公开一种热解氮化硼材料，所述热解氮化硼材料面内导热系数为不大于约３０Ｗ／ｍ－Ｋ和贯通面导热系数为不大于约２Ｗ／ｍ－Ｋ。所述热解氮化硼材料的密度为小于１．８５ｇ／ｃｃ。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及热解氮化硼材料、制造所述材料的方法，和由其制造的制品。
技术介绍
将氮化硼(BN)典型地成形为制造的制品。氮化硼(BN)是众所周知的商业化生产 的耐火的非氧化物陶瓷材料。热解氮化硼(P-BN)可通过化学气相沉积(CVD)在基板如石 墨上制造。BN的最普通结构是六方晶系结构。该结构类似于石墨的碳结构，其由边缘稠合 (edge-fused)六元(six-membered) (BN)3环的延伸的二维层组成。环以下述晶形排列在 一层中的环上的B原子在相邻层中的N原子上面和下面，反之亦然(即，所述环在位置上相 对于层变化)。类似于石墨，在稠合六元环中的平面内B-N键是强共价的，而平面间B-N键 是弱的。层状六方晶系结构导致各向异性的物理性质，该各向异性的物理性质使这种材料 在非氧化物陶瓷的所有物品中是独特的。可以从p-BN制造坩埚，所述坩埚用于在制造包括砷化镓半导体的化合物半导体 单晶的切克劳斯基法(Czochralski) (LEC)、水平布里奇曼法(Horizontal Bridgeman) (HB) 或垂直梯度凝固法(VGF)中。参见，例如Kimura等的美国专利5，674，317，该专利公开一种 由密度为1. 90至2. 05g/cc的热解氮化硼制造的容器。p-BN的一个优点是它的各向异性。在上述单晶半导体材料生产方法中，重要的是 小心控制在熔体中的热梯度以降低晶体缺陷的风险，所述晶体缺陷可致使半导体不适于其 在芯片制造中的预期用途。氮化硼沿晶面的导热系数比贯通晶面的导热系数大。该各向异 性有利于在坩埚内的熔融半导体材料中高度统一的温度曲线，但是它限制对于最佳晶体生 产可能需要的热梯度的控制。因此，优选沿坩埚的面内方向和贯通面方向二者都具有尽可 能低的导热系数，以保持遍及所有半导体熔体中的温度均勻性。
技术实现思路
此处提供一种热解氮化硼材料，其面内导热系数为不大于约30W/m_K和贯通面导 热系数为不大于约2W/m-K。本专利技术的P-BN材料优选密度为小于1. 85g/cc，该密度低于标 准P-BN的密度。有利地，本专利技术的P-BN材料具有高抗脱落性(exfoliationresistance)，和与常 规p-BN制造的坩埚相比，提供更高的在由所述p-BN材料制造的坩埚中半导体熔体的热控 制。附图说明参照附图，以下描述各种实施方案，其中图1是示出标准现有技术p-BN坩埚(std)和本专利技术的新型超低密度(uld)p-BN 坩埚的面内导热系数之间比较的3图2是示出与常规P-BN和层状p-BN相比本专利技术的p_BN的通过激光闪光法测量 的贯通面(即，C-方向)热扩散系数与温度的关系的图；图3是示出与常规P-BN和层状P-BN相比本专利技术的p_BN的热容与温度的关系的 图；和图4是示出与常规和层状P-BN相比本专利技术的P-BN的贯通面(c_方向)导热系数 与温度的关系的图。具体实施例方式除了在加工实例中或另有说明，将在说明书中规定的表示材料量、反应条件、持续 时间和材料的量化性能等的所有数字理解为在所有情况下由术语“约”修饰。也应理解，此处所述的任一数值范围意欲包括在该范围内的所有子范围。现在参照图1，现有技术的标准P-BN坩埚典型地显示面内导热系数为约52W/m_K。 然而，在一个实施方案中，本专利技术的热解氮化硼(P-BN)的面内导热系数为不大于约30W/ m-K和贯通面导热系数为不大于约2W/m-k。在另一个实施方案中，本专利技术的p_BN的面内 导热系数为不大于约24W/m-K和贯通面导热系数为不大于约1. lW/m-k。在又一个实施方 案中，本专利技术的P-BN的面内导热系数为不大于约20W/m-K和贯通面导热系数为不大于约 0. 7W/m-k。在室温下给出对于p-BN的上述的导热系数值。此外，在一个实施方案中，本专利技术的p-BN的密度为小于1. 85g/cc,在另一个实施 方案中，本专利技术的P-BN的密度为不大于约1. 81g/cc。本专利技术的p-BN比提供更高的抗脱落性的标准密度常规p-BN是更少结晶和较少取 向的。取向度由下式定义。I 比值=U002]wg/Iwg其中，U002]we和Iwe分别为在用沿垂直于a-面(即平行于用晶粒形成容 器壁的层状结构的层的面)方向入射的X-射线束获取的X-射线衍射光谱中，可归属于具 有0. 333nm晶格间距的晶体面和具有0. 250nm晶格间距的面的各X-射线衍 射峰的相对强度。本专利技术的P-BN的特征在于，I-比值(I-ratio)的范围为35-75，该I-比 值低于较高密度常规P-BN的I-比值，所述常规p-BN的I-比值的典型范围为110-210。取向度的另一量度是I we值，该值对于在样品制备中的变异性不及I-比值敏 感。下表3示出本专利技术的超低密度(ULD)p-BN的特征在于更低的取向度，其中cps指的是 每秒计数，FWHM指的是在最大强度一半处的全宽度，且面积指的是在摇摆曲线下的面积。权利要求一种热解氮化硼材料，其面内导热系数为不大于约30W/m K和贯通面导热系数为不大于约2W/m K。2.根据权利要求1所述的热解氮化硼材料，其具有小于1.85g/cc的密度。3.根据权利要求1所述的热解氮化硼材料，其中所述面内导热系数为不大于约24W/ m-K和所述贯通面导热系数为不大于约1. lW/m-K。4.根据权利要求1所述的热解氮化硼材料，其中所述材料的密度为不大于约1.Slg/CCo5.根据权利要求1所述的热解氮化硼材料，其中所述面内导热系数为不大于约20W/ m-K和所述贯通面导热系数为不大于约0. 7W/m-K。6.根据权利要求1所述的热解氮化硼材料，其中所述氮化硼的特征在于I-比值为约 35至约75。7.根据权利要求1所述的热解氮化硼材料，其中所述材料在低于1，800°C的温度下通 过化学气相沉积制造。8.根据权利要求6所述的热解氮化硼材料，其中将所述热解氮化硼以至少约0.001英 寸/小时的沉积速率沉积于基板上。9.根据权利要求6所述的热解氮化硼材料，其中所述材料在CVD反应区域中通过氨和 卤化硼反应物的反应制造。10.根据权利要求7所述的热解氮化硼材料，其中选择反应区域体积和反应物流速以 提供至少约0. 001英寸/小时的沉积速率。11.一种容器，所述容器由根据权利要求1所述的热解氮化硼材料制造。12.—种由氮化硼制造制品的方法，其包括在为提供热解氮化硼在基板上的沉积速率为至少约0.001英寸/小时而选择的反应条 件下，使氨和卤化硼在化学气相沉积反应区域中反应。13.根据权利要求9所述的方法，其中所述反应条件包括低于1，800°C的温度。14.根据权利要求10所述的方法，其中选择所述氨和卤化硼的流速和所述反应区域体 积以提供至少0. 002英寸/小时的沉积速率。15.根据权利要求14所述的方法，其中所述氨的流速与所述卤化硼的流速的比为约 2 1 至约 5:1。16.根据权利要求12所述的方法，其中所述卤化硼是三氯化硼。17.根据权利要求12所述的方法，其中所述反应条件包括低于1700°C的温度。18.根据权利要求12所述的方法，其中所述反应条件包括约1.0托至约0.1托的压力。19.根据权利要求12所述的方法，其中所述反应区域的体积为约6，00本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种热解氮化硼材料，其面内导热系数为不大于约３０Ｗ／ｍ－Ｋ和贯通面导热系数为不大于约２Ｗ／ｍ－Ｋ。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：马可沙普肯斯，狄米特律斯萨利贾尼斯，道格拉斯朗沃斯，
申请(专利权)人：迈图高新材料公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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