[发明专利]氮化镓系烧结体和其制造方法

说明书

本发明的目的在于，制造低氧量、高密度、低电阻的氮化镓薄膜用溅射靶材。通过利用为含氧量少、体积密度高的粉末物性的氮化镓粉末，在高温、高真空下进行热压处理，从而可以制作低氧量且高密度、低电阻的氮化镓烧结体。

技术领域

氮化镓用于蓝色发光二极管(LED)的发光层、蓝色激光二极管(LD)的原料，作为功率器件的材料也受到关注。氮化镓薄膜可以通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)法、溅射法而制造。

迄今为止，作为利用溅射法成膜为氮化镓薄膜的方法，使用有金属镓靶材(参照专利文献1)。然而，使用金属镓靶材时，由于金属镓的熔点约为29.8℃，因此溅射时发生熔解，从而难以得到使结晶性、透过性之类的特性高度稳定化的氮化镓膜。

另外，还提出了高密度氮化镓烧结体(参照专利文献2)，根据其实施例，存在如下课题：在58Kbar(5.8GPa)这样非常高压条件下进行致密化，施加这样的压力的装置是非常昂贵的装置，无法制作大型烧结体，且大型化困难，因此容易成为均质性差的膜。

另外，作为降低含氧量的方法，提出了，通过对含有氧的氮化镓烧结体进行氮化处理而降低氧量的方法(参照专利文献3)。然而，如果降低一定以上的氧量，则存在如下课题：烧结体中有时产生裂纹。

另外，利用直流溅射法时，要求溅射靶材的电阻率低，因此提出了如下方法：通过使金属镓渗透至氮化镓成型物，从而降低溅射靶材的电阻率(参照专利文献4)。然而，对于该方法，电阻降低，但存在如下问题：接合中、溅射中金属镓析出，从而与铟等软钎料发生反应，氮化镓成型物剥离，放电无法稳定地进行。作为其对策，提出了如下方法：通过衬里钨的薄膜，从而抑制金属镓的析出(参照专利文献5)，但存在如下课题：靶材制作工序增加，变复杂，必须使用昂贵的钨材料之类的特殊的材料。

另外，GaN的单晶薄膜显示出以多晶薄膜无法得到的高性能的特性。单晶薄膜一般是使用单晶基板进行外延生长而得到的。

作为在Si单晶基板上形成薄膜的方法，有借助缓冲层的方法，提出了缓冲层使用金属硫化物薄膜的方法(参照专利文献6)。形成Si的硫化物的生成吉布斯自由能较小，与Si的晶格常数接近时，可以使硫化物外延生长而不会在缓冲层/Si界面形成非晶层。

另外，提出了通过在金属硫化物层上层叠氮化铝层从而形成高品质的氮化镓薄膜的方法(参照专利文献7)，氮化铝与氮化镓的晶格应变在a轴方向上约为2.4％、在c轴上约为4％，为了进一步提高结晶性，寻求对应变的进一步的改善。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本国特开平11-172424号公报

专利文献2：日本国特开2005-508822号公报

专利文献3：日本国特开2012-144424号公报

专利文献4：日本国特开2014-159368号公报

专利文献5：日本国特开2014-91851号公报

专利文献6：日本国特开2002-3297号公报

专利文献7：日本国特开2004-111883号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明的目的在于，提供为低氧量、高密度、低电阻、且不易引起金属镓的析出的氮化镓系烧结体和其制造方法。

用于解决问题的方案