[发明专利]基板、基板的制造方法及发光元件

说明书

技术领域

本发明涉及基板、基板的制造方法及发光元件，更特别涉及发光元件用基板及其制造方法、以及使用该基板的发光元件。

背景技术

发光二极管（LED：Light Emitting Diode）等发光元件通常具有这样的构造：在基板一侧的主表面上，通过（例如）外延生长，形成了含有发光区域的半导体层的层叠结构。作为上述基板，有时采用由（例如）蓝宝石制成的基板。

采用蓝宝石基板的发光元件与采用由（例如）碳化硅制成的基板的发光元件相比，所发出的光的亮度和对比度、导电率等特性都很优异。因此采用蓝宝石基板的发光元件通常广为人知。采用蓝宝石基板的发光元件在（例如）日本特开2005-79171号公报（专利文献1）中有所公开。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2005-79171号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是蓝宝石作为工业制品相当昂贵。因此，由蓝宝石基板制成的发光元件具有成本变高之类的问题。在发光元件普及的过程中，考虑到为了使发光元件能适用于更广泛的用途，降低发光元件的成本是必要的。

鉴于上述问题进行了本发明。本发明的目的是提供一种基板及其制造方法，所述基板可形成与蓝宝石基板所制成的发光元件相比更廉价的发光元件。另外，提供了采用该基板的发光元件。

解决问题的方法

本发明涉及的基板为由尖晶石制成的发光元件用基板。本发明的发明者经过潜心研究，结果发现：（例如）作为用于上述发光二极管等发光元件的基板，可以利用在光学元件领域中主要使用的尖晶石来取代蓝宝石。尖晶石的强度等物理性质与蓝宝石的强度等物理性质相近。还发现：使用尖晶石形成的发光元件用基板也与由蓝宝石制成的发光元件用基板一样耐用。例如，尖晶石制发光元件用基板虽然与蓝宝石制发光元件用基板不同，但表现出在实用上没有问题的水平的强度（杨氏模量）。另外，尖晶石对发光元件中的发光区域所产生的热进行散热，因此具有在实用上没有问题的水平的热传导率。

然而传统上，作为发光元件用的基板，使用蓝宝石等单晶体是技术常识，在本领域的技术人员中，自身没有考虑过将原本是多晶体的尖晶石用作基板材料的候选材料。没有被本领域技术人员的常识所约束，本发明人经过研究，结果得到尖晶石可以用作发光元件用基板这样的知识。如果利用尖晶石代替蓝宝石来形成发光元件用基板，则可以降低该基板的生产成本。

上述尖晶石制基板优选为这样的烧结体，此烧结体为复合氧化物，且Si元素的含量为20ppm以下，该复合氧化物具有组成为MgO·nAl₂O₃（1.05≤n≤1.30）的尖晶石型结晶构造。对于上述烧结体，优选在厚度为1mm时，波长为350nm以上且450nm以下的光线的直线透过率为80%以上。由此，对于由多晶体尖晶石制成的基板，获得了良好的透光性。

上述尖晶石制基板具有主表面，对于该主表面，当设定多个长5mm×宽5mm的四方形区域时，在所述多个区域中，对于多个评价对象区域而言，表示LTV（Local Thickness Variation）为1.0μm以下的评价对象区域的比率的PLTV（Percent LTV）优选为90%以上，其中所述多个评价对象区域为除去了落入距离主表面外周3mm范围内的区域后的部分。若上述PLTV至少为90%，则即使是多晶体尖晶石制基板，也可以不使用接合材料而将构成发光元件的半导体层直接接合到该基板的主表面。因此，通过使用该基板，可以得到特性优异的发光元件。

本发明所涉及的基板的制造方法为由尖晶石制成的发光元件用基板的制造方法，所述尖晶石的组成为MgO·nAl₂O₃（1.05≤n≤1.30），且Si元素的含量为20ppm以下。该基板的制造方法具有：形成成形体的工序，所述成形体由Si元素含量为50ppm以下且纯度为99.5质量%以上的尖晶石粉末构成；第1烧结工序，其中，在真空中于1500℃以上且1800℃以下对成形体进行烧结，由此形成密度为95%以上的烧结体；以及第2烧结工序，其中，在1600℃以上且1900℃以下对烧结体进行加压烧结。

通过上述方法，可以形成作为尖晶石烧结体的基板，该尖晶石烧结体的组成为MgO·nAl₂O₃（1.05≤n≤1.30），且Si元素的含量为20ppm以下。该基板具有作为发光元件用基板的必要强度和透光性。因此，即使采用该基板取代蓝宝石基板，也能提供如上所述的在实用上没有问题的发光元件。