JP2522617B2 - 炭素合金化立方晶窒化ホウ素膜 - Google Patents
炭素合金化立方晶窒化ホウ素膜Info
- Publication number
- JP2522617B2 JP2522617B2 JP4090087A JP9008792A JP2522617B2 JP 2522617 B2 JP2522617 B2 JP 2522617B2 JP 4090087 A JP4090087 A JP 4090087A JP 9008792 A JP9008792 A JP 9008792A JP 2522617 B2 JP2522617 B2 JP 2522617B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boron nitride
- target
- thin film
- carbon
- substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
- H10P14/68—Organic materials, e.g. photoresists
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
- C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
- C23C16/36—Carbonitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
- H10P14/63—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the formation processes
- H10P14/6326—Deposition processes
- H10P14/6328—Deposition from the gas or vapour phase
- H10P14/6329—Deposition from the gas or vapour phase using physical ablation of a target, e.g. physical vapour deposition or pulsed laser deposition
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W74/00—Encapsulations, e.g. protective coatings
- H10W74/40—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their materials
- H10W74/43—Encapsulations, e.g. protective coatings characterised by their materials comprising oxides, nitrides or carbides, e.g. ceramics or glasses
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/22—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using physical deposition, e.g. vacuum deposition or sputtering
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/24—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials using chemical vapour deposition [CVD]
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/29—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
- H10P14/2901—Materials
- H10P14/2902—Materials being Group IVA materials
- H10P14/2905—Silicon, silicon germanium or germanium
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/29—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by the substrates
- H10P14/2926—Crystal orientations
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/32—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by intermediate layers between substrates and deposited layers
- H10P14/3202—Materials thereof
- H10P14/3238—Materials thereof being insulating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/32—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by intermediate layers between substrates and deposited layers
- H10P14/3242—Structure
- H10P14/3244—Layer structure
- H10P14/3254—Graded layers
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
- H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
- H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
- H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
- H10P14/3414—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being group IIIA-VIA materials
- H10P14/3416—Nitrides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は一般に立方晶窒化ホウ素
の薄膜形成に関するものであり、更に詳しく述べると、
例えばＥＰ−Ａ−0 432 820号明細書の請求項１の前提
部分に明記されているようなレーザアブレーション(las
er ablation)技術を用いて立方晶窒化ホウ素の薄膜を形
成する方法に関する。
の薄膜形成に関するものであり、更に詳しく述べると、
例えばＥＰ−Ａ−0 432 820号明細書の請求項１の前提
部分に明記されているようなレーザアブレーション(las
er ablation)技術を用いて立方晶窒化ホウ素の薄膜を形
成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】本発明は、本願と同日に出願した「リン
合金化立方晶窒化ホウ素膜」なる名称の同時係属出願に
関連する。
合金化立方晶窒化ホウ素膜」なる名称の同時係属出願に
関連する。
【０００３】これまで知られている最も硬い材料はダイ
ヤモンドと立方晶窒化ホウ素である。このため、耐摩耗
性被覆、研磨性被覆及び音響素子並びに電子デバイス等
の用途に関するこれら両材料の研究はかなり多数にのぼ
る。しかしながら、適当な基板上に平滑・均質のダイヤ
モンド膜を成長させる試みは現在まで成功しておらず、
そのためダイヤモンド薄膜を耐摩耗性被覆や電子デバイ
スに使用することができなかった。従って、ダイヤモン
ド膜を形成する方法が強く求められているのである。
ヤモンドと立方晶窒化ホウ素である。このため、耐摩耗
性被覆、研磨性被覆及び音響素子並びに電子デバイス等
の用途に関するこれら両材料の研究はかなり多数にのぼ
る。しかしながら、適当な基板上に平滑・均質のダイヤ
モンド膜を成長させる試みは現在まで成功しておらず、
そのためダイヤモンド薄膜を耐摩耗性被覆や電子デバイ
スに使用することができなかった。従って、ダイヤモン
ド膜を形成する方法が強く求められているのである。
【０００４】別法として、「結晶性窒化ホウ素膜のレー
ザ沈着(Laser Deposition of Crystalline Boron Nitri
de Films)なる名称のヨーロッパ特許出願第0 432 820号
に開示されているように、レーザアブレーション技術を
用いてシリコンウェハー上に立方晶形態の窒化ホウ素を
成長させた例がある。このレーザアブレーション法を用
いて、シリコン基板上の［１００］軸に沿った配向で立
方晶窒化ホウ素の単結晶をエピタキシャル成長させ、立
方晶窒化ホウ素が下層のシリコン基板にエピタキシャル
配列重なり(epitaxial registry)になるようにしたので
ある。
ザ沈着(Laser Deposition of Crystalline Boron Nitri
de Films)なる名称のヨーロッパ特許出願第0 432 820号
に開示されているように、レーザアブレーション技術を
用いてシリコンウェハー上に立方晶形態の窒化ホウ素を
成長させた例がある。このレーザアブレーション法を用
いて、シリコン基板上の［１００］軸に沿った配向で立
方晶窒化ホウ素の単結晶をエピタキシャル成長させ、立
方晶窒化ホウ素が下層のシリコン基板にエピタキシャル
配列重なり(epitaxial registry)になるようにしたので
ある。
【０００５】立方晶窒化ホウ素（ＢＮ）材料は、周期律
表の第III元素と第Ｖ族元素とを組み合わせて得られた
化合物で、実際上並びに科学上の両観点から最も興味あ
る化合物である。この立方晶構造をもった窒化ホウ素相
は、極めて硬いことの他に電気抵抗が高いことや熱伝導
率が高いことを含めて多数望ましい物理的性質を特徴と
するので特に有用である。更には、立方晶窒化ホウ素は
比較的化学的に不活性である。この立方晶形態の窒化ホ
ウ素は、これらの性質のため、電子デバイス，特に高温
で使用する電子デバイスを含む多数の用途に極めて有用
となる可能性を有しているのである。
表の第III元素と第Ｖ族元素とを組み合わせて得られた
化合物で、実際上並びに科学上の両観点から最も興味あ
る化合物である。この立方晶構造をもった窒化ホウ素相
は、極めて硬いことの他に電気抵抗が高いことや熱伝導
率が高いことを含めて多数望ましい物理的性質を特徴と
するので特に有用である。更には、立方晶窒化ホウ素は
比較的化学的に不活性である。この立方晶形態の窒化ホ
ウ素は、これらの性質のため、電子デバイス，特に高温
で使用する電子デバイスを含む多数の用途に極めて有用
となる可能性を有しているのである。
【０００６】以上、立方晶窒化ホウ素が多数の有用特性
をもつことは明らかである。しかしながら、シリコン上
で立方晶窒化ホウ素の膜をうまく成長させるには、立方
晶窒化ホウ素の結晶格子を下層のシリコンの格子定数に
一致するよう膨張させなければならない。特に、前記の
レーザアブレーション法にてシリコン基板上に形成され
た立方晶窒化ホウ素膜の特徴は、その結晶格子定数が立
方晶窒化ホウ素バルク粉末の約０．３６２ナノメートル
に対して約０．３８４ナノメートルなることである。す
なわち、レーザアブレーション法で形成される立方晶窒
化ホウ素膜の格子定数は、バルク材料のそれよりも約５
％大である。この格子膨張のため、２個の立方晶窒化ホ
ウ素単位格子はシリコンの［１１０］方向に並ぶことが
できて、シリコンと立方晶窒化ホウ素はエピタキシャル
配列重なりを形成するのである。
をもつことは明らかである。しかしながら、シリコン上
で立方晶窒化ホウ素の膜をうまく成長させるには、立方
晶窒化ホウ素の結晶格子を下層のシリコンの格子定数に
一致するよう膨張させなければならない。特に、前記の
レーザアブレーション法にてシリコン基板上に形成され
た立方晶窒化ホウ素膜の特徴は、その結晶格子定数が立
方晶窒化ホウ素バルク粉末の約０．３６２ナノメートル
に対して約０．３８４ナノメートルなることである。す
なわち、レーザアブレーション法で形成される立方晶窒
化ホウ素膜の格子定数は、バルク材料のそれよりも約５
％大である。この格子膨張のため、２個の立方晶窒化ホ
ウ素単位格子はシリコンの［１１０］方向に並ぶことが
できて、シリコンと立方晶窒化ホウ素はエピタキシャル
配列重なりを形成するのである。
【０００７】この格子膨張が立方晶窒化ホウ素を下層の
シリコン単結晶格子と結晶学的配置重ねにするのである
が、転位エネルギーの大きさは常にこの格子膨張の大き
さに関係している。この大きな転位エネルギーは膜内の
ピンホールの存在により賄なわれていると思われる。ピ
ンホール又はこの大きな転位エネルギーを賄うその他の
媒体がなければ、窒化ホウ素の正方晶相はエネルギー的
に不都合になる。
シリコン単結晶格子と結晶学的配置重ねにするのである
が、転位エネルギーの大きさは常にこの格子膨張の大き
さに関係している。この大きな転位エネルギーは膜内の
ピンホールの存在により賄なわれていると思われる。ピ
ンホール又はこの大きな転位エネルギーを賄うその他の
媒体がなければ、窒化ホウ素の正方晶相はエネルギー的
に不都合になる。
【０００８】しかしながら、このピンホールは、特にこ
の膜から形成される電子デバイス内で深刻な工学的問題
を与える。一つの問題は、孔を通してかなりの電流が漏
れることである。この効果並びにその他の欠点を補正し
ない限り、シリコンベース電子デバイスの絶縁体として
の立方晶窒化ホウ素の好適性は他の材料よりも低下す
る。更には、レーザアブレーション技術を用いてシリコ
ン上に形成される立方晶窒化ホウ素は、バルクの立方晶
窒化ホウ素ほど硬くない。
の膜から形成される電子デバイス内で深刻な工学的問題
を与える。一つの問題は、孔を通してかなりの電流が漏
れることである。この効果並びにその他の欠点を補正し
ない限り、シリコンベース電子デバイスの絶縁体として
の立方晶窒化ホウ素の好適性は他の材料よりも低下す
る。更には、レーザアブレーション技術を用いてシリコ
ン上に形成される立方晶窒化ホウ素は、バルクの立方晶
窒化ホウ素ほど硬くない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従って、先行技術の欠
点を軽減し、ダイヤモンド並びに立方晶窒化ホウ素両者
の所望とする物理的及び電気的特性に近い性質をもつた
膜を提供することが望まれている。特に前述のレーザア
ブレーション技術を用いて、そのような膜を提供できる
ならば、望ましいことであろう。
点を軽減し、ダイヤモンド並びに立方晶窒化ホウ素両者
の所望とする物理的及び電気的特性に近い性質をもつた
膜を提供することが望まれている。特に前述のレーザア
ブレーション技術を用いて、そのような膜を提供できる
ならば、望ましいことであろう。
【００１０】本発明の窒化ホウ素薄膜の形成方法は、請
求項１の特徴部分に明記したことを特徴とする。本発明
の目的は、炭素で適当に合金化した（appropriately al
loyed with carbon）立方晶窒化ホウ素の薄膜層を提供
することである。本発明の更なる目的は、このような炭
素で合金化した立方晶窒化ホウ素（carbon-alloyed cub
ic boron nitride）の薄膜をレーザアブレーション技術
を用いて形成することである。
求項１の特徴部分に明記したことを特徴とする。本発明
の目的は、炭素で適当に合金化した（appropriately al
loyed with carbon）立方晶窒化ホウ素の薄膜層を提供
することである。本発明の更なる目的は、このような炭
素で合金化した立方晶窒化ホウ素（carbon-alloyed cub
ic boron nitride）の薄膜をレーザアブレーション技術
を用いて形成することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の好適実施態様に
従い、上記の目的及び利点は以下のように達成される。
炭素合金化した窒化ホウ素薄膜を単結晶シリコン基板上
に付与する。この炭素合金化窒化ホウ素の薄膜は、レー
ザアブレーション法を用いて形成する。
従い、上記の目的及び利点は以下のように達成される。
炭素合金化した窒化ホウ素薄膜を単結晶シリコン基板上
に付与する。この炭素合金化窒化ホウ素の薄膜は、レー
ザアブレーション法を用いて形成する。
【００１２】この炭素で合金化した窒化ホウ素の薄膜
は、以下のようにして形成する。先ず、単結晶シリコン
基板を準備する。このシリコン基板を適当なターゲット
の近くに配置する。このターゲットは、予定量の炭素で
合金化した六方晶配向の窒化ホウ素である。別法とし
て、ターゲットを窒化ホウ素から形成し、十分高い蒸気
圧の炭素含有ガスを用いてターゲットの蒸発時に窒化ホ
ウ素と反応させてもよい。
は、以下のようにして形成する。先ず、単結晶シリコン
基板を準備する。このシリコン基板を適当なターゲット
の近くに配置する。このターゲットは、予定量の炭素で
合金化した六方晶配向の窒化ホウ素である。別法とし
て、ターゲットを窒化ホウ素から形成し、十分高い蒸気
圧の炭素含有ガスを用いてターゲットの蒸発時に窒化ホ
ウ素と反応させてもよい。
【００１３】適当なレーザを用いてターゲット材料の蒸
発を誘起する。蒸発した材料はシリコン基板表面に沈着
して炭素合金化された窒化ホウ素の薄膜層を形成する。
発を誘起する。蒸発した材料はシリコン基板表面に沈着
して炭素合金化された窒化ホウ素の薄膜層を形成する。
【００１４】本発明の発明としての特徴は、炭素で合金
化した窒化ホウ素の薄膜層が所望の膜組成及び処理パラ
メータに応じて結晶格子定数を変え得ることである。炭
素で合金化した窒化ホウ素ターゲットは、従ってその結
果得られる薄膜組成も、ｘが約０．２である（ＢＮ）
1-xＣxなる化学組成を有することが好ましい。別方法と
して、このターゲットを窒化ホウ素から形成してもよ
く、その際には十分に高い蒸気圧の炭素含有ガスを用い
て窒化ホウ素中に炭素を導入するのである。この（Ｂ
Ｎ）1-xＣxの特定組成は、約０．３６ナノメートルの結
晶格子定数を与える。この結果得られる膜は硬い電気絶
縁性のものであってシリコン基板に付着するので、広範
な温度にわたる耐摩耗用途及び半導体用途に特に好適で
ある。
化した窒化ホウ素の薄膜層が所望の膜組成及び処理パラ
メータに応じて結晶格子定数を変え得ることである。炭
素で合金化した窒化ホウ素ターゲットは、従ってその結
果得られる薄膜組成も、ｘが約０．２である（ＢＮ）
1-xＣxなる化学組成を有することが好ましい。別方法と
して、このターゲットを窒化ホウ素から形成してもよ
く、その際には十分に高い蒸気圧の炭素含有ガスを用い
て窒化ホウ素中に炭素を導入するのである。この（Ｂ
Ｎ）1-xＣxの特定組成は、約０．３６ナノメートルの結
晶格子定数を与える。この結果得られる膜は硬い電気絶
縁性のものであってシリコン基板に付着するので、広範
な温度にわたる耐摩耗用途及び半導体用途に特に好適で
ある。
【００１５】更には、炭素で合金化した窒化ホウ素膜が
膜厚全体に勾配を形成するように沈着できることは予見
可能である。その化学組成は、シリコン−窒化ホウ素界
面でおよそ（ＢＮ）0.8Ｃ0.2となり、純窒化ホウ素表面
が望まれる特定用途に対しては純粋の窒化ホウ素表面を
与えるように炭素濃度がゼロまで徐々に低下する。別方
法として、ダイヤモンド表面を与える目的で、炭素濃度
のｘ値を１に高めることもできる。この膜内の濃度勾配
は、レーザアブレーション過程でターゲット組成及び／
又は炭素含有ガスの蒸気圧を変えることにより達成され
る。
膜厚全体に勾配を形成するように沈着できることは予見
可能である。その化学組成は、シリコン−窒化ホウ素界
面でおよそ（ＢＮ）0.8Ｃ0.2となり、純窒化ホウ素表面
が望まれる特定用途に対しては純粋の窒化ホウ素表面を
与えるように炭素濃度がゼロまで徐々に低下する。別方
法として、ダイヤモンド表面を与える目的で、炭素濃度
のｘ値を１に高めることもできる。この膜内の濃度勾配
は、レーザアブレーション過程でターゲット組成及び／
又は炭素含有ガスの蒸気圧を変えることにより達成され
る。
【００１６】本発明のその他の目的及び利点は、以下の
詳細な説明から更に良く理解できるであろう。炭素で合
金化した窒化ホウ素の薄膜をシリコン基板上に形成す
る。この炭素合金化窒化ホウ素の薄膜はレーザアブレー
ション法を用いて形成する。立方晶窒化ホウ素を適当量
の炭素で合金化することにより、元素化学式が（ＢＮ）
1-xＣx（ｘは炭素濃度を表す）なる立方晶の三元化合物
が生成する。この三元化合物の結晶格子定数は、所望な
らば、純粋立方晶窒化ホウ素の格子定数から純粋の立法
晶炭化ホウ素の格子定数まで系統的に変えることができ
る。立方晶三元化合物の格子定数（ａ）と炭素濃度
（ｘ）との関係は次式で表される。
詳細な説明から更に良く理解できるであろう。炭素で合
金化した窒化ホウ素の薄膜をシリコン基板上に形成す
る。この炭素合金化窒化ホウ素の薄膜はレーザアブレー
ション法を用いて形成する。立方晶窒化ホウ素を適当量
の炭素で合金化することにより、元素化学式が（ＢＮ）
1-xＣx（ｘは炭素濃度を表す）なる立方晶の三元化合物
が生成する。この三元化合物の結晶格子定数は、所望な
らば、純粋立方晶窒化ホウ素の格子定数から純粋の立法
晶炭化ホウ素の格子定数まで系統的に変えることができ
る。立方晶三元化合物の格子定数（ａ）と炭素濃度
（ｘ）との関係は次式で表される。
【００１７】
【数１】ａ＝０．３６２（１−ｘ）＋０．３５６（ｘ）
【００１８】但し、０．３６２はバルク立方晶窒化ホウ
素（ＢＮ）の、０．３５６はバルクダイヤモンドの結晶
格子定数をナノメートルで表わした値である。ｘが０．
２すなわち（ＢＮ）0.8Ｃ0.2の場合、三元格子定数ａは
０．３６ナノメートルになる。
素（ＢＮ）の、０．３５６はバルクダイヤモンドの結晶
格子定数をナノメートルで表わした値である。ｘが０．
２すなわち（ＢＮ）0.8Ｃ0.2の場合、三元格子定数ａは
０．３６ナノメートルになる。
【００１９】好適な炭素合金化立方晶窒化ホウ素膜を形
成する一好適方法では、本明細書中に引用した同時継続
中のヨーロッパ特許出願第0 432 820号に記載されてい
るようなレーザアブレーション技術を使用する。一般
に、多結晶の六方晶配向した熱分解窒化ホウ素であっ
て、それに好適料の炭素を合金化して焼結した窒化ホウ
素ターゲット（ＢＮ）1-XＣxを回転ターンテーブルに載
せ、およそ低圧に排気されたステンレス鋼の６路交差室
(6-way cross-chamber)内の単結晶シリコン基板の近く
にやや間隔をあけて配置する。この単結晶基板を接着及
び結晶成長が良好になる約４００℃の温度に加熱し、ア
ブレーション及び沈着の間はこの温度に維持する。これ
より高めの約６７５℃までの温度も使用したが、その結
果得られた膜の結晶化度は隈なく均一ではなかった。約
４００℃までの温度だと膜内の結晶学的諸結果は最適に
なることが測定の結果判明した。
成する一好適方法では、本明細書中に引用した同時継続
中のヨーロッパ特許出願第0 432 820号に記載されてい
るようなレーザアブレーション技術を使用する。一般
に、多結晶の六方晶配向した熱分解窒化ホウ素であっ
て、それに好適料の炭素を合金化して焼結した窒化ホウ
素ターゲット（ＢＮ）1-XＣxを回転ターンテーブルに載
せ、およそ低圧に排気されたステンレス鋼の６路交差室
(6-way cross-chamber)内の単結晶シリコン基板の近く
にやや間隔をあけて配置する。この単結晶基板を接着及
び結晶成長が良好になる約４００℃の温度に加熱し、ア
ブレーション及び沈着の間はこの温度に維持する。これ
より高めの約６７５℃までの温度も使用したが、その結
果得られた膜の結晶化度は隈なく均一ではなかった。約
４００℃までの温度だと膜内の結晶学的諸結果は最適に
なることが測定の結果判明した。
【００２０】アブレーションを生起させるビームには適
当な波長及び周波数で動作するＫrＦエキシマレーザ源
を使用することが好ましい。炭素で合金化した窒化ホウ
素ターゲットを用いてレーザを動作させると、超高純度
窒素ガスを満たした室内でアブレーションが生起する。
レーザ流束(fluency)は約１．５乃至約５．２Ｊ／ｃｍ2
の範囲であった。上述のパラメータで動作するレーザの
エネルギー放射は約５電子ボルトであるが、これは炭素
ドーピングした窒化ホウ素ターゲットの解離エネルギー
よりも約２０％高めのエネルギーである。
当な波長及び周波数で動作するＫrＦエキシマレーザ源
を使用することが好ましい。炭素で合金化した窒化ホウ
素ターゲットを用いてレーザを動作させると、超高純度
窒素ガスを満たした室内でアブレーションが生起する。
レーザ流束(fluency)は約１．５乃至約５．２Ｊ／ｃｍ2
の範囲であった。上述のパラメータで動作するレーザの
エネルギー放射は約５電子ボルトであるが、これは炭素
ドーピングした窒化ホウ素ターゲットの解離エネルギー
よりも約２０％高めのエネルギーである。
【００２１】この立方晶窒化ホウ素の薄膜の厚みは、レ
ーザ流束とレーザパルス数に従って直線的に変化するこ
とが測定の結果判明した。このレーザ流束が約３．９Ｊ
／ｃｍ2である時の平均沈着速度は、約０．０１８２ナ
ノメートル（０．１８２オングストローム）／パルスで
あると予期される。レーザ流束約１．５Ｊ／ｃｍ2で１
２，０００パルスを照射すると、炭素合金立方晶窒化ホ
ウ素膜の厚みは約１７５ナノメートルになる。この方法
により実際的範囲で任意の厚みにすることができる。
ーザ流束とレーザパルス数に従って直線的に変化するこ
とが測定の結果判明した。このレーザ流束が約３．９Ｊ
／ｃｍ2である時の平均沈着速度は、約０．０１８２ナ
ノメートル（０．１８２オングストローム）／パルスで
あると予期される。レーザ流束約１．５Ｊ／ｃｍ2で１
２，０００パルスを照射すると、炭素合金立方晶窒化ホ
ウ素膜の厚みは約１７５ナノメートルになる。この方法
により実際的範囲で任意の厚みにすることができる。
【００２２】同様に好適な上記膜の形成方法は以下の通
りであって、同じくレーザアブレーション法を使用す
る。レーザの焦点を窒化ホウ素ターゲットに合わせてレ
ーザ室に十分高い蒸気圧の炭素含有ガスを充満させる。
ターゲットの蒸発により、窒化ホウ素材料はガス内の炭
素と反応して好適な炭素合金化立方晶窒化ホウ素材料を
形成し、基板表面上に沈着する。
りであって、同じくレーザアブレーション法を使用す
る。レーザの焦点を窒化ホウ素ターゲットに合わせてレ
ーザ室に十分高い蒸気圧の炭素含有ガスを充満させる。
ターゲットの蒸発により、窒化ホウ素材料はガス内の炭
素と反応して好適な炭素合金化立方晶窒化ホウ素材料を
形成し、基板表面上に沈着する。
【００２３】具体例では、適当なレーザ好ましくはＫｒ
Ｆ を約２４８ナノメートル、パルス持続２２ナノ秒で
動作させて得られる光を約６．６６６Ｐａ（５０ミリト
ル）の超高純度窒素ガス中に配置した六方晶窒化ホウ素
ターゲットに焦点を合わせた。レーザ流束は２．９Ｊ／
ｃｍ2であり、ステンレス鋼の反応室は基本真空度１３
３．３２２×１０-7Ｐａ（１０-7トル）まで排気可能な
ターボ分子ポンプを用いて排気した。通常の入手容易な
炭化水素種を高い蒸気圧で室内に維持して、炭素を膜に
添入した、基板温度を約６７５℃にして１２，０００パ
ルスで沈着させると（１０パルス／秒で約２０分間）、
厚み約１２０ナノメートルの膜が得られた。
Ｆ を約２４８ナノメートル、パルス持続２２ナノ秒で
動作させて得られる光を約６．６６６Ｐａ（５０ミリト
ル）の超高純度窒素ガス中に配置した六方晶窒化ホウ素
ターゲットに焦点を合わせた。レーザ流束は２．９Ｊ／
ｃｍ2であり、ステンレス鋼の反応室は基本真空度１３
３．３２２×１０-7Ｐａ（１０-7トル）まで排気可能な
ターボ分子ポンプを用いて排気した。通常の入手容易な
炭化水素種を高い蒸気圧で室内に維持して、炭素を膜に
添入した、基板温度を約６７５℃にして１２，０００パ
ルスで沈着させると（１０パルス／秒で約２０分間）、
厚み約１２０ナノメートルの膜が得られた。
【００２４】オージェ(Auger)電子スペクトル法及びラ
ザフォード(Rutherford)後方散乱スペクトル法を用いて
膜の元素組成を確認した。およその化学論量比は（Ｂ
Ｎ）0. 8Ｃ0.2であると測定された。ラザフォード後方散
乱スペクトル法により、この膜がある程度の結晶化度を
有することが判明した。この結晶化度は、（ＢＮ）0.8
Ｃ0.2材料（０．３６ナノメートル）とシリコン基板
（０．３８ナノメートル）の間の結晶格子定数の差に基
づくものである。更には、レーザアブレーション過程で
より高い温度を使用すると、更に高めの結晶化度が観察
される。炭素で合金化した立方晶窒化ホウ素材料はある
程度の結晶格子膨張を示すものの、処理パラメータを最
適化することのより、下層の基板と完全にエピタキシャ
ルな膜を製造することができる。
ザフォード(Rutherford)後方散乱スペクトル法を用いて
膜の元素組成を確認した。およその化学論量比は（Ｂ
Ｎ）0. 8Ｃ0.2であると測定された。ラザフォード後方散
乱スペクトル法により、この膜がある程度の結晶化度を
有することが判明した。この結晶化度は、（ＢＮ）0.8
Ｃ0.2材料（０．３６ナノメートル）とシリコン基板
（０．３８ナノメートル）の間の結晶格子定数の差に基
づくものである。更には、レーザアブレーション過程で
より高い温度を使用すると、更に高めの結晶化度が観察
される。炭素で合金化した立方晶窒化ホウ素材料はある
程度の結晶格子膨張を示すものの、処理パラメータを最
適化することのより、下層の基板と完全にエピタキシャ
ルな膜を製造することができる。
【００２５】この薄膜をＸ線回折分析して、その結晶構
造を測定した。シリコン基板の［１１０］面上で成長し
た炭素合金化窒化ホウ素膜のＸ線が観察されたが、これ
は格子定数約０．３６ナノメートルの立方晶材料の［１
１１］格子反射であると検定された。これは炭素濃度ｘ
＝０．２すなわち（ＢＮ）0.8Ｃ0.2に相当する。Ｘ線回
折ピークの幅は、デバイ−シェラー(Debye-Scherrer)の
式によると約５ナノメートルの粒径に相当する。
造を測定した。シリコン基板の［１１０］面上で成長し
た炭素合金化窒化ホウ素膜のＸ線が観察されたが、これ
は格子定数約０．３６ナノメートルの立方晶材料の［１
１１］格子反射であると検定された。これは炭素濃度ｘ
＝０．２すなわち（ＢＮ）0.8Ｃ0.2に相当する。Ｘ線回
折ピークの幅は、デバイ−シェラー(Debye-Scherrer)の
式によると約５ナノメートルの粒径に相当する。
【００２６】この方法で得られる膜は、スクラッチ抵抗
に秀れ、シリコン基板に対する付着性も卓越したもので
ある。
に秀れ、シリコン基板に対する付着性も卓越したもので
ある。
【００２７】上記の炭素合金化立方晶窒化ホウ素膜の光
学的バンドギャップを分光学的エリプソメトリー(spect
roscopic ellipsometry)で測定すると約４．２電子ボル
トであった。これは可視スペクトル域で膜が透明である
ことに一致し、吸収エッジの形状も間接的バンドギャッ
プに係わる光吸収に一致する。この大きなバンドギャッ
プエネルギーが炭素で合金化した立方晶窒化ホウ素化合
物を高温シリコン系半導体デバイスの秀れた絶縁体にす
るのである。その例は発光ダイオード又は半導体レーザ
並びにその他のデバイス用の構造物である。
学的バンドギャップを分光学的エリプソメトリー(spect
roscopic ellipsometry)で測定すると約４．２電子ボル
トであった。これは可視スペクトル域で膜が透明である
ことに一致し、吸収エッジの形状も間接的バンドギャッ
プに係わる光吸収に一致する。この大きなバンドギャッ
プエネルギーが炭素で合金化した立方晶窒化ホウ素化合
物を高温シリコン系半導体デバイスの秀れた絶縁体にす
るのである。その例は発光ダイオード又は半導体レーザ
並びにその他のデバイス用の構造物である。
【００２８】更には、この方法により三元（ＢＮ）1-x
Ｃx化合物内の炭素濃度をｘ＝０．２から０まで、或い
はｘ＝０．２から１までの範囲で系統的に変えることが
できる。何れかの方向に徐々に転移することにより、こ
の炭素合金化した窒化ホウ素膜は、下部のシリコン基板
と立方晶窒化ホウ素膜との間の緩衝層として働き、この
膜を通して格子定数が徐々に変化するので応力は最小に
なる。このため、電子デバイス、音響デバイス及び摩擦
学的な用途のデバイスは、立方晶窒化ホウ素又は立方晶
炭化ホウ素の秀れた物理的性質を利用することができ
る。窒化ホウ素を完全に除去しても純粋ダイヤモンド膜
にするよう濃度を徐々に変更できることも予見可能であ
る。
Ｃx化合物内の炭素濃度をｘ＝０．２から０まで、或い
はｘ＝０．２から１までの範囲で系統的に変えることが
できる。何れかの方向に徐々に転移することにより、こ
の炭素合金化した窒化ホウ素膜は、下部のシリコン基板
と立方晶窒化ホウ素膜との間の緩衝層として働き、この
膜を通して格子定数が徐々に変化するので応力は最小に
なる。このため、電子デバイス、音響デバイス及び摩擦
学的な用途のデバイスは、立方晶窒化ホウ素又は立方晶
炭化ホウ素の秀れた物理的性質を利用することができ
る。窒化ホウ素を完全に除去しても純粋ダイヤモンド膜
にするよう濃度を徐々に変更できることも予見可能であ
る。
【００２９】この炭素組成の変更は、分離された領域か
ら構成されるターゲットを用いて行うことができる。例
えば各領域が相異なる予定炭素濃度を有するようなパイ
型のセグメント化されたターゲットを用いるのである。
次に、必要な各領域にレーザを照射して、基板上に適当
な炭素濃度の炭素合金化窒化ホウ素組成物を沈着させ
る。別法として、炭素含有ガスの蒸気圧を徐々に変え
て、炭素濃度に所望の変化を与えてもよい。
ら構成されるターゲットを用いて行うことができる。例
えば各領域が相異なる予定炭素濃度を有するようなパイ
型のセグメント化されたターゲットを用いるのである。
次に、必要な各領域にレーザを照射して、基板上に適当
な炭素濃度の炭素合金化窒化ホウ素組成物を沈着させ
る。別法として、炭素含有ガスの蒸気圧を徐々に変え
て、炭素濃度に所望の変化を与えてもよい。
【００３０】炭素組成を変える更なる別法は、２個のタ
ーゲットを使用する方法である。第一のターゲットは炭
素で合金化した窒化ホウ素から形成されたものであり、
第二のターゲットは、０≦ｘ≦１である化学式（ＢＮ）
1-xＣxなる化学組成物を有する。両ターゲットをシリコ
ン基板の近くに配置し、エキシマレーザパルスを用いて
前記の第一ターゲットの一部を蒸発させ、第一ターゲッ
トの蒸気が前記基板の表面上に沈着して、０＜ｘ≦０．
２である化学式（ＢＮ）1-xＣxなる三元化合物の第一薄
膜層を形成する。次に、前記第二ターゲットの一部をエ
キシマレーザパルスを用いて蒸発させ、第二ターゲット
の蒸気が第一薄膜の表面上に沈着して、０≦ｘ≦１であ
る化学式（ＢＮ）1-xＣxなる三元化合物の第二薄膜層を
形成する。
ーゲットを使用する方法である。第一のターゲットは炭
素で合金化した窒化ホウ素から形成されたものであり、
第二のターゲットは、０≦ｘ≦１である化学式（ＢＮ）
1-xＣxなる化学組成物を有する。両ターゲットをシリコ
ン基板の近くに配置し、エキシマレーザパルスを用いて
前記の第一ターゲットの一部を蒸発させ、第一ターゲッ
トの蒸気が前記基板の表面上に沈着して、０＜ｘ≦０．
２である化学式（ＢＮ）1-xＣxなる三元化合物の第一薄
膜層を形成する。次に、前記第二ターゲットの一部をエ
キシマレーザパルスを用いて蒸発させ、第二ターゲット
の蒸気が第一薄膜の表面上に沈着して、０≦ｘ≦１であ
る化学式（ＢＮ）1-xＣxなる三元化合物の第二薄膜層を
形成する。
【００３１】更には、このレーザアブレーション法が、
格子定数０．３６ナノメートル近辺のシリコンよりも更
に好適な基板上にこの好適化合物を沈着させるために使
用できることも予見可能である。このため、この好適な
炭素合金化した立方晶窒化ホウ素をエピタキシャル成長
させることができる。可能な基板例は、立方晶結晶格子
の定数が約０．３６ナノメートルの銅又は結晶格子定数
が０．３５６ナノメートルのダイヤモンドである。従っ
て、前述のレーザアブレーション法は基板上に好適膜を
形成するために使用することができる。
格子定数０．３６ナノメートル近辺のシリコンよりも更
に好適な基板上にこの好適化合物を沈着させるために使
用できることも予見可能である。このため、この好適な
炭素合金化した立方晶窒化ホウ素をエピタキシャル成長
させることができる。可能な基板例は、立方晶結晶格子
の定数が約０．３６ナノメートルの銅又は結晶格子定数
が０．３５６ナノメートルのダイヤモンドである。従っ
て、前述のレーザアブレーション法は基板上に好適膜を
形成するために使用することができる。
【００３２】レーザアブレーション法をシリコン基板上
への炭素合金化立方晶窒化ホウ素の好適エピタキシャル
膜の形成に使用した後、別の沈着法を用いて成長方法を
補足できることも予見可能である。このような別法の一
例は有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）技術である。こ
のＭＯＣＶＤ法は、ＭＯＣＶＤ室内で元素の化学組成を
正確に調整したり変えるのが容易である利点があり、従
って組成を簡単に変えることができる。更には、光吸収
度が低く従ってアブレーション速度が遅い窒化ホウ素に
関して特に言えることであるが、ＭＯＣＶＤ技術による
沈積速度は、このレーザアブレーション法による速度よ
りも大である。しかも、ＭＯＣＶＤ法で沈着した材料
は、レーザアブレーション法で沈着した炭素合金化立方
晶窒化ホウ素膜の立方晶配列重なり状態を保持する。
への炭素合金化立方晶窒化ホウ素の好適エピタキシャル
膜の形成に使用した後、別の沈着法を用いて成長方法を
補足できることも予見可能である。このような別法の一
例は有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶＤ）技術である。こ
のＭＯＣＶＤ法は、ＭＯＣＶＤ室内で元素の化学組成を
正確に調整したり変えるのが容易である利点があり、従
って組成を簡単に変えることができる。更には、光吸収
度が低く従ってアブレーション速度が遅い窒化ホウ素に
関して特に言えることであるが、ＭＯＣＶＤ技術による
沈積速度は、このレーザアブレーション法による速度よ
りも大である。しかも、ＭＯＣＶＤ法で沈着した材料
は、レーザアブレーション法で沈着した炭素合金化立方
晶窒化ホウ素膜の立方晶配列重なり状態を保持する。
【００３３】
【発明の効果】本方法により、炭素で合金化した立方晶
窒化ホウ素の膜が形成される。この膜は光学的に平滑で
あり、従って例えばピストン壁やエンジン回転部のよう
な機械部品上への耐摩耗性、低摩擦の被覆として適当で
ある。更には、この立方晶炭化ホウ素膜は、ダイヤモン
ド膜の代替物としても役立つものである。更には、この
膜が高温の電子用途並びにその他の用途に好適なること
も予見可能である。本発明をその好適実施態様で説明し
てきたが、当業者がその他の各種元素に置き換えたり、
レーザやターゲット組成物などの処理パラメータを変更
したりして本発明方法の別形態を採用できることは明ら
かである。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲に
よるの他は限定されるものではない。
窒化ホウ素の膜が形成される。この膜は光学的に平滑で
あり、従って例えばピストン壁やエンジン回転部のよう
な機械部品上への耐摩耗性、低摩擦の被覆として適当で
ある。更には、この立方晶炭化ホウ素膜は、ダイヤモン
ド膜の代替物としても役立つものである。更には、この
膜が高温の電子用途並びにその他の用途に好適なること
も予見可能である。本発明をその好適実施態様で説明し
てきたが、当業者がその他の各種元素に置き換えたり、
レーザやターゲット組成物などの処理パラメータを変更
したりして本発明方法の別形態を採用できることは明ら
かである。従って、本発明の範囲は、特許請求の範囲に
よるの他は限定されるものではない。
Claims (18)
- 【請求項１】 シリコン基板を準備し、前記シリコン基
板の近くに窒化ホウ素ターゲットを配置し、前記の窒化
ホウ素ターゲットを解離して蒸発させるために十分なパ
ラメータで動作するレーザを用いて前記ターゲットの蒸
発を誘起し、前記の蒸発した窒化ホウ素材料が前記基板
の表面上に沈着して窒化ホウ素の薄膜層を前記表面上に
形成するような窒化ホウ素の薄膜を形成する方法であっ
て、炭素で合金化した六方晶配向の窒化ホウ素から前記
ターゲットを形成し、エキシマレーザパルスを用いて前
記ターゲットの蒸発を誘起し、かつ、蒸発した材料が前
記基板の表面上に沈着して前記表面上に電気絶縁層であ
る炭素合金化立方晶窒化ホウ素の薄膜を形成することを
特徴とする方法。 - 【請求項２】 前記表面上に沈着される炭素合金化窒化
ホウ素の薄膜層が、０＜ｘ＜１．０である（ＢＮ）1-x
Ｃxなる化学組成を有する請求項１の窒化ホウ素の薄膜
を形成する方法。 - 【請求項３】 前記化学組成（ＢＮ）1-xＣxのｘ値が
０．２を超えない請求項２の窒化ホウ素薄膜を形成する
方法。 - 【請求項４】 前記のレーザがＫｒＦエキシマレーザ源
である請求項２の窒化ホウ素薄膜を形成する方法。 - 【請求項５】 本質的に基板の［１１０］結晶軸に沿っ
て前記のシリコン基板を配向させ；かつ、前記の蒸発し
た材料が前記シリコン基板の前記表面上に沈着して、ｘ
が０．２を超えない（ＢＮ）1-xＣxなる化学組成の炭素
合金化窒化ホウ素の前記薄膜層を前記表面上に形成する
よう結晶成長を支持するために十分な予め定められた温
度に前記基板を加熱する請求項１の窒化ホウ素薄膜を形
成する方法。 - 【請求項６】 前記のレーザがＫｒＦエキシマレーザ源
である請求項５の窒化ホウ素薄膜を形成する方法。 - 【請求項７】 前記の基板を４００℃を超えない温度に
加熱する請求項５の窒化ホウ素薄膜を形成する方法。 - 【請求項８】 複数の領域をもつ窒化ホウ素ターゲット
であって、その個々の領域が領域に対応する数の異なる
炭素濃度によって特徴づけられるように炭素で合金化さ
れた該窒化ホウ素ターゲットを準備すること；前記基板
の表面上で結晶成長を支持するために十分な予め定めら
れた温度に前記基板を加熱すること；第一炭素濃度を特
徴とする前記の第一領域を解離して蒸発させかつ、前記
シリコン基板の前記表面上にｘが第一炭素濃度に相当す
る（ＢＮ）1-xＣxなる化学組成の前記第一蒸発地域材料
の膜層を沈着させることによって、前記ターゲット上の
前記第一領域の蒸発を誘起すること；及び前記ターゲッ
ト上の前記の各領域に対して、膜層の全厚みに沿って炭
素濃度が増大する炭素合金化立方晶窒化ホウ素を生ずる
よう炭素合金化立方晶窒化ホウ素の蒸発を誘起する前記
ステップを繰り返すことにより、沈着膜の全厚みに沿っ
て炭素濃度を変える請求項１の窒化ホウ素薄膜を形成す
る方法。 - 【請求項９】 前記レーザがＫｒＦエキシマレーザ源で
あって、前記基板を４００℃を超えない温度に加熱する
請求項８の窒化ホウ素薄膜を形成する方法。 - 【請求項１０】 炭素合金化窒化ホウ素ターゲットを窒
化ホウ素ターゲット及び前記窒化ホウ素ターゲットの蒸
発時に炭素合金化窒化ホウ素化合物を形成するのに十分
に高い蒸気圧の炭素含有ガス種に置き換える請求項１の
窒化ホウ素薄膜を形成する方法。 - 【請求項１１】 前記表面上に沈着する炭素合金化窒化
ホウ素の膜層は、ｘが０．２を超えない（ＢＮ）1-xＣx
なる化学組成及び約０．３６ナノメートルの格子定数を
有する請求項１０の窒化ホウ素薄膜を形成する方法。 - 【請求項１２】 前記レーザがＫｒＦエキシマレーザ源
である請求項１０の窒化ホウ素薄膜を形成する方法。 - 【請求項１３】 前記の基板を６７５℃以下の温度に加
熱する請求項１０の窒化ホウ素薄膜を形成する方法。 - 【請求項１４】 炭素合金化窒化ホウ素の前記沈着膜層
が前記膜層の全厚みに沿って化学組成を変え、該化学組
成は化学式（ＢＮ）1-xＣxで表されるものであり、か
つ、前記の炭素合金化立方晶窒化ホウ素膜層と前記基板
との界面における炭素濃度ｘが０から約０．２まで変化
し、前記膜層の対向面における炭素濃度ｘが０から約１
まで変化するよう前記ターゲットの蒸発時に前記炭素含
有化学種の蒸気圧を変える請求項１０の窒化ホウ素薄膜
を形成する方法。 - 【請求項１５】 シリコン基板を準備し、窒化ホウ素タ
ーゲットを前記シリコン基板の近くに配置し、前記の窒
化ホウ素ターゲットを解離して蒸発させるために十分な
パラメータで動作するレーザを用いて前記ターゲットの
蒸発を誘起し、前記の蒸発した窒化ホウ素材料が前記基
板の表面上に沈着して窒化ホウ素の薄膜層を形成するよ
うな窒化ホウ素の薄膜を形成する方法であって、炭素で
合金化した六方晶配向の窒化ホウ素から前記ターゲット
を形成し、エキシマレーザパルスを用いて前記ターゲッ
トの蒸発を誘起し、蒸発した材料が前記基板の表面上に
沈着して、０＜ｘ≦０．２である化学式（ＢＮ）1-xＣx
なる三元化合物からなる実質的にピンホールを含まない
薄膜層を形成することを特徴とする方法。 - 【請求項１６】 炭素で合金化した六方晶配向の窒化ホ
ウ素の多数領域から前記ターゲットを形成し、前記の各
領域が領域毎に炭素濃度の相異なる、０＜ｘ≦０．２で
ある化学式（ＢＮ）1-xＣxなる炭素合金化窒化ホウ素を
含有し、前記のエキシマレーザパルスを用いて前記ター
ゲットの第一領域の蒸発を誘起し、かつ、蒸発した材料
が前記基板上に沈着して、前記基板上に実質的にピンホ
ールを含まない、０＜ｘ≦０．２である化学式（ＢＮ）
1-xＣxなる第一層を形成し；かつ、前記レーザを用いて
ターゲットの他領域の蒸発を選択的に誘起し、各層の炭
素濃度が前層のそれよりも低い継続する材料層を前記基
板上に沈着し且つ最上沈着層が実質上純粋な立方晶窒化
ホウ素であるような請求項１５の窒化ホウ素薄膜を形成
する方法。 - 【請求項１７】 前記の実質上純粋な立方晶窒化ホウ素
の最上層が実質的にピンホールを含まないように前記の
継続層を沈着させる請求項１６の窒化ホウ素薄膜を形成
する方法。 - 【請求項１８】 シリコン基板を準備し、窒化ホウ素タ
ーゲットを前記シリコン基板の近くに配置し、前記窒化
ホウ素ターゲットを解離して蒸発させるために十分なパ
ラメータで動作するレーザを用いて前記ターゲットの蒸
発を誘起し、前記の蒸発した窒化ホウ素材料が前記基板
の表面上に沈着して前記表面上に窒化ホウ素の薄膜層を
形成するような窒化ホウ素の薄膜を形成する方法であっ
て、前記ターゲットが二個のターゲットを包含し、その
第一ターゲットは炭素を合金化した窒化ホウ素から形成
され、かつ、その第二ターゲットは、０≦ｘ≦１である
化学式（ＢＮ）1-xＣxなる化学組成を有し；前記の両タ
ーゲットを前記シリコン基板の近くに配置し；エキシマ
レーザパルスを用いて前記の第一ターゲットの一部の蒸
発を誘起し、第一ターゲットの蒸発した材料が前記基板
の表面上に沈着して、０＜ｘ≦０．２である化学式（Ｂ
Ｎ）1-XＣxなる三元化合物の第一薄膜層を形成し；か
つ、エキシマレーザパルスを用いて前記第二ターゲット
の一部の蒸発を誘起し、第二ターゲットの蒸発した材料
が第一薄膜の表面上に沈着して、０≦ｘ≦１である化学
式（ＢＮ）1-XＣxなる三元化合物の第二薄膜層を形成す
ることを特徴とする方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US67082391A | 1991-03-18 | 1991-03-18 | |
| US670823 | 1991-03-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07187883A JPH07187883A (ja) | 1995-07-25 |
| JP2522617B2 true JP2522617B2 (ja) | 1996-08-07 |
Family
ID=24692030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4090087A Expired - Lifetime JP2522617B2 (ja) | 1991-03-18 | 1992-03-17 | 炭素合金化立方晶窒化ホウ素膜 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0504959B1 (ja) |
| JP (1) | JP2522617B2 (ja) |
| DE (1) | DE69203633T2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5928771A (en) * | 1995-05-12 | 1999-07-27 | Diamond Black Technologies, Inc. | Disordered coating with cubic boron nitride dispersed therein |
| US5948541A (en) * | 1996-04-04 | 1999-09-07 | Kennametal Inc. | Boron and nitrogen containing coating and method for making |
| US5976716A (en) * | 1996-04-04 | 1999-11-02 | Kennametal Inc. | Substrate with a superhard coating containing boron and nitrogen and method of making the same |
| FI20060177A7 (fi) * | 2006-02-23 | 2007-08-24 | Picodeon Ltd Oy | Menetelmä tuottaa hyvälaatuisia pintoja ja hyvälaatuisen pinnan omaava tuote |
| US7556840B2 (en) | 2006-06-30 | 2009-07-07 | Caterpillar Inc. | Coating using metal organic chemical vapor deposition |
| US8476743B2 (en) * | 2011-09-09 | 2013-07-02 | International Business Machines Corporation | C-rich carbon boron nitride dielectric films for use in electronic devices |
| CN109750259A (zh) * | 2019-02-27 | 2019-05-14 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 适用于水环境下超低摩擦磁控氮化硼润滑薄膜的制备方法 |
| CN111509053A (zh) * | 2019-10-22 | 2020-08-07 | 国家电投集团西安太阳能电力有限公司 | 一种高效自清洁碳掺杂氮化硼纳米涂层光伏组件及其制作方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63239103A (ja) * | 1987-03-27 | 1988-10-05 | Ulvac Corp | 立方晶窒化硼素被覆体およびその製造法 |
| JPH02310363A (ja) * | 1989-05-24 | 1990-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | レーザ蒸着装置 |
| US4961958A (en) * | 1989-06-30 | 1990-10-09 | The Regents Of The Univ. Of Calif. | Process for making diamond, and doped diamond films at low temperature |
| DE69018396T2 (de) * | 1989-12-06 | 1995-08-17 | Gen Motors Corp | Laserablagerung von kristallinischen Boronnitridschichten. |
-
1992
- 1992-02-26 DE DE69203633T patent/DE69203633T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1992-02-26 EP EP92200541A patent/EP0504959B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1992-03-17 JP JP4090087A patent/JP2522617B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE69203633T2 (de) | 1996-01-25 |
| JPH07187883A (ja) | 1995-07-25 |
| EP0504959B1 (en) | 1995-07-26 |
| EP0504959A3 (en) | 1992-11-19 |
| EP0504959A2 (en) | 1992-09-23 |
| DE69203633D1 (de) | 1995-08-31 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Kester et al. | Phase evolution in boron nitride thin films | |
| Andersson et al. | Microstructure of α-alumina thin films deposited at low temperatures on chromia template layers | |
| US5330611A (en) | Cubic boron nitride carbide films | |
| US5110679A (en) | Hard carbon nitride and method for preparing same | |
| Tsuda et al. | Preparation of cubic boron nitride films by radio frequency bias sputtering | |
| Ikeda | Cubic boron nitride films synthesized by low‐energy ion‐beam‐enhanced vapor deposition | |
| US5080753A (en) | Laser deposition of crystalline boron nitride films | |
| Ballal et al. | Structural characterization of preferentially oriented cubic BN films grown on Si (001) substrates | |
| JP2522617B2 (ja) | 炭素合金化立方晶窒化ホウ素膜 | |
| Hofsäss et al. | Characterization of cubic boron nitride films grown by mass separated ion beam deposition | |
| Murayama et al. | Structure of a silicon carbide film synthesized by rf reactive ion plating | |
| US5139591A (en) | Laser deposition of crystalline boron nitride films | |
| Park et al. | Growth mechanism of cubic boron nitride thin films by ion beam assist sputter deposition | |
| Okinaka et al. | MBE growth mode and C incorporation of GeC epilayers on Si (0 0 1) substrates using an arc plasma gun as a novel C source | |
| Verardi et al. | AlN thin films deposition by laser ablation of Al target in nitrogen reactive atmosphere | |
| US5326424A (en) | Cubic boron nitride phosphide films | |
| US5264296A (en) | Laser depositon of crystalline boron nitride films | |
| Yanagisawa et al. | Study on preparation conditions of high-quality ZrN thin films using a low-temperature process | |
| Wang et al. | Reactive deposition epitaxial growth of β‐FeSi2 film on Si (111): In situ observation by reflective high energy electron diffraction | |
| JP2522618B2 (ja) | リン合金化立方晶窒化ホウ素膜 | |
| EP0432820B1 (en) | Laser deposition of crystalline boron nitride films | |
| JP3254727B2 (ja) | 窒化ホウ素含有膜の形成方法 | |
| JP2504255B2 (ja) | 窒化ホウ素薄膜の形成方法 | |
| Norin et al. | Deposition of epitaxial titanium carbide films on MgO (001) and 6H–SiC (0001) by coevaporation of Ti and C60 | |
| Takeda et al. | Preparation of boron–silicon thin film by pulsed laser deposition and its properties |