[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，提供：为低氧量、高强度的大型氮化镓系烧结体和用于得到通过掺杂剂成为n型、或p型半导体的高结晶氮化镓薄膜的低氧量、含掺杂剂的大型氮化镓系烧结体以及其制造方法。提供一种氮化镓系烧结体，其特征在于，氧含量为1原子％以下，平均粒径(D50)为1μm以上且150μm以下。

技术领域

氮化镓作为蓝色发光二极管(LED)的发光层、蓝色激光二极管(LD)的原料备受关注，近年来，以薄膜、基板的形态用于白色LED、蓝色LD等各种用途，而且，将来作为功率器件等用途的材料也备受关注。现在，通常通过有机金属化学气相沉积(MOCVD)法制造氮化镓薄膜。MOCVD法是如下方法：使载气中包含原料的蒸气并被输送至基板表面，以与加热后的基板反应而分解原料，从而使晶体生长。

作为MOCVD法以外的薄膜的制作法，可以举出溅射法。该溅射法是如下方法：使Ar离子等正离子与设置在阴极的靶以物理的方式碰撞，利用其碰撞能量使构成靶的材料释放，在设置于对面的基板上沉积跟靶材料基本为相同组成的膜，其中存在直流溅射法(DC溅射法)和高频溅射法(RF溅射法)。

迄今为止，作为利用溅射法形成氮化镓薄膜的方法，已经使用了金属镓靶(专利文献1)。然而，在使用金属镓靶的情况下，由于金属镓的熔点约29.8℃，因此，在溅射时会溶解，所以难以得到使结晶性、透过性之类的特性高度稳定化的氮化镓膜，为了防止这种情况，提出了安装昂贵的冷却装置、且以更低功率形成膜的方法，但存在生产率降低并且还增加了氧向膜中的掺入的课题。

另外，还提出了高密度氮化镓烧结体(专利文献2)，但根据其实施例，在58Kbar(5.8GPa)这样非常高压条件下致密化，施加这种压力的装置是非常昂贵的装置，无法制作大型烧结体。因此，溅射法中使用的溅射靶本身非常昂贵且难以大型化，因此，具有容易成为均质性差的膜的课题。

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(专利文献3)。然而，如果降低一定以上的氧量，则存在有时在烧结体中产生裂痕的问题。

另外，在利用直流溅射法的情况下，要求溅射靶的电阻率低。作为该方法，提出了通过使金属镓渗透于氮化镓成型物而降低溅射靶的电阻率的方法(专利文献4)。然而，该方法中，电阻降低，但在接合中、溅射中金属镓会析出，因此与铟等焊料材料反应，氮化镓成型物剥离，存在放电无法稳定进行的问题。作为其对策，提出了通过将钨的薄膜衬里而抑制金属镓的析出的方法(专利文献5)，但存在靶制作工序增加、变得复杂、必须使用昂贵的钨材料这样特殊的材料的课题。

另外，近年来推进了氮化镓在大型的硅基板上成膜的研究，今后要求进一步的大型溅射靶，但现在这种靶不存在。

另外，氮化镓系的LED中，不仅要求蓝色，还要求绿色、红色，为此要求含有铝、铟，但迄今为止未得到这种溅射靶。

此外，为了构筑器件，必须使氮化镓为n型以及p型，但迄今为止没有用于其的溅射靶。

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

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、高强度的大型氮化镓系烧结体和用于得到通过掺杂剂成为n型、或p型半导体的高结晶氮化镓薄膜的低氧量、含掺杂剂的大型氮化镓系烧结体以及其制造方法。