７〜２．０ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。また、窒化ホウ素焼結体が、ＢＮウェハの製造に用いるものであることが好ましい。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
比表面積が５〜１５ｍ２／ｇ、酸素量が１質量％以下の窒化ホウ素粉末４８〜８９質量％と、比表面積が２５〜６０ｍ２／ｇ、酸素量が２質量％以下の窒化ホウ素粉末１０〜４８質量％と、ホウ酸カルシウム粉末及び／又はその前駆物質１〜４質量％とを含む混合粉をホットプレス焼結することを特徴とする窒化ホウ素焼結体の製造方法。
【請求項２】
窒化ホウ素焼結体が、窒化ホウ素９６〜９９質量％、酸化カルシウム０．４〜２質量％、酸化ホウ素０．５〜３質量％を含み、密度が１．７〜２．０ｇ／ｃｍ３であることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
窒化ホウ素焼結体が、ホウ素固体拡散材製造用の窒化ホウ素焼結体であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、窒化ホウ素焼結体の製造方法に関する。とくに、反りが小さく、色ムラやシミが少なく、ホウ素固体拡散材の製造に好適な窒化ホウ素焼結体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、基板にＰ型不純物であるホウ素をドーピングするには、ＢＮを主成分とする半導体用ホウ素ドープ材（以下、「ＢＮウェハ」という。）が用いられている。その方法は、ゲルマニウム基板、シリコン基板等の被処理基板と同等な円盤形状（直径）を有するＢＮウェハを、被処理基板と数ｍｍの間隔を設けて配置し、酸化雰囲気下、９００〜１２００℃程度の温度で加熱酸化してＢＮウェハ表面にＢ２Ｏ３を析出させ、その後、非酸化性雰囲気下、温度８５０〜１２００℃で加熱してＢ２Ｏ３を蒸発させるとともに被処理基板の表面にそれを堆積させ、後処理を施して内部にホウ素を拡散させる方法である（特許文献１）。
【特許文献１】特公昭５１−４３９４２号公報
【０００３】
この場合、重要なことは、被処理基板の表面に如何にして均一にＢ２Ｏ３を堆積させるかであり、そのためには、ＢＮウェハ表面に均一にＢ２Ｏ３を析出させること、使用中に反り等によるＢＮウェハの形状寸法変化を最小限にすることである。ＢＮウェハ表面に均一にＢ２Ｏ３を析出させるには、酸素成分の局在現象である色ムラやシミをできるだけ少なくしたものを用いなければならない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、反りが小さく、色ムラやシミの少ないＢＮウェハの製造が容易な窒化ホウ素焼結体の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、比表面積が５〜１５ｍ２／ｇ、酸素量が１質量％以下の窒化ホウ素粉末４８〜８９質量％と、比表面積が２５〜６０ｍ２／ｇ、酸素量が２質量％以下の窒化ホウ素粉末１０〜４８質量％と、ホウ酸カルシウム粉末及び／又はその前駆物質１〜４質量％を含む混合粉をホットプレス焼結することを特徴とする窒化ホウ素焼結体の製造方法である。本発明においては、窒化ホウ素焼結体が、窒化ホウ素９６〜９９質量％、酸化カルシウム０．４〜２質量％、酸化ホウ素０．５〜３質量％を含み、密度が１．７〜２．０ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。また、窒化ホウ素焼結体が、ＢＮウェハの製造に用いるものであることが好ましい。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、反りが小さく、色ムラやシミの少ないＢＮウェハの製造が可能となる窒化ホウ素焼結体の製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明に用いる窒化ホウ素粉末は、比表面積が５〜１５ｍ２／ｇ、酸素量が１質量％以下である窒化ホウ素粉末（以下、「ＢＮ粉１」という。）４８〜８９質量％と、比表面積が２５〜６０ｍ２／ｇ、酸素量が２質量％以下である窒化ホウ素粉末（以下、「ＢＮ粉２」という。）１０〜４８質量％からなるものである。好ましくは、ＢＮ粉１の比表面積が６〜１２ｍ２／ｇ、酸素量が０．６質量％以下、ＢＮ粉１とＢＮ粉２からなる混合粉中の含有量が６０〜８５質量％であり、ＢＮ粉２の比表面積が３５〜４５ｍ２／ｇ、酸素量が１．６質量％以下、混合粉中の含有量が１５〜４０質量％である。
【０００８】
ＢＮ粉１の比表面積が５ｍ２／ｇ未満であるか、又はＢＮ粉１の混合粉中の含有量が８９質量％をこえると、焼結性が低下し、十分に緻密化されたホットプレス焼結体を製造することが困難となる。その結果、その焼結体から製造されたＢＮウェハはクラック入りやすくなる。また、ＢＮ粉１の比表面積が１５ｍ２／ｇをこえるか、ＢＮ粉１の酸素量が１質量％をこえるか、又はＢＮ粉１の混合粉中の含有量が４８質量％未満であると、ホットプレス焼結体に色ムラやシミが発生し易くなる。
【０００９】
一方、ＢＮ粉２の比表面積が２５ｍ２／ｇ未満であるか、又はＢＮ粉２の混合粉中の含有量が１０質量％未満であると、焼結性が低下し、十分に緻密化されたホットプレス焼結体を製造することが困難となる。その結果、その焼結体から製造されたＢＮウェハはクラック入りやすくなる。また、ＢＮ粉２の比表面積が６０ｍ２／ｇをこえるか、ＢＮ粉２の酸素量が２質量％をこえるか、又はＢＮ粉２の混合粉中の含有量が４８質量％をこえると、ホットプレス焼結体に色ムラやシミが発生し易くなる。
【００１０】
ＢＮ粉１とＢＮ粉２からなる混合粉については、比表面積が８〜２０ｍ２／ｇ、酸素量が１．２質量％以下であることが好ましい。
【００１１】
本発明においては、混合粉の焼結性を高め、緻密なホットプレス焼結体を製造するために、ホウ酸カルシウム及び／又はその前駆物質を１〜４質量％、好ましくは１．５〜３．５質量％を混合粉に存在させる。ホウ酸カルシウムは化学式がＣａＯ・Ｂ２Ｏ３で示される粉末であり、その前駆物質とは酸化カルシウム（ＣａＯ）粉末と酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）粉末の混合物であり、等モル混合物であることが好ましい。なかでも、酸化カルシウム粉末と酸化ホウ素粉末の混合物は、大気中、温度８００〜１０００℃、保持時間１〜１０時間で熱処理した後、粉砕したものであることが好ましい。ホウ酸カルシウム及び／又はその前駆物質の混合粉中の含有量が１質量％未満であると焼結性の向上効果は小さく、また４質量％をこえるとホットプレス焼結体に色ムラやシミが発生し易くなる。
【００１２】
混合粉の調製には、ボールミル、振動ミル、リボンブレンダー、ヘンシェルミキサー等の一般的な混合装置を用いることができる。ホットプレス焼結条件の一例を示せば、混合粉を黒鉛等の型に充填し１．４ｋＰａ以下の真空下、又は窒素、アルゴン等の非酸化性雰囲気下、圧力１０〜２５ＭＰａ、温度１６００〜１９００℃で１〜１０時間保持することである。
【実施例】
【００１３】
実施例１〜７  比較例１〜１０
ＢＮ粉１とＢＮ粉２として、表１に示される各種市販品（いずれも電気化学工業社製）を準備した。また、ホウ酸カルシウム（ＣａＯ・Ｂ２Ｏ３）粉末として、酸化カルシウム粉末と酸化ホウ素粉末をＣａＯ・Ｂ２Ｏ３配合比に混合し、温度９００℃、保持時間６時間で仮焼した後、ボールミルを用い、比表面積３．５ｍ２／ｇに粉砕したものを準備した。
【００１４】
これらを表２に示す割合で配合し、振動ミルにより３時間混合してから黒鉛ダイスに充填し、ホットプレス焼結をして焼結体（直径１４０ｍｍ、厚み８０ｍｍ）を製造した。このホットプレス焼結体から、ＢＮウェハ（直径１２７ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ）を加工し、以下に従って、密度、ＢＮ純度、色ムラやシミの発生状態の観察、クラックの発生状態の観察及び反り量を測定した。それらの結果を表２に示す。
【００１５】
（１）比表面積：ユアサアイオニクス社製「カンタソ−ブ」を用い、窒素を吸着ガスとしたＢＥＴ多点連続流動法にて測定した。
（２）酸素量：堀場製作所製のＯ／Ｎ同時分析計を用いて測定した。
（３）密度 ：ＢＮウェハの外径と厚みと質量測定により求めた。
（４）ＢＮ純度：ケルダル法にてN（窒素）分析し、ＢＮに換算して求めた。
（５）色ムラやシミの発生状態：全く色ムラやシミの見られなかったものが「○」、色ムラやシミが外径１０mm以下のものを△、１０mmをこえて見られたものを「×」として、目視にて判定した。
（６）クラックの発生状態：クラックが無かったもの「○」、クラックが長さ３mm以下のものを△、３mmをこえるものを「×」として、目視にて判定した。
（７）反り量：ＢＮウェハをシリコニット炉中に直立させた状態で、大気中、温度９５０℃、２４時間加熱した後、隙間ゲージにより最も広い隙間を測定して求めた。
【００１６】
【表１】
2007119270.tif 000002
【００１７】
【表２】
2007119270.tif 000003
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本発明によって製造された窒化ホウ素焼結体は、ＢＮウェハはもとより、ガラス治具材料、構造材料などとして利用することができる。